能见度影响下的公路交通流事故风险评估与安全设计参数优化

Visibility is a critical factor affecting the safety in traffic environment, reduced visibility will directly affect the driver's perception on road geometric alignment and characteristics of the traffic flow, and thus easily induced accidents. Through the in-depth investigation on traffic flow characteristics of typical highway under different visibilities, real and simulations vehicle experiments on microcosmic driving behavior, the influence mechanism of visibility variation on microcosmic traffic behavior will be explored. Also, the car-following model and lane-changing model under visibility influence will be established. Based on the analysis of the correlation between the macroscopic traffic flow and microcosmic driving behavior, the relation between the speed dispersion distribution and the visibility under the state of free traffic flow and the unfree one will be revealed. The fundamental diagram model considering the visibility the speed dispersion will be built, as well as the corresponding macroscopic model of traffic flow. Furthermore, considering the combined effect of the visibility, dynamic characteristics of traffic flow and the road conditions on traffic safety, a crash risk model will be established. In the foregoing basis, to balance the traffic safety and transport efficiency, the analytical method for road capacity, the determination method for safety traffic flow and the optimization method for safety speed and road geometry parameter under the different visibilities will be proposed, in order to provide the scientific theory and method support for planning and management decision of road traffic system.

能见度是交通环境中对安全影响较为重要的因素，能见度降低将直接影响驾驶人对道路几何线形和交通流状态的感知，进而易诱发交通事故。通过对典型公路在不同能见度下交通流特征的深入调查，以及机动车微观驾驶行为的实车与仿真实验，探索能见度变化对微观交通行为影响的机理，构建能见度影响下的跟驰与换道模型；基于对不同能见度下宏观交通流特征与机动车微观行为相关性分析，揭示交通自由流与非自由流状态的车速离散度分布与能见度之间的内在联系，建立考虑能见度与车速离散度的交通流基本图模型和对应的宏观交通流模型；考虑能见度、交通流动态特征及道路条件对交通安全的综合效应，建立基于能见度影响的事故风险模型；在此基础上，从兼顾交通安全与运输效率的角度出发，提出能见度变化下的公路通行能力分析方法、安全交通流量确定方法、以及安全限速和公路主要几何参数的优化方法，以期为道路交通系统规划设计和管理决策等提供科学的理论与方法支持。

能见度是公路交通环境中对安全影响较为重要的因素，能见度的降低会影响驾驶人对外界信息的感知，易诱发道路交通事故。如何保证低能见度条件下交通高效运行和驾驶人安全出行已成为社会广泛关注的难题。本项目通过开展能见度影响下驾驶人微观驾驶行为和公路交通流运行特征的实验研究，探究能见度变化对宏观交通流和微观驾驶行为影响的内在机理，构建能见度、交通流动态特征及道路条件交互作用下的事故风险评估模型，并从交通安全和运输效率角度提出能见度变化下道路安全设计参数优化方法，研究成果及主要内容如下：.1）开展了能见度和公路安全设计参数影响下公路交通流特征、微观驾驶行为特征以及驾驶人生理特性的数据采集和相关实验研究，构建了不同能见度条件下公路交通流宏观与微观特征、交通事故形态特征及其对应交通环境的基础数据库，为探究能见度影响下公路交通流特征及安全影响机理提供了数据支撑。.2）对不同能见度条件下采集的宏观交通流特征、驾驶人微观特征数据进行解析和提取，提出了考虑驾驶人微观驾驶行为的能见度精细化分级方法，分别构建了考虑能见度变化的车辆跟驰、避撞和换道微观驾驶行为模型。在此基础上，探究不同能见度条件下公路交通流速度、流量和密度等特征参数的相互关系，提出了低能见度道路多交叉口信号优化控制方法。.3）在研究能见度变化下的宏观交通流状态和车辆微观行为的基础上，结合交通事故数据，将能见度参数引入到公路交通安全评估中，构建了低能见度公路交通事故严重程度影响度量模型和基于能见度变化的公路交通事故风险评估模型。.4）以不同能见度条件下交通流特征模型为基础，探究了交通流特征参数、道路条件、环境能见度等因素与交通安全之间的内在联系机理，以道路限速、线形诱导标志以及道路警示路面为研究重点，提出了能见度变化下兼顾交通安全和运输效率的公路主要安全参数优化方法。.研究成果的科学意义在于为能见度变化下公路安全参数设计和管理决策等提供关键理论与方法支持。