智能高速公路流量-密度关系变异性的实证分析

基本图是交通流量与交通密度之间一种假定的函数关系。在实践中，这种关系含有噪声并表现出显著的统计变异性。在智能高速公路上，可变限速（未被基本图所刻画）增加了这种变异性。为研究该变异性，适宜考虑密度与流量的联合概率分布函数（pdf）。我们利用来自伦敦 M25 高速公路 64 个路段的 74 天数据，对流量与密度之间关系的变异性进行实证研究。研究目标是确定流量-密度关系中的变异性有多少源于可变限速，并评估基本图的特定函数形式是否系统性地更受偏好。实证表明，流量与密度的联合 pdf 呈强双峰分布，说明交通流常处于高密度或低密度状态，而极少介于两者之间。我们发现高密度状态受可变限速的强烈影响，而低密度状态则不受影响。Daganzo-Newell（三角）基本图模型系统性地最契合数据。然而，最优参数随位置变化。对这些参数的聚类分析表明，适用于 M25 不同路段的流量-密度关系存在三种定性不同的类型。这些聚类可根据交通流中断的频率和严重程度进行自然解释。事故率也依赖于聚类类型，暗示其可能与流量-密度关系之外的其他交通流属性存在关联。