（市政工程专业论文）新建城区交叉口安全评价.pdf

摘要 随着城市新建城区的迅速扩展，新建城区道路网也在迅速发展。新建城区道路网由 于在建设及使用过程中与实际安全状况相互影响，迫使道路规划不断作出调整，而交叉 口安全正是交通安全的重点与难点。本文对新建城区平面交叉口的交通安全评价方法进 行了研究，为新建城区平面交叉口的设计提供了依据。 论文首先分析了国内外各种交通安全评价方法的优、缺点，并分析了新建城区的交 通冲突类型。结合西安市郭杜教育产业开发区平面交叉口的实际情况，将综合交通冲突 率改造为能体现不同交通方式间冲突严重程度的偏向性交通冲突率，再将其输入到灰色 聚类模型中，提出了偏向性交通冲突安全评价法。 针对新建城区许多平面交叉口的间距设置不合理的情况，进一步对筛选出的交叉口 的间距进行了安全评价，主要分为信号交叉口间距、无信号接入口间距( 包括无信号交 叉口间距和支路间距) 、支路与交叉口间距( 简称交叉口角净距) 三种情况。并建议新建城 区的平面交叉口采用基于“错视觉原理”的标线设计方法。 通过对交叉口内行人背向交通安全的分析，对信号周期内右转机动车与行人的分相 位设置临界状态建立了数学模型，并根据此方法对筛选出的两个交叉口进行了安全评 价。 综上三种安全评价方法，对西安市郭杜教育产业开发区平面交叉口的交通安全进行 了评价，并提出了相应的改善措施，为开发区的规划及进一步的建设提供了参考依据。 关键词：新建城区，交叉口，安全评价，偏向性，交叉口间距，分相位 a b s t r a c t m a n y c i t i e sh a v en e wz o n e s ，a n dt h er o a dn e t si nt h e s en e wz o n e sd e v e l o pr a p i d l y t h e r o a dn e t si nt h e s en e wz o n e su s u a l l yh a v et ob ec h a n g e df o rt h ep h y s i c a lt r u t ho ft r a f f i cs a f e t y o n l yb e c a u s et h en e wz o n e sl a c kt r a f f i cd a t a a n dt h ei n t e r s e c t i o n s s a f e t yi st h ek e y s t o n eo f t h es a f e t yo ft h er o a dn e t si nt h e s en e wz o n e s t h ed i s s e r t a t i o nr e s e a r c h e st h es a f e t y e v a l u a t i o nm e t h o d sf o ri n t e r s e c t i o n si nn e wc i t yz o n e s ，a n db r i n g sf o r w a r ds o m ea d v i c e sf o r t h ei n t e r s e c t i o nd e s i g n f i r s t ，t h ed i s s e r t a t i o nb r i e f l yi n t r o d u c e st h em e t h o d so fs a f e t ye v a l u a t i o nf o ri n t e r s e c t i o n s e x i s t e dn o w a d a y s ，a n da n a l y s e st h em e r i t sa n dd e m e r i t so ft h e s es a f e t ye v a l u a t i o nm e t h o d s b a s e do nt h es t a t i s t i co ft r a f f i ca c c i d e n t s b a s e do nc o n s i d e r i n gt h ep h y s i c a lt r u t ho ft h e e d u c a t i o n a ld e v e l o p m e n ta r e ao fg u o d ui n x i a n ，t h ed i s s e r t a t i o nc h a n g e st h er a t i o ( t c m p c u ) t om a k ei tc a ne m b o d yt h ep o n d e r a n c eo ft r a f f i cc o n f l i c t si nt h ei n t e r s e c t i o n s ， a n dt h e ni n p u tt h en e wr a t i ot og r a yc l u s t e rm o d e l t h ed i s s e r t a t i o nb r i n g sf o r w a r dan e w s a t t y e v a l u t i o nm e t h o dt h a tc a ne m b o d yt h ep o n d e r a n c eo ft r a f f i cc o n f l i c t si nt h ei n t e r s e c t i o n s t h ed i s t a n c e sb e t w e e nm a n yi n t e r s e c t i o n si nn e wc i t yz o n e se x i s th i d d e nt r o u b l e sf o r t r a f f i c s a f e t y t h ed i s s e r t a t i o n c o n s i d e r st h es a f e t ye v a l u a t i o nf o rt h et w od a n g e r o u s i n t e r s e c t i o n sa b o u tt h ed i s t a n c e sb e t w e e ni n t e r s e c t i o n s i tc o n t a i n st h ed i s t a n c eb e t w e e ns i g n a l i n t e r s e c t i o n s ，t h ed i s t a n c eb e t w e e nn o s i g n a li n t e r s e c t i o n s ，a n dt h ed i s t a n c eb e t w e e ns p u r t r a c ka n dt h ei n t e r s e c t i o n a n dt h ed i s s e r t a t i o na l s oa d v i s e sn e w c i t yz o n e st oa d o p tt h ed e s i g n m e t h o d so fp a v e m e n tm a r k i n g sb a s e do nt h et h e o r yo fs e e i n ge r r o r b a s e do na n a l y s i n gt h ed a n g e rf r o mt h er e a ro fp e d e s t r i a n s ，t h ed i s s e r t a t i o nc o n s i d e r s h o wt od e t a c ht h ep h a s eo f r i g h t h a n d e dm o t o r c y c l e sa n dp e d e s t r i a n sw i t hm a t hm o d e l t h e d i s s e r t a t i o ne v a l u a t e st h et w od a n g e r o u si n t e r s e c t i o n sw i t ht h i sm a t hm o d e l t h ed i s s e r t a t i o nu n i t e st h et h r e em e t h o d st oaw h o l ee v a l u a t i o ns y s t e mo fi n t e r s e c t i o n s a f e t yf o rt h ee d u c a t i o n a ld e v e l o p m e n ta r e ao fg u o d ui nx i a n i ta l s ob r i n g sf o r w a r ds o m e a d v i c e sf o rn e w c i t yz o n e s t r a f f i cp l a n n i n g k e y w o r d s ：n e wc i t yz o n e s ，i n t e r s e c t i o n ，s a f e t ye v a l u a t i o n ，p o n d e r a n c e ，d i s t a n c eo f i n t e r s e c t i o n s ，d e t a c ht h ep h a s e 论文独创性声明 本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行 研究工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的 研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论 文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成 果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：【葛邕 论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归 属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请 专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的 学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：高佳砌扩年r - y j c - e l 导师签名：；眵碧犀多船年朋5 - - e l 长安人学硕i j 学位论文 第一章前言 1 1 研究的目的和意义 城市发展到了一定的阶段，由于受到人口、土地、交通、环境等因素限制，难以再 进一步开发，而经济的发展又迫切需要城市规模扩大并提供更充足的资源。除继续采用 高强度丌发市中心外，更多城市采用开发郊区新城，形成组团式的城市发展布局。 面对新建城区的交通规划，犹如在白纸上画线一般，切重新开始，这与传统的基 于现状城市的规划有很大区别。新建城区交通规划需要在交通设计与城市交通安全运行 状况之间不断反馈、相互作用进而才能确定出新建城区下一步规划的具体实施或改进方 案，这就需要对新建城区交通安全运行状况及时、经常地进行安全评价。 城市道路平面交叉口是城市交通事故的集中发生地，对改善城市的交通安全来说， 提高城市平面交叉口的交通安全性是重要的途径之一。从发达国家的经验和现有的实践 来说，城市平面交叉口也是改善城市交通安全性的重点区域。 城市平面交叉口汇集了来自多个方向的交通，是道路使用者转换行驶路线的枢纽， 在道路网系统中居于核心地位，也是交通事故集中的地方。传统的交通安全研究主要依 靠对事故的统计，而对于新建城区，若用事后事故数据来确定道路的安全改善措施是很 困难的。主要有2 个原因，首先，新建城区交通事故不比有若干年城市交通事故统计资 料的老城区，虽进行了初步的规划并投入使用，但统计资料相对来说比较匮乏，统计资 料很少而且不全面的情况很普遍( 尽管事故率高，但因交通流量低，事故随机性大，并 不会导致大量的事故) ；其次，许多事故没有及时被报导，特别是在流量大的新建城区 干道( 在很长一段时间内此种道路还被视为城郊公路) ，因此信息的可靠性受到质疑， 从而限制了新建城区交通安全策略的制定，造成决策失误。 针对城市平面交叉口的交通安全问题，国内外交通安全技术人员进行了大量的研 究，国外对平面交叉口的安全研究已形成了一套比较成熟的理论和完整的研究体系，但 这些方法是通过对大量的交通事故数据进行分析而得到的，并不适合新建城区平面交叉 口的交通安全分析。为了克服这些缺点，一些专家学者提出了非事故数据分析的评价方 法。交通冲突技术就是其中之一，该方法能使安全分析少受时间的影响，但交通冲突方 法主观因素太多，影响了冲突测量的可靠性，并且定量化的冲突测量数据收集和分析相 当耗时耗力。鉴于目前所存在的上述问题，本文采用了针对新建城区交通特点的细化交 通冲突偏向性的安全评价方法，并以此为初步评价，在此基础上根据新建城区的交通特 第一章前言 点进行具体安全项目的评价。 1 2 现阶段国内外传统交通安全评价方法 目前国内外交通安全度评价方法，可以从两种不同的角度进行分类。 一种是按评价的对象分类，可分为宏观评价与微观评价。宏观评价主要是研究较大 范围的问题，往往是以国家或省、市为对象；微观评价法主要是研究局部的具体问题， 如一条或一段道路、一个交叉口等。 另一种是按评价的目的分为两类：一类用于评价道路交通安全水平；一类用于评价 道路交通安全管理水平。 根据评价指标的功能分析和交通因素的系统分析，交通安全综合评价指标体系应包 括三类指标：事故总量指标，也称事故绝对指标；事故率指标，通常称为相对指标；管 理水平指标。前两类指标是向管理部门提供认识功能，而第三类指标则主要是提供激励 功能。三类指标是一个相互联系的整体，是进行事故宏观分析和宏观管理的依据。其中， 总量指标虽然是比较粗略的指标，但它是一切其他指标的数据基础。事故率指标是比较 通用的指标，管理水平指标则是从管理角度进行深入分析的工具。 本文对其中关于道路、交叉口安全评价的几种方法分别进行简单的介绍分析。 1 事故数法 选择事故多的地点作分析研究，一般选择发生3 5 起事故的交叉口，把改善方案着 重放在发生事故较多的交叉口，用这种方法来预防和减少事故的发生，方法简便，极其 有效，且不必强调交通流量。但该法在鉴定危险点时有倾向性，虽可能与服务交通量并 无关系，但在几个地点的事故数相同时不易区别【l l 。该法建立在交叉1 ：2 1 交通事故的大量 调查的基础上，适用于旧城区的交叉口安全评价即交叉口的改扩建。 2 事故率法【2 】 目前，国内外对道路交通安全已有较多研究，存在着多种多样的评价平面交叉口交 通安全程度的方法和理论，其中事故率法是简单、常用的评价平面交叉口交通安全综合 水平的方法之一，事故率法模型为： a = ( n m ) x 1 0 6 ( 1 1 ) 式中，么交叉口事故率( 次1 0 0 万台车) ； 交叉口范围内发生的事故数； m 通过交叉口的总车辆数。 2 长安人学硕1 ：学位论义 该法考虑了事故数与流量数的相应关系，指标比较合理。当有足够的事故统计且统 计比较可靠，一定时期内交通系统变化不大时，以事故为基础的直接评价法具有明显的 优点：第一，评价指标具有逻辑上的合理性。交通事故是显性因素，以事故统计为基础 的安全评价指标直观，具有较强的说服力。第二，评价精度较高。经过相当长时间收集 到足够的事故数据和其他影响因素的详细数据建立的模型，在系统稳定情况下，用于中、 短期事故预测结果一般比较精确，用于安全评价时，精度较高。但由于事故率法是基于 事故统计的评价方法，因此它不可避免地存在基于事故统计的评价方法固有的缺点： ( 1 ) 事故的稀有性致使评价周期过长 事故的发生毕竟是稀有的，若要对某一交通安全措施的效果作评价，必须有较长的 事故统计系列来作分析，但这往往是很困难的。一是人们总希望所采取的措施能立竿见 影，不可能等待若干年；二是当收集到足够数量并且可靠的事故资料时，已时过境迁， 如果交通系统发生了变化，评价会失去意义。交叉口总事故数很少，单个交叉口平均事 故发生数更为稀少，如果样本值达不到一定的要求时，评价的可靠性较差。对于新建城 区的交通规划设计更是如此，在初步规划设计完成后，交通规划设计部门需要根据已运 行现状的交叉口安全状况进一步确定下一步的规划设计方法和步骤。过于滞后的评价结 果对于指导新建城区的交叉口规划设计是没有任何意义的。 ( 2 ) 事故统计的不完全性致使评价结论欠真 道路交通事故是由交通警察统计的，但由于管理方法不一，各国的交通事故标准是 不一致的，更由于新建城区的交通事故界定处于城市道路与郊区公路的临界地带，标准 就更容易模糊；此外，在很多情况下，事故是私了的，交通事故的统计很不完善。因此， 由于统计的不完全性，往往使评价结论欠真实。 ( 3 ) 缺乏事故严重性程度的考虑 3 速度比辅助法 速度比通过交叉口的机动车行驶速度与相应路段上的区间车速的比值表示，即： 耻毒 2 ， 式中：冠一一速度比； k 一一路口速度( 1 【i i 讹) ： 一一区问车速( k r m a ) ； 一般在交叉路口冲突点多，行车干扰大，车速低，甚至往往造成行车阻滞。因此， 第一章前吉 速度比能够表征交叉1 3 的行车秩序和交通管理状况。由于其是一项综合指标，并且是一 个无量纲值，它与交通事故率法结合使用，使之更具有可比性。但该方法并不能直观地 反映该交叉v i 的冲突程度及安全度，并且需要与事故率法结合使用，故用于新建城区交 叉口安全评价有一定的局限性。 4 质量控制法 质量控制法是将特定地点的事故率与所有相似特征地点的总事故率作比较，既考虑 了事故起数，又考虑了进入交叉口的流量，其公式为： 耻彳k 昙击 3 ， 式中：r ，一一临界比率； 彳一一同类型交叉口或路段的平均车辆出现数( 即进入交叉1 3 流量，以每年 百万辆计，如系路段则以亿辆计) 。 根据临界比率公式，用加法计算得出期望发生事故的上限，用减法计算得出期望发 生事故的下限，如将几个交叉口的事故数平均，得到平均数，再算出个别交叉口的上限 ( 位于水平线以上) 和下限( 位于水平线以下) ，若这个交叉口的实际事故数在上限以 上就表示问题严重。通常在探查出很不正常的地点时，要把事故率高而交通量低的地点 剔除。 该法要将特定地点的事故率与所有相似特征地点的总事故率作比较，也是需要建立 在对交通事故及交通流量的大量调查的基础上。 5 多元线性回归预测模型【3 】 多元线性回归预测模型可评价道路交通的安全度，并进一步以此方法为基础对城市 道路交叉口进行安全评价。安全度表示行人、车辆在交通过程中的安全程度。 例如某地区有1 3 5 2 个路段，影响交通事故次数的因素有以下各项： 设自变量x ，一一行人道宽度； x ：一一单位长度路段上交叉口的数量； x 3 一一自行车交通量： x 。一一机动车交通量； x s 一一非机动车混入率。 它= 0 4 2 6 8 x l + o 2 6 1 2 x 2 + o 3 4 8 6 x 3 + 0 1 0 5 1 1 0 2 x 4 - 0 1 9 5 4 x 5 + o 4 3 0( 1 4 ) 按上式，首先算出该地区某年度某路段交通事故次数的回归值( 预测值) ，其次， 4 长安人学硕j ：学位论文 统计该路段实际发生的交通事故次数y i ( 实测值) ，最后列出下列方程： z ：y 1 i - 一y i 电 按上式，随机变量z 值可作为评价该路段安全度的定量指标。设发生的交通事故次 数服从正态分布，并设置信水平9 5 ，则： z i 9 6 的范围，是不安全事故数，即该路段危险； z 1 9 6 是安全事故数； 1 9 6 z 1 9 6 是正常事故数。 将上述1 3 5 2 个路段的z 值点绘于图1 1 上，图上分别用： z ：一y i - y i ：1 9 6 ，、y i z ：y i - y i ：一1 9 6 y i 如图1 1 ，可绘出两条曲线。 按照预测值和实测值，可找到该路段在图上的位置，能肯定该路段属于安全或危险 或正常范围。对于动态交通，事故不可能完全消失，因此所谓“正常”是指事故次数保 持一定的最低限度；“危险 是指事故多发路段，需要积极地采取安全措施，进行改善。 趔 - = ， 鄢 瞪 籁 憋 颦 赫 事故次数实测值 图1 1事故次数预测值与实测值关系图 6 多元回归模式 步骤与方法如“多元线性回归预测模型 所述。各国根据本国情况选择影响事故 的主要因素，通过回归分析，求得回归方程：根据已预测地区或路段的事故，在此基础 上评价安全度。 例如平面交叉口预测事故次数的多元线性回归式，其自变量可选进出交叉目的汽 第一章前言 车交通量、自行车交通量、行人交通量、行车道宽度、交通信号灯座数等。 多元回归式计算上比较复杂，是以计算机运算为基础的；为了现场交通管理人员 易于接受与使用，可将计算成果汇制成图。 图1 2 是日本爱知县根据三年问事故资料建立多元线性回归方程，预测交叉口事故 次数，将其成果图表化，以简便地评价安全度。图中的数值是通过数学模式，计算事故 次数取平均值时所产生的上限值与下限值。如果交叉口的事故次数大于上限制，则该交 叉口事故多、危险，应优先考虑改善措施。 多元回归的自变量主要依赖于进出交叉口的汽车交通量、自行车交通量、行人交通 量、行车道宽度、交通信号灯座数等。其中行车道宽度、交通信号灯座数都是确定的， 是比较可靠的数据。而各种交通量对于新建城区的交叉口而言具有很大的不确定性和很 大的改变空间。原因一是随着新建城区的发展各种交通量会有很大幅度的变化，从而导 致多元回归模式的预测不准确；原因二是新建城区交通量短周期内的变化很大，其主要 表现为新建城区会首先成为工作、学习的主要场所，但相应的住房、消费等设施还没有 修建完善，导致新建城区的交通流量的高峰特点极其明显，一目内的交通流量变化很大， 采用平均式的交通流量作为自变量显然很不合理。而且该模型预测需要数年的统计资 料，这也正是新建城区交叉口安全评价所缺乏的。 l | 一次 、e 地区l2 | - 交通麓辆 图1 2 城市道路交叉口安全度评价图例 1 3 传统安全评价方法对新建城区交叉口安全评价的影响 1 事故生成特点对新建城区交叉口安全评价有效度的不利影响 事故生成特点对新建城区交叉口安全评价有效度的影响主要表现在四个方面： 首先，事故的稀有性导致安全评价周期延长。由于事故生成的随机偶然性，使交通 6 长安人学硕：l ：学位论文 安全评价可信程度受到评价地点与评价周期的统计学限制，因而需要较长时间的事故样 本积累才能保证其评价可信度。但是，评价周期的延长随交通环境的变化会导致安全评 价有效度下降，这一点在新建城区尤为明显。 其次，事故的随机性导致评价可信度下降。由于回归影响和稀有小样本统计的误差， 在用事故统计数作安全评价时，将产生均值回归的影响。瑞典t c t 研究表明：“事故样 本的随机性将导致统计抽样误差偏大并产生统计学回归影响，在大多数情况下，将出现 事故发生数大于其事故数学期望的现象，从而使人们在安全改善前后期的对比研究中容 易过高地估计安全改善效果”。 再次，事故发生的不可观测性影响样本信息采集的真实性。交通事故处理实践表明， 事故信息源于事故现场勘察，而事故现场勘察所面对的却是非原始的变动现场。由于原 始现场具有不可恢复性，因此现场勘察不可能完全真实地反映事故发生前的冲突过程及 肇事成因关系。再加上交通警察进行事故分析的目的是事故责任的确定，而不是分析事 故的真正机理。所以事故信息采集与事故成因分析就具有一定的不确定性，这样就直接 导致评价结果的不客观、不合理。 最后，事故过程的不可重现性影响研究分析的准确性。交通事故是不可逆事件，传 统的交通安全研究分析实质上只是一种建立在事故现场勘察基础上的逆向不完全推断， 由于非原始现场的普遍存在，实现事故过程的完全真实再现几乎是不可能的，由此而产 生的统计推断误差是影响交通安全研究可靠性的重要原因。在新建城区还要考虑到各种 交通量和交通事故统计的不完全性对安全评价的影响。 2 事故统计管理对交通安全评价可信度的影响 ( 1 ) 事故定义对事故样本生成的限制，从而影响以事故调查数据为基础的各种城市 交通安全评价方法的应用可靠性。 我国交通事故定义与世界大多数国家交通事故定义在限制条件上存在着较大的差 异，如表1 1 所示。 同时各国在交通事故的具体定义中，对因事故而死亡的时间界定也各有差别，表1 2 列出不同国家统计死亡人数的时间规定。 事故的定义以及统计事故死亡时间的区别，使我国所定义的交通事故数量远小于其 他国家所定义的交通事故数量。利用以这样的定义为基础的事故统计资料进行安全评 价，其结果就不能真实地反映交通安全程度。 7 第一章前苦 表1 1我国与其他国家交通事故定义的区别 国别中国其他国家 限 须有损害后果须是交通事件 制 须是符合交通法规规定的道路 须具有损害后果 条 须在通行状态卜的交通事件 当事者双方须有一方或双方是机动车辆 当事者双方须有一方或双方是交通 件 须具有违反交通法规规定条款的违章行为 一l ：具( 含非机动车) 国家中国美国日本德国 英国法国 意大利 加拿大澳人利哑 时间规定( 天) 73 013 03 0673 03 0 国家香港印度印尼泰国韩国 巴两 叙利弧新加坡 马米晴弧 时间规定( 天) 3 03 01l3 03 03 03 03 0 ( 2 ) 事故统计规定对事故发生数的限制，导致实际事故统计资料的不完全，进而影响 以交通事故的统计为基础的安全评价方法的应用可靠性。 我国现行统计法规对交通事故统计范围作了极为严格的限制，明确规定属于交通损 害事件但不做事故统计填报的共有3 大类情况。由于所规定的限制条款所限，使我国的 事故统计公报数远远小于实际事故立案数。 ( 3 ) 事故立案管理的盲区 事故立案管理的盲区主要表现为实际未立案事故的大量存在，因而无法进行定量统 计、判断。使得立案事故数量小于实际事故数量，利用这样的事故统计数，无法进行正 确的传统安全评价。 ( 4 ) 事故统计管理的误区 事故统计管理的误区主要表现为符合事故规定而由于人为失误未予上报立案的现 象。 综上所述，事故统计评价方法存在着小样本、长周期、大区域、低信度等缺陷，明 显地表现为对地点交通安全评价，尤其是对新建城区平面交叉口安全评价的不适应性。 因此，通过开发非事故统计方法来改善交通安全评价可信度具有一定的意义。 3 国内外对于交通冲突的研究现状分析 以交通冲突为基础的非事故统计安全评价方法近来得到广泛的研究与应用。 表1 3 y 0 出了国内外交通冲突的研究现状对比。交通冲突的研究方向自8 0 年代后期开 始由理论研究转入应用阶段，主要表现在由冲突定义、测量途径的研究转入冲突的自动 记录及判别技术的研究，其研究对象由城市交叉口扩展到公路危险路段，如桥梁、坡道、 弯道等。 长安人学顾f j 学位论文 表1 3 国内外交通冲突研究现状对比 冲突研究 国外国内 包括城市交叉口、公路称重区、桥梁、城市平面交义口、公路路段、桥梁 研究对象 公路坡道、公路弯道等等 用冲突以及危险影响冈素换算成总危简单的将冲突与混合交通量当量的 冲突评价 险稗度进行评价比值作为评价冈子来进行评价 理论上已经比较成熟，重点放在应用研 研究方向重点还放在冲突理论的研究上 究上 主要研究了交通苗、视距保障、车辆速 过于单调，只简单的考虑了交通量 影响因素度、路面附着系数、车种构成、驾驶员 等冈素 对于冲突的影响 此外，国外研究范围也有所扩大，由单纯的冲突过程研究转向了更为广阔的交通行 为、交通心理、车辆构造，交通法规等综合性应用研究。近些年来，我国学者虽然对交 通冲突技术进行了研究，但是交通冲突技术在我国的应用普遍存在以下缺点：首先，在 交通冲突技术的应用对象上还不够全面；其次，国内学者针对交通冲突的影响因素研究 过于单调，因此评价方法不够客观；同时没有考虑车辆速度、视距、路面附着系数、车 种构成、驾驶员等因素对交通冲突的产生存在的影响。 1 4 研究的主要内容及技术路线 论文首先从介绍现有的平面交叉口安全评价方法入手，分析以交通事故的统计为基 础的平面交叉口安全评价方法的优缺点，并针对传统的交叉口安全评价方法存在的缺 陷，引出基于交通冲突技术的平面交叉口安全评价方法。 本文以交通冲突技术为基础，对交叉口的综合交通冲突率进行了研究，以交叉口的 偏向性交通冲突率为评价方法的输入数据，并结合灰色聚类模型，建立了偏向性交通冲 突安全评价法，以此为交叉口的主要评价依据对西安市郭杜教育产业开发区的五个平面 交叉口进行了初步评价。根据评价结果筛选出较为危险的交叉口，再利用平面交叉口间 距评价技术和交叉口行人、右转机动车分相位评价模型对其进行更进一步的评价。根据 评价结果决定其具体改进措施，并提出了适用于一般新建城区平面交叉口的安全设计建 议。 以下是本论文的技术路线图： 9 第一章前苦 研究思路评价方法建立流程 图1 3 本文技术线路图 l o k 安大学硕1 ：学位论文 第二章新建城区平面交叉口的交通冲突分析 交通冲突是交通行为者在道路交通过程中，与其它交通行为者发生相会、超越、交 错、追尾等交通遭遇时，有可能导致交通损害危险发生的交通现象。在评价各种信号相 位的碰撞潜在性的工作中，交通冲突研究提供了一种最为有效的弥补碰撞研究的方式。 此外，当碰撞率不可取时，交通冲突研究也提供了一种交通安全的测量方法。交通冲突 数据的收集在判别交叉口是否遍布有不安全的车辆的研究中是有效的。冲突被认为是可 能导致碰撞的车辆间的相互作用。交通冲突的首要条件是除非采用避让行为，否则在发 生冲突的道路上，第一个道路使用者的行为将会侵占其它使用者。本文就西安市郭杜教 育产业开发区的各种信号相位控制下的五个交叉口的交通安全状况进行了比较分析。 2 1 交通冲突类型及产生原因 在平面交叉口，交叉口的类型不同，交通流汇集的方向不同，它们相互冲突的形式 亦不同，从而对交通拥堵的影响程度也不同。因此，我们先讨论交叉口的冲突。在交叉 口的交通分析中，我们用冲突点来描述其冲突形式。冲突点是指在交叉口不同行驶方向 的车流交会或分离时产生的碰撞点。在三种不同的交通流现象中会形成不同的冲突点， 这些冲突点可分为交叉冲突点、合流冲突点、分流冲突点【5 1 。 1 交叉冲突点，又叫交叉点。它是两个不同方向的交通流相互交叉时形成的交会点。 两个不同方向交通流汇合时形成的夹角，称为交叉冲突角，简称交叉角，用“西，”表示。 在交叉冲突中，根据交叉角的不同，可以形成四种典型的交叉冲突形式，如图2 1 所示。 中q 事中鲥 l l lj 7 k7 a j = 1 8 0 。 图2 1 交叉冲突的四种典型形式 由图2 1 可以看出，不同形式的交叉冲突对交通有不同的影响。当交叉角大于9 0 0 时， 处于两交通流中相互交叉的车辆所发生的冲突是相对碰撞，角度越大相互碰撞产生的危 险性越大；当交叉角小于9 0 0 时，处于两交通流中相互交叉的车辆所发生的冲突是相互 侧撞，角度越小，侧撞产生的危险性越小；当交叉角等于9 0 0 时，处于两交通流中相互 交叉的车辆所产生的冲突为正交相撞；冲突角度等于1 8 0 0 时，所发生的冲突是正面相撞。 因此，在交叉冲突中，随着交叉角的增大，处于交叉冲突中的车辆相撞所产生的危险性 第一二章新建城区、f 面交叉l j 的交通冲突分析 越大，对交通的干扰程度越大。 2 合流冲突点，又叫合流点。它是两个不同方向的交通流汇合成二个方向的交通流 时形成的交会点。两个不同方向的交通流汇合时形成的夹角称为合流冲突角，简称合流 角，用“”表示。合流冲突形式见图2 2 。 。 0 9 0 ， 事故与冲突的发生数呈强相关关系。 2 3 2 交通冲突与交通事故的可替换性 交通冲突的实质是交通行为不安全因素的表现，其发展可能导致事故发生，因而事 故与冲突存在着极为相似的形式。有研究表明，事故与冲突的发生概率虽然存在着差异， 但这种差异具有线性特征且呈一定的规律性，二者相应的各项代表性参数存在着某种强 相关关系，冲突对事故具有替换性。 事故与冲突的相关性研究表明，事故与冲突之间存在着一定的替换关系。这一关系 可由替换系数万予以描述，即替换系数7 1 值定义为一次冲突导致事故发生的概率。 铲p 暑 ( 2 4 ) 式中：a 一一小时事故记录数( 起) ； c 一一小时冲突记录数( 次) ； p 一一泊松分布函数。 用极大似然估计值得出交通冲突与事故的替换系数： p = 嚣 汜5 ， 1 9 第二章新建城区平面交叉l j 的交通冲突分析 瑞典学者克列斯特宰海顿采用上述方法，运用了马尔默市5 0 个交叉口的观测交通冲 突数据和历史事故资料，确定了马尔默市5 0 个交叉1 2 1 的最终替换系数以及置信区间( 列 于表2 6 ) 。 表2 6 马尔默市5 0 个交叉口的冲突与事故之间的最终替换系数1 冲突参与者分类机动车一机动车机动车一行人 替换系数 1 2 11 5 3 置信区间( 2 0 6 9 ) ( 1 2 2 1 9 6 ) 上述检验结果进一步证实了交通冲突与事故之间有良好的线性相关性，交通事故与 冲突之间存在着相互替换关系，即冲突对事故具有替换性。 2 4 交通冲突的界定 冲突严重程度的界定是交通冲突技术应用的一个重要内容，也是以冲突为基础进行 评价研究的关键问题之一。界定严重冲突与非严重冲突的指标很多f 12 1 ，理论上，综合时 间、距离、速度指标可以对冲突严重程度界定得更准确。但是由于进入交叉口的交通流 复杂，使综合指标的标定比较困难。 2 4 1 界定指标的选择 目前，多数冲突研究组织采用先估算速度，进而判断车辆距可能发生事故的时间， 如果小于某一临界值，则为严重冲突，否则为非严重冲突。美国公路研究所提出的临界 值为1 s ，瑞典是1 5 s 【4 】o 在对我国平面交叉口冲突状况分析研究的基础上，选择车辆距 事故发生的距离作为判断冲突严重程度的标准。因为从感觉上看，距离比时问更直观， 如果事先测定交叉口的各种距离作为参考距离，在这种参考距离下，可对车辆间的距离 进行较精确的判断。 2 4 2 界定指标的确定 衡量冲突严重程度的车辆距事故发生点的距离指标与车辆制动特性、车速等有密切 的关系【l o 】。汽车制动过程如图2 1 7 所示。 2 0 长安大学硕，i ：学位论文 减 速 陵 图2 1 7 汽军制动过程 t 。为驾驶员发现危险情况到开始出现反应动作所需要的反应时间；t 。为驾驶员把右 脚移动到制动踏板上所需要的时间；t ，为开始踏下踏板到汽车上出现制动力所经过的时 间；岛为制动力增长时间；t 4 为制动力达到最大值后的持续制动时间；f ，为停车后到制 动力解除所需要的时间。根据对驾驶适应性和车辆特性的研究有： t o = o 3 8 - - 。0 5 0 ( s ) ； t 1 = o 1 7 0 2 8 ( s ) ； f 2 = 0 0 7 0 1 0 ( s ) ； f o + t l + t 2 = 0 6 8 0 9 3 ( s ) 。 t o 、t ：之和称为制动操作反应时间，通常耿1 秒。 汽车制动距离是指：从驾驶员丌始踏制动踏板起至制动停车为止汽车所驶过的距 离，即t ：、如与f 。内汽车驶过的距离。 t ：时间内汽车行驶过的距离为：是= f ：； 如时间内汽车行驶过的距离为：墨：g o t 3 - - 7 1 。乞2 ； f 4 时间内汽斩驶蝴鳓：瓯= 甍一警+ 学； 为汽车最大制动减速度( ，s 2 ) ，v o 为汽车制动初速度( ，形s ) 。 则总的制动距离为： 表2 7 各类型车辆最大减速度 汽车类型 最人制动减速度( m s 2 ) 小型乍 7 4 中型车 6 2 人型乍 5 5 s = s 2 + s 产s 4 ； 2 l 第二章新建城区平面交叉u 的交通冲突分析 s = 哪：+ 扣+ 瓦v o 一瓦1k 毛2 。 由于t 3 l ，高阶可忽略，则s 近似为： 心圳1 + 差 6 ， 根据我国车辆设计标准c b 7 5 2 8 - - 8 7 ，车辆制动系统协调时间及制动力增长时间如 表2 8 所示，经测定f ：均值为o 0 9 s 。 表2 8 制动系统协调时间及制动力增长时间 汽7 f 类型制动力增长时间( s )制动系统协调时间( s ) 总质量 1 2 吨 0 4 70 5 6 当观测到车辆有异常行为时，如车辆i 日j 的距离大于制动距离，则冲突不严重；如车 辆间的距离小于制动距离，则有可能发生碰撞并认为发生冲突，而且冲突很严重，因此 以车辆制动距离作为判别冲突严重程度的标准，则制动距离即为临界距离。如果车辆在 采取避险行为时小于等于该临界距离，则视为严重冲突。 根据不同车型特点，在不同车速条件下，临界距离汇总如表2 9 所示。通常情况下， 进入交叉口所有车辆的速度不会有大的变化，在进行冲突调查时需要调查该交叉口车辆 速度的大致范围。 表2 9 不同车型和速度下的临界距离 速度临界距离( m )速度临界距离( m ) ( m s ) 人乍中午小车 ( m s ) 大车 中车小车 0 5 0 1 9o 1 60 1 21 0 51 3 4 4 1 1 7 39 6 5 1 00 4 2o 3 50 2 81 1 01 4 5 81 2 7 31 0 4 9 1 50 6 90 5 90 4 71 1 51 5 7 61 3 7 71 1 3 5 2 01 0 1o 8 6o 6 91 2 o1 6 9 91 4 8 51 2 2 5 2 51 3 81 1 8o 9 51 2 51 8 2 71 5 9 81 3 1 8 3 01 7 91 5 31 2 41 3 01 9 5 91 7 1 41 4 1 5 3 52 2 51 9 31 5 61 3 52 0 9 61 8 3 41 5 1 5 4 02 7 5 2 3 7 1 9 21 4 02 2 1 3 71 9 5 91 6 1 8 4 53 - 3 02 8 42 3 11 4 52 3 8 32 0 8 71 7 2 5 5 03 8 93 3 72 7 41 5 02 5 3 32 2 2 01 8 3 5 5 54 5 33 9 23 2 01 5 52 6 8 82 3 5 61 9 4 9 6 05 2 24 5 23 6 91 6 o2 8 4 72 4 9 72 0 6 6 6 55 9 55 1 64 2 21 6 53 0 1 12 6 4 1 2 1 8 6 7 0 6 7 25 8 44 7 81 7 o3 1 8 02 7 9 0 2 3 1 0 7 57 5 56 5 6 5 3 81 7 5 3 3 5 32 9 4 22 4 3 7 8 o8 4 27 3 26 0 01 8 o3 5 3 03 0 9 92 5 6 7 8 59 3 38 1 26 6 71 8 53 7 1 33 2 6 02 7 0 1 9 01 0 2 98 9 67 3 61 9 03 8 9 93 4 2 42 8 3 8 9 51 1 2 99 8 48 0 91 9 54 0 9 l3 5 9 32 9 7 9 1 0 0 1 2 3 41 0 7 68 8 62 0 04 2 8 6 3 7 6 6 3 1 2 3 长安人学硕j ：学位论文 第三章偏向性交通冲突安全评价法 基于事故统计的安全评价方法，由于事故严重程度的不同事故数难以简单地累加， 以及事故的稀有性、随机性、不可观测性、不可重现性等不利因素，这导致新建城区的 交叉口安全评价不能完全依赖基于事故统计的安全评价方法。而对于正在进一步完善、 规划、建设中的新建城区交叉口，如何将不同严重程度的交叉口冲突综合并筛选出其中 的主要冲突本身也是一个值得研讨的课题。因此，为了克服上述基于事故评价方法的缺 点，本章尝试使经过分析计算而得出的有偏向性的交通冲突率与灰色聚类安全评价方法 相结合，进而得出一种适合于新建城区交叉口的安全评价方法。 3 1 新建城区交叉口交通冲突的基本假设 交通冲突技术应用面很广泛，但考虑到我国城市道路交叉口内多种多样的交通组 成，尤其是新建城区交通运行情况的复杂性与剧烈变化性，本文为将调查研究结果推向 一般新建城区，根据所研究的郭杜教育产业开发区的实际情况，作出如下假设： ( 1 ) 交叉口有固定的典型信号控制或没有信号控制，没有任何特殊的交通管制； ( 2 ) 交通流量具有明显的高峰特点，并且保持一定的行人、自行车流量； ( 3 ) 交叉口连接路段均有车速控制，并且交叉口内车速不应大于3 0 k m h ，交叉口 内一般车速经观察为l o k m h 2 0 k r n h ； ( 4 ) 交叉口均为典型的十字交叉口。 3 2 评价数据的改造 考虑到新建城区交叉口的基本建设已经接近完成，并且交叉口的交通量调查及事故 统计的不断变化发展，所以应该在已经完成的交叉口的交通量、交通冲突等数据的调查 基础上，对交通冲突率进行详细的分析，以期能够得到一种能充分体现现有交叉口的主 要交通冲突，真正反映交叉口交通冲突主因的安全评价数据。 3 2 1 不同交通冲突的筛选 老城区交叉口在建设完成后一般不会再有太大规模的改建或改造，此原则同样适用 于新建城区。虽然新建城区的改扩建代价较小，但也应尽量考虑通过其它手段来改善危 险交叉口的安全性能。所以本文将新建城区交叉口的几何形状、管控条件看成是静态影 响因素，不予深入研究。因而，本文将着重研究新建城区的交通流量及交通冲突。 传统的混合交通当量( m p c u ) 将我国复杂的交通组成( 包括大量的行人和机动车) 统一成当量交通量，可以有效地评价交叉口的交通流量。交通冲突混和交通量 第三章偏向性交通冲突安伞评价法 ( t c m p c u ) 在考虑了交通量及交通冲突的绝对数目的同时，正确反映了该交叉口的 交通冲突水平，这也是当前各大城市普遍采