高速公路爬坡路段交通安全评价方法及应用研究

摘要

在我国已有的高速公路中，存在着大量的爬坡路段。这些路段从设计技术指标上来看，完全符合《公路路线设计规范》(JTG_D20-2006)以及《公路技术标准》(JTG B01-2014)等相关规范和标准。但是在实际的运营过程中，却往往成为事故易发高发路段。因此迫切需要对爬坡路段的交通安全展开定量评估，并提出针对性的保障措施。
　　论文首先对高速公路交通安全评价的国内外研究现状进行了综述，总结了现有研究的不足，确定了本文的研究内容、研究方法和技术路线。然后从理论上围绕爬坡路段的道路条件、交通条件、交通流特征与交通安全的关系展开研究，并将所提出的爬坡路段交通安全评价方法在宁杭高速东庐山路段开展了实际的工程应用。具体内容包括:
　　(1)爬坡路段交通数据调查与仿真。论文以双向四车道未设置爬坡车道的爬坡路段为研究对象。首先对高速公路爬坡路段进行了分类，选定具体的爬坡路段类型。选择东庐山爬坡路段为调查对象，通过现场观测获取了交通量、交通组成、断面分车型车速、路段交通冲突等数据。利用实测数据，对VISSIM软件进行了标定，进而采用交通仿真的方法，获取了不同交通条件和道路条件下的断面分车型数据。
　　(2)爬坡路段交通流特征及影响因素分析。基于现场观测和交通仿真获取的数据，统计分析了交通量、大车比例、平均车速、大小车速度差、相邻路段车速差、车速标准差、车速降低系数、车头时距等交通流运行特征，建立了大小车速度差和车速标准差的回归模型;
　　(3)爬坡路段影响区的界定和特征子路段的划分。在交通流特征分析和建模的基础上，提出了爬坡路段影响区的概念。以交通流指标变化规律为依据，确定了爬坡路段上游影响区和下游影响区的范围。根据车速标准差的变化规律，采用有序聚类的方法将影响区进一步划分为若干特征子路段。爬坡路段影响区和特征子路段的划分，确定了爬坡路段交通安全宏观评价和微观评价的空间范围。
　　(4)爬坡路段交通安全评价指标体系。在现有研究的基础上，结合爬坡路段交通流运行特征，初步确定了爬坡路段交通安全评价指标的筛选范围。借助路段交通冲突技术，进一步分析了评价指标与交通冲突的关系，验证了评价指标的有效性，构建了爬坡路段评价指标体系。
　　(5)爬坡路段交通安全评价方法。针对整个爬坡路段影响区，构建了基于贝叶斯网络的爬坡路段交通安全宏观评价模型，以事故风险概率为依据，划分了宏观交通安全等级;对爬坡路段及上游影响区、下游影响区，利用交通流表征指标构建了爬坡路段交通安全微观评价模型。
　　(6)爬坡路段交通安全评价方法的应用。在分析现有评价方法的局限性和适用性的基础上，提出了爬坡路段的交通安全评价流程。以东庐山段爬坡路段为例，采用本文提出的评价方法进行了详细分析。根据交通安全评价结论，提出了三种交通安全改善方案并进行了比选。基于交通流数据和事故数据，对改善方案的效果进行了评价。

目录

声明

摘要

1．绪论

1．1．研究背景和意义

1．1．1．课题来源

1．1．2．高速公路交通安全现状

1．1．3．爬坡路段交通安全现状

1．1．4．研究意义

1．2．国内外研究现状

1．2．1．国外研究现状

1．2．2．国内研究现状

1．2．3．研究现状总结

1．3．研究内容与章节安排

1．4．研究方法和技术路线

1．5．本章小结

2．高速公路爬坡路段数据采集方法

2．1．爬坡路段的分类

2．1．1．分类依据

2．1．2．类型划分

2．2．现场调查方案

2．2．1．调查目的

2．2．2．车型分类

2．2．3．调查过程

2．2．4．数据提取与预处理

2．3．基于VISSIM的仿真方案

2．3．1．VISSIM仿真原理

2．3．2．仿真参数标定

2．3．3．仿真模型检验

2．3．4．仿真设计

2．3．5．仿真过程

2．4．本章小结

3．高速公路爬坡路段交通流运行特征及影响因素分析

3．1．交通量特征分析

3．1．1．交通量时空分布特征

3．1．2．大车混入率

3．1．3．饱和度

3．2．车速分析

3．2．1．平均车速分析

3．2．2．大小车速度差分析

3．2．3．相邻路段车速差

3．2．4．车速降低系数

3．2．5．速度标准差

3．3．车头时距分析

3．3．1．样本统计量

3．3．2．车头时距统计规律

3．4．交通流特征影响因素分析

3．4．1．平均车速影响因素分析

3．4．2．车速降低系数影响因素分析

3．4．3．大小车速度差影响因素分析

3．4．4．车速标准差的影响因素分析

3．5．本章小结

4．高速公路爬坡路段影响区的界定及特征子路段划分

4．1．爬坡路段影响区的概念

4．2．界定方法

4．2．1．理论分析

4．2．2．界定流程

4．2．3．界定过程

4．3．爬坡路段特征子路段的划分

4．3．1．划分目的

4．3．2．划分依据

4．3．3．划分方法

4．3．4．划分过程

4．3．5．划分结果

4．4．本章小结

5．高速公路爬坡路段交通安全评价指标体系构建

5．1．评价指标选取原则

5．2．评价指标筛选

5．2．1．道路条件

5．2．2．交通条件

5．2．3．交通流运行特征

5．2．4．相关性分析

5．3．评价指标的检验

5．3．1．碰撞时间模型

5．3．2．基于TTC的追尾冲突模型

5．3．3．评价指标与交通冲突的关系

5．4．评价指标体系

5．5．本章小结

6．高速公路爬坡路段交通安全评价模型

6．1．爬坡路段交通安全宏观评价

6．1．1．评价原则

6．1．2．评价方法选择

6．1．3．评价模型

6．1．4．宏观安全等级划分

6．2．爬坡路段交通安全微观评价

6．2．1．评价思路

6．2．2．上游影响区评价

6．2．3．爬坡路段评价

6．2．4．下游影响区评价

6．3．本章小结

7．高速公路爬坡路段交通安全评价方法的应用

7．1．评价方法应用流程

7．1．1．常用评价方法的适用性分析

7．1．2．交通安全评价方法应用流程

7．2．东庐山爬坡路段交通安全现状

7．2．1．路段概况

7．2．2．交通事故特征分析

7．2．3．现状道路设计的安全复核

7．2．4．事故致因分析

7．3．东庐山爬坡路段交通安全评价

7．3．1．爬坡路段宏观评价

7．3．2．爬坡路段微观评价

7．4．交通安全改善措施

7．4．1．相关工程实践经验

7．4．2．交通安全保障措施设置原则

7．4．3．东庐山段交通安全保障措施

7．5．交通安全改善效果评价

7．6．本章小结

8．总结与展望

8．1．本文工作总结及创新点

8．2．研究展望

致谢

参考文献

附录

攻读博士学位期间发表论文及参与科研情况