[论文解读] Impacts of rainfall weather on urban traffic in beijing: analysis and modeling

Yuhan Jia, Jianping Wu+2 more|arXiv (Cornell University)|Jul 16, 2014

Traffic and Road Safety参考文献 12被引用 9

一句话总结

本研究利用北京的历史交通与气象数据，分析降雨强度对城市交通的影响，开发了一种广义连续速度-流量-降雨模型，以量化自由流速度和道路容量的降低。该模型在多个降雨等级下完成校准，对不同降水水平下的交通退化具有极高的预测准确性。

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.

研究动机与目标

• 量化不同降雨强度对北京城市交通流特性的影响。
• 估算不同降雨条件下相比晴天，道路容量和运行速度的降低程度。
• 针对多种降雨水平校准改进的速度-密度与速度-流量函数。
• 开发并验证一种广义连续速度-流量-降雨模型，用于降水条件下的城市交通管理。
• 弥补中国城市背景下气象-交通相互作用的实证研究不足。

提出的方法

• 利用北京的历史交通与气象数据，统计估计道路容量和运行速度的降低。
• 在不同降雨强度水平下校准改进的速度-密度与速度-流量函数。
• 基于校准的功能关系推导自由流速度的降低。
• 开发一种广义连续模型，关联交通速度、流量与降雨强度。
• 使用实证数据验证模型，评估其预测准确性。
• 运用统计技术比较晴天与不同降雨条件下交通参数的差异。

实验结果

研究问题

• RQ1 降雨强度如何影响北京城市路网的道路容量与运行速度？
• RQ2 与晴天相比，不同降雨强度等级下自由流速度的降低程度如何？
• RQ3 如何修改速度-密度与速度-流量关系，以反映降水的影响？
• RQ4 能否通过一个连续的广义模型准确表示交通速度、流量与降雨强度之间的关系？
• RQ5 所提出的模型在不同降水水平下的预测准确性如何？

主要发现

• 与晴天相比，道路容量和运行速度随降雨强度增加而显著降低。
• 自由流速度的降低已量化，并在多个降雨强度等级中保持一致。
• 改进的速度-密度与速度-流量函数有效捕捉了不同降水水平下的交通退化。
• 广义连续速度-流量-降雨模型在验证过程中表现出极强的预测准确性。
• 该模型为不同天气条件下城市交通管理提供了数据驱动的框架。
• 本研究揭示了降雨对北京路网关键城市交通参数具有可测量且可量化的显著影响。