论文总字数：42490字

摘 要

随着机动车保有量的稳步上升，道路交通安全问题日益凸显。然而事故数据的来源有限，不能为交通问题研究提供足够的样本支撑，有必要寻找一种易于获取的替代数据。速度离散性可以反映不同车辆间的速度差异或同一车辆的速度变化，与交通安全联系密切；同时，GPS的普及使得车辆速度的获取更为容易：装载有GPS的浮动车大量散布于城市的路网中，通过浮动车获取的数据可以充分反映道路的真实交通状况。

本文主要关注以下两点：研究道路设施特征对速度离散空间分布特征的影响；提出基于速度离散性的路网交通安全服务水平评价方法。

首先以浮动车数据为基础，计算了南京市内环15条路段的路段车速标准差、路段车速变异系数、单车加速噪声，发现以路段车速标准差作为速度离散性指标具有显著的优越性。接着，选取车道数、中分带形态、周边是否为商业用地、是否为平曲线、进出口道数量、交织区特征、辅道特征等为解释变量，分析了道路设施特征对速度离散性的影响，发现进口道数量、交织区车道数对速度离散性的影响较为显著。

最后，以路段平均车速和车速标准差为准则，采用K-means聚类分析，对路段交通安全服务水平进行聚类。发现复杂线型对服务水平呈负面影响，对提升道路安全具有参考意义。

关键词：浮动车数据，速度离散性，道路设施，服务水平

Abstract

With the steady growth of vehicle ownership, the problem of road traffic safety has become increasingly prominent. However, the source of accident data is limited and cannot provide enough support for the study of traffic problems. It is necessary to find an alternative source of data that is easier to obtain. Speed dispersion can reflect the speed difference among different vehicles or the speed variation of single vehicle, which is closely related to the traffic safety. At the same time, the popularization of GPS makes the acquisition of vehicle speed easier: floating cars loaded with GPS are largely distributed in the urban road network, and the data obtained through floating cars can fully reflect the real traffic situation.

This paper focused on the following two points: studying the influence of the characteristics of road facilities on the spatial distribution of speed dispersion, and coming up with an evaluation method of the LOS about road safety based on the speed dispersion.

Based on the floating car data, the speed standard deviation, coefficient of variation and acceleration noise of the 15 sections in Nanjing inner ring were calculated. It was found that using speed standard deviation as the index of speed dispersion has prominent advantages. Then, the number of lanes, the form of the medium separation, whether the surrounding was commercial land, whether was a horizontal curve, the number of approaches or exits, the characteristics of weaving area and the characteristics of the auxiliary lane were used as explanatory variables to explain how the characteristics of the road facilities influenced speed dispersion. The influence of “the number of approaches or exits” and “the number of weaving lane” was significant.

Finally, taking the average speed and speed standard deviation of the section as criterion, the K-means clustering analysis as method to cluster the LOS about traffic safety. It was found that complex line type has a negative impact on LOS, which has reference significance for improving road safety.

KEY WORDS: floating car data, speed dispersion, road facility, level of service

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 文献综述 2

1.2.1车辆速度获取方法 2

1.2.2速度离散性表述方式 3

1.2.3速度离散性建模分析 5

1.3 研究关键问题及难点 6

1.3.1道路设施特征对速度离散空间分布特征的影响 6

1.3.2基于速度离散性的路网交通安全服务水平评价方法 6

1.4 研究方案论证 6

1.4.1 数据清洗、匹配 6

1.4.2 计算路段平均速度和速度离散性 7

1.4.3 建模分析道路设施特征对速度离散空间分布特征的影响 7

1.4.4 提出基于速度离散性的路网交通安全服务水平评价方法 7

第二章 数据清洗与处理 8

2.1 浮动车数据的空间筛选 8

2.1.1浮动车数据 8

2.1.2路网数据 8

2.1.3初步清洗 11

2.1.4快速路数据筛选 11

2.2 速度离散性计算 13

2.2.1路段速度离散性 13

2.2.2单车速度离散性 16

2.3 本章小结 17

第三章 道路设施特征对速度离散特征的影响分析 19

3.1 道路设施特征的获取 19

3.2 路段速度离散分析 21

3.2.1以标准差为因变量 21

3.2.2以变异系数为因变量 24

3.3 单车速度离散分析 25

3.3.1半对数模型简介 25

3.3.2建模分析 26

3.3.3模型解释 27

3.4 本章小结 28

第四章 基于速度离散性的路网交通安全服务水平评价 29

4.1 服务水平评价方法 29

4.2 聚类分析简介 29

4.3 K-means聚类实现 30

4.4 本章小结 31

第五章 研究总结与展望 33

5.1 研究总结 33

5.1.1 速度计算 33

5.1.2 回归分析 33

5.1.3 聚类分析 34

5.2 研究创新点 34

5.2.1 快速路数据的筛选 34

5.2.2道路设施特征对速度离散空间分布特征的影响 34

5.2.3基于速度离散性的路网交通安全服务水平评价方法 34

5.3 研究展望 34

致 谢 35

参考文献 36

附录 39

第一章 绪论

1.1 研究背景

随着国民经济的蓬勃发展，出行需求的不断提高，近几年机动车持有量稳步上升。车辆数量有所增加，而道路交通设施、交通管理手段等并未有类似的爆发式更新或增长，两者的矛盾不可避免地引发道路交通安全问题的日益凸显。国家安全监管总局及交通运输部的研究报告表明，目前我国道路交通事故年死亡人数高居世界第二位，事故起数、死亡人数约占全国总数量的70%和80%，重特大事故时有发生^[1]。所以分析总结交通事故的成因、解决安全问题的症结迫在眉睫。

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