【摘要】：雨、雪、霧等不良?xì)庀髼l件給公路交通安全和公路網(wǎng)的正常運行帶來嚴(yán)重影響。據(jù)統(tǒng)計,全國干線公路網(wǎng)上發(fā)生的交通阻斷事件大約有三分之一是由于不良天氣原因所致。大霧、降雪、路面結(jié)冰等不良行車環(huán)境條件,還將導(dǎo)致交通事故率顯著上升。目前,國內(nèi)在不良天氣下的交通管理研究與應(yīng)用還處于起步階段,主要是借鑒國外早期技術(shù)經(jīng)驗,加強(qiáng)道路沿線氣象環(huán)境監(jiān)測,并通過可變信息標(biāo)志等發(fā)布設(shè)施進(jìn)行發(fā)布。近年公路與氣象部門的合作日益加強(qiáng),在精細(xì)化公路氣象預(yù)報與服務(wù)方面有所進(jìn)展,在不良天氣下的安全保障技術(shù)與設(shè)施研發(fā)及應(yīng)用方面與發(fā)達(dá)國家相比具有自身特色,但總體上,國內(nèi)在不良天氣下的交通流特性基礎(chǔ)理論、不良天氣下的交通誘導(dǎo)與控制、交通氣象信息與交通運營及養(yǎng)護(hù)業(yè)務(wù)融合及輔助決策支持等方面,與發(fā)達(dá)國家差距顯著。在全球氣候變暖、極端天氣引發(fā)的突發(fā)事件日益增多的背景下,開展不良天氣下高速公路交通引導(dǎo)控制技術(shù)研究,顯得尤為必要和迫切,將有助于降低和減少不良天氣帶來的各種不利影響。本論文研究以提升不良天氣下的高速公路運營管理水平為目標(biāo),圍繞不良天氣下的高速公路交通流特性、路段行程時間短時預(yù)測、公路路網(wǎng)交通分配、不良天氣下的高速公路管控等關(guān)鍵內(nèi)容開展研究。不良天氣下交通流特性是開展高速公路通行能力分析、制定交通管控措施等工作的基礎(chǔ)。高質(zhì)量充足的交通流與沿線氣象環(huán)境的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)難以獲取,嚴(yán)重制約了不良天氣下的交通流特性研究。本論文利用京港澳高速公路湖北段多個檢測點的交通流與氣象環(huán)境關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù),分析了與良好天氣相比,雨天不同降雨強(qiáng)度、霧天不同能見度等級對車輛速度均值以及速度離散性的影響,研究了不良天氣下不同車道位置、不同車輛類型、不同時間段的車速差異性,并基于Greenshield交通流V-K關(guān)系,采用非線性回歸方法,建立了多因素的平均車速綜合預(yù)測模型。高速公路路段行程時間是向出行者提供信息服務(wù)、構(gòu)造路阻函數(shù)進(jìn)行路網(wǎng)交通分配進(jìn)而實現(xiàn)交通引導(dǎo)的關(guān)鍵指標(biāo)。當(dāng)前,路段行程時間預(yù)測技術(shù)呈現(xiàn)出由單一方法向多種方法進(jìn)行組合預(yù)測的趨勢發(fā)展。為提高預(yù)測方法的準(zhǔn)確性,兼顧預(yù)測方法簡便易于應(yīng)用的需求,本論文以京港澳高速公路湖北段內(nèi)交通流數(shù)據(jù)為分析基礎(chǔ),篩選出雨天、霧天等惡劣天氣下的數(shù)據(jù),建立了指數(shù)平滑法預(yù)測模型、基于擬牛頓法改進(jìn)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型,采用多元回歸方法,建立綜合指數(shù)平滑法和擬牛頓法改進(jìn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法的組合預(yù)測模型,分析比較了三種預(yù)測方法的準(zhǔn)確性和誤差離散性,驗證結(jié)果表明,組合模型預(yù)測技術(shù)顯著提高了普通預(yù)測技術(shù)方法的準(zhǔn)確性與可靠性。目前,我國交通領(lǐng)域針對交通阻抗函數(shù)研究多局限于將出行時間或出行費用直接作為阻抗值,很少綜合考慮出行距離、費用、道路服務(wù)水平等因素對出行者路徑選擇行為的影響,鑒于此,本論文提出了一種基于出行者主觀意愿的交通阻抗函數(shù)構(gòu)造方法,并借助調(diào)查問卷收集的數(shù)據(jù),統(tǒng)計回歸出交通阻抗函數(shù)各參數(shù),將交通阻抗表述為路段行程時間或平均車速與路段距離的函數(shù),基于新的交通阻抗函數(shù)給出了路網(wǎng)交通分配算例,驗證了交通阻抗函數(shù)的適用性。針對不良天氣下高速公路運營管理中存在的不足,提出了一種能夠綜合考慮公路路面濕滑、沿線視距、交通組成與流量等氣象與交通因素的適合限速值確定方法,提出了路面濕滑指數(shù)劃分及其閾值,并綜合高速公路通行能力研究成果,給出了典型濕滑路面狀態(tài)下,不同流率、不同能見度下的速度控制標(biāo)準(zhǔn)。提出了包括交通管控措施協(xié)同實施,視頻監(jiān)控資源調(diào)用、信息共享與聯(lián)動發(fā)布三個方面的跨區(qū)域跨部門路網(wǎng)協(xié)同聯(lián)動技術(shù)手段與機(jī)制,并以大霧等低能見度和道路結(jié)冰濕滑典型不良天氣為例,給出了分級事件下的路網(wǎng)協(xié)同聯(lián)動控制方案。研究提出了不良天氣下的基于可變信息標(biāo)志的信息聯(lián)動發(fā)布流程,基于發(fā)布信息分解和可變信息標(biāo)志位置分類建立了可變信息標(biāo)志聯(lián)動發(fā)布策略,并在滬寧高速公路運營管理中心對技術(shù)成果進(jìn)行驗證應(yīng)用。本論文基于大量數(shù)據(jù),對不良天氣下的高速公路交通流特性進(jìn)行了深入研究,建立了綜合多影響因素的平均速度預(yù)測模型,提出建立了基于擬牛頓法的高速公路路段行程時間預(yù)測模型,并進(jìn)一步建立綜合指數(shù)平滑法與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法的高速公路路段行程時間組合預(yù)測模型,提出了一種基于出行者主觀意愿的交通阻抗函數(shù)構(gòu)造方法并給出參數(shù)確定方法,研究了不良天氣下高速公路交通引導(dǎo)控制中的適合限速值確定、交通管控策略、信息聯(lián)動發(fā)布等關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容,形成了不良天氣下高速公路交通流特性和交通引導(dǎo)控制技術(shù)的多項成果,為有效應(yīng)對不良天氣對公路運輸系統(tǒng)的影響,提升不良天氣下的高速公路乃至路網(wǎng)的運營管理與應(yīng)急水平提供了理論支撐與技術(shù)支持。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U491

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 張亞平;公路通行能力研究現(xiàn)狀與發(fā)展方向[J];國外公路;2000年05期

2 金旭星,盛奎川;指數(shù)平滑參數(shù)與初值的選取研究[J];江南大學(xué)學(xué)報;2005年03期

，

本文編號：2428903