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近年来,随着社会经济的发展,我国城市道路建设里程不断增加。与此同时,雨、雪、雾等不良天气现象频发,如何保障不良天气条件下城市交通的平稳运行成为亟需解决的难题。城市交通不仅承担着国民主要经济活动,同时也是不良天气的承载体,对气象变化高度敏感,雨、雪、雾等气象条件在一定程度上加剧了城市交通的脆弱性,降低了其可靠性和承载力。目前,较多学者从宏观层面针对不良天气下交通特性开展研究,取得大量研究成果,而从微观驾驶层面开展的研究相对较少。实际上,从微观驾驶行为角度研究不良天气条件对交通特性影响,有利于深入描述交通运行特征,探究交通变化规律。鉴于此,论文做了以下几方面研究。
首先,针对不良天气下交通特性研究,论文构建了基于驾驶模拟+VISSIM仿真的实验测试平台,平台支持虚拟场景搭建、环境参数设置、微观行为数据采集以及交通运行仿真。基于该测试平台,论文搭建了北京市东二环虚拟场景,通过设置多等级雨、雪、雾天气条件,开展驾驶模拟实验,获取驾驶员行为数据,形成不良天气条件下驾驶员微观驾驶行为数据库,为不良天气下交通特性研究提供了技术支撑。
然后,基于微观驾驶行为数据库,利用多变量方差分析方法,分析了天气、道路及交通多种外部条件耦合作用下,驾驶员跟驰、变道与超车微观驾驶行为的变化规律,实现了不同外部环境下驾驶员微观驾驶行为特征细粒度描述,为驾驶行为影响模型搭建、不良天气等级划分及交通流仿真奠定了理论基础。
其次,以微观驾驶行为特征为基础,利用线性回归方法,搭建了不良天气对微观驾驶行为影响模型,量化了不同天气、道路及交通条件对驾驶员跟驰、变道与超车微观驾驶行为的影响,对比了各等级外部条件对微观驾驶行为变化的贡献,形成了面向不同外部环境的微观驾驶行为模型搭建方法,为不良天气条件下微观驾驶行为研究提供了思路。
再次,基于微观驾驶行为特征,面向不良天气下交通特性,选取跟驰、变道及超车行为相关指标,利用主成分分析与系统聚类方法,根据不良天气条件对微观驾驶行为综合影响,划分不同等级的雨、雪、雾天气等级,形成以微观驾驶行为为导向的不良天气等级划分方法,为不良天气条件下交通管理措施制定提供支持。
最后,结合驾驶员微观驾驶行为特征,以微观驾驶行为参数为中介,利用VISSIM仿真软件对中观交通流进行仿真,实现了微观驾驶行为与中观交通流的互联互通,获取了多等级雨、雪、雾条件下交通流的速度、流量、密度,以及自由流速度与通行能力折减系数,形成了以微观驾驶行为为导向的中观交通流仿真方法,为不良天气条件下交通流特性研究提供了思路。
论文的研究打破了微观驾驶行为数据采集与不良天气条件限制,创新性地将驾驶模拟技术与中观仿真软件相结合,以驾驶行为参数为桥梁,搭建了基于驾驶模拟+VISSIM仿真的实验测试平台。研究以平台为载体,以微观驾驶行为特征为基础,通过不良天气下微观驾驶行为模型搭建、不良天气等级划分及交通流仿真,实现了不良天气条件下交通特性综合影响研究。
首先,针对不良天气下交通特性研究,论文构建了基于驾驶模拟+VISSIM仿真的实验测试平台,平台支持虚拟场景搭建、环境参数设置、微观行为数据采集以及交通运行仿真。基于该测试平台,论文搭建了北京市东二环虚拟场景,通过设置多等级雨、雪、雾天气条件,开展驾驶模拟实验,获取驾驶员行为数据,形成不良天气条件下驾驶员微观驾驶行为数据库,为不良天气下交通特性研究提供了技术支撑。
然后,基于微观驾驶行为数据库,利用多变量方差分析方法,分析了天气、道路及交通多种外部条件耦合作用下,驾驶员跟驰、变道与超车微观驾驶行为的变化规律,实现了不同外部环境下驾驶员微观驾驶行为特征细粒度描述,为驾驶行为影响模型搭建、不良天气等级划分及交通流仿真奠定了理论基础。
其次,以微观驾驶行为特征为基础,利用线性回归方法,搭建了不良天气对微观驾驶行为影响模型,量化了不同天气、道路及交通条件对驾驶员跟驰、变道与超车微观驾驶行为的影响,对比了各等级外部条件对微观驾驶行为变化的贡献,形成了面向不同外部环境的微观驾驶行为模型搭建方法,为不良天气条件下微观驾驶行为研究提供了思路。
再次,基于微观驾驶行为特征,面向不良天气下交通特性,选取跟驰、变道及超车行为相关指标,利用主成分分析与系统聚类方法,根据不良天气条件对微观驾驶行为综合影响,划分不同等级的雨、雪、雾天气等级,形成以微观驾驶行为为导向的不良天气等级划分方法,为不良天气条件下交通管理措施制定提供支持。
最后,结合驾驶员微观驾驶行为特征,以微观驾驶行为参数为中介,利用VISSIM仿真软件对中观交通流进行仿真,实现了微观驾驶行为与中观交通流的互联互通,获取了多等级雨、雪、雾条件下交通流的速度、流量、密度,以及自由流速度与通行能力折减系数,形成了以微观驾驶行为为导向的中观交通流仿真方法,为不良天气条件下交通流特性研究提供了思路。
论文的研究打破了微观驾驶行为数据采集与不良天气条件限制,创新性地将驾驶模拟技术与中观仿真软件相结合,以驾驶行为参数为桥梁,搭建了基于驾驶模拟+VISSIM仿真的实验测试平台。研究以平台为载体,以微观驾驶行为特征为基础,通过不良天气下微观驾驶行为模型搭建、不良天气等级划分及交通流仿真,实现了不良天气条件下交通特性综合影响研究。