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原文传递基于ETC数据的山区高速公路车辆运行特征与车型分类研究

论文题名：	基于ETC数据的山区高速公路车辆运行特征与车型分类研究
关键词：	山区高速公路;速度特性;车型分类;交通流量;ETC数据
摘要：	山区高速公路承担着重丘陵山地区域内的城市之间的主要交通任务，其交通任务繁重，运行车辆数量多，且由于山区高速公路行驶环境复杂，公路线形条件多变，使得山区高速公路交通事故率居高不小。近十几年来，为了适应国人对乘用车安全性和舒适性需求以及对交通运输安全性和效率性的追求，汽车制造业设计生产的小客车趋向大型化、货车趋向重型化；大型小客车(SUV型,MPV型)和重型载重货车（轴数：3~6轴）数量的增加，使得山区高速公路交通组成及车型结构分布发生变化；同时，公路设计规范中沿用至今的标准车型（小客车的标准车型为小轿车，货车的标准车型为中型货车）已不能有效代表山区高速公路上绝大多数车辆的物理特性和运行特性；而公路线形是以标准车型的行驶特性为基准进行设计的，“小客车大型化，货车重型化”使车辆的行驶特性发生变化，与规范中的标准车型存在差异，同时也与公路线形设计的安全性不完全匹配，这也是山区高速公路时常发生交通事故的主要原因之一。因此，研究山区高速公路小客车大型化，货车重型化特征下的交通组成、行驶速度、车型分类进行研究，能够确定公路主导车型、车辆速度特性以及以车辆运行特性划分车型的分类结果，能够为山区高速公路交通管理部门车辆管理、速度管理，以及重新确定山区高速公路不同路段公路线形设计的标准车型提供科学依据。如今，ETC系统已得到广泛应用，ETC系统除了实现不停车收费功能外，还采集了许多交通信息，通过对ETC系统采集信息的进一步挖掘能够获取车辆行驶速度和路段交通流量。　　基于以上背景信息，为上述问题提供解决方法，本文获取了包茂高速水江至南彭段2020年7-8月的ETC数据，并进一步挖掘出进城/出城方向的交通组成、车型分布，不同路段（平缓路段、连续上坡路段、连续下坡路段）的车辆行驶速度，以及路段交通流量等数据。并对车型结构分布、主导车型，不同路段的行驶速度特性，行驶速度-流量关系，以速度为指标开展车型分类等内容进行分析，研究分析结果如下：　　1）山区高速公路客车、货车比例基本稳定在3：1，一型客车（小客车）是山区高速公路的主导车型，同时也是客车的主要车型；货车的主要车型是3轴重型载重货车（占比约45%~50%），其次是6轴重载载重货车（占比约18%）；小客车是影响山区高速公路交通量的主要车型，以星期为单位，星期一至星期五的交通量持续上升，星期五至星期日的交通量明显高于星期一至星期四。　　2）山区高速公路车型行驶速度与交通流量具有非线形关系，且客车对交通流量变化较为敏感，货车对交通流量变化的敏感性相对较差。根据统计时段内车流平均速度和车流V85速度与交通流量关系，划分出山区高速公路不同交通运行状态(自由流、稳定流、拥挤流)的“速度-流量”关系模型，并进一步确定不同交通运行状态对应的速度及流量区间。　　3）不同纵断面线形路段上车型具有显著差异，其中三型货车在连续上坡路段最为显著，其速度分布呈驼峰分布，这与三型货车载重状态有关（空载/满载），四型客车为营运客车，运行速度受监管，速度分布在92km/h呈截断式下降。车辆速度离散性呈现出，平缓路段最大，连续下坡路段次之，连续上坡路段最大；而离散性越大越容易发生追尾事故，因此有必要在山区高速公路采取分段式速度管理。相同纵断面线形路段上，客车速度大于货车速度，因此，有必要在山区高速公路上依据车型分车道管理。　　4）利用k-medoids聚类方法对不同路段的不同车型速度开展聚类分析，聚类结果将不同路段车型归为4大类，其中平缓路段和连续下坡路段分类结果相似，连续上坡路段区别于其他路段。平缓路段和连续下坡路段分类：第1类，一型客车；第2类，二型~四型客车；第3类，一型货车，第4类，二型~六型货车；连续上坡路段分类：第1类，一型~四型客车；第2类，一型、三型（空载）货车；第3类，二型、三型（满载）、四型货车；第4类，五型~六型货车。
作者：	黄杰
专业：	交通运输工程
导师：	徐进
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2023