基于水波动力学的城市交通多突发事件耦合效应研究

With the rapid development of urbanization, coupling of multiple emergencies occurred frequently. Traffic emergency disposal of coupling of multiple accidents has become one of the hotspots and difficulties of the urban traffic research. In this project, the water wave dynamics is creatively used to analyze coupling effect of traffic impact of urban emergency. Starting by analyzing traffic characteristic of coupling of emergency, the interaction between accident and traffic system is analyzed and traffic impact degree is defined firstly. Then model of traffic impact factor of single emergency is established using water wave equation and modified traffic wave model. Using linear superposition principle of water wave, traffic impact degree at any point under coupling of emergency is determined. Though numerical integration, traffic impact is integrated from point to area and coupling model of traffic impact is built. The feasibility and accuracy of above model is tested by simulation experiment with ARCGIS and VISSIM software. Finally, the relationship between urgent degree of traffic emergency and traffic impact degree, severity of accident and emergency capability is established using analysis hierarchy process which can determine grade of traffic emergency. The results can provide decision-making basis for deal with coupling of multiple accident for traffic administrative department.

随着我国城市化进程的加快，城市多突发事件耦合发生越来越频繁，多突发事件下的交通应急处置，成为城市交通研究的热点和难点。本项目创新性地将水波动力学原理应用到城市多突发事件对交通影响耦合效应的研究中，从分析多突发事件耦合的交通特性入手，研究突发事件与交通系统的相互作用，界定突发事件对交通影响程度；利用水波波动方程及修正的交通波模型，建立交通影响系数模型；运用水波线性叠加原理，确定多突发事件耦合下某一点的交通影响程度，通过数学积分，实现点到面的交通影响的整合，构建多突发事件耦合的交通影响耦合模型；运用ARCGIS和VISSIM软件进行仿真实验验证模型的可行性和精确性；借助层次分析法的理论，建立交通应急紧急程度与多突发事件耦合对交通的影响程度、事件本身的严重程度、交通应急能力三个因素的关系模型，确定多突发事件耦合的交通应急等级。研究成果可以为交通管理部门及时有效处置多突发事件耦合提供决策依据。

分析城市突发事件交通影响程度等级，从而及时采取相应的交通应急对策，具有重要的理论意义和现实价值。本项目基于水波涟漪现象，将城市突发事件对交通的影响比拟成往水中扔石头产生的效应。首先，考虑城市路网节点多的实际特性，对突发事件交通影响时间和范围进行了研究。其次，在系统分析城市突发事件对交通的影响基础上，提出了交通影响系数的概念，并以此来界定突发事件对交通的影响程度；利用调研所得车速数据绘制了交通影响系数特征曲线；借助于水波波动方程，利用SPSS软件构建了交通影响系数随时间的关系模型，验证了水波原理用于城市突发事件交通影响分析的可行性。随后，深入分析了交通影响系数与时间和距离的关系特性，并利用水波方程构建了交通影响系数与时间和距离的基准模型，利用事件源修正系数，对模型进行修正，在此基础上，引入累积交通影响系数概念，利用二重积分构建了累积交通影响系数理论模型，使用VISSIM软件进行仿真实验，验证模型的可靠性。接着，利用水波的线性叠加原理，构建了突发事件耦合的交通影响系数模型，选取两起存在耦合效应的交通事故为研究对象，通过分析共同影响点交通影响系数的理论值和计算值，对线性模型参数进行了标定，得到了二元线性回归模型。最后，借助层次分析法的理论，从突发事件对交通的影响程度，事件本身的严重程度，交通应急能力三个方面构建多突发事件耦合的交通应急等级评价体系，确定各级影响因素的权重，构建交通应急紧急程度与上述三个因素的关系模型，从而确定多突发事件耦合的交通应急等级。项目研究成果不仅可以为突发事件交通影响研究提供一个崭新的平台和方向，同时也可以为交通管理部门及时有效地判定交通应急等级，从而采取相应的应急措施，提供一定的技术支持，有利于减少生命财产损失，推进社会、经济与交通的和谐发展。