主动交通管理策略对高速公路潜在事故发生率影响研究

摘要

近年来，我国机动车及其驾驶人的数量呈现爆发式增长，虽然高速公路里程也呈现逐年增加趋势，但依然无法满足高速增长的交通需求，高峰及节假日高速公路的拥堵成为常态。拥挤的交通状态下，车辆行驶状态多变，车速的时空离散性增加，发生交通事故的可能性增加。高速公路因其高速的特性，发生事故的危险程度和严重程度比一般道路更高。为降低高速公路的事故风险，主动交通管理策略成为高速公路交通管理的重要手段。因此，研究主动交通管理策略对高速公路潜在事故率(Potential Crash Rates，PCR)的影响，建立二者之间的定量关系，对于交通管理者制定及时、有效的交通管理措施，提高高速公路交通的安全水平，预防交通事故的发生具有重要的借鉴意义。
　　论文首先在借鉴现有研究的基础上，从道路条件、交通流特性和天气环境三方面确定了高速公路潜在事故发生率的影响因素，选择美国I-5高速公路华盛顿州境内的140mile-190mile路段作为研究路段，基于实时线圈检测数据提取事故样本和非事故样本，建立了高速公路潜在事故发生率Logit预测模型，并借助受试者工作曲线分析，验证了模型的预测准确度。其次，论文利用VISSIM仿真软件，选取了I-5高速公路存在常发性拥堵的160mile-166mile路段建立了仿真实验场景，并以断面流量和断面平均车速为优化目标对仿真路段的车辆跟驰、换道等驾驶行为参数进行了校正。最后，考虑限速区间长度和限速值差等因素制定了可变限速策略，考虑匝道需求和匝道下游占有率因素制定了匝道控制策略，考虑路段交通流量因素制定了临时路肩开放策略，利用VisVAP模块实现了三种策略在仿真场景中的仿真实验，借助潜在事故发生率预测模型，对不同主动交通管理策略对潜在事故发生率的影响及其时间敏感度进行了分析。
　　研究结果发现，在早高峰时期，三种主动交通管理策略都能够改善控制路段的潜在事故发生率。其中，可变限速策略的改善效果最好，使控制路段潜在事故发生率均值下降到29％。匝道控制策略和临时路肩开放策略分别使控制路段的潜在事故发生率均值下降5％和9％。三种主动交通管理策略对时间的敏感度各不相同。相较于高峰时期，在平峰时期可变限速策略对潜在事故发生率的改善程度明显减弱，匝道控制策略的改善程度变化不大，临时路肩开放策略不仅没有起到改善作用，反而使控制路段的潜在事故发生率有所增加。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究综述

1．2．2 国内研究综述

1．2．3 文献总结

1．3 研究内容

1．3．1 研究内容

1．3．2 论文结构

1．4 小结

2 高速公路主动交通管理策略

2．1 概述

2．2 可变限速策略

2．2．1 基本原理

2．2．2 控制效果

2．2．3 控制算法

2．3 入口匝道控制策略

2．3．1 控制原理

2．3．2 控制效果

2．3．3 控制算法

2．4 临时路肩开放策略

2．4．1 基本原理

2．4．2 控制效果

2．4．3 控制算法

2．5 小结

3 高速公路潜在事故发生率预测模型

3．1 模型变量选择

3．2 模型标定数据准备

3．2．1 数据来源与结构分析

3．2．2 数据处理

3．3 潜在事故发生率预测模型建立

3．3．1 Logit回归模型原理

3．3．2 模型建立

3．3．3 模型评价

3．4 小结

4 高速公路实验场景建模

4．1 VISSIM仿真软件简介

4．2 实验场景选择

4．3 仿真场景建立

4．3．1 基础参数设置

4．3．2 驾驶行为参数设置

4．3．3 数据获取与输出设置

4．4 场景校验

4．4．1 断面流量校验

4．4．2 断面平均车速校验

4．5 小结

5 高速公路主动交通管理策略对潜在事故发生率影响

5．1 概述

5．2 主动交通管理策略制定

5．2．1 可变限速策略制定

5．2．2 匝道控制策略制定

5．2．3 临时路肩开放策略制定

5．3 主动交通管理策略控制效果分析

5．3．1 可变限速策略效果评价

5．3．2 匝道控制策略效果评价

5．3．3 临时路肩开放策略效果评价

5．3．4 不同管理策略效果对比分析

5．4 主动交通管理策略时间敏感度分析

5．5 小结

6 成果与展望

6．1 研究成果

6．2 课题展望

参考文献

附录

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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