硕士论文题目：城市主干道运行状态分析与改善研究

摘要：

    城市主干道是城市道路网络的骨架，承担着城市大部分的通勤交通，是交通出行者和交通管理者最为关注的对象，但目前大部分城市主干道都面临着严重的拥堵问题。以上海市为例，约44%中心城干道交叉口处于拥堵状态，“三纵三横”高峰平均行程速度仅为15km/h小时左右，主干道的运行效率低下，通勤时段的拥堵已经成为常态。相比于交通拥堵，交通安全的问题也越来越受到各方面的关注，交通事故不仅导致了惨痛的人员伤亡，同时带来了巨大的经济损失。我国一直是道路交通事故发生数量较多的国家，事故造成的死亡人数一直居于高位，城市主干道车速较高容易造成较为严重的交通事故，且主干道一旦发生事故往往会引发道路大范围的拥堵。鉴于此，提升城市主干道的运行效率和安全在现阶段显得尤为重要，本研究将从运行效率和安全两个角度对城市主干道的运行状态进行深入的探讨和分析。
   

    首先，研究介绍了多源数据的处理方法及数据的准备过程。研究重点介绍了利用出浮动车（Floating Car Data, 简称FCD）获取道路运行状态指标的方法，通过地图匹配、路径还原和指标换算等过程计算道路路段平均速度和速度标准差；同时，上海市主干道交叉口安装了SCATS信号控制系统，研究介绍了利用SCATS线圈检测器获取定时定点的交通流信息以及信号控制指标等信息的过程。海量、多源的交通数据为研究主干道运行状态提供了可能，对多源化的交通数据进行融合和处理，是开展主干道运行效率和安全研究的基础和前提。

    其次，基于多源数据获取的指标，对城市主干道运行效率和安全特征进行分析。针对主干道运行效率，传统的方法大多基于路段平均速度作为评价指标，但是该指标无法全面地反映主干道运行状态的复杂性，因而本研究引入路段速度标准差作为评价主干道运行效率稳定性的指标，分析发现城市主干道在空间和时间上运行速度分布的差异较大，不同路段上速度及速度标准差差异较大，同一路段不同时段也存在较大差异，早晚“潮汐现象”显著；针对主干道运行安全，基于历史事故记录对主干道路段事故特征进行分析，发现道路路段事故数虽仅占全部主干道事故的31%，但主干道道路路段事故严重程度却显著高于交叉口事故。因而有必要对城市主干道的运行速度、速度差异及安全的影响因素进行深入的分析，从而更为全面地理解不同因素（包括设计和管理等方面的因素）对于提升主干道运行效率和安全的作用。

    再次，研究通过建立统计分析模型讨论了运行效率和安全的影响因素，分析了包括道路几何特征、运行状态指标及交通控制参数等与速度、速度标准差和事故发生率之间的关联。研究对比和总结了国内外的速度建模和安全建模方法的优劣，并结合本研究的数据特征，分别建立了基于路段平均速度的多元线性分层模型、基于路段速度方差的随机效用模型、基于路段事故数的分层负二项模型。发现交通流量、绿灯时长、信号相位数、车道数、公交专用道以及右转车道是影响路段平均速度的显著因素；交通流量、绿灯时长、车道数、公交站点以及路侧接入口是影响速度差异的显著因素，同时发现速度以及速度差异之间也存在着显著的正相关性，且这种关联在不同主干道之间存在异质性。在事故分析模型中考虑了运行速度以及速度差异的影响，速度和速度标准差在不同时段对于主干道道路路段安全的影响不同，早高峰速度标准差对于道路路段事故发生率有显著影响，而平峰和晚高峰速度则对于道路路段事故发生率有显著影响，与此同时，交通流量、信号相位数、公交专用道、路侧接入口以及机非分隔等都在不同时段的模型中对道路路段事故发生率都有不同显著水平的影响。

    最后，研究利用可提升空间法对主干道的运行效率和安全进行了评估，并基于评估的结果对重点路段提出了改善建议。安全可提升空间评价结果与传统事故数法评价结果差异较大，安全可提升空间考虑了事故波动性较大的特点，并且同时考虑了道路几何特征以及交通运行状态等因素对于路段安全性的影响，因而可以更为准确地识别道路路段“黑点”；在安全可提升空间概念的基础上提出了效率可提升空间的概念，效率可提升空间法与传统指标法评估结果存在一定的关联性，效率可提升空间指标中既考虑了道路路段的实际运行特征，同时也考虑了同类型道路路段的平均运行状态，因而可以作为道路路段“瓶颈点”识别的有效评价指标，效率可提升空间法是对传统基于绝对指标评估方法的改进和完善。对比效率和安全评估的结果，发现基于安全提升空间法排序的结果与基于效率可提升空间法排序的结果差异较大，因而在进行道路综合治理时仅仅考虑效率或安全都是片面的，需要分别从“效率提升空间”和“安全提升空间”两个角度上加以分析和对比，从而找出效率和安全改善的重点。研究最后基于对比评估判别的重点路段提出有针对性的改善意见。

    本研究从运行效率和安全两个角度对城市主干道的运行特征规律、影响因素以及评估方法进行了全面的介绍，基于多源化信息建立了综合多因素的效率和安全分析模型，并在建模基础上提出了可提升空间的评估方法，为城市主干道运行状态特征的理解以及主干道运行效率和安全的改善提供了理论上的参考。