典型气象灾害下公路网交通多态势综合研判、预测及优化模型

科学地进行交通状态综合研判和交通流时空态势预测，并进行合理的应急交通组织协调优化，能够有效提高公路网应对典型公路气象灾害的应急处置效率。本研究以区域公路网为对象，针对公路网常发的典型气象灾害，分析提取描述灾害对公路网的影响特征参数，建立其特征参数与交通流要素之间的多元关联特征模型，并进行典型气象灾害等级与交通流状态的映射匹配，实现气象参数和交通流因素的耦合衔接；从确定性和概率性双重角度入手，提出适用于典型气象灾害的公路网交通状态综合研判模型，分析典型气象灾害下交通流的时空演变机理，采用状态空间模型及时间序列法研究区域公路网交通时空态势预测模型，实现对交通态势的研判和预测；在此基础上，采用动态模拟技术开展公路网灾害应急交通组织协调优化技术实证研究。研究成果将有助于典型气象灾害下公路网交通状态和趋势的准确把握，提升公路网的灾害应急处置技术水平，为公路网科学、有效的应急管理工作提供理论依据和技术

本研究以区域公路网为对象，采用数值分析、理论建模、动态模拟等方法，系统性构建典型气象灾害下公路网交通多态势综合研判、预测及优化模型。首先，针对雨雪雾三种公路网常发的典型气象灾害，分析提取描述灾害对公路网的影响特征参数，即能见度、降雨量及降雪量。在此基础上建立了上述特征参数与交通流要素（速度、占有率）之间的单因素及多元关联特征模型，并获得典型气象灾害下自由流速度、最大小时交通量的衰减值，建立了考虑灾害天气影响的交通流模型，并实现不同灾害天气组合下的自由流速度及通行能力估计。其次，从确定性和概率性双重角度入手，提出了适用于典型气象灾害的公路网交通状态综合研判模型，包括灾害条件下路网畅通性评价模型和路网行程时间可靠性评价模型，分析了典型气象灾害下交通流的时空演变机理，提出了区域公路网交通时空态势预测模型。最后，采用动态模拟技术开展公路网灾害应急交通组织协调优化技术实证研究。通过上述研究，得到以下结论：（1）路网运行速度对灾害天气更为敏感。（2）当能见度小于500米时，路段平均速度比基准天气条件下降低5-10km/h，但较为平稳；当能见度小于200米时，速度呈现线性降低趋势。（3）当降雨量增大时，断面运行速度呈现线性降低的趋势。（4）降雪时，高速公路断面运行速度比基准天气条件下速度降低了10km/h-20km/h。（5）雨雪雾三种典型气象灾害下，雪天对自由流速度折减最多，比基准天气下降低20km/h，雾天和雨天类似，折减量为5-7km/h。雪天的最大小时交通量最低，比基准天气下降低56.8%，雨天降低33.8%，雾天降低29.7%。（6）短时小雨对公路网交通需求的影响不显著；长时大雨对公路网交通需求有影响，交通需求降幅超过10%；当起雾时（能见度200-300米），交通需求降低20%左右；当降中雪时，交通需求降低35%左右。（7）根据建立的气象灾害下交通流模型，可通过自由流速度、通行能力的折减实现典型气象灾害下公路网交通动态模拟情景标定。研究成果将有助于典型气象灾害下公路网交通状态和趋势的准确把握，提升公路网的灾害应急处置技术水平，为公路网科学、有效的应急管理工作提供理论依据和技术。