不良天气下的高速公路交通流特性及引导控制研究

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1、中文图书分类号：U491密级：公开UDC：656学校代码：10005博士学位论文DOCTORALDISSERTATION论文题目：不良天气下的高速公路交通流特性及引导控制研究论文作者：李长城学科：交通运输规划与管理指导教师：刘小明教授论文提交日期:2015年4月UDC：656学校代码：10005中文图书分类号：U491学号：B200804024密级：公开北京工业大学工学博士学位论文题目：不良天气下的高速公路交通流特性及引导控制研究英文题目：RESEARCHONEXPRESSWAYTRAFFICFLOWCHARACTERISTICS,TRAFFICGUIDANCEANDCONTROLUNDER

2、ADVERSEWEATHER论文作者：李长城学科：交通运输规划与管理研究方向：交通流特性与交通管理申请学位：工学博士指导教师：刘小明教授所在单位：城市交通学院预答辩日期：2015年4月授予学位单位：北京工业大学ADISSERTATIONPRESENTEDTOTHEACADEMICCOMMITTEEOFBEIJINGUNIVERSITYOFTECHNOLOGYRESEARCHONEXPRESSWAYTRAFFICFLOWCHARACTERISTICS,TRAFFICGUIDANCEANDCONTROLUNDERADVERSEWEATHERInCandidacyofthePhilosophyDo

3、ctorinTransportationEngineeringBYLIChangchengUndertheSupervisionofProf.LIUXiaomingCOLLEGEOFMETROPOLITANTRANSPORTATIONBEIJINGUNIVERSITYOFTECHNOLOGYBEIJINGP.R.CHINAApril,2015独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作

4、的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：李长城日期：2015.4关于论文使用授权的说明本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵守此规定）签名：李长城导师签名：刘小明日期：2015.4摘要摘要雨、雪、雾等不良气象条件给公路交通安全和公路网的正常运行带来严重影响。据统计，全国干线公路网上发生的交通阻断事件大约有三分之一是由于不良天气原因所致。大雾、降雪、路面结冰等不良行车环境条件，还将导致交通事

5、故率显著上升。目前，国内在不良天气下的交通管理研究与应用还处于起步阶段，主要是借鉴国外早期技术经验，加强道路沿线气象环境监测，并通过可变信息标志等发布设施进行发布。近年公路与气象部门的合作日益加强，在精细化公路气象预报与服务方面有所进展，在不良天气下的安全保障技术与设施研发及应用方面与发达国家相比具有自身特色，但总体上，国内在不良天气下的交通流特性基础理论、不良天气下的交通诱导与控制、交通气象信息与交通运营及养护业务融合及辅助决策支持等方面，与发达国家差距显著。在全球气候变暖、极端天气引发的突发事件日益增多的背景下，开展不良天气下高速公路交通引导控制技术研究，显得尤为必要和迫切，将有助于降低

6、和减少不良天气带来的各种不利影响。本论文研究以提升不良天气下的高速公路运营管理水平为目标，围绕不良天气下的高速公路交通流特性、路段行程时间短时预测、公路路网交通分配、不良天气下的高速公路管控等关键内容开展研究。不良天气下交通流特性是开展高速公路通行能力分析、制定交通管控措施等工作的基础。高质量充足的交通流与沿线气象环境的关联数据难以获取，严重制约了不良天气下的交通流特性研究。本论文利用京港澳高速公路湖北段多个检测点的交通流与气象环境关联数据，分析了与良好天气相比，雨天不同降雨强度、雾天不同能见度等级对车辆速度均值以及速度离散性的影响，研究了不良天气下不同车道位置、不同车辆类型、不同时间段的车

7、速差异性，并基于Greenshield交通流V-K关系，采用非线性回归方法，建立了多因素的平均车速综合预测模型。高速公路路段行程时间是向出行者提供信息服务、构造路阻函数进行路网交通分配进而实现交通引导的关键指标。当前，路段行程时间预测技术呈现出由单一方法向多种方法进行组合预测的趋势发展。为提高预测方法的准确性，兼顾预测方法简便易于应用的需求，本论文以京港澳高速公路湖北段内交通流数据为分析基础，筛选出雨天、雾天