灾变条件下通道路网运营安全管理及应急处置研究

论文摘要

在“五纵七横”国道主干线和国家高速公路网系统规划下,我国公路运输网由疏到密,逐步形成和完善。但因灾害性天气、不良交通状况和交通事件等引发公路交通拥挤、交通中断和交通延误以及伤亡惨重的交通事故也随着路网里程的增多而增加。造成这种情形的很大一部分原因在于管理水平没有跟上路网建设的发展水平。因此,有必要适时、超前地研究路网运营安全管理问题。论文以通道路网为研究对象,以路网运营安全为基本目标,依托济青南线相关路网,在各类灾变条件下(灾害性天气事件、不良交通状态事件、交通事件),研究事件影响范围内路网运营安全管理及应急处置方法,对部分关键技术进行深入理论研究,并将结果应用于青岛～新疆红旗拉甫公路青岛至莱芜段(以下简称济青南线)工程实践。高速公路通道运营安全管理路网构建方面,在分析影响道路运营安全的三类灾变事件基础上,提出高速公路通道管理路网确定的基本原则,并提出完整的路网构建流程和管理单元划分方法。在高速公路管理单元属性分析方面,全面分析了影响道路运营安全以及影响运营管理决策的各类静态属性和动态属性,建立了静态属性矩阵和动态属性矩阵。在灾变条件下通道路网运营安全管理及应急处置研究方面,主要包括以下几个方面的内容:首先,提出对策类型和决策依据(灾变事件类型、灾变事件等级、交通流状况、运营安全性、用户行程时间);然后,重点分析表征管理单元运营安全性的实时安全可靠度确定方法,和作为路阻函数的管理单元行程时间确定方法。实时安全可靠度确定方法根据交通流状态不同而不同,自由流下采用模糊综合评判的方法,主要考虑道路设施因素、交通工程及沿线设施因素和环境因素;非自由流下实时安全可靠度包括静态安全可靠度和动态安全可靠度,静态安全可靠度仍采用模糊综合评判方法,动态安全可靠度以单车行车风险为基础,采用可靠性图能分析方法。行程时间的计算方法分为未发生交通事件和发生交通事件两种情形;其次,对各类灾变事件的影响范围确定方法进行了探讨。灾变事件的影响范围分为两类:主线高速公路事发单元:出现灾害性天气、不良交通状况、交通事件等灾变事件的主线高速公路管理单元;事发点上游单元:上游事件影响范围。再次,针对高速公路上各类灾变事件的不同影响范围,针对性的采取实时安全管理对策,并对各类管理对策研究决策模型,即灾变条件下通道路网运营安全管理及应急处置决策模型研究。对于第一类影响范围,根据灾变事件类型、事件等级和实时交通流状况,提出相应的车速控制、车道控制、限流管理等对策,以防止交通事件的发生或再发生。对于第二类影响范围,以实时安全可靠度为基本约束条件,行程时间为路阻函数,研究基于运营安全的通道路网交通诱导决策模型。最后,设计简单路网,举例说明决策流程。工程应用方面,结合济青南线依托工程,以济青南线为主线高速公路,将灾变条件下通道路网运营安全管理及应急处置研究成果应用于工程实践。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 国内公路网建设现状
• 1.1.2 国内道路运营安全现状
• 1.1.3 研究的必要性
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国内外相关管理系统的研究现状
• 1.2.2 国内外灾变条件下的管理对策研究现状
• 1.2.3 动态路径诱导系统的国内外研究现状与发展
• 1.3 本文主要研究内容
• 1.3.1 高速公路通道运营安全管理路网构建
• 1.3.2 高速公路通道路网管理单元属性分析
• 1.3.3 灾变条件下通道路网运营安全管理及应急处置决策依据研究
• 1.3.4 灾变条件下通道路网运营安全管理及应急处置决策模型及算法
• 1.3.5 工程应用
• 1.4 技术路线
• 第2章 高速公路通道运营安全管理路网构建
• 2.1 高速公路通道管理路网的确定
• 2.1.1 影响道路运营安全的灾变事件
• 2.1.2 高速公路通道管理路网确定需考虑的因素和基本原则
• 2.1.3 高速公路结点的确定
• 2.1.4 高速公路并行辅助线的确定
• 2.2 路网管理系统的构成——管理单元划分
• 2.2.1 划分目标和划分层次
• 2.2.2 管理单元划分方法
• 2.3 路网拓扑结构的建立
• 2.3.1 立交枢纽的表示方法
• 2.3.2 并行辅助线与高速公路组成的通道表示方法
• 2.3.3 路网图论模型的表示方法
• 2.3.4 路网的矩阵表示方法
• 2.4 本章小结
• 第3章 高速公路通道路网管理单元属性分析
• 3.1 静态属性
• 3.1.1 管理单元道路设施类型
• 3.1.2 普通路段设施属性集
• 3.1.3 桥梁设施属性集
• 3.1.4 隧道设施属性集
• 3.1.5 立交设施属性集
• 3.1.6 管理单元交通工程及沿线设施属性
• 3.1.7 其它静态属性
• 3.1.8 静态属性矩阵
• 3.2 动态属性
• 3.2.1 管理单元交通事件等级属性
• 3.2.2 管理单元水膜厚度
• 3.2.3 管理单元路面附着系数属性
• 3.2.4 管理单元驾驶员可视距离
• 3.2.5 管理单元驾驶员反应时间属性
• 3.2.6 高速公路管理单元通行能力属性
• 3.2.7 动态属性矩阵
• 3.3 本章小结
• 第4章 灾变条件下通道路网运营安全管理及应急处置决策依据
• 4.1 灾变事件下通道路网运营安全管理及应急处置对策类型
• 4.2 灾交事件下通道路网运营安全管理及应急处置决策依据
• 4.3 管理单元实时安全可靠度
• 4.3.1 自由流下管理单元运营安全可靠度确定方法P1
• 4.3.2 非自由流下管理单元运营安全可靠度确定方法P2
• 4.4 用户行程时间
• 4.4.1 未发生交通事件情形下管理单元行程时间
• 4.4.2 发生交通事件情形下管理单元行程时间
• 4.5 算例
• 4.6 本章小结
• 第5章 灾变条件下通道路网运营安全管理及应急处置决策模型与算法
• 5.1 主线高速公路灾变事件影响范围研究
• 5.1.1 灾变事件的辨识及等级判定
• 5.1.2 事发单元上游影响范围确定
• 5.2 主线高速公路事发单元运营安全管理及应急处置对策
• 5.2.1 灾害性天气下事发单元运营安全管理对策
• 5.2.2 不良交通状况下事发单元运营安全管理对策
• 5.2.3 交通事件下事发单元运营安全管理对策
• 5.2.4 事发单元可逆车道交通组织对策及决策
• 5.3 基于运营安全的通道路网交通诱导决策模型
• 5.3.1 交通诱导范围
• 5.3.2 路径诱导决策模型
• 5.4 算例
• 5.5 本章小结
• 第6章 工程应用
• 6.1 工程背景
• 6.2 路网构建
• 6.2.1 路网的确定
• 6.2.2 管理单元划分
• 6.2.3 拓扑结构的建立
• 6.3 管理单元属性分析
• 6.4 高速公路通道路网运营安全管理及应急处置对策应用
• 6.4.1 济青南线事发单元运营安全管理对策库
• 6.4.2 高速公路通道路网交通诱导管理对策应用
• 第7章 结论与展望
• 7.1 主要内容及结论
• 7.2 本文创新点
• 7.3 发展与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录A
• 附录B
• 个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果