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原文传递山地城市干道复杂线形隧道通行能力模型研究

论文题名：	山地城市干道复杂线形隧道通行能力模型研究
关键词：	山地城市干道;复杂线形隧道;通行能力
摘要：	随着机动车保有量的逐年增长，交通出行需求与道路资源供给之间的矛盾日益突出，隧道作为缓解城市交通拥堵、加强区域交通联系的重要通道得到广泛应用，尤其在山地城市，隧道已成为干道网络中的重要组成部分。受地形、道路条件以及建筑景观等多方面因素的影响，山地城市干道隧道的线形设计更为多样，部分隧道具有曲率大、坡度陡的几何特征。此类隧道内部车辆速度差异显著，整体通行效率普遍较低，存在一定安全隐患，极易成为区域交通瓶颈。因此，剖析几何线形参数对山地城市干道复杂线形隧道通行能力的影响机理，构建通行能力计算模型，对于保障车辆安全稳定运行、实现精细化管控具有重要意义。　　本文以典型山地城市——重庆为例，选取多个干道复杂线形隧道进行研究。通过对山地城市干道复杂线形隧道道路特征、交通运行特性进行分析，探究影响其通行能力的主要因素，以干道复杂线形隧道基本路段仿真模型为基础，提出适用于山地城市干道复杂线形隧道的通行能力计算模型。具体研究内容如下：　　（1）山地城市干道复杂线形隧道界定及现状分析。统计山地城市与平原城市干道隧道的平面线形，通过对比曲率、线形特点等方面界定本文的研究对象。从道路特征、驾驶人特性、交通运行特性三个方面剖析山地城市干道复杂线形隧道现状，发现其具有曲率大、坡度大、弯坡组合频繁等特征，且自由流和跟驰状态下的隧道交通运行状态与几何线形之间存在一定变化规律。　　（2）山地城市干道复杂线形隧道通行能力主要影响因素确定。结合山地城市干道复杂线形隧道的道路特征及交通运行特性，从道路条件、交通条件、管制条件三个维度选取其通行能力的 7 个影响因素。采用层次分析法与熵值法组合赋权的方法计算各影响因素的权重，确定曲率、坡度为山地城市干道复杂线形隧道通行能力的主要影响因素。　　（3）山地城市干道复杂线形隧道基本路段仿真模型构建。针对干道复杂线形隧道基本路段仿真模型的多个可设置参数进行敏感性测试，确定期望速度分布、车头时距及跟车变量为关键影响参数。通过建立曲率与速度之间的关系模型，实现隧道基本路段仿真模型关键参数的标定。有效性验证结果表明，仿真模型相对误差在5%以内。　　（4）山地城市干道复杂线形隧道通行能力模型构建。基于标定后的隧道基本路段仿真模型，量化分析曲率与坡度对隧道路段通行能力的影响，明确各因素与通行能力之间的关系形式。以通行能力仿真值为数据支撑，构建基于折减系数修正法与多元回归拟合法的通行能力计算模型，选择残差分布为评价指标对两类模型进行对比分析，最终选择拟合效果较好的多元回归模型作为山地城市干道复杂线形隧道实际通行能力计算模型。选取曾家岩隧道开展实例验证，结果表明该模型计算结果与实际通行能力的误差控制在5%以内。
作者：	冯钿林
专业：	交通运输工程
导师：	唐伯明;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：	2023