服务于安全运营管理的高速公路网信息系统

论文摘要

我国正处在高速公路大发展时期,但是高速公路网在逐渐发达,通行效率不断提高的同时,也带来了较为严重的交通安全问题。因此,建立统一协调的服务于运营安全的高速公路网信息系统,综合利用各种先进的设施,提高路网的安全性和运行效率,是迫在眉睫需要开展的研究工作。本文以高速公路网为研究对象,从动态管理的角度出发,对高速公路网信息系统的需求进行了分析,以现有的技术为前提,对信息系统中的几个核心问题,即信息采集、信息发布、动态安全评价进行了深入的理论研究,提出了构建服务于安全运营管理的高速公路网信息系统的标准。论文首先对影响高速公路网运营安全的各类因素进行了全面总结与分析,根据高速公路安全运营管理的需要,提出了信息采集需求。其次,以追尾相撞这一高速公路交通事故的主要形式为出发点,以来自于多源检测器的信息为依据,综合考虑道路、交通、气象因素,采用数据融合技术建立了实时动态的高速公路风险性评价模型,能够对实时交通流进行评价。再次,对信息采集的几个主要环节,交通信息采集技术的选择与布设、气象信息的采集技术的选择与布设等,采用仿真方法和定性方法提出了具体可行的工程标准,为实现数据的有效采集和高速公路网的安全管理奠定了基础。同时对各种事件检测技术与检测算法进行了详细的阐述与比较,为选择合适的事件采集技术提供了参考依据。此外,考虑了数据采集过程中的数据异常现象,将主曲线方法引入到数据预处理过程中,为采集数据的有效利用提供了一种新方法。再次,将可变信息标志作为主要的信息发布技术进行研究,对可变信息标志的路网布设与设计、可认知性、信息发布内容、信息发布范围、信息发布时间分别提出了相应的标准,为可变信息标志,尤其是图文式可变信息标志在高速公路上的推广使用和服务于高速公路网的安全运营管理提供了依据。最后,全面总结论文的研究成果,形成了上海市地方行业标准《高速公路灾害性天气运营控制信息系统标准》。同时依托杭州湾跨海大桥,将《标准》进行应用,对大桥的交通信息采集技术与气象信息采集技术进行选择与布设,对可变信息标志进行布设与设计。最后以大桥的一段有雾为例,演示了信息的发布过程、发布范围、发布内容和发布方式。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 我国高速公路建设现状
• 1.1.2 我国高速公路运营安全现状
• 1.1.3 我国高速公路运营安全管理现状
• 1.1.4 立题依据
• 1.1.5 研究目的
• 1.1.6 理论意义与应用价值
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 高速公路监控系统研究
• 1.2.1.1 国外研究现状
• 1.2.1.2 国内研究现状
• 1.2.2 车辆诱导系统研究
• 1.2.2.1 国外研究现状
• 1.2.2.2 国内研究现状
• 1.2.3 高速公路事件检测与管理系统研究
• 1.2.3.1 国外研究现状
• 1.2.3.2 国内研究现状
• 1.3 研究内容
• 1.3.1 路网运营安全分析
• 1.3.2 基于数据融合的路网实时风险性评价
• 1.3.3 信息采集系统
• 1.3.4 信息发布系统
• 1.3.5 工程应用
• 1.4 技术路线
• 第2章 路网运营安全分析
• 2.1 影响因素分类
• 2.2 动态影响因素分析
• 2.2.1 气象因素
• 2.2.1.1 雾
• 2.2.1.2 雨
• 2.2.1.3 雪
• 2.2.1.4 冰
• 2.2.1.5 风
• 2.2.1.6 其它灾害天气
• 2.2.2 交通因素
• 2.2.2.1 交通组成
• 2.1.2.3 交通量
• 2.1.2.4 车速
• 2.2.3 事件因素
• 2.2.3.1 灾害性天气事件
• 2.2.3.2 拥挤事件
• 2.2.3.3 交通事件
• 2.2.3.4 高速公路临时施工事件
• 2.3 信息采集需求分析
• 第3章 基于数据融合的高速公路实时风险性评价模型
• 3.1 数据融合技术
• 3.1.1 数据融合定义
• 3.1.2 数据融合技术的基本思想
• 3.1.3 数据融合流程与结构分析
• 3.2 模型的建立
• 3.2.1 影响因素指标体系
• 3.2.1.1 气象因素
• 3.2.1.2 交通因素
• 3.2.1.3 道路因素
• 3.2.2 单车运行风险性分析
• 3.2.2.1 跟车状态
• 3.2.2.2 自由行驶状态
• 3.2.3 路段风险性分析
• 3.3 仿真与验证
• 3.3.1 低密度交通流
• 3.3.2 高密度交通流
• 第4章 信息采集系统
• 4.1 信息采集系统的需求分析
• 4.2 交通信息采集子系统
• 4.2.1 动态交通信息采集技术
• 4.2.1.1 地埋型交通检测器技术
• 4.2.1.2 非地埋型交通检测器技术
• 4.2.2 交通检测器的优化选择
• 4.2.2.1 交通检测器的性能比较
• 4.2.2.2 交通检测器的选择流程
• 4.2.3.3 服务于安全运营管理的交通检测器优选方案
• 4.2.3 布设标准研究
• 4.2.2.1 国内外研究现状
• 4.2.2.2 路段划分
• 4.2.2.3 仿真试验
• 4.2.2.4 布设标准
• 4.3 气象信息采集子系统
• 4.3.1 气象信息采集技术
• 4.3.1.1 能见度仪
• 4.3.1.2 路面传感器
• 4.3.1.3 风速风向传感器
• 4.3.1.4 温湿度传感器
• 4.3.1.5 自动气象站
• 4.3.2 布设标准研究
• 4.3.2.1 自动气象站
• 4.3.2.2 能见度仪
• 4.3.2.3 路面传感器
• 4.3.2.4 风速风向传感器
• 4.3.2.5 温湿度传感器
• 4.4 紧急信息采集子系统
• 4.4.1 紧急信息采集技术研究
• 4.4.2 紧急信息采集技术的选择
• 4.4.3 事件检测算法研究
• 4.4.3.1 比较/模式识别算法
• 4.4.3.2 统计算法
• 4.4.3.3 时间序列和平滑/滤波算法
• 4.4.3.4 交通模型和理论算法
• 4.4.3.5 低流量事件检测算法
• 4.4.3.6 先进的事件检测算法:如神经网络算法
• 4.5 动态采集数据预处理方法
• 4.5.1 异常数据处理
• 4.5.1.1 异常数据的识别
• 4.5.1.2 异常数据的处理
• 4.5.2 数据稳健性处理
• 4.5.2.1 概述
• 4.5.2.2 主曲线原理
• 4.5.2.3 未知分布数据集的HS主曲线算法
• 4.5.2.4 数据滤波示例
• 第5章 信息发布系统
• 5.1 信息发布系统需求分析
• 5.1.1 信息发布原则
• 5.1.2 需要发布的信息分析
• 5.2 信息发布方式分析
• 5.2.1 车载终端
• 5.2.2 手持终端
• 5.2.3 可变信息标志
• 5.2.4 路旁广播
• 5.2.5 交通广播
• 5.2.6 互联网
• 5.2.7 公共信息终端
• 5.2.8 声讯电话
• 5.3 可变信息标志国内外研究现状
• 5.3.1 可变信息标志样式的研究现状
• 5.3.2 可变信息标志路网布设研究现状
• 5.4 可变信息标志路网布设与设计
• 5.4.1 通道型高速公路网
• 5.4.1.1 目标路网确定方法研究
• 5.4.1.2 实际路网计算示例
• 5.4.1.3 VMS布设与设计
• 5.4.2 网络型高速公路网
• 5.4.2.1 数学模型的描述
• 5.4.2.2 动态规划法求解最优布设方案
• 5.4.2.3 VMS布设示例
• 5.5 可变信息标志可认知性研究
• 5.5.1 字体大小
• 5.5.2 版面大小
• 5.5.3 设置位置
• 5.6 信息发布内容研究
• 5.6.1 通用信息
• 5.6.2 提示信息
• 5.6.3 建议信息
• 5.6.4 强制信息
• 5.6.5 突发或紧急信息
• 5.7 信息发布的范围研究
• 5.7.1 区域性事件的信息发布范围
• 5.7.2 局部事件的信息发布范围
• 5.8 信息发布时间研究
• 5.8.1 区域性事件的发布时间
• 5.8.2 局部事件的发布时间
• 第6章 工程应用
• 6.1 工程背景
• 6.2 路网建模
• 6.3 信息采集系统
• 6.3.1 交通信息采集子系统
• 6.3.2 气象信息采集子系统
• 6.4 信息发布系统
• 6.4.1 主桥信息发布设备
• 6.4.2 路网信息发布设备
• 6.4.2.1 离开大桥方向
• 6.4.2.2 进入大桥方向
• 6.4.3 信息发布示例
• 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 不足之处与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录A气象设备资料
• A-1 能见度仪
• A-2 路面传感器
• A-3 风速风向传感器
• A-4 温湿度传感器
• 附录B 高速公路灾害性天气运营控制信息系统标准
• 个人简历