水电工程施工场内交通流建模与通行安全分析

摘要

水电工程是一个复杂的系统工程，其中的交通运输系统对施工进度举足轻重。场内道路交通流模型是物料调度优化、机械配置优化、通行安全分析等研究的基础，同时场内交通状况特殊，与城市道路存在较大差异，因此对水电工程施工场内交通流的研究非常重要。
　　本文在研究水电工程施工场内交通特性的基础上，以场内交通流为研究对象，建立场内道路交通流模型、交通事故模型和事故后的车辆排队模型，基于这些模型，进一步研究场内道路的通行安全问题。主要工作如下。
　　1)考虑场内的交通特性，包括道路纵坡坡度、驾驶员特性、车辆性能等因素，在此基础上建立车辆的跟驰模型和换道模型，并基于改进的元胞自动机模型建立水电工程施工场内的交通流模型。以单向双车道为仿真场景进行仿真分析，研究和分析道路纵坡坡度和随机慢化概率对交通流的影响，并利用某水电工程施工场内的实际数据对模型进行验证，结果表明模型具有一定的可信度。
　　2)分析场内引起交通事故的因素，对车辆追尾进行重点研究，建立车辆追尾的事故模型，并引入到场内交通流模型中。仿真统计不同车头距下发生交通事故的次数，对其分布进行拟合和检验，结果表明其分布服从正态分布。利用“4σ”法则确定行车安全距离，并与相关标准进行对比，验证模型的准确性。
　　3)利用排队论研究事故后车辆的排队行为。对持续时间长的事故建立基于可变输入率的排队模型，并在此基础上建立以减少发车为措施、以损失为目标的优化模型，以优化减少发车的时间和数量。对持续时间短的事故建立基于可变服务率的排队模型，分析事故后的道路性能指标，并用TransModeler进行仿真验证。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究目的和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 施工场内的交通运输仿真

1．2．2 道路交通事故的影响

1．2．3 车辆行驶的安全距离

1．3 本文研究内容

1．3．1 潜在创新点

1．3．2 主要内容安排

2 基于元胞自动机的施工场内交通流建模与仿真

2．1 引言

2．2 元胞自动机模型

2．2．1 元胞自动机模型发展

2．2．2 元胞自动机模型基本原理

2．3 场内道路交通流建模

2．3．1 场内道路交通特性

2．3．2 跟驰行为建模

2．3．3 换道行为建模

2．4 仿真及验证

2．4．1 仿真场景构建

2．4．2 仿真结果分析

2．5 本章小结

3 基于元胞自动机的场内道路通行安全分析

3．1 引言

3．2 场内交通事故模型

3．2．1 引起交通事故的因素

3．2．2 交通事故建模

3．2．3 仿真结果分析

3．3 场内车辆行驶的安全距离

3．3．1 不同车头距下事故率分布模型

3．3．2 分布拟合检验

3．3．3 安全距离的设置与验证

3．4 本章小结

4 基于排队论的交通事故影响分析及应对措施

4．1 引言

4．2 事故条件下道路的通行能力

4．2．1 基本通行能力及修正

4．2．2 交通事故对通行能力的折减

4．2．3 案例分析

4．3 排队论模型

4．4 事故无法短时间消除情况下的料场发车优化

4．4．1 基于可变输入率的车辆排队模型

4．4．2 基于损失最小的料场发车优化模型

4．4．3 案例分析

4．5 事故能短时间消除情况下的道路状况分析

4．5．1 基于可变服务率的车辆排队模型

4．5．2 道路性能指标分析

4．5．3 基于TransModeler的模型验证

4．6 本章小结

5 总结与展望

5．1 本文研究内容的总结

5．2 未来工作的展望

参考文献

附录1：作者简介

附录2：作者在攻读硕士期间的主要成果

附录3：作者在攻读硕士期间参加的科研项目