基于交通冲突技术的城市道路作业区车辆汇合模型及应用

摘要

随着城市道路基础建设的加快，施工作业区出现在路网上的频率越来越高。作业区在为施工作业提供便利的同时，也给城市道路交通带来了负面影响。经研究发现，上游过渡区中的车辆汇合行为是造成作业区交通运行流畅性差、安全性低的关键原因。要想有效解决城市道路作业区的交通问题，研究上游过渡区的车辆汇合行为刻不容缓。因此，本文旨在基于交通冲突技术构建城市道路作业区车辆汇合模型，用以准确预测作业区上游过渡区的车辆汇合行为，并希望将该模型用于实践，解决城市道路作业区的实际交通问题。
　　首先，本文综述了一般道路上车辆换道模型的相关研究，这为建立城市道路作业区车辆汇合模型提供了重要参考。同时，本文还对交通冲突技术(TrafficConflict Teachnique)的研究现状进行了详细阐述，论证了将距离碰撞时间(Time ToCollision)引入车辆汇合模型的创新性与可行性。
　　随后，本文对道路作业区定义及分类进行了概述，分析了作业区路段的交通特征，为接下来研究作业区的车辆汇合行为及解决城市道路作业区交通问题提供了良好的理论基础。
　　进而通过实地调查，得到新加坡宏茂桥3道作业区上游过渡区交通流基础数据和基于交通冲突技术的车辆汇合行为数据。前者用于揭示上游过渡区各车道间的交通流特性差异，后者则为城市道路作业区车辆汇合模型的构建提供数据支持。
　　基于实际车辆汇合行为数据，本文利用分类回归树建立了城市道路作业区车辆汇合模型，并详细阐述了其构造过程。同时，对从模型结果中提取得到的17个车辆汇合规则进行深入分析，发现汇合延误时间、汇合车辆速度及位置、汇合车辆与周边车辆的事故风险均会对汇合车辆的行为决策产生显著影响。另外，本文还利用交叉对比的方式对所建模型的优越性进行了检验。
　　最后，通过编写应用程序接口（Application Programming Interface）函数将模型导入Paramics微观交通仿真软件以解决宏茂桥3道作业区所实际面临的交通组织方案决策问题。仿真结果表明，宏茂桥3道作业区在交通流量较小时可采取提前汇合控制策略，而当交通流量逐渐变大时，则更适宜采用延迟汇合控制策略。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 车辆换道模型研究现状

1．2．2 交通冲突技术研究现状

1．2．3 研究现状总结

1．3 研究内容及技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 技术路线

1．4 本章小结

2 道路作业区概述及交通特征分析

2．1 道路作业区概述

2．1．1 道路作业区定义

2．1．2 道路作业区分类

2．2 道路作业区交通特征分析

2．2．1 道路作业区道路特征

2．2．2 道路作业区驾驶员行为特征

2．2．3 道路作业区车辆运行特征

2．2．4 道路作业区交通事故特征

2．3 本章小结

3 城市道路作业区交通数据调查、提取及分析

3．1 道路作业区交通调查

3．1．1 调查目的

3．1．2 调查内容

3．1．3 调查方法

3．1．4 调查地点与时间

3．2 道路作业区交通数据提取

3．2．1 交通流基础数据提取

3．2．2 基于交通冲突技术的车辆汇合行为数据提取

3．3 基础统计学分析

3．3．1 交通流特性分析

3．3．2 车辆追尾事故风险分析

3．4 本章小结

4 城市道路作业区车辆汇合模型构建

4．1 模型方法

4．1．1 决策树概述

4．1．2 树形结构的构建

4．1．3 树形结构的剪枝

4．2 数据预处理及模型参数设定

4．3 模型构建

4．3．1 树形结构描述

4．3．2 模型结果分析

4．4 模型优越性检验

4．5 本章小结

5 基于微观交通仿真的作业区车辆汇合模型应用

5．1 Paramics微观交通仿真软件简介

5．2 道路作业区车辆汇合模型在Paramics中的实现方法

5．2．1 道路作业区仿真场景构建

5．2．2 模型API函数的编写

5．2．3 仿真核心参数设置

5．3 基于Paramics的作业区车辆汇合模型应用实例

5．3．1 实例背景介绍

5．3．2 仿真实验设计

5．3．3 仿真结果分析

5．4 本章小结

6 结论与展望

6．1 论文主要工作及结论

6．2 研究不足与展望

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

学位论文数据集