事故下城市快速路多匝道协调控制信号施加策略研究

摘要

城市快速路以其车速快，容量大等特点，已经成为城市道路交通系统的骨架。交通事故是引起城市快速路交通网络拥堵的主要原因之一，如何针对不同的交通事故和实际交通需求，采取合理的协调控制信号施加策略，尽可能提高事故下城市快速路的交通流量成为交通管理部门亟待解决的问题之一，特别是上下班高峰期等交通需求较高时段的城市快速路，其相对封闭性使事故处理难度加大，事故影响时间可能会更长；上游受影响路段车辆可供选择的路径有限，事故影响范围会更广。在理论方面，虽有部分针对道路协调控制的研究，但其针对的是一般交通拥堵，不涉及交通事故下协调控制信号施加策略的研究。基于此，本文将城市快速路作为研究对象，通过对驾驶员路径可能调整决策影响因素的调查和分析，确定各状态下驾驶员路径改变的概率，建立城市快速路协调控制元胞自动机模型（CAM），对事故点上游实施不同匝道协调控制信号策略下的交通流特性进行仿真，确定最优施加策略，为具体交通管理提供一些决策支持。主要工作可概括为以下几个方面： （1）事故下城市快速路交通系统分析。对事故下城市快速路的交通流特性进行了分析，分析了交通事故对城市快速路交通流量的影响；论述了城市快速路控制系统的构成及其原理。 （2）城市快速路驾驶员驾驶行为调查分析。首先设计并采用SP（stated preference survey）调查的方法，获得了城市快速路驾驶员路径选择行为数据，确定各状态下驾驶员路径改变的概率，其次，基于调查数据对驾驶行为及事故下的路径改变行为进行了分析，为下文中CAM的建立及模型中参数的确定提供依据。 （3）城市快速路CAM的建立。在STNS模型的基础上，结合问卷调查的结果，对STNS基本模型进行相应的拓展、改进、细化，建立了交通事故下由多匝道（含入口和出口）、立交桥及连接它们的主线等组成的城市快速路多匝道协调控制CAM；并对事故下城市快速路多匝道协调控制器的算法进行了详细论述。 （4）事故下城市快速路多匝道协调控制信号施加策略。分别对单车道、双车道交通事故，在不同交通需求下，施加不同的匝道协调控制信号进行了仿真分析，以道路交通流量最大化为目标，确定了最佳协调控制信号施加策略。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.1.1研究背景

1.1.2研究意义

1.2国内外研究现状评述

1.2.1连续交通流道路管理控制研究

1.2.2事故下连续交通流道路通行能力影响研究

1.2.3 事故下连续交通流道路管理控制研究

1.2.4国内外研究文献综述

1.3研究内容与思路

1.3.1研究内容

1.3.2研究思路与技术路线

第二章 事故下城市快速路交通系统分析

2.1交通事故的概念及原因分析

2.1.1交通事故的基本概念

2.1.2城市快速路事故产生原因分析

2.1.3 事故路段的界定

2.2城市快速路事故下的特点分析

2.2.1城市快速路交通事故的特点

2.2.2城市快速路事故下交通流特性

2.2.3事故上游司机驾驶行为特性

2.3城市快速路事故下交通流时空分布分析

2.3.1单车道事故下城市快速路交通流时空分布分析

2.3.2双车道事故下城市快速路交通流时空分布分析

2.4交通事故对快速路交通流量的影响分析

2.4.1城市快速路通行能力基本影响因素分析

2.4.2 事故下城市快速路交通流量的影响因素分析

2.5事故延迟时间分析

2.5.1事故延迟时间对实际通行能力的影响

2.5.2 事故延迟时间内事故点上游交通流分析

2.6城市快速路交通管理系统

第三章 城市快速路驾驶员驾驶行为调查分析

3.1驾驶行为的基本内涵

3.1.1 驾驶行为的含义

3.1.2 驾驶行为的构成

3.1.3路径改变影响因素分析

3.2 基于SP的问卷调查

3.2.1问卷调查的目的

3.2.2调查方法的选取

3.2.3 SP调查问卷内容

3.2.4选取调查对象及样本量

3.3结果分析和讨论

3.3.1 个人属性调查结果分析

3.3.2不同交通状态下驾驶行为调查结果分析

3.3.3不同交通状态下路径改变调查结果分析

第四章 城市快速路CAM的建立

4.1 研究对象

4.2 城市快速路CAM

4.2.1 模型基本变量

4.2.2车辆一般演化规则

4.2.3 主线车辆换道规则

4.2.4入口匝道车辆运行规则

4.2.5出匝道及立交桥车辆运行规则

4.2.6 事故产生与消散规则

4.2.7事故点上下游车辆运行规则

4.2.8边界条件

4.3多匝道协调控制器算法

4.3.1 单匝道控制器算法

4.3.2 多匝道协调控制器算法

4.3.3 多匝道协调控制算例

4.3.4 多匝道协调控制算法的有效性

第五章 事故下城市快速路多匝道协调控制信号施加策略

5.1实验对象

5.1.1 天津市城市快速路概况

5.1.2实验对象

5.1.3 CAM中参数校核

5.1.4 模型初步验证

5.2实验条件

5.3 单车道事故下信号施加策略

5.3.1交通需求较小各信号施加方式分析

5.3.2交通需求较大各信号施加方式分析

5.3.3单车道事故下协调控制信号施加方式分析

5.4双车道事故下信号施加策略

5.4.1交通需求较小各信号施加方式分析

5.4.2交通需求较大各信号施加方式分析

5.4.3双车道事故下协调控制信号施加方式分析

第六章 结论与展望

6.1 主要研究结论

6.2 创新点

6.3 展望

参考文献

附录A

致谢

攻读硕士学位期间所取得的相关科研成果