【摘 要】
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冬季,我国北方大部分地区气温较低,当降雪时路面易出现积雪和结冰情况,不仅降低道路通行效率,而且严重威胁行车安全,导致交通事故率明显增加。交通流仿真作为研究交通领域问题的重要工具,可通过对冰雪下道路交通流的仿真,为冰雪下道路管理控制措施提供更加准确的决策依据,从而降低交通事故概率,提高道路交通安全。目前,不良天气下的道路交通安全研究主要集中于宏观统计分析及管控、车辆动力学分析等方面,借助于交通流微观
【基金项目】
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国家自然科学基金资助(50478088); 河北省自然科学基金资助(E2015201166);
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冬季,我国北方大部分地区气温较低,当降雪时路面易出现积雪和结冰情况,不仅降低道路通行效率,而且严重威胁行车安全,导致交通事故率明显增加。交通流仿真作为研究交通领域问题的重要工具,可通过对冰雪下道路交通流的仿真,为冰雪下道路管理控制措施提供更加准确的决策依据,从而降低交通事故概率,提高道路交通安全。目前,不良天气下的道路交通安全研究主要集中于宏观统计分析及管控、车辆动力学分析等方面,借助于交通流微观模型以机理特性分析为基础的管控措施优化研究较少,纵坡路段下较少涉及。基于此,本文通过分析冰雪对路面特征、车辆特性和驾驶员的影响并结合不同道路几何线形参数下的车辆受力及驾驶行为,建立冰雪道路可能交通事故的元胞自动机模型(Cellular Automaton Model,CAM),以单向双车道公路为例,通过仿真试验研究冰雪道路可能发生的追尾和侧滑事故以及交通流特性,提出降低道路事故概率的精细化管控策略,为交通管理与控制提供具体的决策建议。同时结合未来车联网等智慧交通技术的发展予以简单分析展望。主要工作可概括为以下几个方面:(1)分析冰雪对道路交通主要参数的影响。阐述冰雪基本概念,从系统层面分析冰雪对路面特征、车辆特性和驾驶员的影响并建立路面特征关系模型,同时对道路几何线形对车辆和驾驶员的影响进行分析。(2)分析冰雪下可能事故的车辆动力学行为。通过分析路面附着系数对车辆制动性能的影响和不同道路几何线形下的车辆运动学行为,深入研究车辆在冰雪路面行驶时可能发生的追尾事故和侧滑事故的具体条件,建立其可能交通事故的微观动力学模型,为具体CAM的建立提供研究依据。(3)构建冰雪下可能事故道路交通流CAM。以Na Sch(Nagel-Schreckenberg)模型为基础,结合冰雪道路交通流特点改进基本模型,建立冰雪下可能事故的不同道路几何线形下的CAM,通过仿真试验分析冰雪道路的交通流特性和交通事故概率。(4)进行冰雪下道路管控措施优化研究。针对冰雪给道路交通安全带来的问题,以单向双车道公路的一个路段为例进行仿真试验,从增大路面附着系数、交通管理控制和未来智慧交通应用等方面针对不同道路几何线形进行措施优化研究,为冰雪下道路交通管控提出具体措施。
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