本文關(guān)鍵詞：基于HDM-4的智能高速公路速度流量特性與用戶成本分析

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【摘要】：近些年,隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的快速發(fā)展,高速公路的交通擁堵問題日益嚴(yán)重。但由于人力、財(cái)力和物力的限制,傳統(tǒng)的解決方案,如修建和拓寬道路并不能滿足日益增長的交通需求,采用主動(dòng)交通管理措施緩解擁堵勢(shì)在必行。主動(dòng)交通管理方案ATM (Active Traffic Management)是用于改善高速公路交通流和減少擁堵的高速公路管理措施。ATM主要包括可變限速VSL(Variable Speed Limit)和路肩行駛HSR (Hard Shoulder Running)兩種模式,全部或部分路段采用可變限速或路肩行駛的高速公路,被稱為智能高速公路SM (Smart Motorway)。采用可變限速VSL措施的智能高速公路,有別于傳統(tǒng)實(shí)行固定速度上限的高速公路,其允許速度上限隨交通量的變化而動(dòng)態(tài)改變,從而減少車輛間速度的差異,以達(dá)到穩(wěn)定交通流、提高道路運(yùn)營效率的目的。另外一種主動(dòng)交通管理措施路肩行駛HSR,在對(duì)路肩進(jìn)行必要改造的前提下,通過開放高速公路路肩作為行車道來緩解高峰期通行能力的不足、提高道路整體服務(wù)水平。其中,可變限速VSL是路肩行駛HSR和其他主動(dòng)交通管理措施的基礎(chǔ)。本文從可變限速和路肩行駛兩種管理措施對(duì)高速公路速度流量特性影響的角度出發(fā),建立成本分析模型,使用“公路發(fā)展與管理系統(tǒng)”HDM-4 (Highway Development Management-4),對(duì)用戶成本進(jìn)行計(jì)算分析。由世界銀行主持開發(fā)的“公路發(fā)展與管理系統(tǒng)”HDM-4,作為專業(yè)的道路工程經(jīng)濟(jì)分析軟件,綜合考慮了外部因素(如天氣、道路維護(hù)升級(jí)、交通流量等)及內(nèi)部因素(如路況變化進(jìn)程等)對(duì)道路建設(shè)運(yùn)維的影響,從用戶成本、工程活動(dòng)成本等多個(gè)角度來決定最優(yōu)的道路提升與維護(hù)策略。本研究正是利用其完善的用戶成本計(jì)算功能,實(shí)現(xiàn)研究對(duì)象用戶成本的量化及分析。本文選用英國M42高速公路3a-7路段為具體研究對(duì)象,通過從官方的交通信息數(shù)據(jù)庫HATRIS采集數(shù)據(jù),針對(duì)該路段三種管理模式(非可變限速Non-VSL模式、可變限速VSL模式和路肩行駛HSR模式),研究和分析其對(duì)速度流量特性、出行時(shí)間和出行可靠性等的影響；然后,使用HDM-4建立研究路段路網(wǎng)模型,并根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定,從而得到用戶出成本；在討論章節(jié),HDM-4分析結(jié)果與官方發(fā)布結(jié)果進(jìn)行比對(duì),用以檢驗(yàn)研究分析的連續(xù)性與正確性；最后,分析探究了主動(dòng)交通管理措施的使用時(shí)機(jī)和HDM-4在此類研究中使用的局限性等。本研究分析結(jié)果顯示：(1)采用可變限速VSL措施,將有效減少交通沖突,穩(wěn)定交通流,改善整體交通狀況,降低用戶出行成本。其速度上限可以根據(jù)實(shí)時(shí)交通、天氣等狀況來調(diào)整。(2)可變限速VSL措施并不能提供額外的通行能力,所以當(dāng)通行能力成為瓶頸、交通擁堵開始形成時(shí),該措施效果有限。(3)通行能力不足時(shí),如果啟用路肩行駛HSR,結(jié)合可變限速VSL,則將會(huì)大大減少擁堵產(chǎn)生幾率,改善高峰期用戶出行體驗(yàn)。本研究提供了一種嶄新的方法,即結(jié)合HDM-4軟件來研究智能高速公路速度流量特性并估算用戶成本。對(duì)比傳統(tǒng)的定性研究,本研究將數(shù)據(jù)分析與HDM-4分析相結(jié)合,將讓結(jié)果更具說服力。尤其是對(duì)于M42局部路段的具體案例剖析,將有效驗(yàn)證本研究方法的可行性。故本研究方法可以拓展應(yīng)用到其他各種智能高速公路的評(píng)估中,更可以對(duì)于今后國內(nèi)智能高速公路建設(shè)運(yùn)維的理論研究與實(shí)踐,提供有力的工具支持。
【關(guān)鍵詞】：智能高速公路 可變限速 路肩行駛 HDM-4 速度流量特性 用戶成本
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U495
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-8
• ABSTRACT8-17
• 1 引言17-23
• 1.1 研究背景及意義17-18
• 1.2 研究內(nèi)容、目標(biāo)及工具18-21
• 1.2.1 研究內(nèi)容18-19
• 1.2.2 研究目標(biāo)19
• 1.2.3 研究工具19-21
• 1.3 研究范圍及假設(shè)21-23
• 2 智能高速公路研究綜述及簡介23-37
• 2.1 智能高速公路主動(dòng)管理策略綜述23-27
• 2.2 主動(dòng)交通管理策略研究現(xiàn)狀27-28
• 2.3 高速公路交通流特性研究現(xiàn)狀28-30
• 2.4 智能高速公路與普通高速公路的差異30-33
• 2.4.1 普通高速公路30-32
• 2.4.2 智能高速公路32-33
• 2.5 英國智能高速公路簡介33-36
• 2.6 本章小結(jié)36-37
• 3 基于HDM-4的速度流量特性與用戶成本研究方法37-53
• 3.1 研究思路37-38
• 3.2 研究對(duì)象38-40
• 3.3 效率指標(biāo)40-47
• 3.3.1 速度流量特性指標(biāo)40-42
• 3.3.2 HDM-4用戶成本模型分析42-47
• 3.4 智能高速公路的選擇與數(shù)據(jù)采集47-51
• 3.4.1 數(shù)據(jù)類型48
• 3.4.2 數(shù)據(jù)來源48-49
• 3.4.3 數(shù)據(jù)采集時(shí)間49-50
• 3.4.4 英國高速公路交通量增長率50-51
• 3.5 本章小結(jié)51-53
• 4 智能高速公路速度流量特性分析53-71
• 4.1 可變限速VSL53-61
• 4.1.1 交通量54-57
• 4.1.2 平均出行時(shí)間與出行時(shí)間可靠度57-59
• 4.1.3 速度流量關(guān)系圖59-61
• 4.2 路肩行駛HSR61-69
• 4.2.1 交通量62-64
• 4.2.2 平均出行時(shí)間與出行時(shí)間可靠度64-67
• 4.2.3 速度流量關(guān)系圖67-69
• 4.3 本章小結(jié)69-71
• 5 HDM-4用戶成本模型標(biāo)定及計(jì)算結(jié)果分析71-93
• 5.1 VSL與HSR的建模思路71-73
• 5.1.1 可變限速VSL建模71-72
• 5.1.2 路肩行駛HSR建模72-73
• 5.2 HDM-4模型參數(shù)標(biāo)定73-81
• 5.3 HDM-4分析結(jié)果81-86
• 5.3.1 用戶成本分析81-84
• 5.3.2 車輛運(yùn)營成本組成分析84-85
• 5.3.3 車輛平均運(yùn)營速度分析85-86
• 5.3.4 油耗與排放分析86
• 5.4 分析結(jié)果對(duì)比86-88
• 5.4.1 平均出行時(shí)間87
• 5.4.2 油耗與排放87-88
• 5.4.3 通行能力88
• 5.5 VSL與HSR的適用范圍88-90
• 5.6 HDM-4在研究中的限制因素與改進(jìn)措施90-91
• 5.7 本章小結(jié)91-93
• 6 總結(jié)與展望93-97
• 6.1 論文創(chuàng)新點(diǎn)93
• 6.2 總結(jié)93-95
• 6.3 建議及展望95-97
• 參考文獻(xiàn)97-101
• 附錄A101-105
• 附錄B105-119
• 作者簡歷及攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果119-123
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集123

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本文編號(hào)：833617