施工区道路网络动态可靠性研究

Through fully description for dynamic stochastic characteristics of the workzone roadnetwork, dynamic reliability model is established based on time-to-time model and day-to-day model ,It is helpful to provide stratage basis and theory support for workzone network's traffic organization and control decision. At first macroscopic flow distribution model and microscopic traffic flow model are integrated to eatablish time-to-time network model for workzone road network, the cumulative prospect theory combined with the experience learning mechanism is adopted to set up day-to-day network model, then the relationship of the time-to-time model and day-to-day model is revealed, finally reliability solution framework is set up based on analytical method and Monte Carlo simulation.The main contents of this project are as follows: stochastic characteristics analysis on work zone network; modeling of time-to-time dynamic traffic flow；modeling of day-to-day travel decision-making; dynamic reliability definition;dynamic reliability solution and variation analysis. The project objective is to obtain travel characteristic parameters of work zone network, and evaluate road network reliability during construction.

充分描述施工区路网的动态随机特性，以施工期内同一天的时变网络模型和不同天的日变网络模型为基础构建动态可靠性模型，为施工区路网的交通组织和管制提供决策依据。本项目综合运用宏观配流模型，微观交通流模型等技术方法建立施工区路网的时变网络模型，以累积前景理论结合经验学习机制建立日变网络模型，并揭示时变模型与日变模型的相互关系，最后搭建基于解析法和Monte Carlo模拟的可靠性求解框架。本项目主要研究内容包括：施工区网络随机特性分析；建立时变路网动态交通配流模型；建立施工区影响下的日变出行决策模型；施工持续期内的动态可靠性指标描述方法；动态可靠性求解及变化规律分析。项目研究成果可获得施工区路网在施工持续期的出行特征参数及路网可靠性评价。

为研究施工区道路网络出行行为及服务性能，项目围绕施工期间日内出行和逐日出行行为展开，充分考虑路网供需随机性及出行者有限理性，定义并计算施工区路网可靠性评价指标，为施工区管理及出行引导提供理论基础。项目主要工作包括：从微观层面以NaSch模型为基础，分析施工路段的换道及跟驰行为，模拟车辆在施工区的微观选择行为；从宏观层面，综合考虑到达前景及途中阻抗建立基于出行收益最大的出发时刻和路径选择模型，并在此基础上研究一日出行中遭遇短时事故时采取中途变道的选择特性及流量分布规律，从而建立时变模型；日变模型方面，以追逐准点到达概率最大建立每日出发时刻流量转移模型；以追逐路径到达前景值最大建立路径逐日流量转移模型；且在出行当日根据出发前时段实时信息再次更新路网阻抗，重新调整出发时刻和路径获得实际出行选择，以此模拟施工区路网从非平衡态到平衡态的流量转移过程；从施工期间路网可靠性层面，以交通事件发生前路网流量稳态时的准点到达概率和路径走行时间为参照基数，定义出发时刻准点到达和路径走行时间动态可靠性，给出计算方法，并比较在出行模型中考虑可靠度时对路网逐日流量分布和路网可靠性的影响。在算例网络上验证出行模型，结果表明：低峰时段时换道成功率高，车辆换道不宜过早。车辆总密度增大时，车辆的换道点需逐渐提前；同时考虑出行结果及出行过程，路径流量在出发时刻轴线上呈现双峰值特性，流量随出发时刻的总体分布较基于到达前景的分布更平缓，变化幅度更小；中途变道选择中信息度越高，路网拥挤程度越低但路网稳定性较差；反之信息度越低，路网拥挤程度越高但路网稳定性较好；逐日出行中考虑出发时刻调整，路网稳定所需时间更长，流量振幅更大，且能达到新的平衡状态。若在出行日考虑实时信息影响，路网流量震荡更缓和，但达到稳定所需时间更长；若逐日出行遭遇短时交通事故，事故发生在稳定前会影响最终平衡态流量分布，事故发生在稳定后，则不影响。