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原文传递特长隧道交通事故车辆排队长度演变分析与建模

论文题名：	特长隧道交通事故车辆排队长度演变分析与建模
关键词：	特长隧道;交通事故;车辆排队长度;演变规律;实时估算
摘要：	随着我国隧道建设速度加快，特长隧道的数量和规模急剧增加，特长隧道比普通路段具有更复杂的交通环境特征，其内部行驶安全稳定性薄弱，是事故高发路段。特长隧道内运行的车辆数量是短隧道的数倍，一旦发生交通事故，如果不能及时掌握交通流状态并采取相应流量管控措施，拥堵将在隧道内快速传播，车辆排队长度可能长达数千米。若拥堵排队车辆发生碰撞，引发火灾甚至爆炸等，后果将不堪设想，这对于特长隧道而言存在相当大的安全隐患。因此，准确掌握事故后隧道内交通流状态变化情况和车辆排队变化规律，及时采取合理管控措施，是保障隧道安全、顺畅运行的重要前提。　　本文以特长隧道内事故下交通流参数数据为基础，研究特长隧道内交通事故后车辆拥堵排队从产生到蔓延再到消散全过程的演变规律，并基于交通流冲击波理论，建立车辆排队长度估算方法，包括车辆最大排队长度模型和基于实时数据输入的车辆排队长度实时估算模型。本文具体研究内容如下：　　（1）从特长隧道道路条件、照明环境、空气质量及噪声方面分析特长隧道内的交通运行环境特征以及事故特性。以青岛胶州湾海底特长隧道为例，从道路条件等方面分析特长隧道的交通运行环境特征，从事故类型、发生位置等方面分析特长隧道内交通事故特征，结合事故发生到结束全过程中的事故路段交通流参数的变化及排队长度的变化，探究特长隧道内交通流交通拥堵特征。　　（2）基于特长隧道内事故全过程的实测交通流数据（流量、密度、速度），研究车辆排队演变过程及规律。在实测数据的基础上，对隧道内事故发生前、发生后以及事故清理后的车流运行状态进行划分，对各种不同状态车流间产生的冲击波进行分析，分别研究前进冲击波和后退冲击波对车辆排队长度的影响，定性分析交通事故下车辆排队由产生到蔓延再到消散这一过程的变化特征。　　（3）基于冲击波理论建立车辆最大排队长度模型。首先通过车辆时间-空间运行轨迹线图，详细阐述各交通状态下车流间相遇产生的冲击波以及冲击波传播轨迹；然后通过图解法，基于冲击波理论，构建考虑上游交通量、剩余通行能力、阻塞密度、事故位置离隧道洞口距离以及管控开始时刻等因素的最大排队长度模型，对模型的交通流特性、时间特性、空间特性进行了定性定量结合的分析。并对模型进行实例验证，结果表明，最大排队长度模型准确率92.34%，能较好地估算出事故发生后最大排队长度。　　（4）基于冲击波理论构建车辆排队长度实时估算模型。构建车辆排队长度实时估算模型，首先明确车辆排队长度实时估算的流程，建立基于密度、流量数据实时输入的车辆排队长度实时估算模型，再通过VISSIM仿真确定不同事故占道的事故断面剩余通行能力；然后对模型参数取值进行探究，发现时间间隔取30s时，模型准确率最高。此外，在模型中引入滑动平均滤波方法，结果显示滑动平均处理后时间间隔取5s、15s的准确率提升，时间间隔取30s、60s的准确率下降，且滑动平均的窗口长度取值30s、60s结果差异不大。通过实例验证，排队长度实时估算模型全过程排队长度准确率83.05%，结果表明本模型能实时反映特长隧道内车辆排队长度的变化规律。并与输入输出模型对比，表明本文建立的冲击波模型更具有适用性，具有较强的实际应用价值。　　（5）基于排队长度模型的动态控制模型研究。结合第四章建立的排队长度模型，构建考虑通行效率最优和运行风险最低的双目标动态控制模型。并以青岛胶州湾海底特长隧道事故数据进进行实际案例分析，证明该模型适用于特长隧道，能在保障隧道运行安全的前提下有效提升通行效率。
作者：	王玉婷
专业：	交通运输工程;交通运输规划与管理
导师：	彭博;蔡晓禹
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2022