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城市快速路系统作为现代化城市交通的主要骨架,承担了城市内部大量的机动化交通。以上海市快速路为例,其总路网里程为238.2公里,中心城区近8%的快速路里程承担超过30%以上的车公里。交织区作为城市快速路系统的重要组成部分,不同行驶方向的车辆在较短的路段变换车道使得快速路交织区运行状态极其复杂,其运行安全态势直接影响快速路整体通行效率的发挥。一旦在交织区发生交通事故,通常会影响交织区上下游路段及出入口匝道等多个路段的运行。因此,研究城市快速路交织区运行风险具有非常重要的意义。本文以快速路交织区为研究对象,基于驾驶模拟实验和VISSIM仿真实验,定量地分析了快速路交织区运行风险,并在此基础上提出了快速路交织区安全管理的一系列措施。
首先,根据快速路交织区的道路交通环境和车辆运行特性探究了交织区交通冲突的产生机理,并对交织区内主要的交通冲突类型—追尾冲突和侧撞冲突进行了分析。之后基于冲突能量法计算得到前后车车头间距、前后车车速差以及后车减速度三个指标可表征交通冲突的严重程度,即交织区车辆的运行风险。
其次,利用驾驶模拟实验平台,搭建了不同交通流密度、交织区长度和车辆行驶路径下的实验场景,获取了不同场景下的交织区车辆驾驶行为数据。从风险评价理论出发,构建了快速路交织区运行风险指数评价模型,利用该模型计算了不同场景下的交织区车辆运行风险值,分析了交通流密度、交织区长度和行驶路径对交织区车辆运行风险的影响。并根据第15%分位、第85%分位的风险值将快速路交织区车辆运行风险划分为低、中和高三个等级。
再次,以车公里冲突率作为快速路交织区整体运行风险的评价指标,基于VISSIM仿真实验得到交织区长度、车道数、交通量、交织流量比和汇出比五个因素不同水平组合下的车公里冲突率,建立了快速路交织区运行风险预测模型,并选取北京西路-威海路交织区进行模型验证,得到预测误差为9.45%。之后利用K均值聚类分析法将快速路交织区运行风险划分为低、中和高三个等级,并给出了不同风险的划分阈值。
最后,从快速路交织区道路条件和交通管控两个方面提出了快速路交织区安全管理措施,主要包括:交织区几何设计优化、道路交通安全设施的设置、主路限速和匝道控制等。
首先,根据快速路交织区的道路交通环境和车辆运行特性探究了交织区交通冲突的产生机理,并对交织区内主要的交通冲突类型—追尾冲突和侧撞冲突进行了分析。之后基于冲突能量法计算得到前后车车头间距、前后车车速差以及后车减速度三个指标可表征交通冲突的严重程度,即交织区车辆的运行风险。
其次,利用驾驶模拟实验平台,搭建了不同交通流密度、交织区长度和车辆行驶路径下的实验场景,获取了不同场景下的交织区车辆驾驶行为数据。从风险评价理论出发,构建了快速路交织区运行风险指数评价模型,利用该模型计算了不同场景下的交织区车辆运行风险值,分析了交通流密度、交织区长度和行驶路径对交织区车辆运行风险的影响。并根据第15%分位、第85%分位的风险值将快速路交织区车辆运行风险划分为低、中和高三个等级。
再次,以车公里冲突率作为快速路交织区整体运行风险的评价指标,基于VISSIM仿真实验得到交织区长度、车道数、交通量、交织流量比和汇出比五个因素不同水平组合下的车公里冲突率,建立了快速路交织区运行风险预测模型,并选取北京西路-威海路交织区进行模型验证,得到预测误差为9.45%。之后利用K均值聚类分析法将快速路交织区运行风险划分为低、中和高三个等级,并给出了不同风险的划分阈值。
最后,从快速路交织区道路条件和交通管控两个方面提出了快速路交织区安全管理措施,主要包括:交织区几何设计优化、道路交通安全设施的设置、主路限速和匝道控制等。