基于运行环境的高速公路隧道出口与互通立交最小间距研究

作     者：崔世超 

作者单位：长安大学 

学位级别：硕士

导师姓名：徐婷

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 082303[工学-交通运输规划与管理] 082302[工学-交通信息工程及控制] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：高速公路 隧道出口 互通立交 最小间距 换道理论 交通冲突技术 

摘      要：隧道与互通立交是完善我国高速公路线网的重要组成部分。随着山区高速公路项目桥隧占比的增加,隧道与互通立交间距较小的问题愈发凸显。为了缓解由此带来的交通安全和交通拥堵问题,保障高速公路的安全畅通,充分考虑了实际交通运行环境,基于换道理论和交通冲突技术,从理论计算和仿真模拟两个角度对高速公路隧道出口与互通立交最小间距展开研究,主要研究内容及结论如下:(1)明确了隧道出口与互通立交间距的定义,包括净距和减速车道两部分。从人、车、路、交通环境等多方面分析了影响间距设置的主要因素,包括驾驶员生理特性、车辆速度、交通量、车型比例、基本车道数、交通标志的设置、分流区交通流特性等。(2)以换道理论为基础,对驾驶员明适应、交通标志的认读及反应、等待可插入间隙、调整车位和车速、判断可插入间隙、车辆横移、出口确认等阶段均建立了数学模型,结合二级服务水平下车辆运行环境完成了相关参数的标定。基于最大安全原则,采用各阶段的期望速度计算出了不同设计速度和车道数的最小间距一般值和极限值,结果高于依据规范计算得到的最小间距。(3)基于交通冲突技术,通过VISSIM仿真软件按照不同设计速度和车道数分了9个实验组,每组内改变净距和交通量两个控制变量,共进行了1406次仿真,其中净距的取值范围为200～2000m,交通量的取值范围为一级服务水平到三级服务水平所对应的交通量。选取交通冲突率和交通冲突密度为评价指标,通过灰色聚类评价法将道路安全等级分为安全、较安全、较危险、危险四个等级。根据二级服务水平下可接受安全等级的净距最小值作为最小净距,进而得到最小间距的一般值和极限值,并综合基于换道理论的结果确定了最小间距的推荐值。(4)通过采集的实际交通流视频,提取速度、换道轨迹等数据,结合设计资料构建和标定VISSIM仿真模型,控制交通量这一变量进行多次仿真,用灰色聚类评价法对不同的仿真模型进行安全评价,评价结果与研究结论一致,并针对隧道与互通立交小间距路段提出了行车安全保障措施。