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1、西南交通大学硕士学位论文气象灾害条件下高速公路应急救援系统的交通控制方法研究姓名：钟小燕申请学位级别：硕士专业：安全技术及工程指导教师：刘澜20090501西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页摘要高速公路是国民经济大动脉，具有大流量、快速、安全、舒适等经济特性，为我国经济发展做出了巨大贡献。但正由于其流量大，速度快，一旦出现气象灾害，往往造成车、物的严重损害以及人员的重大伤亡。更严重的是高速公路交通在气象灾害条件下，还易诱发二次事故，进一步造成人员伤亡，带来更为巨大的经济损失。高速公路交通安全问题往往伴随着重大的车、物损害，造成交通中断，并且严重的威胁到人们的生命，严重阻碍了高速公路交通的发
2、展。气象灾害条件下交通事故预警和交通事故应急救援，成为了迫切的研究方向。大部分气象灾害由于具有不可避免性和不可预见性，难以通过事故预警来达到交通管理组织，因此，利用交通事故应急救援减轻或排除高速公路突发气象灾害的交通安全问题当前行之有效的方法。根据我国幅员辽阔，气象构造复杂，高速公路经常发生气象灾害这一前提，本文分析了气象灾害对高速公路交通的危害性。结合国内外事故应急理论和系统的分析说明，阐明了气象灾害条件下高速公路交通事故应急救援中交通控制的重要性。文章先具体分析了高速公路交通流各要素的交通特性，并结合气象灾害条件下的交通特性，引入了气象灾害条件下的交通流模型，为后文中的应急救援体系研究提供
3、了理论基础。在此基础上，通过对现有交通应急救援系统的分析研究，改进气象灾害条件下的交通事故应急救援体系，分别分析各子系统结构功能与系统处理事件时具体的工作流程，其中文章进行了应急联动组织设计。文章结合高速公路现有交通控制方法与气象灾害条件下高速公路交通事故应急救援系统，研究探讨高速公路应急交通控制方法。通过对匝道控制，主线控制等控制方法具体分析，为不同气象灾害条件下交通控制方法的适用性提供了参考意见。文章最后，总结了全文的研究工作，并对今后的研究方向进行了展望。关键词高速公路气象灾害交通控制事故应急救援匝道控制西南交通大学硕士研究生学位论文第l l 页A B S T R A C TA st h
4、 eE c o n o m i cb r a c eo ft h ec o u n t r y,w h i c hm a k e sg r e a tc o n t r i b u t i o nt os t a t ee c o n o m y,t h ee x p r e s s w a yh a se c o n o m i cc h a r a c t e r i s t i c ss u c ha sh i g hc a p a c i t y,s p e e d i n e s s，s a f e t ya n dc o m f o r t O nt h eo t h e rh a
5、 n d，h i g hc a p a c i t ya n ds p e e d i n e s sl e dt ot e r r i b l ed e v a s t a t i o no ft h ev e h i c l e sa n dp e o p l e，a s l o n ga st h e r ea r em e t e o r o l o g i c a ld i s a s t e r sh a p p e n e da c c i d e n t a l l y W h a t Sw o r s e，t h em e t e o r o l o g i c a ld i
6、 s a s t e r so ne x p r e s s w a ye a s i l ym a k ec h a i ne f f e c t，f u r t h e rm o r e，t h e yu s u a l l yl e dt od e v a s t a t i o nb o t ho fp e o p l ea n de c o n o m y T r a f f i cs a f e t yp r o b l e m so ne x p r e s s w a yp r e v e n te x p r e s s w a yf r o mt h ed e v e l
7、o p m e n to fb e n e f i t A sar e s u l t，r e s e a r c ho nt r a f f i ca c c i d e n tf o r e s e ea n dt r a f f i ca c c i d e n te m e r g e n c yr e s c u ei nm e t e o r o l o g i c a ld i s a s t e r sb e c o m e sm o r ei m p o r t a n t M o s to fm e t e o r o l o g i c a ld i s a s t e
8、r si si n e v i t a b l ea n du n f a t e f u l，w h i c hm a k e sn ou s eo na c c i d e n tf o r e s e ei nt r a f f i cc o n t r o l，i nt h i sc a s e，i ti sb e t t e rt or e l i e ft h et e r r i b l ec o n s e q u e n c eo ft r a f f i ca c c i d e n tb ya c c i d e n te m e r g e n c yr e s c u
9、 e T h i sa r t i c l ec o n s t r u e st h ep e r n i c i o u s n e s so fm e t e o r o l o g i c a ld i s a s t e r sw o r k i n go ne x p r e s s w a y,b yc l a r i f y i n gt r a f f i ca c c i d e n te m e r g e n c yr e s c u es y s t e m，t h e np r e s e n t sh o wi m p o r t a n tt h et r a
10、f f i cc o n t r o li n t r a f f i ca c c i d e n te m e r g e n c yr e s c u ei S A st h ec o u n t r yh a sav a s tt e r r i t o r y,a n dc o m p l e xg e o l o g i c a lc o n d i t i o n s，f ls t e a d yf l o wo fn a t u r a lc a l a m i t i e sh a p p e na c c i d e n t a l l y,t h ea r t i c l
11、 ec o n s t r u e st h ec o m p r o m i s e so fa c c i d e n t a lm e t e o r o l o g i c a ld i s a s t e r so ne x p r e s s w a y C o m b i n ew i t ht r a f f i ca c c i d e n te m e r g e n c yr e s c u et h e o r i e si nw o r l d，a n di n s t r u c t i o n st ot h es y s t e m，i te x p o u n
12、 d st h ei m p o r t a n c eo ft r a f f i cc o n t r o li na c c i d e n te m e r g e n c yr e s c u es y s t e mc a u s e db ya c c i d e n t a ln a t u r a lc a l a m i t ie so ne x p r e s s w a y T h i sa r t i c l ea n a l y s i st h et r a f f i cf e a t u r eo ft r a f f i cf l o we l e m e
13、n t s，c o n t a c t i n gw i t ht r a f f i cf e a t u r ei nm e t e o r o l o 西c a ld i s a s t e r s，e s t a b l i s h e st r a 瓶Cm o d e lb a s e do nm e t e o r 0 1 0 9 i c a ld i s a s t e r s，p r o v i d e st h e o r e t i c a lb a s i sf o rr e s e a r c ho na c c i d e n te m e r g e n c yr
14、e s c u es y s t e mi np o s t a m b l e O nt h a tb a s i s，i te s t a b l i s h e st r a f f i ca c c i d e n te m e r g e n c yr e s c u es y s t e mi nm e t e o r o l o g i c a ld i s a s t e r sb yr e s e a r c ho nc u r r e n ta c c i d e n te m e r g e n c yr e s c u es y s t e m s，i ta n a l
15、 y s i ss t r u c t u r ef u n c t i o no f西南交通大学硕士研究生学位论文第1 II 页s u b s y s t e m sa n ds p e c i f i cw o r k f l o wo fs y s t e m，i nw h i c hi td e s i g n se m e r g e n c yr e s c u eu n i f i e da c t i o ns y s t e m R e s e a r c h i n gb o t ho nc u r r e n tt r a f f i cc o n t r o la n
16、dt r a f f i ca c c i d e n te m e r g e n c yr e s c u es y s t e m，i te x p l o r e st r a f f i cc o n t r o li ne m e r g e n c ys t a t e I nt h ea r t i c l e，i tc o n s t r u e sr a m pc o n t r o la n df r e e w a ym a i n l i n ec o n t r o le t c，t op r o v i d ec o n s u l t a t i v eo p
17、i n i o nf o rt r a f f i cc o n t r o li nv a r i e sm e t e o r o l o g i c a ld i s a s t e r s I nt h ee n d，i ts u m su pt h er e s e a r c hi nt h ea r t i c l e，a n dl o o k sf o r w a r dt h er e s e a r c ha r e ai nf u t l l r e。K e 3 1 v o r d s：E x p r e s s w a y；M e t e o r 0 1 0 9 i c
18、 a lD i s a s t e r s；T r a f f i cC o n t r o l；A c c i d e n tE m e r g e n c yR e s c u e；西南交通大学四南父遗大罕学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1 保密口，在年解密后适用本授权书：2 不保密彤使用本授权书。(请在以上方框内打“4”)
19、学位论文作者签名：日期：力b 夕易辟噬7 指导老师签名：日期：西南交通大学学位论文创新性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。本学位论文的新颖之处如下：1 通过研究分析现有的高速公路应急救援系统，结合气象灾害的特点，改进了现有的高速公路应事故急救援系统；2 将应急救援系统理论具体实施，即通过研究应急救援情况下的交通控制，实现应急救援的作用，为交通控制提供了实际参考意义。
20、警勖：声幸够劬嘻风：刎“矽西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页第一章绪论交通运输是社会经济发展的基础，先进发达的交通运输是经济、文化和科技发达的保证。作为衡量一个国家和地区经济水平的主要标志之一的交通运输中，公路运输，尤其是高速公路运输以它的机动、灵活、快速、便捷、安全、门到门服务的特点，成为交通运输体系中的重要组成部分。高速公路运输的优势日渐体现，如今更是占据了主导地位。1 1 研究背景高速公路是相对于普通道路的用语，我国交通部“公路工程技术标准 规定，高速公路是指“能适应年平均昼夜小客车交通量为2 5 0 0 0 辆以上，专供汽车分道高速行驶并全部控制出入的公路”。一般能适应1 2 0
21、公里小时或者更高的速度，要求路线顺畅，纵坡平缓，路面有4 个以上车道的宽度。中间设置分隔带，采用沥青混凝土或水泥混凝土高级路面，为保证行车安全设有齐全的标志、标线、信号及照明装置；禁止行人和非机动车在路上行走，与其他线路采用立体交叉、行人跨线桥或地道通过。1 1 1 高速公路发展现状1 9 8 8 年，上海至嘉定高速公路建成通车，实现了中国大陆高速公路零的突破。此后，国家加大基础设施的建设力度，特别是高速公路的建设，更是在2 0 0 1年全国高速公路的通车里程总长度位居全球第二。根据交通部“十五”发展计划，规划后的高速公路网，将形成由中心城市向外放射以及横贯东西、纵贯南北的大通道，并且实现“东
22、部加密、中部成网、西部连通”的新局面，新路网由7 条首都放射线、9 条南北纵向线和1 8 条东西横向线组成。其具体目标是：覆盖1 0 多亿人口；直接服务范围东部地区超过9 0、中部地区达8 3、西部地区近7 0；实现东部地区平均3 0 分钟、中部地区平均6 0 分钟、西部地区平均1 2 0 分钟上高速；连接全国所有省会城市，以及目前城镇人口超过5 0 万的大城市、超过2 0 万的中等城市；连接全国重要的交童鞋暇馥匈堰懂西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页通枢纽城市；连接重要的对外公路口岸；在环渤海、长三角、珠三角三大都市圈内部，形成较为完善的城际高速公路网。并且逐步形成“首都连接省会、省会彼
23、此相通、连接主要地市、覆盖重要县市”的新高速公路网络。图1 1 列出我国近年来高速公路的发展建设速度。2t 8 0 02 51 3 I15P 4 3_ _1 6：2 8 11 1 I5 0：8 7 3：一3 4 2 24 7 3 _：1 4 7 2 7 15 2 2 5 7 46 5 2。1 1 4 5 In 1 6 0 3 r 2 1 4 tI-11 -31 1F I1 1 I lIlfI 厂 lll If|1 9 8 81 9 8 91 9 9 01 9 9 11 9 9 21 9 9 31 9 9 41 9 9 51 9 9 61 9 9 71 9 9 81 9 9 9 2 0 0 02
24、 0 0 12 0 0 22 0 0 3 焦图1-1 我国高速公路建设速度目前，中国高速公路网已完成规划，总里程将超过8 万k m。高速公路网中，北京至各省会城市的7 条射线总里程约为1 8 万k m，将连接中国3 1 9 个人口在2 0 万以上的城市。未来中国的高速公路网首先要实现北京与省会城市、直辖市以及部分重要经济城市间的便捷连通。高速公路的建设和投入使用，提高了公路运输的效率，使公路运输时间大幅度缩短，在加快改革开放、推动社会进步、振兴国家经济、促进运输结构日臻完善、巩固国防等方面发挥了巨大的作用。高速公路使人们的出行更为方便、舒适、安全和快速，时空观念将有很大改变；货物运输将在信息、
25、组织、集散、运送、服务等方面向快速优质方向发展。高速公路将给经济发展和人们的社会生活带来更多活力，大大提高经济的发展速度和社会生活的质量。O0OOOOO00O00OOO0OOO0O0OOOO0OOOO0O0O00OOOOOOOO2O8642O8642O0OO033222221111l8642西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页1 1 2 气象灾害对高速公路交通的影响在高速公路建设迅速发展的同时，交通环境对高速公路运行的影响也越来越为人们所认识，其中自然灾害更是引起高速公路重、特大恶性交通事故的罪魁祸首之一。我国幅员广阔，地理情况复杂，气象变化多端，自然灾害多发。根据自然灾害的成因和我国灾害管
26、理现状，国家科委国家计委国家经贸委自然灾害综合研究组将自然灾害分为七大类：(1)气象灾害：干旱，雨涝，热带气旋，寒潮与冷冻灾害，冰雹；(2)海洋灾害：风暴潮，灾害性海浪，海冰，海啸，赤潮；(3)洪水灾害(4)地质灾害：崩塌、滑坡、泥石流，地面沉降、地面塌陷、地裂缝，矿山地质灾害；(5)地震灾害(6)农作物生物灾害。(7)森林生物灾害和森林火灾其中，气象灾害最为常见，对高速公路交通的影响也十分巨大，是我国高速公路交通主要防治的自然灾害之一。1 雾天雾天是气象灾害中影响交通安全的最主要自然因素，也是高速公路日常运营中最常发生的气象灾害。雾天，道路能见度下降，驾驶员的视线受到很大影响，尤其是浓雾的时
27、候，能见度极低，严重影响了驾驶员的观察力和判断力。高速公路建设发展至今，由雾引发的交通事故频繁发生，且经常是多车连环追尾相撞的重特大恶性交通事故。1 9 7 5 年，美国加利福尼亚至纽约的高速公路，由于大雾引起一场世界上最大的交通事故之一，造成3 0 0 多辆汽车相撞、近千人伤亡。在我国由于大雾造成数十辆汽车追尾相撞的恶性交通事故每年都有数十起报道。据公安部交通管理局统计，2 0 0 2 年我国高速公路上发生的事故2 9 6 1 1 起，造成死亡3 9 2 7 人、受伤1 2 2 5 4 人。2 0 0 3 年事故3 6 2 5 7 起，死亡5 2 6 9 人，受伤1 4 8 6 7 人，每百
28、公里事故发生率是普通公路的四倍，其中因雾等恶劣天气的影响造成的事故就占事故总数的近1 4。因大雾而引发的重特大交通事故居各类交通事故的首位。西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页图1 2 丈雾条件下高速公路事故现场雾天条件下，高速公路通行能力降低；而受能见度影响，驾驶员视线、观察力、判断力均大打折扣，导致车速过快，车头间距不足等，极易发生事故，并且导致二次事故的发生，对高速公路的危害极大，因此需要以预防事故为主。2 冰雪灾害2 0 0 8 年初，我国南部地区遭受了冰雪冻雨灾害的侵袭，长江流域和长江以南地区灾情严重。灾害发生在人口稠密、经济发达的南部地区，又时值全球最大规模的人1 2 流动的寒假
29、到春节期间，其影响力无形中增加，呈叠加放大效应。据统计，此次雨雪冰冻灾害波及2 1 个省，因灾死亡1 0 7 人倒塌房屋4 85 万间，损坏房屋1 6 86 万间；因灾直接经济损失1 5 1 6 5 亿元。此次灾害导致交通运输严重受阻，其中京珠高速公路等“五纵七横”干线近2 万公里瘫痪，2 2 万公里普通公路交通受阻。以干线京珠高速粤北段为例，此次冰雪灾害造成受灾滞留车辆约1 2 0 0 0 辆，受灾滞留人员约3 5 0 0 0 人，高速公路灾害损失约3 0 1 5,4 万元。西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页图1-3 冰雪冻雨灾害中高速公路上的车辆冰雪灾害严重阻碍高速公路交通，甚至造成交
30、通瘫痪，车辆大量滞留在路线上，舒缓交通进度十分缓慢，同时为了保障滞留人员基本供给，供给运输进一步增加了高速公路交通阻力。3 雨涝雨涝是由于屡降暴雨或大雨，引起水位上涨的水灾，最终导致江河决堤、山洪暴发、淹没田地、毁坏建筑、人员伤亡，演变成为洪涝。在我国洪涝频发，强度大，长江中下游、黄淮海、辽河下游和华南地区尤为严重，每年4 9 月是各主要河流的防汛时期。1 9 9 8 年长江、松花江、珠江、闽江等主要江河地区由于连续降雨，引发了大洪水，洪涝灾害严重。据统计，农田受灾面积2 2 2 9 万公顷，死亡4 1 5 0 人，直接经济损失2 5 5 1 亿元。洪涝往往伴随着山洪暴发，山体滑坡和泥石流等强
31、毁坏性灾害，对公路毁损十分严重。2 0 0 8 年5 月下旬，一次降雨过程致使贵州、湖南、江西、广西、广东、浙江、福建、河南、安徽、湖北、江苏、上海等1 2 个省份遭受了不同程西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页度的洪涝灾害。据统计，该次强降雨共计造成1 条高速、3 条国道和7 条省道发生严重水毁，毁坏路基3 7 3 公里，路面1 5 9 5 公里，桥梁3 0 座，涵洞5 1 3 道，防护工程1 0 7 9 处，坍塌方3 6 3 8 处，累计造成直接公路水毁损失约3 3 2 亿元。雨涝的发生和持续，导致道路通行能力下降，交通拥挤，车速缓慢，行车系数增加，严重时完全阻断交通，甚至造成高速公路毁
32、损严重，后期修复难道增加。4 其他气象灾害热带气旋、台风、干旱等气象灾害也对高速公路造成许多恶劣影响。例如2 0 0 5 年，强台风“海棠”于7 月1 9 日在福建省连江县正面登陆，造成民航、交通、供电中断，城区进水、房屋倒塌、农田受淹、养殖场冲毁。其中公路方面，全省县道以上公路共中断2 8 条，其中高速公路2 条，国省道中断7 条，县道2 0 条，造成了巨大的经济损失。气象灾害一般具有不可避免性，这也意味着它对高速公路的损害是必然存在的，并且往往是毁损程度极高，社会影响极大的恶性事故。为了使高速公路运行更加安全、快速，减少经济损失，气象灾害突发时进行及时有效的高速公路应急救援是基本保障，而交
33、通控制作为救援工作的具体实施，成为关键。从安全保障出发，建立基于气象灾害应急救援和管理控制的道路交通系统，增强道路交通系统的应急反应和防灾减灾能力，以最大限度减少经济损失和社会不利影响，是当今世界交通组织需要解决的一个问题。1 2 国内外研究现状由于气象灾害的不可避免性，引发的交通事故是难以预防的。因此，事故发生后采取及时而有效的紧急救援措施，对于降低事故所造成的损失，预防第二次连锁事故甚为重要。目前国外正在着力开发研究高速公路交通紧急救援的硬技术，相应的，有关紧急救援决策与管理等软技术的研究也齐头并进，成为现在的发展趋势；随着智能技术越来越多地用于高速公路管理当中，开发研究交通事故应急救援系
34、统将为完善我国高速公路交通管理智能化奠定基础。西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页1 2 1 国内现状2 0 世纪7 0 年代始，中国的专家、学者开始进行事故应急救援工作的探索和研究，并在长期的艰苦研究下取得了一定成果。随着计算机技术及网络技术的日益发展和全球定位系统及地理信息系统的广泛应用，研究领域和研究水平有了进一步的拓宽和深入，有些研究成果已经得到了一定程度的实际应用，取得了较明显的社会成效。在事故应急救援体系建设方面，国内众多科研工作者采用计算机技术、通信技术、全球定位系统(G P S)技术和地理信息系统(G I S)技术等高科技手段，根据公路、高速公路、城市道路等地方不同的救援需求
35、，研制了不同的事故应急救援体系。近几年来，国内一些高等院校、科研院所相继开展了智能运输系统(i T S)的广泛研究，对道路交通运输领域中的突发事件紧急救援服务、管理和运输安全保障等方面进行了深入的探讨和专门性研究。另外，针对近年来高速公路迅速发展对突发事件紧急救援服务的迫切需求，以智能运输系统的研究及应用为依托，对高速公路运输事故预防、紧急救援体系建设、救援技术及软件开发等方面进行了深入研究。通过对国内研发的基于I T S 技术的高速公路突发事件紧急救援服务系统及软件的实际应用，能够不同程度地有效应对高速公路可能发生的各种紧急事件，大大提高了对突发事件的应急反应能力，缩短了事件处理时间，减小了
36、紧急事件造成的交通拥堵、通行能力下降等负面影响，从而提高了高速公路的服务水平，取得了一定的社会经济效益。但是由于我国高速公路历史短暂，才刚刚开始起步，因此管理经验不足，理论不够系统和成熟。目前对于高速公路交通事故的紧急救援我国还存在着没有一套系统的处理办法，也没有一套完善的紧急救援体系，救援人员的专业化水平不高，救援设施不齐全等问题。这一系列问题导致了我国高速公路事故死亡率长期高居不下，跟国外高速公路发达国家相比差距很大从1 9 9 7 年来，我国每年死于道路交通事故的人数都在7 0 0 0 0 人以上，致死率均在3 0 左右，这与发达国家3 的交通事故致死率存在很大的差距。我国的万车死亡率也
37、远高于主要发达国家，据有关统计数据表明，2 0 0 2 年我国的万车死亡率是美国的1 6 9 倍，是日本的3 5 7 倍。而且随着我国高速公路通车里程的增加，事故伤亡人数与死亡呈较大幅度的增长。我国高速公路应急救援体系需要进一步的完善，因此，构建一个完善的适用于我国高速公路实际情况的救援体系对于事故的成功处理是紧迫的，也是至关西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页重要的，而交通控制作为应急救援体系对高速公路作用的具体实施，也成为了高速公路智能化的研究方向。1 2 2 国外现状发达国家高速公路建设历史较长，经验和理论较成相对熟，已经形成了完善的紧急救援体系。他们在具体处理事故救援时，通过从事故的
38、检测和确认到事故的最后清理这一全过程开展工作，同时采取先进的I T S 技术，包括了计算机技术、监控技术、T-G I S 技术、G P S 技术和数据库技术，保证了各类救援人员能密切配合和有效联动，达到快速、有效地开展救援工作的目的。国外公路紧急救援的研究主要包括以下三方面：一是对高速公路应急响应计划的评估；二是对应急车辆等救援资源的优化配置；三是针对突发事件的疏散计划研究。他们在重大事故应急预案、应急决策和应急救援体系的基础建设方面进行了大力发展，在突发性、灾难性事故的应急救援处理上运用了先进的、科学的管理手段和工程技术，取得了显著的成效。美国高速公路针对事件及救援的系统主要包括高速公路事件
39、管理系统(F r e e w a yI n c i d e n tM a n a g e m e n tS y s t e m s，F I M S)及紧急救助系统(E m e r g e n c yR e s c u eS y s t e m，E R S)。其中F I M S 主要由各州警察和公路巡查队负责，采用计算机管理，拥有巡逻警车及完备的通讯设备、枪支和应急设备。高速公路事故管理系统的运行过程是一个相互协调的系统工程，这一系统由7 个部分组成，具体包括前期规划、调查和取证、反应时间、现场管理、清理时间、驾驶人员信息和恢复交通时间。美国完善的救援体系是事故救援能够快速进行的保障和前提。除此
40、之外，美国高速公路上配套的设施也相当完善，拥有先进的、完善的交通监控系统。更为重要的，救援体系各部门之间有着良好的联动性，配合密切，能对事故做出快速而有效的反应。美国的事故管理过程就是利用高速公路上完善的设施和先进的技术，以及各相关部门人员的密切配合，从而减少事故的确认时间、减少相关机构处理时间、推广人员和交通的现场管理、减少清理现场时间和向公众提供准确、及时的消息从而达到高速公路交通事故应急救援的快速和有效性。亚特兰大N A V I G A T O R 系统建成后，事故检测和确认的时间由原来的4 2m i n 减少到1 1m i n，降低了7 4；事故确认和自动产生事故响应之间的平均时间降低
41、5 0(从9 5m i n 降到4 7 m i n)；事故确认和车道清除之间的平均时间从4 0 5 m i n 降到了2 4 9m i n(降低了3 8)。西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页在德国，其应急救援体系(A 1 1 e g e m e i n e rD e u t s c h e A u t o m o b i lC 1 u b，A D A C)是当今世界应急救援体系最好的佐证。它拥有1 6 0 0 多辆公路维护救援车辆，1 i 0 0 多个遍布于德国境内的合作伙伴，不分昼夜地准备提供类似的现场救援服务。从1 9 7 0 年起，A D A C 同时提供由直升机实施的快速空中救援服
42、务。A D A C 不仅提供由直升机实施的快速空中救援服务，还提供了广泛的交通信息。并针对在驾车新手和老年驾驶人群中常出现的行车安全隐患，定期举办安全驾驶培训班，讲解演示如何及时发现危险和正确排除紧急状况。根据A D A C 的统计数据，在8 分钟内，A D A C 的空中救援直升机可使大部分交通事件受害者获得医生的专业急救处理；由于他们的救援直升机的及时快速行动，已经抢救了大约1 0 万人的生命。目前，A D A C 已将救援服务扩展到了国外。概括地说，德国的交通事故应急救援系统由四个子系统组成，包括第一时间自救与施救系统、紧急呼救系统、紧急救援服务系统、医疗救护系统。四个环节紧密衔接，共同
43、应对道路交通中的突发事件，大大的缩短了反应时间。在日本，其紧急救援系统大体有两大系统(H E L P 系统、F A S T 系统)在运作。(1)生命和公共安全紧急救助H E L P 系统(H e l ps y s t e mf o rE m e r g e n c yL i f es a v i n ga n dP u b l i cs a f e t y)由附属于日本警察厅的社会法人(新交通管理协会)主导，利用G P S 技术进行车辆的定位，当发生事故时，以自动或手动的方式。通过移动电话网络，传送紧急信息至救援服务中心，再由服务中心传送紧急资讯至救护、交警、路政等相关单位。(2)紧急救援车辆
44、优先系统F A S T(F a s tE m e r g e n c yV e h i c l eP r e e m p t i o nS y s t e m)，紧急救援车辆利用红外线信号柱，与交通管制中心进行双向通讯，管制中心根据当时的道路交通情况，提供紧急救援车辆最佳行车路径，并实施路径上的信号控制，以缩短救援时间。日本高速公路由警察队负责交通事故管理。平时交通巡视员利用巡逻车执勤，通过无线电话和紧急电话处理交通事故，并负责向中央控制室提供交通信启、情报。一旦发生事故，将通知当地消防、医疗、汽车联合会、救援车组织等参与，共同协作处理交通事故。在交通事故的紧急救援方面，日本以道路公团为代表，
45、在管理中心设立急救车，消防车昼夜待命，道路部门自行处理事故，这样就在很大程度上减少了事故的处理时间，从而提高了处理的效率。在改进救援与救护系统方面，日本的医生和护士在交通事故发生后，可以在救护途中抢救而不受其他医疗制度的约束等。另外，由于日本地震频繁，针对地震对交通可能造成的危害，日本有关部门做了大量的应急保障研究，如在阪神大地震后，日本学者对道路交通的损害西南交通大学硕士研究生学位论文第1 0 页及重建情况、震灾发生后的交通量推算、路网的可靠性、道路断面结构(隔离带、路肩等)功能、紧急状态下的交通管理、紧急状态下的信息提供、紧急状态下的物流、考虑防灾的道路规划做了详细的研究。1 3 本文的研
46、究目的和内容高速公路是国民经济大动脉。它具有大流量。快速、安全等特点，而随着高速公路建设的发展，人们对交通安全的认识越来越深，逐渐意识到气象灾害对高速公路的影响十分巨大。2 0 0 8 年两次大的浩劫让人们意识到建立一个灾害应急和保障系统对于广大人民是多么重要。本文先详细介绍了气象灾害对高速公路安全的影响，分析了国内外研究现状，阐明建立气象灾害条件下交通事故应急救援系统的重要性。随后文章在理论基础上通过分析交通流参数，结合气象灾害条件下人、车、路的交通特性，引入了气象灾害条件下的交通流模型，在此基础上，通过对现有交通应急救援系统的分析研究，改进气象灾害条件下的交通事故应急救援体系，分别分析各子
47、系统结构功能与系统处理事件时具体的工作流程，代入在气象灾害条件下交通事故应急救援系统的基础上，研究探讨高速公路交通控制方法。通过对匝道控制，主线控制等控制方法具体分析，为不同气象灾害条件下交通控制方法的适用性提供了参考价值。西南交通大学硕士研究生学位论文第11 页第二章气象灾害条件下交通流模型公路上行驶车辆构成的车流称之为交通流，是车辆群体运行状态的具体体现。高速公路交通流的三个基本要素分别是驾驶员、车辆、道路。2 1 气象灾害条件下交通流各要素交通特性气象灾害的发生，对高速公路交通最直接的影响就是交通流的变化，同时随着交通环境的改变，最终导致道路通行能力发生明显变化，严重时更是伴随着高速道路
48、的设施设备的物理性损毁，最终导致交通断流，道路丧失通行能力。此时，为保证高速公路交通安全，通过分析研究高速公路交通中驾驶员、车辆和高速公路的特性，并针对这些交通特性选择和制定适宜的交通控制方式1 驾驶员的交通特性据研究发现，驾驶员是交通事故中最主要的影响因素，而反应特性是驾驶员最重要的特性之一。因此保持驾驶员良好而稳定的交通特性，是保证交通安全的主要途径。在气象灾害条件下，由于交通环境的恶劣，例如能见度大大降低，道路附着系数减小，车辆间距不足以及道路通行能力下降等不利条件的存在。驾驶员心理对事物的应急与承受能力不足，对事物反应的灵敏度明显降低，意识水平和头脑清醒程度不够高，容易造成反应时间过长
49、，判断错误和操作不当等，往往会由此引发交通事故。2、车辆的交通特性车辆的交通特性主要包括车辆尺寸、动力性能和制动性能车辆交通特性中，气象灾害对车辆尺寸和动力性能影响不明显，不做过多考虑，容易受到灾害影响的主要是制动性能。制动性能主要体现在制动距离或制动减速度上，制动距离越短、制动减速度越大，则交通越安全；反之则事故危险性急剧上升。高速公路交通的高速性导致车辆制动距离较长，同时出于安全的考虑，制动减速度也有相应的上限，是车辆特性中制约交通安全的主要因素。车辆的交通特性还体现在制动效能的稳定性和制动时汽车的方向稳定性上。制动过程实际上是汽车行驶的动能通过制动器转化为热能，所以温度升高西南交通大学硕
50、士研究生学位论文第12 页后，能否保持冷车状态时的制动效能对于高速制动或长下坡连续制动都是至关重要的。方向稳定性是指制动时不产生跑偏、侧滑及失去转向能力的性能。制动跑偏与侧滑，特别是后轴侧滑是造成事故的主要原因。气象灾害下车辆制动性能重要参数如轮胎与路面之间的附着系数或者台风引起的强烈侧向风等，有着直接而巨大的影响，往往导致车辆制动不足，引发严重的交通事故；同时操作系统出现物理故障也是导致交通异常事件的原因之一o3、高速公路的交通特性高速公路设有最低速度限制和最高速度限制，实行分隔行驶和严格控制出入，同时高速公路道路等级高，服务设施齐全，而且交通流量大。这些特征决定了高速公路的交通特性主要体现