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异常事件下高速公路主线收费站车道配置研究
| 论文题名： | 异常事件下高速公路主线收费站车道配置研究 |
| 关键词： | 高速公路;异常事件;主线收费站;车道配置;通行能力 |
| 摘要： | 近年来公路联网收费和ETC技术的不断完善升级，有效缓解了收费站的拥堵状况、提高了高速公路系统的通行效率，但是日渐激增的交通量仍然造成收费站拥堵。主线收费站经常因异常事件的发生而出现交易失败的情况，异常情况包括OBU已拆卸、OBU失效、余额不足、后车跟车过近、车速过快和黑名单等，异常事件的出现会大大降低主线收费站的通行能力，增加车辆的排队时间和行驶延误，形成收费站交通瓶颈。由于异常事件在时空上具有随机性，在实际研究中难以及时捕捉到异常事件的相关信息；同时，主线收费站关于车辆异常事件的历史数据不足，导致研究的难度增大。目前对于异常事件的处理局限于事件后的处理，并未提前设置好预备方案，本文重点分析异常事件的内在机理，提出应对措施将异常事件的影响降到最低。 根据收费站运营管理条例，具体分析了收费站区域的交通特性。以九永高速高新南主线收费站为例，统计分析了该收费站的交通量、车辆构成特征等交通特性，根据收费站运营管理人员提供的交通异常事件数据，详细分析了异常事件的发生类型及应对措施。针对收费站区域上游路段及驾驶人员行为分析，利用最小车头时距和M/G/K排队论计算出正常情况下ETC车道、MTC车道的通行能力，为后续异常事件的影响分析奠定了基础。 根据异常事件的发生、持续直至消散过程的内在机理进行分析，基于交通波理论对异常事件的拥堵消散展开研究。首先基于Van Aerde模型，对主线收费站异常事件引起的排队长度进行预测；然后根据异常事件持续过程，分为有无条件换道至相邻车道情况进行讨论，以异常事件发生概率及持续时间分析异常事件对通行能力的折减，建立异常事件下车辆平均延误模型；最后结合仿真建模进行验证，证实了模型具有较高的精准度。 最后依据车辆排队长度与通行能力之间的关系，以车辆排队长度为标准对服务水平进行了划分，在保证 B级服务水平条件下，构建了基于排队长度的混合车道开闭配置模型；分析了影响车辆排队长度的三个因素与车道配置数之间的关系，论证了分时段车道配置的可行性；在混合车道开闭模型的基础上，提出了高峰流量下的导流型ETC车道改进方案；对混合车道开闭模型和车道改进方案进行仿真验证，分时段车道配置优化后使得车辆平均延误降低了56.3%，车道排队长度降低了9.51%，并得出了两种车道改进方案的适用交通量场景，能有效疏导交通拥堵。 |
| 作者： | 秦宇 |
| 专业： | 交通运输 |
| 导师： | 敖谷昌 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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