车道变换行为特性及其对道路服务水平影响的研究

摘要

车道变换行为及相关应用研究的必要性体现在两方面：理论研究方面，车道变换行为对道路通行能力、交通流参数、道路服务水平、交通运行安全的影响等方面研究的薄弱严重影响了交通流理论和交通冲突理论的进一步发展；实际应用方面，随着我国交通建设步伐的加快及对交通管理水平要求的不断提高，开展车道变换行为管理手段和应对措施的研究显得尤为迫切。论文依托2006年度国家自然科学基金资助项目，将车道变换行为作为研究对象，进行了车道变换行为特性及其对道路服务水平影响的研究。
　　设计了定点观测和跟车观测的调查方案，获取了哈尔滨、沈阳、大连、青岛、济南、南京、上海、苏州、深圳、广州、北京、西安等城市典型地点的车道变换行为特性数据。按照方向、轨迹、进程、意图对车道变换行为进行了分类，进行了车道变换行为的意图产生、间隙选择、执行等阶段的数学描述。
　　构建了基于缓和曲线段、圆弧段、直线段等几何线形的车道变换行为运行轨迹，借助理论推导和数据标定两种手段，给出了关键参数计算方法。根据实测数据，统计分析了在运行速度、车辆类型、操作行为等因素影响下的车道变换行为持续时间，据此进行了车道变换行为的标准化，提出了车道变换行为发生率的概念和计算方法，给出了车道变换行为发生率的时空分布特征。
　　采用Greenshields模型法和HCM方法计算了理论道路通行能力，从道路空间的使用率角度出发，构建了主观意愿式和客观被动式车道变换行为对道路通行能力影响的模型，推导了两车道和三车道的主观意愿式车道变换行为对道路通行能力影响的系数，引入驾驶员感受指标，获得了的车道变换行为与交通流速度的关系，进而修正了道路服务水平分级的速度域值。
　　通过整理、分析现场观测交通流数据中存在的规律，揭示了在一定交通环境下，车辆运行速度和车道变换行为发生率之间存在的对应关系(常量)，并给出了推荐值。根据回归分析得到的车道变换行为发生率和交通量的关系式，联立经典交通流理论中关于车速和交通量的关系式，得到了车道变换行为发生率和速度的关系，并进行了相关参数的标定。基于车道变换行为对车头时距影响的数学描述，理论分析了车道变换行为对原始车道和目标车道车头时距的影响，并给出了相应的计算模型，修正了道路服务水平分级的密度域值。
　　在交通事故成因分析的基础上，重点分析了违章会车和不按照规定让行等行为造成事故的成因。研究了车道变换行为的碰撞形式，以车道变换行为的运行轨迹为基础，考虑了碰撞过程中车辆几何尺寸对碰撞的影响，构建了碰撞事件判别方程和安全距离的计算函数。在车头时距特征分析的基础上，提出了车道变换行为对交通运行安全性的评价函数，借助交通冲突理论，验证了所构建车道变换行为安全评价指标的可信度。
　　制定了“现象分析、数据采集、数据处理、特性分析、理论推导、结论验证、指导应用”为主的技术路线。首先，设计车道变换行为数据的采集与处理方案，获取所需的具有代表性的车道变换行为数据。其次，开发相关的数据处理软件，提取其中的交通流(三参数)、车道变换行为发生率、车道变换行为运行轨迹、持续运行时间等数据，进行车道变换行为进程特征分析。然后，依据上述数据开展车道变换行为对道路通行能力、交通流参数、交通运行安全、道路服务水平影响的研究。
　　论文的创新点集中体现在以下四个方面：车道变换行为的分类、车道变换行为对道路通行能力的影响、考虑车道变换影响驾驶员感知的道路服务水平评价指标体系、不良车道变换行为的处罚依据。这些方面的研究，为进一步开展相关理论和应用的研究奠定了基础。
　　论文着眼于在交通运行过程中普遍存在且频繁发生的车道变换行为，探讨车道变化行为特性及其对道路服务水平的影响，具有一定的理论研究价值。首先，研究了我国车道变换行为的特性，为制定适于我国驾驶员实际状况的交通管理法规及相关政策提供理论支持；其次，为车道变换行为诱导系统、车道变换行为预警系统的研制开发提供理论依据，增加系统设计的合理性和执行结果的安全性，推动我国智能交通系统的发展；最后，探求车道变换行为对交通运行安全和道路服务水平的影响，减少交通事故发生概率，促进了交通流理论体系的完善，对提高道路交通系统运行的安全水平起到一定的作用。

目录

车道变换行为特性及其对道路服务水平影响的研究

STUDY ON LANE-CHANGINGBEHAVIORS AND IT’S EFFECT TOLEVEL OF SERVICE

摘 要

Abstract

物理量名称及符号

目 录

Contents

第1章 绪论

1.1 论文选题来源

1.2 研究的学术背景

1.3 研究目的和意义

1.4 国内外研究现状

1.4.1 国外研究现状

1.4.2 国内研究现状

1.5 研究内容和技术路线

1.5.1 研究内容

1.5.2 技术路线

第2章 车道变换行为数据的采集与处理

2.1 车道变换行为调查的目的和对象

2.2 车道变换行为调查的内容和方法

2.3 车道变换行为调查数据的处理

2.4 本章小结

第3章 车道变换行为的特性

3.1 车道变换行为的定义与分类

3.2 车道变换行为的阶段划分与运行轨迹

3.3 车道变换行为的持续时间

3.4 车道变换行为发生率

3.5 本章小结

第4章 车道变换行为对道路通行能力的影响

4.1 道路通行能力的计算

4.2 车道变换行为对道路通行能力影响程度的计算方法

4.3 车道变换行为对道路通行能力影响程度的修正系数

4.4 本章小结

第5章 车道变换行为对交通流参数的影响

5.1 车道变换行为对速度的影响

5.2 车道变换行为对车头时距的影响

5.3 车道变换行为对密度的影响

5.4 本章小结

第6章 车道变换行为对交通运行安全的影响

6.1 车道变换行为引发交通事故的成因分析

6.2 执行车道变换行为的安全距离

6.3 车道变换行为对道路运行安全影响的评价

6.4 本章小结

第7章 车道变换行为对道路服务水平的影响

7.1 道路服务水平的评价指标

7.2 车道变换行为对评价指标域值的修正

7.3 车道变换行为对感知的影响及评价指标体系的建立

7.4 本章小结

结 论

参考文献

攻读博士学位期间发表的学术论文和科研成果

哈尔滨工业大学博士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学博士学位论文使用授权书

致 谢

个人简历