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原文传递高速公路夜间养护作业区交通冲突与行车风险研究

论文题名：	高速公路夜间养护作业区交通冲突与行车风险研究
关键词：	高速公路;养护作业区;交通冲突;行车安全;风险管理
摘要：	高速公路养护作业区作为典型的车道缩减交通瓶颈，对交通冲突及行车风险具有显著影响。近年来大交通量高速公路养护作业逐渐选择在夜间开展，道路空间缩减与夜间复杂环境耦合增加了车辆行驶难度，加剧了养护作业区的交通冲突与行车风险。因此，明晰高速公路夜间养护作业区交通冲突与行车风险影响规律，对提升高速公路夜间养护作业区安全水平具有重要意义。首先，从宏观层面定性定量评估高速公路夜间养护作业区行车风险影响因素，利用Fuzzy-DEMATEL方法分析行车风险影响因素及其关联性；其次，在建立交通冲突潜在碰撞损失能量指标的基础上，提出综合考虑夜间驾驶疲劳概率和驾驶人反应时间、潜在交通事故可能性与后果严重性的综合交通冲突风险度量指标，基于无人机获取的车辆轨迹数据系统分析夜间养护作业区交通流特性和交通冲突特征；最后，利用随机森林算法预测交通冲突风险，探究交通冲突关键影响因素。本文主要研究内容如下：　　（1）结合现场调研、文献分析、养护安全事故，系统识别了高速公路夜间养护作业区行车风险因素。从驾驶人、交通特性、道路与环境、养护作业区特征、工人及安全管理五个维度归纳了高速公路夜间养护作业区初始行车风险影响因素，进一步结合专家问卷构建了高速公路夜间养护作业区行车风险因素指标体系。　　（2）明晰了高速公路夜间养护作业区行车风险影响因素性质、重要度和内在因果关系，揭示了高速公路夜间养护作业区行车风险因素间内在影响规律。基于高速公路夜间养护作业区行车风险因素指标体系，采用Fuzzy-DEMATEL方法构建风险因素关系矩阵，进一步分析影响因素的重要性和性质，明确了风险因素之间的因果关系。天气状况、特殊线形和路段、施工照明、安全设施夜间适用性、施工安全管理、夜间安全着装、施工车辆安全标识夜间适用性是影响行车风险的根本因素，驾驶人是引发事故的直接风险因素载体，受多因素耦合作用。　　（3）揭示了高速公路夜间养护作业区交通特性及交通冲突分布特征。基于车辆碰撞理论和能量、动量守恒定理，建立了交通冲突潜在碰撞损失能量指标，基于TTC、TDTC和潜在碰撞损失能量指标进一步构建了综合交通冲突风险指标I r，该指标考虑了夜间驾驶人疲劳反应时间。利用无人机获取的夜间养护作业区交通流轨迹数据，分析了夜间环境下养护作业区的交通流特性，基于传统交通冲突度量指标和构建的综合交通冲突度量指标，揭示了夜间养护作业区交通冲突特征。　　（4）基于随机森林算法建立了交通冲突风险预测模型，揭示了交通冲突影响因素重要度及其影响规律。基于夜间养护作业区交通冲突数据，分别建立以车辆轨迹参数、交通流参数为变量的随机森林交通冲突风险预测模型，得到交通冲突预测参数变量重要度，结合相关性系数分析了各影响因素对交通冲突的影响规律。结果表明随机森林算法可搭建有效的交通冲突风险预测模型，发现车头距离、速度差、前车速度、后车位置、后车加速度对个体车辆交通冲突风险有显著影响，交通量、平均换道合流位置、最大速度平均值、最大速度标准差、平均最大减速度位置、右侧车道交通量比例、货车比例对养护作业区整体交通冲突风险有显著影响。基于对夜间养护作业区行车风险影响因素、交通流特性和交通冲突研究结果，提出了适用于夜间的高速公路养护作业区的安全管控措施。
作者：	王杰
专业：	交通运输工程
导师：	王海洋
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2022