高速公路突发交通事件影响范围预测方法

摘要

高速公路突发交通事件及其引发的交通拥挤已经成为交通系统运行中不可忽视的问题。为尽可能的降低突发交通事件造成的影响，需要及时预测突发交通事件所造成的影响范围，将预测的结果提供给交通控制系统、交通诱导系统、出行者信息服务系统，以便相关管理部门采取必要的交通管理控制措施，诱导驾驶员选择行驶路径。
　　 本文首先分析了高速公路突发交通事件后交通流状态变化的几种常见情况，选择了上游到达率不变的情况作为本文的研究重点。以冲击波理论为基础，将突发交通事件发生后不同时刻的高速公路交通状态划分成4个阶段，并对每个阶段的通行能力进行了分析，定义了突发交通事件发生后高速公路有效通行能力系数。
　　 其次，在定性分析的基础上，提出了影响长度的概念，用来定量的表征突发交通事件影响的范围，并建立了初始的影响范围预测模型。通过分析影响范围预测模型中关键参数（流量与密度关系式和事件处理时间）的影响因素，结合我国相关规范和调查数据给出了确定关键参数取值的方法。
　　 然后，针对引起局部或全部车道临时关闭的不同类型的突发交通事件，利用VISSIM仿真软件进行微观交通仿真。通过建立微观仿真模型，首先修正了突发交通事件后高速公路有效通行能力系数，继而通过VISSIM输出的评价指标和初始影响范围预测模型计算结果的对比分析，确定了模型的三个阶段：递增段、过渡段和稳定段，引入了大车率和输入交通量两个修正参数。通过数据分析建立了不同类型突发交通事件影响范围预测分段模型并给出了参数取值。该模型为工程应用提供了基础。
　　 最后，结合本文的主要研究成果，提出了高速公路突发交通事件影响范围预测方法的具体流程，并提供了流程中涉及的计算公式以及公式参数的建议取值。根据该预测流程开发了相应的预测软件，该软件提供了内置参数，也可以根据不同的路段输入不同的参数，提高了预测的精度。
　　 本文通过分析高速公路突发交通事件后交通流状态的变化过程，确定了不同时刻路段交通状态的4个阶段，基于冲击波理论建立了影响范围预测模型，并采用微观仿真的方法对模型进行了修正。在该模型的基础上提出了高速公路突发交通事件影响范围预测方法的具体流程，并开发了相应的软件使预测过程简单易操作，有利于相关管理部门在突发交通事件后迅速预测影响范围，及时采取交通管理措施，降低突发交通事件对高速公路正常运营的影响。