恶劣天气下基于多目标的高速公路动态风险机理及控制研究

Risk control for freeway during severe weather is one of the critical techniques of risk management. It is meaningful to improve the traffic safety and efficiency. Generally, traditional risk control model is a static model which applied to the condition that severe weather and traffic flow unchanged, and cannot keep a balance between traffic safety and efficiency. Therefore, this project takes dynamic risk mechanism and control for freeway during severe weather as research object, reveals risk mechanism from the perspective of traffic flow using the theory of traffic wave and dynamic car-following; in order to maximizing the traffic safety and efficiency, the quantitative multi-objective risk evaluation index system is developed; and then the multi-objective dynamic risk assessment algorithm is brought using the conclusions of risk sources coupling analysis; after analyzing the distributed process of traffic wave, the dynamic speed control algorithm is designed; finally, combined with the effect of dynamic speed control, develops the bilevel programming model for traffic flow control, in which the upper model aiming at maximizing traffic flow, and the lower model aiming at minimizing travel time. This study can solve the problem of hysteretic and inaccuracy which belongs to the traditional static single objective risk assessment, achieve the goal that minimizing the freeway risk during severe weather, and provide strong support for the engineering practice of risk management.

恶劣天气下高速公路风险控制是风险管理的关键技术之一，它对于提高高速公路交通安全、运行效率具有重要意义。传统的风险控制在恶劣天气发生前制定控制策略，是一种静态模型，不能使交通安全和运行效率保持平衡。基于此，项目以恶劣天气下高速公路风险机理及控制为研究对象，依据交通波和动态跟驰理论，从交通流角度揭示风险机理；以交通安全和运行效率最大化为目标，建立量化的多目标风险评价指标体系；基于风险源耦合分析结论，建立多目标动态风险评估模型；在交通波聚集与消散分析的基础上,设计动态速度控制算法；结合动态速度控制效果，建立流量双层规划模型，上层模型以交通流量最大化为目标，下层模型以交通流运行时间最小化为目标。项目解决了传统的单目标静态风险控制滞后和不准确问题，实现将恶劣天气下高速公路风险降至最低的目标，项目成果为恶劣天气下高速公路风险管理的工程实践提供支撑。

恶劣天气下高速公路风险控制是风险管理的关键技术之一，它对于提高高速公路交通安全、运行效率具有重要意义。传统的风险控制是一种静态模型。项目以恶劣天气下高速公路风险机理及控制为研究对象，依据交通波和动态跟驰理论，从交通流角度揭示风险机理；以交通安全和运行效率最大化为目标，建立量化的多目标风险评价指标体系，多目标动态风险评估模型，设计动态速度控制算法，建立流量双层规划模型。.（1）分析了不同天气下表征交通安全的速度参数的分布特征，表征效率的车头时距的分布特征，建立了灾害天气非线性高阶跟驰模型以反映车辆在灾害天气下的运行状态；建立了高速公路出口匝道、主线处发生交通事故以反映事故发生前后交通拥堵的形成和消散的交通波模型。.（2）运用基于聚类的方法，建立运营风险等级的划分标准。基于主成分分析和累计Logit分析，将风险源进行归类，得到风险源大类对风险的贡献方向和贡献度，各风险源之间的关系。.（3）根据谣言波及大众的范围；大众的关注度；大众的满意度；公众容忍度，建立了灾害天气下政府形象损失模型；基于模糊理论，构建了基于排序赋值的FAHP桥梁运营风险预评估模型，并按影响因素对桥梁运营影响贡献度由大到小的顺序排序；基于主成分分析和Logit模型，建立了基于主成分Logit的桥梁运营风险的预评估模型；基于图论和概率论，构建了离散DBN的桥梁运营风险的实时评估模型；通过实例论证了以上风险评估模型的有效性。.（4）对速度和车头时距进行分析，建立了基于最小安全距离的跟驰模型，根据跟驰模型界定的安全界限，建立了大桥关闭模型；依据基于交通安全的跟驰模型和元胞自动机，建立了高速公路主线和匝道处的动态速度控制模型；基于双层规划理论，上层模型以高速公路拥堵条件下运量最大化为目标，下层规划模型以车辆运行时间最小化为目标，建立了交通流控制模型；利用统计理论，构建了桥梁风险新闻报道的时间序列模型。