高速公路部分降雨路段可变限速管控方法研究

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1、高速公路部分降雨路段可变限速管控方法研究第1章绪论1.1研究背景及意义驾驶员因素是造成交通事故的一个重要因素，机动车驾驶员的各种违法驾驶行为，如超速行驶、疲劳驾驶、酒后驾驶、超员载客等，导致交通事故时有发生，而在诸多违法驾驶行为中，超速行驶是导致道路交通事故的一个最主要的原因，根据美国高速公路安全管理局（NHSTA)统计数据，全美道路交通死亡事故中大概有1/3的事故由驾驶员超速行驶造成的[3]。近年来，我国每年因机动车超速行驶造成3万起以上的交通事故，大约占全年交通事故总数的8%，而因超速行驶导致死亡的人数高达9000人，约占全年交通事故死亡人数的11%[4]。研究表

2、明，当车速大于时，车速每增加5yb?//i,事故发生率约为原来的两倍，而事故的严重程度也将随速度的增加而呈指数形势增长因此只有对道路上行驶的车辆进行限速控制，I能有效降低高速公路上因超速而发生的事故率。进而保障行车安全。不利天气是影响高速公路安全运行的另一重要因素。高速公路交通事故发生的原因包括人、车、路、交通环境及管理等多种因素，而因气候恶劣引起的高速公路交通事故更是屡见不鲜。不良的天气条件，如附、雪、雾、大风、高温、冰冻和沙尘暴等对高速公路建设与运营的危害很大，尤其在大雾和雨雪的恶劣气候条件下，高速公路交通事故明显呈现多发趋势。降雨是我国最常见的天气现象之一。降雨

3、会不同程度地影响能见度以及路面的附着系数，进而驾驶员对周边环境的感知能力和车辆操控性能，导致高速公路行车安全风险增加，并降低交通运行效率。研究表明[7][8]与干燥天气相比，雨天环境下高速公路交通事故率约增加一倍，通行能力降低幅度最高可达30%。在雨天环境下，根据降雨强度和实时交通状态对可变限速值进行动态优化调整，降低车速离散程度，并调节交通流的时空分布，促使道路交通流趋向稳定、均一状态，从而提高道路交通安全性和运行效率。由于降雨的强度、范围、持续时间等具有很强的随机性和时变性，尤其是夏天常见暴雨，雷阵雨等短时强降雨天气往往发生在局部路段上，而一定强度的降雨会影响交通

4、流特性而导致行车速度和道路该路段通行能力的降低，将会在该路段形成瓶颈，如不加控制，降雨路段形成的拥挤或者堵塞将会向上游路段传播，进而造成更大范围的拥挤或者堵塞，影响交通效率与安全，因此有必要在降雨路段上游分段布倉可变限速标志，引导上游来的车辆分段进行逐次减速，使到达降雨路段的车辆得到最大程度的缓冲，而且能以最大通行能力通过瓶颈区，提高交通效率与安全。目前我国高速公路主要采用固定限速方式，即路段限速值为某个固定值，通常为道路设计速度，不能根据天气和道路交通状况进行动态调整，属于静态限速。当遇到交通流状况发生变化、不良天气等不利情况，驾驶员如仍按固定限速值行驶，其事故风险

5、将明显增加，从而降低道路交通安全水平。现有研究大多针对雾、雪、冰冻等灾害天气下的限速管理，对雨天环境下高速公路可变限速控制问题缺乏系统性的深入研究，针对雨天环境的高速公路可变限速控制方法亟待发展。为此，本文以实际高速公路交通和气象观测数据为基础，分析不同降雨强度下交通流变化特征，建立高速公路局部降雨路段的可变限速控制模型，实时动态地确定合理的限速值，再通过可变限速标志发布给路过该路段的车辆，对车辆进行限速控制。为保障雨天高速公路安全、高效运行提供理论依据和技术支持。1.2国内外研究现状分析不利天气如雨、雪、雾等不同程度地影响交通流特性，进而影响高速公路交通效率和安全。

6、针对不利天气条件下高速公路交通管理及可变限速控制问题，国内外学者幵展了大量研究，取得了一定的进展。不利天气对高速公路交通效率与安全的影响、不利天气条件下高速公路交通管理、高速公路可变限速控制方法等方面，阐述国内外相关研究情况。1.2.1不利天气对交通的影响在不利天气对高速公路交通效率和安全的影响方面，国内外学者在过去的几十年中幵展了大量的研究并建了相应模型。(1)不利天气对高速公路交通效率的影响不利天气会导致高速公路平均车速下降、车间距增加，从而降低道路通行能力和运行效率。美国公路通行能力手册（High/h，大雨会导致自由流车速降低4.8-6.4km/h;小雪对交通影

7、响不明显，但大雪对车速有显著影响，会导致车速降低37.0-41.8km/h。但手册中并没有给出区分小雨、大雨、小雪、大雪等天气的阈值。Agarm/h)会导致车速降低4-7%、通行能力降低10-17%，大雪(强度大于12.7inm/h)会导致车速降低11-15%、通行能力降低19-27%。Francisco等]根据西班牙部分高速公路2006年至2008年的交通和气象数据（数据釆集周期为15分钟），分析了不同天气对自由流车速和通行能力的影响，并建立了相应的数学模型。表明降雨会导致车速降低5.5-7.0km/h，降雪会导致车速降低9.0-13.7km/h。