车流波与城市快速路交通事故

《车流波与城市快速路交通事故》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、一、交通安全与事故预防‘235·车流波与城市快速路交通事故吴建平1，2袁月明1李柏恒1(1．北京交通大学交通运输学院，中国北京)(2．中英智能交通中心，英国南安普敦大学，中国北京交通大学)【摘要】本文首先介绍了车流波的基本特性及其主要影响因素，然后对车流波与城市快速路追尾事故的关系进行分析，并提出“危险系数”评价模型供交通工程师对车流波危害进行定量分析使用。【关键词】车流波城市快速路交通事故安全评价模型1．引言近年来，随着经济的发展，我国汽车拥有量大幅度增长，给人民的生活带来了便捷，促进了地方经济繁荣。但是与此同时，交通事故

2、也逐年增加，造成巨大的损失。2005年，中国共发生道路交通事故450254起，死亡98738人，伤469911人，直接财产损失18．8亿元。在各类型交通事故中，追尾事故是最普遍发生的一类，约占32．6％。在我国高等级道路上经常发生的追尾事故大多是由于车流波(shockwave)现象引起的。在高峰时段或者异常天气(如雨、雪、雾天气等)，高等级道路的“瓶颈地段”经常出现堵塞以及由堵塞引起的车流波。车流波不仅影响“瓶颈点”下游的车辆的运行，还会降低“瓶颈点”上游路段的有效通过能力。在车流波的传播与消散过程中，车辆频繁地处于加减速状

3、态，造成交通流不稳定，极易发生追尾事故，而且使单位行驶里程燃油消耗增多，加剧周围空气的污染。可见车流波对交通安全会产生很大的影响，因此分析车流波对道路交通安全的影响具有重要的理论和工程实践意义。在国家自然科学基金委的资助下，笔者从真实车流波数据采集、微观行为分析人手，结合理论模型，对国内城市快速路的车流波进行了系统的研究，包括车流波的成因、传播和消散机理、车流波模型和仿真、车流波的预防措施等。本文主要讨论车流波与交通安全之间的关系，以及评价方法、预防措施等。2．车流波的基本特性车流波被定义为车流中密度不同的两部分的分界面从前

4、车移动到后车并沿道路传播的现象。车流从低密度过渡到高密度所形成的波称为排队波，车流从高密度过渡到低密度所形成的波称为消散波‘5¨61。当车流波发生时，车流出现排队、拥挤、紊乱，甚至阻塞，致使道路有效通行能力降低、交通流趋向于不稳定状态、车辆能耗增加、道路周围环境质量也随之下降。车流波易发生在快速路“几何瓶颈”路段或匝道交织区地带，在早晚高峰时间交通流·236·关爱生命预防事故量大，车辆由于分流或合流效应从而产生一个与车流运行方向相反的车流波，如图1所示。图1几何瓶颈处的车流波现象此外，车流波的形成还与驾驶员的驾驶行为有关。在

5、车辆启动加速的过程中，驾驶员保持与前车之间的车头间距一般比在车辆减速的过程中大。当车辆行驶速度相同时，交通流量在加速过程中会比在减速过程中小。如果驾驶员从原来较高的行驶速度降低到一个较低的水平，并持续一段时间，然后又想恢复到原来较高的行驶速度，那么驾驶员就类似经过一个“几何瓶颈”地段一样，从而产生车流波不断地向上游传播，这种效应也被称作“加速瓶颈”，如图2所示。图2由于“加速瓶颈”效应产生的车流波现象车流波实质上描述了两种交通状态的转化过程，可以通过时空坐标图来描述(图3)，其中车流波波速u。代表了交通状态转化的方向和进程。

6、图3在时空坐标系描述车流波一、交通安全与事故预防·237·假设沿着一条笔直的公路上有两种不同的交通密度k。和k：运行(图4)，用垂直线s分割这两种密度，

7、s的速度为H。。‰一一f％一⋯⋯一⋯～’局lS地⋯一一⋯一{JiAB图4车流波的传播在A区，速度为u。，相对于移动线s的速度为M。=(H。一‰)，在时间t内穿越移动线s的车辆数为N。=Ur!后。￡；同理，在B区，速度为u：，相对于移动线Is的速度为M。=(u：一H。)，在时间t内穿越移动线S的车辆数Ⅳ2=u。．j}：t。由车辆数守恒，即Ⅳl=^么，(／／,l一“。)k1=(

8、Ⅱ2一Ⅱ。)k2，于是我们得出：uzk2—11,1kl=u。(k2一k1)[1]用g。和q：分别表示A区和曰区的车流流量，q，=k。u。、q：=Ji}：“：，得到92一g】⋯u”2再lzJ如果“。>0，表明车流波波阵面S的运动方向与交通流的运动方向相同；如果“。=0，表明波阵面s维持在原地不动；如果M。<0，表明波阵面s的运动方向与交通流的运动方向相反。3．车流波对交通安全的影响研究车流波的发展变化是由到达车流的密度分布，速度发布和每辆车的跟车行为决定的。为了定量的分析、评价车流波与快速路追尾事故的关系，我们引出车流波“危险

9、系数”模型。3．1“危险系数”模型根据某时刻某车辆的车头间距厶与行驶安全距离s“的比较就可以反映出高速公路路段￡上某车辆的交通安全状况。如果在t时刻Li<_s“则说明该辆车已经属于危险状态了，其中危险系数9；与厶和S“问的关系为：(1)当Li>5“的时候，危险系数妒i=0；就表示在基本安全