恶劣天气对城市快速路网交通状态影响规律研究

摘要

恶劣天气是最常见的自然灾害，近几年，受雨、雪等恶劣天气影响的交通拥堵，甚至大面积路网瘫痪事故频发。城市道路交通系统中，城市快速路网承担着城市主要的日机动车交通量。因此，研究恶劣天气下快速路网交通状态的时空分布规律，并获取交通拥堵的发生和传播规律，对缓解恶劣天气下城市路网的交通拥堵，避免恶劣天气发生时出现大面积路网瘫痪具有十分重要的意义。
　　本文的选题来源于国家自然基金“突发事件下城市道路交通系统非常态演化机理及干预对策”。首先，通过深层剖析恶劣天气对城市道路交通系统构成三要素和道路交通流特征参数的影响，从理论上分析了恶劣天气对路网交通状态的影响，并总结了目前专家学者的相应研究成果。其次，利用道路最高限速将车辆速度标准化，提出以速度性能指标来划分路段交通状态，并建立路网时空交通状态评价体系;利用北京市快速路的样本数据，对比分析不同天气下的路网交通状态评价指标，获取恶劣天气下城市快速路网交通状态的时空变化规律。最后，针对交通拥堵状态，建立基于树结构的路网拥堵始发路段识别模型，并以Oracle数据库为实验平台，建立拥堵路段识别数据库;在此基础上，获取恶劣天气下北京市快速路网的固定交通瓶颈路段和随机交通瓶颈路段，以及交通瓶颈路段引起路网拥堵的空间蔓延程度。研究结果表明:时间上，恶劣天气在6:00-22:00时段对路网交通状态的影响较大，且随着降水量（降雨量或降雪量）的增加，对路网交通状态的影响越大;空间上，雨雪天气使得北京市快速路网拥堵路段从三环以内扩散到整个路网，且工作日的扩散程度相对节假日更加明显;雨雪天气会使得固定交通瓶颈路段拥堵单位时间内的空间蔓延范围增大，同时，雨雪天气使路网产生随机交通瓶颈，并分布于快速路网的东、西和北部区域，且大部分集中分布在海淀区和朝阳区内。其路段拥堵每小时内的空间蔓延范围呈离散分布，工作日的蔓延范围在100km～1000km之间，节假日则在100km～900km之间。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 选题背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 交通状态划分研究

1．2．2 恶劣天气下路段交通状态研究

1．2．3 恶劣天气下交叉口交通状态研究

1．3 研究内容

1．4 技术路线

2 恶劣天气对城市道路交通系统的影响分析

2．1 恶劣天气情况概述

2．1．1 雨天的基本概念及分类

2．1．2 雪天的基本概念及分类

2．2 恶劣天气对道路交通影响分析

2．2．1 对驾驶员的影响

2．2．2 对机动车的影响

2．2．3 对道路的影响

2．3 恶劣天气下城市道路交通特性研究

2．3．1 道路通行能力

2．3．2 车速

2．3．3 交通流量

2．4 本章小结

3 数据选取与预处理

3．1 数据来源及基本特征

3．1．1 交通数据

3．1．2 天气数据

3．2 交通数据质量分析

3．2．1 路网数据质量

3．2．2 数据时间质量

3．2．3 每条路段数据时间质量

3．3 数据预处理及样本选取

3．3．1 交通数据预处理

3．3．2 天气数据预处理

3．3．3 分析样本选取

3．4 本章小结

4 恶劣天气下快速路网交通状态时空分布研究

4．1 交通状态评价体系的建立

4．1．1 路段交通状态评价指标

4．1．2 路段交通状态分类标准

4．1．3 路网交通状态评价指标

4．2 恶劣天气下快速路车辆速度特征变化

4．2．1 速度分布特性

4．2．2 速度变化特性

4．3 恶劣天气下快速路交通状态时间分布规律

4．3．1 路网平均速度性能时间分布

4．3．2 路网各等级交通状态时间分布

4．3．3 路网拥堵指数时间分布

4．4 恶劣天气下快速路交通状态空间分布规律

4．4．1 路段日拥堵程度空间分布

4．4．2 路段高峰时段拥堵程度空间分布

4．5 本章小结

5 恶劣天气下快速路网交通拥堵规律研究

5．1 交通拥堵的分类及特征分析

5．2 基于树结构的路网拥堵始发路段识别

5．2．1 基于树结构路网拥堵路段识别模型

5．2．2 路网拥堵识别数据库建立

5．2．3 路网拥堵路段识别算法实现

5．3 恶劣天气下快速路网交通拥堵分析

5．3．1 常发性交通拥堵路段识别与分析

5．3．2 偶发性交通拥堵路段识别与分析

5．4 本章小结

6 总结与展望

6．1 研究内容总结

6．2 研究展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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