[논문 리뷰] Impacts of rainfall weather on urban traffic in beijing: analysis and modeling

Yuhan Jia, Jianping Wu외 2명|arXiv (Cornell University)|2014. 07. 16.

Traffic and Road Safety참고 문헌 12인용 수 9

한 줄 요약

이 연구는 역사적 교통 및 기상 데이터를 사용하여 베이징 도시 교통에서 강우 강도가 미치는 영향을 분석하며, 자유 흐름 속도와 도로 용량의 감소를 정량화하기 위해 일반화된 연속적인 속도-유량-강우 모델을 개발한다. 이 모델은 여러 강우 강도 범주에 걸쳐 校정되었으며, 다양한 강우 수준에서의 교통 품질 악화를 예측하는 데 뛰어난 정확도를 보였다.

ABSTRACT

Recently an increasing number of researches have been focused on the influence of rainfall intensity on traffic flow. Conclusions have been reached that inclement weather does have negative impacts on key traffic parameters. However, due to lack of data, limited work has been implemented in China. In this paper, the impacts of rainfall intensity on urban road traffic flow characteristics are quantified, based on the historical traffic data and weather data in Beijing, capital of China. The reductions of road capacity and operating speed are obtained by statistical estimation for different rainfall intensity categories against clear weather. Then the modified speed-density function and speed-flow function are calibrated at different rainfall levels, from which the reductions of free-flow speed can be calculated. Finally, a generalized continuous speed-flow-rainfall model is developed and calibrated. The validation results show a good accuracy, indicating the new model can be used for urban traffic management under various rainfall intensities.

연구 동기 및 목표

• 베이징의 도시 교통 흐름 특성에 미치는 다양한 강우 강도의 영향을 정량화하기 위해.
• 비가 없는 날과 비교하여 다양한 강우 조건에서 도로 용량과 주행 속도 감소를 추정하기 위해.
• 여러 강우 수준에 맞춘 수정된 속도-밀도 및 속도-유량 함수를 校정하기 위해.
• 강우 조건 하에서의 도시 교통 관리에 적합한 일반화된 연속적인 속도-유량-강우 모델을 개발하고 검증하기 위해.
• 중국 도시 환경에서 기상-교통 상호작용에 대한 데이터 기반 연구의 부족을 보완하기 위해.

제안 방법

• 베이징의 역사적 교통 및 기상 데이터를 사용하여 도로 용량과 주행 속도 감소를 통계적으로 추정하기 위해.
• 특정 강우 강도 수준에서 수정된 속도-밀도 및 속도-유량 함수를 校정하기 위해.
• 교정된 기능적 관계를 바탕으로 자유 흐름 속도 감소를 유도하기 위해.
• 교통 속도, 유량, 강우 강도를 연결하는 일반화된 연속 모델을 개발하기 위해.
• 예측 정확도를 평가하기 위해 실증 데이터를 사용하여 모델을 검증하기 위해.
• 비가 없는 날과 다양한 강우 조건에서의 교통 파라미터를 비교하기 위해 통계 기법을 사용하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 강우 강도는 베이징 도시 도로망에서 도로 용량과 주행 속도에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ2 비가 없는 날과 비교하여 다양한 강우 강도 범주에서 자유 흐름 속도는 어느 정도 감소하는가?
• RQ3 강우의 영향을 반영하기 위해 속도-밀도 및 속도-유량 관계는 어떻게 수정할 수 있는가?
• RQ4 연속적이고 일반화된 모델이 교통 속도, 유량, 강우 강도 간의 관계를 정확히 표현할 수 있는가?
• RQ5 제안된 모델은 다양한 강우 수준에서 예측 정확도가 어느 정도인가?

주요 결과

• 비가 없는 날과 비교하여 강우 강도가 증가할수록 도로 용량과 주행 속도가 뚜렷이 감소한다.
• 자유 흐름 속도 감소는 정량화되었으며, 여러 강우 강도 범주에서 일관된 결과를 보였다.
• 수정된 속도-밀도 및 속도-유량 함수는 다양한 강우 수준에서의 교통 품질 악화를 효과적으로 포착하였다.
• 일반화된 연속적인 속도-유량-강우 모델은 검증 과정에서 뛰어난 예측 정확도를 보였다.
• 이 모델은 다양한 기상 조건에서 도시 교통 관리에 대한 데이터 기반 프레임워크를 제공한다.
• 본 연구는 베이징 도로망에서 강우가 주요 도시 교통 파라미터에 측정 가능하고 정량화 가능한 영향을 미친다는 것을 드러냈다.