【文章內容簡介】 響 雨雪條件的發(fā)生，會導致交通需求在道路網絡時空環(huán)境中重新分布，也會導致日常交通需求銳減，對出行者行為也有影響。 雨雪條件發(fā)生后，駕駛員生心理會產生一系列變化，這使得駕駛員對安全性的要求高于舒適性和便捷性，在進行路徑選擇時會更偏向于安全性較高的方案。出行者選擇是否出行、出行時間、目的地、出行方式和出行路徑的規(guī)律和正常狀態(tài)下也不相同，出行者考慮更多的是交通安全和路網的可靠性。因此日常交通需求（如以購物、出訪、旅游、娛樂等為目的的交通需求）會銳減，選擇以公交、城軌、出租等方式出行的交通需求會增加，且 交通需求在雨雪量級減少的時段會相對集中。 吉林大學學士學位論文 8 表 21 降雨對駕駛員生理、心理所造成的影響程度 雨的分類 降雨時間 駕駛員生理變化（ %） 駕駛員心理變化（ %） 顯著 比較顯著 不顯著 無明顯 影響 顯著 比較顯 著 不顯著 無明顯 影響 小雨 開始降雨 0 7 67 26 0 12 73 15 持續(xù)降雨 9 18 67 6 27 54 16 3 中雨 開始降雨 6 35 49 10 10 23 61 6 持續(xù)降雨 58 32 10 0 61 33 6 0 大雨 開始降雨 75 25 0 0 82 18 0 0 持續(xù)降雨 100 0 0 0 94 6 0 0 暴雨 開始降雨 93 7 0 0 100 0 0 0 持續(xù)降雨 100 0 0 0 100 0 0 0 圖 21 降雨對駕駛員生理、心理所造成的影響程度變化趨勢圖 雨雪條件對 交通網絡可靠性 的影響 交通網絡可靠性是指交通網絡在其隨機變化的整個運營過程中，在各種破壞因素共存的條件下，交通網絡對社會交通需求的持續(xù)滿足能力。交通網絡可靠性主要包括三個方面：路網連通可靠性、行程時間可靠性和容量可靠性。路網連通可靠性是指道路交通網絡保持連通的概率，反映了網絡中各節(jié)點的連通狀況，是從網絡的拓撲結構來描述網絡的可靠性；行程時間可靠性是指 OD 之間交通在一定的路網交通需求水平下，在特定的時間間隔內能夠成功到達的概率，是以行程時間波動性反映道路交通網絡的可靠性；容量可靠性是指考慮出行者路徑選擇行020406080100小雨 開始降雨 小雨 持續(xù)降雨 中雨 開始降雨 中雨 持續(xù)降雨 大雨 開始降雨 大雨 持續(xù)降雨 暴雨 開始降雨 暴雨 持續(xù)降雨 駕駛員生理變化（ %） 顯著 駕駛員生理變化（ %） 比較顯著 駕駛員生理變化（ %） 不顯著 駕駛員生理變化（ %） 無明顯影響 駕駛員心理變化（ %） 顯著 駕駛員心理變化（ %） 比較顯著 駕駛員心理變化（ %） 不顯著 駕駛員心理變化（ %） 無明顯影響 第 2 章 雨雪條件對道路交通狀態(tài)運行態(tài)勢的影響分析 9 為，以路網通行能力成功適應 一定交通需求和提供一定服務水平的概率來評價道路交通網絡的可靠性 [25]。下面依次分析雨雪條件對三個可靠性的影響： 1) 在路網連通可靠性方面，雨雪條件對交通設施的可利用性產生影響，將降低路網的連通性。例如降雨條件下，涵洞路段可能出現大量積水，從而阻礙車輛通行；降雪條件下，高架橋與快速路上坡路段出現較多積雪，影響車輛正常爬坡，從而降低甚至失去可用性。 2) 在行程時間可靠性方面，由于雨雪條件導致路網連通性降低，而且對駕駛員的路徑選擇傾向和出行者的出行方式與出行時間選擇產生了較大的影響，因此增加了出行時間的波動程度，降低了行程時間可靠性。 3) 在容量可靠性方面，由于雨雪條件下駕駛員的期望車速降低、車頭間距變大、路面附著系數下降，道路通行能力將下降。又由于出行者的日常交通需求減少、出行方式多選擇公共交通，更進一步降低了道路網的容量可靠性。 綜上分析可知，雨雪條件對道路交通狀態(tài)的主要影響表現在能見度降低、交通標線被覆蓋、視距不良、路面摩擦系數減小、路面積水積雪等，不利于 行車安全。具體影響見表 22。 表 22 雨雪條件對道路交通狀態(tài)的影響程度分析 程度條件 嚴重影響 影響 輕微影響 雨 視線嚴重受阻，難以分辨路況；極易引發(fā)大面積交通堵塞，區(qū)域交通受滯，阻礙居民日常出行；道路可靠性大大降低 能見度低，視距不良；道路附著系數降低，車輛易出現水滑現象，制動效能下降，車速低，部分路段積水過深阻礙通行；路網的連通可靠性和行程時間可靠性降低 視距下降，易引發(fā)交通事故；車速緩慢，車輛出現排隊，漸漸導致交通輕微擁擠；行程時間可靠性下降 雪 積雪埋沒道路，甚至壓壞交通標志和路旁植被，嚴重阻礙車輛通行；積雪反光嚴重，車輛幾乎無法出行，或交通嚴重受阻；連通可靠性大大降低 路面積雪覆蓋交通標線，道路通行能力大幅下降；路面附著系數很小，車速低，常發(fā)性交通擁擠更嚴重；路網的連通可靠性和行程時間可靠性降低 路面有少量積雪不易剎車，易引發(fā)交通事故；道路通行能力下降，造成車輛在交叉口排隊，產生輕微擁擠；路網的行程時間可靠性和容量可靠性都有所下降 雨雪條件對交通數據檢測器可靠性的影響 動態(tài)交通數據自動采集技術可分為固定型交通數據采集、移動型交通數據 采集和大空間交通數據采集三類 [26,27]。各類技術所能獲取的交通參數和雨雪條件下 吉林大學學士學位論文 10 的可靠性分析見表 23。 通過上表分析可以看出，目前應用較廣泛的環(huán)形線圈檢測器對天氣條件不敏感，在雨雪條件下可靠性較高，而視頻檢測器易受天氣條件的影響，在雨雪條件下可靠性較低。因此在實際應用中應根據各類檢測器在雨雪條件下的可靠性進行模型輸入數據的選取。 表 23 各類數據獲取技術分析 檢測器類型 可獲取的交通參數 雨雪條件下的可靠性 固定型交通數據采集 技術 環(huán)形線圈檢測器 流量、占有率、車型、車長； 車速 不易受惡劣天氣的影響；可 靠性高 磁力檢測器 流量、車速、占有率、車型（雙磁力檢測器還可直接獲取時間平均速度、調和平均速度、單車或平均車長） 不易受惡劣天氣的影響；可靠性高 微波雷達檢測器 流量、車速、占有率、車頭 時距 對天氣變化不敏感；可靠性 高 超聲波雷達檢測器 流量、占有率；車速 溫度變化、強烈的氣流紊亂等環(huán)境因素都會影響傳感器檢測性能；可靠性低 主動紅外檢測器 流量、車速、車型 在大雨、大雪天氣下，靈敏度會下降，造成漏檢或多檢；可靠性低 被動紅外檢測器 流量、車速、占有率、車型、 排隊長度 不易受惡劣天氣的影響；可 靠性高 被動聲學檢測器 流量、車速、占有率、車型 對降雨天氣不敏感，較低的溫度可能會影響檢測的準確度，檢測性能受降雪影響；可靠性低 視頻檢測器 流量、車速、占有率、車型、車頭時距、密度、車長、排隊長度等 易受惡劣天氣的影響；可靠性低 移動型交通數據采集 技術 浮動車（ GPS/GSM） 流量、地點車速、占有率、車輛實時位置；行程時間、行程車速 無影響；可靠性高 車輛自動識別系統（ AVI） 流量、占有率；行程時間、平均行程車速 暴雨、暴風雪等影響能見度條件的天氣下，檢測效率降低；可靠性低 大空間交通數據采集 技術 遙感檢測器 流量、密度、排隊長度；行程時間、飽和度、大范圍路網中道路擁擠的位置與程度等 獲取信息受限少，范圍大；可靠性高 第 2 章 雨雪條件對道路交通狀態(tài)運行態(tài)勢的影響分析 11 雨雪條件下交通擁擠狀態(tài)的交通流特性分析 為了對雨雪條件下的道路交通狀態(tài)運行態(tài)勢估計方法進行研究，選取雨雪條件下早晚高峰的交通擁擠狀態(tài)作為研究對象，因此需要先對雨雪條件下交通擁擠狀態(tài)的交通流特性進行分析。 雨雪條件下常發(fā)性交通擁擠的交通流特性分析 常發(fā)性交通擁擠是指交通需求大于道路上固定瓶頸處的通行能力時發(fā)生的交通擁擠現象，并且擁擠交通的界面會隨著排隊的增加向上游回溯，即擁擠交通波向上游傳播。雨雪條件下常發(fā)性交通擁擠與常態(tài)下常發(fā)性交通擁擠的交通流特性存在異同之處，下面分別進行詳細分析。 （ 1） 相同之處 雨雪條件下和常態(tài)下，交通流在固定瓶頸上、下游都會分別形成交通擁擠波和擴張波，因此下游的交通狀態(tài)不受固定瓶頸處擁擠交通狀態(tài)的影響，上游交通狀態(tài)會隨著固定瓶頸處擁擠時間的持續(xù)而受到交通擁擠波的影響，交通擁擠狀態(tài)擴散至上游。如圖 22 所示。 在固定交通瓶頸處，道路通行能力減小，如果上游到達的交通量大于此通行能力，就會有排隊產生。隨著時間的持續(xù)，排隊交通量將不斷積累，交通擁擠狀態(tài)慢慢回溯到上游，這樣擁擠狀態(tài)就在空間范圍內向上游擴散。當上游到達交通 量減小，小于固定瓶頸處的通行能力時，排隊將不再增加。隨著固定瓶頸下游交通擴張波的疏散，排隊的車輛逐漸得到釋放，待全部釋放完畢，交通擁擠波與擴張波也隨之消失。 交 通 流 運 動 方 向 ：固 定 交 通 瓶 頸交 通 擁 擠 狀 態(tài)交 通 擁 擠 波 交 通 擴 張 波上 游 下 游圖 22 常發(fā)性交通擁擠擴散示意圖 如圖 23 所示的車輛累積到達與釋放曲線圖，橫軸代表時間，縱軸代表累計交通量，上游車輛累計到達曲線為 ()Qt ，固定瓶頸處車輛累計釋放曲線為 ()Dt 。從圖中可以看出： 1) 在 1t 時刻之前， ()Qt 與 ()Dt 重合，說明平峰時段上游車輛到達的交通量小于 吉林大學學士學位論文 12 等于固定瓶頸處的通行能力，此時段釋放量等于到達量，無車輛排隊； 6 :3 07 :0 07 :3 08 :0 08 :3 09 :0 09 :3 01 0 :0 0時 間累計交通量 ()Dt()Qtyx1t 2t 3t 圖 23 車輛累積到達與釋放曲線圖 2) 1t 時刻之后，進入早高峰，上游車輛到達的交通量大于固定瓶頸處的通行能力，瓶頸處以通行能力進行車輛釋放，車輛開始排隊。 2t 時刻上游車輛到達量等于固定瓶頸處的通行能力，之后到達交通量繼續(xù)減少，因此 2t 時刻排隊達到最大長度，最大排隊車輛數為 y ，最長排隊時間為 x ； 3) 3t 時刻，排隊完全消散，交通擁擠波與擴張波消失，車輛釋放與到達交通量相同； 4) 交通擁擠狀態(tài)的空間擴散范圍為 y 輛排隊車輛所占據的道路長度，交通擁擠狀態(tài)的持續(xù)時間為 31()tt? 。 （ 2） 相異之處 雨雪條件下駕駛員的期望行駛車速會降低，為了提高安全性，行駛中和停車時所保持的車頭間距較大，道路通行能力降低，交通需求量也減少。雨雪條件與常態(tài)下常發(fā)性交通擁擠狀態(tài)的交通流特性相異之處可歸納如下： 1) 在雨雪條件下，交通擁擠波與擴張波的傳播速度降低，折減系數為 **vv?? 雨 雪常 態(tài)（雨雪條件與常態(tài)下駕駛員的期望車速的比值）。在進行相應交通波運算時，需要考慮到此降低系數； 2) 由于雨雪條件下車頭間距較大，圖 23 中相同的 y 值所對應的排隊空間距離相應較大，即相同的流量所產生的交通擁擠狀態(tài)的空間擴散范圍較大； 3) 由于雨雪條件下車輛行駛速度降低，相同的排隊車輛數，擁擠消散所需的時間也較長； 第 2 章 雨雪條件對道路交通狀態(tài)運行態(tài)勢的影響分析 13 4) 相同的交通密度條件下，雨雪條件下的交通狀態(tài)較常態(tài)下應較擁擠。在進行交通擁擠狀態(tài)判別時需要有所體現。 雨雪條件下偶發(fā)性交通擁擠的交通流特性分析 偶發(fā)性交通擁擠是指交通需求大于道路上臨時瓶頸處的通行能力是發(fā)生的交通擁擠現象并且擁擠交通的界面會隨著排隊的增加向上游回溯，即擁擠交通波向上游傳播。雨雪條件下偶發(fā)性交通擁擠與常發(fā)性交通擁擠的交通流 特性在擁擠形成與擴散時是相同的，在擁擠消散時不同。固定交通瓶頸下游的擴張波并不向瓶頸處及上游傳播，其傳播方向與交通流運行方向相同；擁擠排隊車輛的頭車位置固定在固定瓶頸結束處，排隊尾車位置向上游擴散；擁擠開始消散時，交通擁擠波界面?zhèn)鞑シ较蚺c交通流運行方向相同，排隊尾車位置從上游向固定瓶頸處移動。臨時交通瓶頸產生的交通擁擠通常在瓶頸消失后開始消散，消散波向擁擠上游傳播，與交通流運行方向相反；但與此同時擁擠波繼續(xù)向上游傳播，整體呈現出擁擠車隊在空間范圍內向交通流上游繼續(xù)擴散，但排隊長度在擴散中逐漸縮短，當排隊完全 消散時擁擠波與消散波同時消失。下面對雨雪條件下偶發(fā)性交通擁擠消散過程中的交通流特性進行詳細分析。 時 間累計交通量1t 2t3t 4t()Qt ()DtY ya ? 圖 24 偶發(fā)性交通擁擠消散分析曲線 如圖 24 所示的偶發(fā)性交通擁擠消散分析曲線，圖中 ( ) ( )Qt Dt和 同圖 23。 1t時刻臨時交通瓶頸的出現導致道路釋放車輛數減少，小于到達車輛數，產生擁擠排隊。擁擠排隊的出現導致該路段的交通需求減少，在 a 點后 ()Qt 變緩。臨時交通瓶頸在 2t 時刻得到清除，此時該位置以通行能力進行排隊車輛釋放，故在 2t 時刻排隊達到最大長度，排隊交通量為 y 。此后交