（交通运输规划与管理专业论文）公路平面交叉口交通冲突分类及严重性划分.pdf

摘盟 摘要 公路平面交叉口是交通事故的多发地段。交通安全评价是衡量交叉口安全状 况的重要方法，长期以来研究采用事故统计的方法进行交通安全评价，但是由于 事故的生成特点和事故统计管理缺陷，影响了交通安全评价的可信度水平。于是 交通冲突技术作为非事故统计的评价方法逐渐为研究者所接受。 本文公路平交口为研究对象，以公路平交1 3 交通冲突分类和交通冲突严重性 划分为重点研究内容，通过交通冲突调查进行了数据收集，为研究提供了数据支 撑。 合理的公路平交口交通冲突分类能为后续研究提供一个缜密、优良的研究体 系结构。研究利用s p s s 统计分析软件，以冲突距离、冲突角度为聚类指标，对 现状分类进行聚类，最终将公路四路平交1 3 交通冲突分为进口道冲突、交叉v i 内 冲突、出口道冲突三类，分别对应于近似分流冲突、交叉冲突、合流冲突。 科学的交通冲突严重性划分标准为科学的公路平交口的交通安全评价提供 了可能。严重冲突与事故之| 日j 具有较冲突与事故之| 日j 更好的相关性。研究选择冲 突时间作为判别指标，采用两种不同的方法获得了交通冲突严重性判别临界值， 确定了严重冲突判别的标准。 交通冲突技术对交通安全评价具有重要意义，只有对冲突技术有了深入透彻 的研究，才能更好的将冲突技术应用到安全评价中去。 关键词： 交通冲突，安全评价，冲突分类，聚类分析，严重性划分，临界值 a b s t r a c t a b s t r a c t h i g h w a yi n t e r s e c t i o ni st h es e g m e n tw h e r ec o l l i s i o n so f t e nh a p p e n 1 y a 伍cs a f e t y e v a l u a t i o ni 8a ni m p o r t a n tm e t h o dt om e a s u r et h es t a t u so fi n t e r s e c t i o n s s a f e t y ； p e o p l eh a v e b e e nu s i n gs t a t i s t i c a l m e t h o dt od oi tf o ra1 0 n gt i m e ；b u tt h e d i s a d v a n t a g e so f b o t ht h ea e c i d e n t s g e n e r a t i o na n dt h ea c c i d e n t s s t a t i s t i cr e d u c et h e r e l i a b i l i t yo ft r a f f f i cs a f e t ye v a l u a t i o n t h f f i cc o n f l i c tt e c h n o l o g yi s a ne v a l u a t i o n m e t h o dn o tb a s e do na c c i d e n tc a l c u l a t i o n ，i th a sb e c o m em o r ea n dm o r ep o p u l a ra sa m e t h o do f t r a m cs a f e t ye v a l u a t i o n t h i sp a p e rr e s e a r c h e so i lt h ec l a s s i f i c a t i o na n ds e r i o u sc o n f l i c td i s t i n g u i s h i n go f t r a f f i cc o n f l i c to nt h eh i g h w a yi n t e r s e c t i o n t h ed a t ei sc o l l e c t e db yt h et r a f f i cc o n f l i c t i n v e s t i g a t i o nt os u p p o r tf u r t h e rr e s e a r c h a nr e a s o n a b l ec l a s s i f i c a t i o no ft r a f f i cc o n f l i c to nt h eh i g h w a yi n t e r s e c t i o np r o v i d ea n e x c e l l e n ts y s t e mf o rt h ef u r t h e rr e s e a r c h b yu s i n gs p s s ，t r a f f i cc o n f l i c t sa r ec l a s s i f i e d i n t o3t y p e s ：e n t r a n c ec o n f l i c t ，i n t e r s e c t i o nc o n f l i c t ，e x i tc o n f l i c t as c i e n t i f i cs e r i o u sc o n f l i c td i s t i n g u i s h i n go ft r a f f i cc o n f l i c to nt h eh i g h w a y i n t e r s e c t i o np r o v i d et h ep o s s i b i l i t yf o rt h et r a f f i cs a f e t ye v a l u a t i o n s e r i o u sc o n f l i c t h a sb e t t e rr e l a t i v i t yw i t ht r a f f i ca c c i d e n tt h a nc o m m o nc o n f l i c t t t ci sc h o s e na st h e d i s t i n g u i s hs t a n d a r d t h ef i n a lc r i t i c a lv a l u ei so b t a i n e db yt w od i f f e r e n tw a y s t r a f f i cc o n f l i c tt e c h n o l o g yh a si m p o r t a n tm e a n i n gf o rt r a f f i cs a f e t ye v a l u a t i o n i tw i l l b eb e t t e ru s e di n t ot r a 佑f i cs a f e t ye v a l u a t i o na f t e rt h et h o r o u g hr e s e a r c h k e yw o r d s ： t r a f f i cc o n f l i c t ，t r a f f i cs a f e t ye v a l u a t i o n ，c l a s s i f i c a t i o no ft r a f f i cc o n f l i c t ，c l u s t e ra n a l y s i s ， s e r i o u sc o n f l i c td i s t i n g u i s h i n g ，c r i t i c a lv a l u e 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：查兰拯日期：。钳p ( 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位 论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人 电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论 文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公稚( 包 括刊登) 授权东南大学研究生院办理。 研究生签名：丝盏导师签名：窆墨垡日期：翻。8 庐y r 蚺一章绪论 1 1 课题背景 第l 章绪论 1 1 1 公路平交口交通安全形势严峻 公路交通安全问题在全世界范围内广泛存在。交叉口的功能是把不同方向的 道路连接起来，构成路网，使路网中的车辆实现自由转向和交叉。在公路平交口， 由于多个方向的交通流汇入，致使交通量大幅度增加，且各方向行驶的车辆存在 许多可能导致事故发生的潜在冲突点【l l 。美国联邦公路局的调查结果显示，由于 道路因素直接或者间接引起的交通事故数约占总事故数的4 0 t 2 1 。据资料统计， 美国2 0 0 0 年在平面交叉口发生的交通事故占总事故的4 3 9 ；联邦德国公路交 通事故的3 5 发生在平交路口：澳大利亚公路交通事故的l o 左右发生在交叉 口；只本对1 9 9 0 年死亡事故发生地进行了统计表明，发生在平交口及邻近路段 的交通事故占总事故数的4 2 2 ；在我国，约有3 0 左右的事故发生在平交口【3 】。 由此可见，平面交叉口己成为公路交通事故发生的集中地段，对整个公路交通系 统的安全性有着非常重要的影响，其安全改善是提高公路交通安全性的关键。 图1 1 我国某人城市不同道路交通条件f 交通事故百分比【4 】 1 1 2 交通安全评价及冲突技术的提出 交通安全评价是指，以一个地区或一条道路为研究对象，对其交通安全水平 进行评估。交通工程师的任务是在对交叉口不安全因素充分研究和分析的基础上 东南人学坝i 学位论文 对新建的交叉口进行良好的设计，而这些设计和改善都是建立在公路平交口安全 评价基础之上的。 交通安全的传统研究一直依赖于事故，例如危险点的识别、安全程序的评价 和驾驶员违规行为的纠正等的统计 s l 。由于事故的发生是交通系统中不协调问题 的征兆，因此通过检查这些征兆也就能找到问题的答案。长期以来，我国和世界 大多数国家均采用交通事故统计的方法进行交通安全评价。由于交通事故是显著 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，自然该评价 方法也就具有逻辑上的合理性。 交叉口交通安全评价方法主要有两种：一是以事故数为基础的直接评价法， 二是以非事故统计为基础的| 日j 接评价方法【6 】。 1 1 2 1 基于事故统计的交通安全评价法 以事故数为基础的评价方法有： 事故绝对数法 根掘事故绝对数的大小鉴别危险交叉口。该法的优点是简洁、方便、有效； 缺点是没有考虑交叉口型式、流量等相关因素，在具体应用时有缺陷。如某些交 叉口总的事故数不多，但是如果考虑到交通流量的因素事故率却比较高，交叉口 安全性较差，事故绝对数法对这类情况就不太适用。 事故率法 事故率法模型法为： 州1 0 6 其中： a 一一交叉口事故率( 次1 0 0 万台车) ； n 一一交叉口范围内发生的事故数： m 一一通过交叉口的总车辆数。 该法考虑了事故数与流量的相应关系，指标较数故绝对数更为合理，缺点是 由于交通事故的偶发性易导致误评价。因为相对流量较小的交叉口只要发生事故 就有可能被认为是危险交叉口。 经验模型法 拉伯波尔特模型 g ：v 竺竺 2 第一章绪论 其中： e 一交叉口危险度； e 每一个交错点( 分流与点与合流点) 处的交通量总和； a 与1 3 相对应的系数。 一般来说，经验模型通常是在收集了典型交叉口大量统计数据的基础上，运 用统计学理论提出的数学模型，并提出指标的评价等级划分。该法的优点是简明、 直观、实用：不足之处是需要收集大量的统计资料，考虑的因素往往有局限性， 不全面，并受当地交通条件、地域条件等影响较大，可移植性、通用性较差。 回归模型法 事故率质量控制法 灰色系统理论评价方法 该法的主要步骤是：首先确定评价对象、交通安全评价指标及评价标准值； 其次进行道路交通安全灰色评价聚类验算；最后展丌评价结果分析。 计算机辅助评价法 加拿大的p r i a n a n s e n e v i r a t r e 建立信号交叉口智能安全管理系统( i s m i s ) ， 主要包括数据库、知识库、推理方法、视距算法模型、条件概率和安全对策效益 费用比，对交叉口进行安全评价【刀。 通过详细了解基于事故的交通冲突评价方法，我们不难发现，以上罗列7 种 方法无一例外需要长期大量的公路平交口的事故数据作为支撑。然而由于交通事 故自身的生成特点及国内交通事故在统计管理方面的缺陷，传统的安全评价方法 的“小样本、长周期、大区域、低信度”直接影响了道路交通安全评价体系的有 效性和可信度【8 】。 1 1 2 2 交通冲突技术的提出 为了保证评价的准确性和实用性，通过开发以非事故统计为基础的安全评价 方法，对于改善安全评价的效度与信度具有十分重要的意义【8 1 。正是在这样的背 景下，交通冲突技术应运而生。 交通冲突技术( t c t ) 是一种非事故统计的安全评价方法，它以大样本、短周 期、小区域、高信度的统计学优势【3 5 l ，通过定量测定相当于“准事故”的方式， 代替传统的事故统计方法，实现道路交通安全的快速评价和预测【8 1 。参考事故交 通安全评价方法，基于冲突的交通安全评价也有绝对冲突数法、冲突率法、灰色 聚类评价法等等。 路段交通冲突与交叉口交通冲突在冲突成因、冲突类型、严重程度等各方面 都存在较大差异。针对公路平交口，研究者对交通冲突作如下定义：在可观测条 东南人学坝i + 学位论文 件下，两个或两个以上道路使用者在同一时i h j 、空间上相互接近，如果其中一方 采取非正常交通行为，如转换方向、改变车速、突然停车、交通违章等，除非另 一方也相应地采取避险行为，否则，会处于碰撞的境地【9 l 【1 8 】。这一现象被视为交 叉口的交通冲突。 1 2 公路平交口交通冲突研究现状 1 2 1 国外研究现状 冲突概念的研究始于第二次世界大战的航空安全领域，并于上世纪5 0 年代 被引入到道路交通领域1o 】： 经不断发展完善，1 9 7 7 年在挪威召开了第一届国际交通冲突技术会议，统 一了交通冲突的定义，并丌始了国际之问交通冲突技术的合作交流【l l 】： 1 9 8 2 年美国w d g l o u z 等对大堪萨斯城地区4 6 个信号与非信号交叉口的事 故与冲突进行调查，将事故与冲突分为1 2 种类型，建立了如下模型： a o = c o r v a r ( 爿o ) = v a r ( c ) v a r ( r ) + q v a t ( r ) + r 2 v a t ( c ) 其中： a 0 - 一期望事故率； c 0 _ 一期望冲突率； r 某类型交叉口事故率冲突率估计。 结论：各类型冲突与同类型事故有较好的相关关系，使用模型预测的事故值 与实际事故值相差很小，证明交通冲突技术的有效性。因而当事故数据不足或不 太可靠时，可以用交通冲突技术对交叉口安全度进行快速评价【6 】； 1 9 8 4 年，英国道路交通研究所认为，根据广义的冲突定义不可能找出冲突 与事故的关系，但严重冲突与事故关系密切，所以可以用冲突法作为研究交叉1 3 交通安全的评价方法； 1 9 8 9 年出版的( t r a f f i cc o n f l i c tt e c h n i q u e sf o rs a f ea n do p e r a t i o n o b s e r v e r s m a n u a l ) ) ，在交通冲突调查方法中，将四路平交口的交通冲突分为同方向冲突、 对向左转冲突、交叉道路冲突、红灯右转冲突、行人冲突等五个大类【1 3 】： 在交通冲突严重性划分方面，美国将t t c = 1 s 作为划分严重与非严重冲突的 临界值，瑞典将t t c = i 5 s 作为划分严重与非严重冲突的临界值【h 】。 总的晚来，目前发达国家对交通冲突技术的理论研究主要集中在冲突测量、 冲突的有效性验证、冲突与事故的相关性、冲突与事故的换算模型等等。在应用 研究方面丁f 始由城市交叉口转向公路平交口及危险路段的研究，由单一的机动 4 第一章绪论 车机动车之间的冲突延伸到机动车非机动车、机动车行人之间的冲突，扩 展了交通冲突主体的范围。现有研究对交通冲突的分类确实从一定程度上反映了 交通冲突的外在表现形式，但却没有起到深入揭示交通冲突内在本质的作用，并 且对交通冲突严重性划分与具体冲突类型的匹配不够。整体的研究框架已经较为 清晰，但是具体的单项研究还有待深入。 1 2 2 国内研究现状 我国在交通冲突技术研究的起步较晚，该技术在上世纪八十年代才被介绍到 国内，因此在理论研究方面还比较薄弱，仅在交通冲突技术的有效性、调查技术、 严重冲突的判别标准和分级标准等方面有少量的研究，缺乏系统性，很大程度上 是对外国既有理论的选择吸收。 1 9 8 8 年，t c t c 主席克列斯特海顿先生来华讲学，第一次乖式将t c t 介绍 到我国交通工程界； 1 9 9 4 年，西南交通大学出版社出版了由张苏翻译的t c t c 主席克列斯特海 顿先生的专著交通冲突技术； 1 9 9 8 年，西南交通大学出版社出版了由张苏编写的中国交通冲突技术 一书，该书系统介绍了交通冲突技术原理、冲突测量、冲突判别、冲突技术的可 靠性、交通安全评价与预测、冲突技术的应用等。书中对交通冲突严重性判别也 有相关的研究； 2 0 0 1 年，西安交通大学周伟、罗石贵在中国公路学报上发表了“路段 交冲突技术研究”一文，论文应用交通冲突技术，对路段交通冲突进行定义和分 类，着重研究严重冲突的判别标准和分级标准； 2 0 0 6 年，科学出版社出版了由成卫编写的城市交通冲突技术理论与应用 一书，较为系统的论述了交通冲突技术理论及应用，书中对交通冲突严重程度的 判定也进行了一些研究。 公路平交口交通冲突在我国的研究大多沿用国外成果，事实上我国道路交通 情况于西方发达国家相比存在较大的差异，客货、机非混行现象普遍存在，因此 交叉口的交通冲突状况要比国外复杂的多。到目前为止，已有的研究结论大多是 对混行交通宏观行为的描述，缺乏对于交叉口混行车辆交通行为的研究【3 3 】。此外 国内在冲突分类这方面的研究相对较为薄弱；对于对严重程度的划分标准有待进 一步研究。 1 3 选题意义及课题来源 针对上述国内外交通冲突技术研究中存在的问题，有必要对冲突技术进行更 为深入系统的研究。论文以冲突分类及严重性划分为研究内容，对存在问题展丌 具体研究。 东南人学坝i 学位论文 目| j 交通冲突分类方法众多，有按照车辆行驶轨迹划分、按照冲突的严重程 度划分、按照冲突成因划分、按冲突角度划分、按照车辆避险行为划分等。其中 按照车辆行驶轨迹进行划分这种方法考虑的因素较为全面，相关指标参数对与交 通安全评价具有积极的意义。但这种分类方式获取的冲突类目较为庞大，给交通 调查及后续统计分析带来了较大的不便。 同时目i 交通冲突严重性判定方法较为单一，对人的主观感受考虑不足；未 与不同冲突种类之间建立相关联系；未充分考虑车种、道路状况的不同对严重程 度划分所带来的影响。 1 3 1 选题意义 平交口交通冲突的分类与严重程度划分对平交口交通冲突技术的深入研究、 交通安全评价及安全改善有着重要意义： ( 1 ) 合理的分类为交通冲突调查提供了一个优良的原始体系，使得调查获 取的数据精简实用，在保证研究所需的情况下减少了不必要的工作量； ( 2 ) 简明合理的分类能为后续的研究提供一个缜密、优良的研究体系结构， 从而简化研究过程，得出更为可靠的研究结论； ( 3 ) 合理的分类有利于综合目前各种分类方法的优点； ( 4 ) 最终形成统一的分类体系，有利于交通冲突研究的标准化； ( 5 ) 在冲突分类与严重程度划分之自j 建立一定的相关关系； ( 6 ) 合理、详尽的严重程度划分标准能够为交通安全评价提供更为合理的 依据； ( 7 ) 合理的分类及严重程度划分能为交通安全改善措施提供依据。 1 3 2 课题来源 为提高公路平交口安全评价效能，2 0 0 5 年国家自然科学基金项目公路平 面交叉口交通冲突分析方法研究( 项目编号：5 0 5 2 2 2 0 7 ) 展开，其中子课题之 一为：“公路平交口交通冲突分类研究”、“公路平交口交通冲突严重性划分”。本 论文依托该项目展丌，将针对公路平交口交通冲突的分类及冲突严重程度划分标 准进行重点研究，旨在为交通冲突分类及严重划分提供统一标准。 1 4 研究内容 通过国内外平交口交通冲突技术的研究现状分析可知，目f i 公路平交口交通 冲突的研究很少有针对交通冲突分类展厅具体沦述的，国内对冲突严重性划分的 研究也大多参考国外的数掘和方法。基于此，本文在总结国内外平交口交通冲突 研究的基础上，主要从分类、严重性划分两方面入手，对公路平交1 2 1 交通冲突分 笫一带绪论 类及严重性划分进行了研究。 本论文各章节研究内容安排如下： 第二章冲突调查 论文分析了公路平交口交通冲突调查对后续研究的重要性。在调查方案的制 定过程中，对平交口的选择、样本量的确定、调查时间、内容、方法、人员培训 等都展丌了具体的论述，对公路平交口交通冲突的参数获取方法也进行了详细的 探讨，并且深入研究了调查后期数据录入的可能存在问题，形成了较为全面的公 路平交口交通冲突调查体系。结合人工调查、摄像调查两种调查方法，项目组展 开实地调查，验证了调查方案的可行性与科学性，获取了真实可靠的基础资料。 第三章公路平交口交通冲突分类 第三章是全文的重点章节，对公路平交1 ：3 交通冲突分类展开了具体研究。文 章首先对交通冲突分类现状进行了简单的介绍：接着按照冲突车辆行驶轨迹，本 着充分利用现有分类、避免重复、防止遗漏的原则总结出l l 类交通冲突；选取 冲突角度、冲突距离作为聚类指标，利用s p s s 统计分析软件对1 1 类交通冲突进 行聚类，并对聚类结果进行分析。研究最终获得了三类交通冲突：进口道冲突、 交叉口内冲突、出口道冲突，取得了良好的效果。 第四章公路平交口交通冲突严重性划分 第四章也是论文的重点内容，主要针对公路平交口的交通冲突严重性划分方 法展丌研究，力求获取科学的划分严重冲突与非严重冲突的临界值。首先研究对 常规交通冲突严重程度划分指标进行分析，选取与严重程度相关性最高的冲突时 间作为划分指标；在确定了划分指标之后，通过作不同严重程度的交通冲突频数 冲突时间图取交点，以及工程中常用的1 5 位、8 5 位法确定临界值，最终获取 区分严重冲突与非严重冲突的临界t t c 值，为公路平交口交通冲突严重性划分 提供了依据。 第五章结论与展望 总结了论文的研究内容及研究过程中所做的工作，对后续研究提出了新的设 想。 1 5 研究方法与技术路线 1 5 1 研究方法 论文研究主要采用了下述三种方法： 初步理论分析： 基于既有文献资料、相关研究成果，围绕确定平交口冲突分类及严重程度研 究，汇总分析。 7 东南人学坝j j 学位论史 现场数据采集： 针对研究需要制定详细调查计划，实地上路调查，获取第一手真实可靠的冲 突数据，为后续研究提供数据支持。 o 后期统计分析： 利用s p s s 统计分析程序对冲突数据进行处理分析，获取最终分类结果；利 用作图求交点、工程比例法获取临界值。 1 5 2 技术路线 文献、调研 。一一 一v i ，突坌类一j l 婴突严粤件划尘j 兰类a 法选掸j， ；一 指杯选墩一 行靶2 t t f j 。迹冲j丰共事分析 ! _ 砂森结菇一_ _ | j 蓄 一一_ 二- 茹”n f 一 ，1 r 一 盘 ，一1 7 厂埭炎赢选f；ji j ： r ，。1 r ： 引if 器j i i il jiti“，j、蠢蠢一j。一j j l 一 _ 广_ 临! 值 一一丫一审一 j 一初步建证两者之问跫系j 图1 2 论文技术路线 籀一章冲尖诩盘 第2 章冲突调查 调查是一切科学研究深入展丌的基础，科学的调查为后续的研究工作提供了 合理可靠的基础资料。交通调查是交通工程学中的重要组成部分，交通科学研究 在一定程度上依靠交通调查工作的开展和数据资料的累积与利用p ”。调查方案科 学与否直接影响到交通调查的效果，在进行调查之i ； 要经过详细周密的研究，确 保调查计划的可行性、科学性、全面性，同时还应兼顾调查工作的经济性。许多 实践经验表明，调查范围过宽，记录的时问、分类过细，不仅增加经济和时问上 的负担，也未必能了解实际的状况。 交通冲突调查与交通量、速度等交通参数的调查相比，在获取技术上还有很 大的差距。后者的获取可以通过检测器等技术实现，不必耗费过多的人力和财力。 冲突调查技术的研究，尤其是公路平交口交通冲突调查尚处于初级阶段。 由此看来交通调查技术路线的制定对整个项目研究显得尤为重要。正式调查 花费的人力、物力资源较大，因此在正式调查之前应当先进行试调查，从而发现 可能存在的问题，优化、改善调查方案。一般来说交通调查出调查i j i 期准备( 制 定调查方案) 、实地调查、后期数据处理三个部分组成。 臣堕塑至习 岖受圃 受亟囹 匪匪圈|七森一b 医堕闷；岖堕固 岖至垂囹 俞合岔 陌磊磊两i 司j 磊磊西 if 焉霸磊固 i 一j i ；。_ ! l ；i ；。t 。：。湖 2 1 调查方案制定 2 1 1 平交口选择 为了保证研究的典型性、广泛性，应当对公路中各种型式平交口展丌全面的 研究，包括十字、t 型、y 型、x 型、错位交叉、环形等。公路平面十字交叉口 是公路平交口型式中最为常见的一种，具有一定的代表性，因此论文选取十字平 面交叉口为例，对公路平交口的冲突分类及严重性划分方法展，r 具体分析。 9 东南人学坝j ：学位沦立 公路的建设、营运使得道路两侧的土地性质发生改变，突出表现为公路沿线 的城镇化效应，通常城镇化效应的程度与距离城市的远近相关。公路沿线的城镇 化效应使得公路平交口的交通特性与城市平交口十分相似，行人、非机动车对机 动车流的干扰现象突出，影响了公路平交口交通冲突研究的针对性。因此在进行 公路平交口交通冲突调查选位时应尽量选择远离城镇，交通组成较为纯粹的公路 平交口。 交通冲突实质上是车辆在时间和空间上的接近，信号灯的设置能够在很大程 度上将冲突车辆在时空上分隔开，从而避免冲突的形成。项目重点对无信号交叉 口展丌研究，从而分析交通冲突的特性、机理、改善措施；同时也应当信号交叉 口展开适当研究，从而分析交通控制手段对改善交叉口交通冲突状况的作用。由 于信号交叉口的冲突量很少，很难满足最小样本量的要求，一般对信号交叉口的 调查主要是起到一个对比的作用，无需刻意追求样本量。论文主要针对公路无控 交叉口的交通冲突进行研究。 2 1 2 样本量确定 在实际公路平面交叉口交通冲突调查时，必须保证调查的样本数量，这样才 能保证调查结果体现事物的一般规律。如果达不到最小样本量的要求，对冲突数 据的分析则有可能得不到可信的结果。根据概率统计的相关理论，最小观测样本 量可由下式确定【3 8 】： ：p q k _ 鳗_ 2 e 式中： n 所需观测的最小样本量； r 涉及某种特定冲突的一定行驶方向的车辆占所观测交通流的比例； q 1 - p ； k 对应于一定置信度的常数；如置信度为9 5 时，k = 1 9 6 ： e 交通冲突比率估计值的允许误差。 需要指出的是，如果需要对不同类型调查数据进行分析，则每一种类型的冲 突数量都要达到最小样本量。 平面四路交叉口共有1 2 种流向。若发生冲突的车辆来自同一流向，则 p = l 1 2 ，置信度取9 5 时，k = 1 9 6 ，允许误差e 取1 0 ，则每种冲突的最小样 本量为： n ：p q k _ 丛，_ 2 ：2 3 0 第一章冲突调盘 若冲突涉及两个流向的流量，则p = 2 1 2 ，置信度取9 5 时，k = 1 9 6 ，允许 误差e 取1 0 ，则每种冲突的最小样本量为： n ：p q k ：5 3 e 在实际交通冲突调查的过程中应当尽量满足样本量的要求，对于实在难以满 足样本量需要的冲突类别应当单独考虑、独立分析。 2 1 3 调查时间 调查时间的确定对于保证冲突数据的均一性、统计上的可靠性、分析结果的 精度都有十分重要的影响。 一般在冲突调查的样本量确定之后，可根据交叉口的交通量、经验冲突率等， 大致确定调查所需的时问。当然根据调查目的的不同，样本量也不是制约调查时 长的唯一因素。本项目综合成本、精度、研究目的等方面的考量，连续观测2 天 是较好的选择。【2 2 】 参照交通调查规范推荐，交通安全调查时区均选择为1 0 1 2 个时段，时段定 义为每小时的第1 个1 5 分钟或3 0 分钟，这一时区包括了早晚高峰与低峰流量时 问，如下表所示： 表2 1公路平交口交通冲突种类 序呼 第一次调盘时段 第一次调盘时段 1 7 ：3 0 8 ：0 07 ：3 0 8 ：0 0 2 8 ：3 0 0 ；0 08 ：3 0 - 9 ：0 0 39 ：3 0 1 0 ：0 09 ：3 0 1 0 ：0 0 41 0 ；3 0 1 1 ；3 0 5 1 1 ：3 0 1 2 ；0 01 1 ：3 0 1 2 ：0 0 62 ：3 0 1 3 ：0 01 2 ：3 0 1 3 ：0 0 7 1 3 ：3 0 1 4 ：0 01 3 ：3 0 1 4 ：0 0 8 1 4 ：3 0 1 5 ：0 01 4 ：3 0 1 5 ：0 0 9 1 5 ：3 0 - 1 6 ：0 01 5 ：3 0 - 1 6 ：0 0 1 0 1 6 ：3 0 1 7 ：0 01 6 ：3 0 1 7 ：0 0 1 1 1 7 ：3 0 1 8 ：0 01 7 ：3 0 1 8 ：0 0 1 2 1 8 ：3 0 1 9 ：0 0 结合上表，同时为了保证录像质量，最终确定调查时段为每天上午8 ：3 0 一 1 2 ：3 0 ，下午1 4 ：3 0 1 8 ：3 0 ，该时i 日j 段内光线较好，高低峰流量都有所覆盖， 当然随着季节、天气的变化也应作适当调整。1 2 ：3 0 1 4 ：3 0 这段时间用于调 查人员就餐休息、设备检查、摄像机充电等准备工作。 东南人学坝l ：学位论义 2 1 4 调查内容 交通调查的内容应根据后续研究的目的来确定，研究交叉口交通冲突通常需 要获取的信息包括：交叉口基本状况、冲突车种、冲突速度、冲突距离、冲突时 间、冲突角度、冲突类型、发生冲突时车辆采取的避险措施、调查人员对冲突严 重程度的主观感受等【2 2 】【2 7 】。 h 问吲h同网同h同h 圈图 幽2 - 2 公路平交口交通冲突信息采集内容 交叉口基本信息： 交叉口型式： 常见的公路平交口型式有十字交叉、t 型交叉、y 型交叉，有时也会出现环 形交叉口以及一些不规则的畸形交叉口，在调查的过程中应当写明交叉口型式， 针对不同的交叉口型式制定相应的调查计划。 控制方式： 交叉口的控制方式是影响交叉口交通冲突的一个重要因素【2 6 1 。 信号灯控制能够很好的减少交叉口的交通冲突现象，信号交叉口相位设置越 多，冲突数越少【1 5 1 。分析中发现，采用四相位信号控制，交通冲突点都是右转车 辆造成的，然而这种冲突并不严重。研究表明采用信号控制，实行多相位控制有 利于从时问上分离交通流，降低干扰程度，可以有效减少交叉口中各类冲突点的 个数。因此在交通调查的过程中应当对交叉口的交通控制方式有准确的记录，如 为信号控制交叉口还应对相位设置、配时等有详细记录。 停让控制也能够起到减少交通冲突的作用，调查中对于出现停让控制的交叉 口也应当详细注明。 交叉口几何参数： 交叉口的几何参数是指交叉口设计中所采用的设计数值，包括交叉口面积、 2 第一章冲突制盘 车道数、车道宽度、中央分隔带宽度、停车线到交叉口的距离等等。 渠化方法： 良好的交叉口渠化设计能够在一定程度上减少交叉口的交通冲突、或降低交 叉口交通冲突的严重程度。对交通冲突进行调查不能忽略交叉口的渠化型式，应 对渠化型式进行详细描述，必要时绘制草图，并标注几何尺寸。 交通冲突特性参数： 冲突时间： 冲突时间是指冲突当事者避险行为生效，客观表示为交通行为者的外观运动 状念发生变化的瞬问至事故接触点的时间过程【5 】( s ) 。 冲突距离： 冲突距离指当事者避险行为生效，客观表示为交通行为者的外观运动状态发 生突变的瞬间位置距事故接触点的距离( m ) 。 冲突速度： 冲突速度指冲突当事者避险行为生效时的瞬问速度( m s ) 。 冲突角度： 冲突角度指冲突当事者双方行驶方向之间的夹角( 。) 。 其它参数： 冲突发生时间： 在调查表格中，加入冲突发生时间一栏，用以记录交通冲突在录像中的发生 时间。这样做便于后期数据的重复调用，在重复观看某冲突时只需直接拖动到该 时间点即可，有助于数据的检验核查。 冲突种类： 在进行冲突分类之前，论文先定性的将公路平交口交通冲突总结为1 1 类， 在进行录像判读时，要求判读人员对照1 1 类冲突示意图，j 下确填写每冲突对应 的种类编号。 主观判断严重程度： 调查人员对交通冲突严重程度的主观感受，即基于冲突危险性的主观值( r i s k o f c o n f l i c t ) 3 2 1 ，初步分为轻微、一般、严重三种。 冲突车种： 交通冲突双方车辆种类，编号依次为1 大货，2 大客、3 中货、4 中巴、5 小 货、6 小客、7 摩托车，8 拖拉机、9 三轮车、1 0 自行车、1 l 行人，调查人员应 当分的、后车，准确填写每冲突车种的对应编号。 东南人学坝j 学位论j 【： 2 1 5 调查方法 应当根据调查内容，有针对性地选择不同的调查方法，从而简化调查工作， 以求效益最大化。常用的交通冲突调查方法有人工调查法与录像调查法两种【。 交叉口基本信息需要通过现场测量人工获取，应采用人工法进行。在交叉口 进行人工测量时应当穿上反光服，以保证调查人员的安全。 对于交通冲突特性参数及其它参数而言，人工观测首先需要确定每个观测者 的位置，观测人数，各观测员的观测对象。相较录像观测，人工观测调查存在持 续时间较长、疲劳导致数据现场判读精度不足、后期冲突无法重现等缺点； 录像观测需要确定摄像机的架设位置、所需摄像机的台数、后期判读方法等。 录像调查可反复倒带放映，并随时定格研究，直至获取全部数据。其次，该法还 可以供多人同时在同一条件下观测同一事件，并进行讨论分析，提高观测精度。 但拍摄整个冲突现场全貌有一定的难度，观测的机动灵活性也受到限制。 总的说束，随着科学技术的不断发展，观测成本降低，利用摄像机进行冲突 观测将具有很大的潜力。通过比较，最终决定采用录像观测作为获取交通冲突特 性参数及其它参数的手段【2 2 】。 2 1 6 调查人员培训 要获取有效的调查结果、确保调查精度，训练有素的调查人员是必要条件。 在调查人员的选择方面，以具有交通专业知识背景者为佳。交通冲突调查需要调 查人员准确的判断车流的运行状况及冲突情形，出于冲突行为的瞬时性、多样化， 要求调查人员具有敏锐的反应和果决的判断力。为了弥补调查过程中有可能出现 的人为缺失，必须在调查实施之酶对调查人员进行交通冲突调查专业培训，使调 查工作取得预期目标【5 】。 冲突技术基本理论培训： 调查员对调查对象的理解程度很大程度上影响了调查的精度，有必要由指导 人员对调查人员进行交通冲突基本理论培训，以保障调查的可靠性。室内讲解应 配合图片进行说明，有条件的情况下可组织调查员进行实地观察以加深了解。 交通冲突一致性训练： 与交通量、速度等常规交通调查不同，交通冲突调存在很多主观判断的因素 在内，如判别交通事件是否为冲突、交通冲突的严重程度判读等。不同调查员之 f b j 必然存在一定的个体差异，而差异很可能造成调查结果的不可用。交通冲突一 致性训练是交通冲突调查不同于常规交通调查之处，是交通冲突调查技术中的关 键问题。 实验表明，在判定交通事件是否为冲突方面，如果调查人员接收了系统的交 通冲突基本理论培i ) l i ，对交通冲突概念有较好的理解，那么不同调查员之间个体 4 第一章冲突渊盘 差异较小，存在较好的一致性； 在冲突的严重程度判定方面，不同的调查员之间由于主观因素的影响，对同 样的交通冲突的危险程度存在不同的感受，差异较大。这种差异将会导致不同严 重程度的冲突样本出现交叉分布、重叠现象，调查结果不能有效显示不同严重程 度的冲突之间的差异，从而对交通冲突严重性划分造成巨大的影响。 冲突时问、冲突速度、冲突距离是交通冲突严重性的直观外部显示特征，调 查员对于交通冲突严重程度的主观判断一般是建立在对这三个冲突特性参数判 断基础之上。培训采取安排调查员集中观看冲突录像的方法，当录像中出现交通 冲突则各自况出对该冲突严重程度的主观感受，取多数人意见为标准。反复多次， 直至调查人员对交通冲突严重程度判别取得较好的一致性为止。 距离观测能力训练： 冲突距离以及冲突速度的获取都需要调查员对距离有较好的感知。 训练过程中以o 5 米为最小单位，培养调查人员对不同距离的感知，反复训 练直至误差控制在1 5 以内。实地调查过程中在交叉口量取特征点的几何尺寸， 以此为辅助参照，以提高判读精度。经长沙、昆明两地的训练结果表明，连续测 距训练2 小时的效果最佳，其测距精度可达到目测值与实际值之问的平均误差小 于1 0 【8 】。 2 2 实地调查 乖式调查耗费人力、物力资源较大，在没有相关调查经验的情况下，试调查 是发现调查方案问题、优化调查方案、减少无效工作的有效方法。试调查对平交 口的选择不那么严格，可采取就近原则以方便调查，缩减调查支出；试调查的目 的是检验调查方案的可行性，因此调查持续时间可适当缩减，具体可根据所选取 的交叉口交通量确定。 对于在试调查过程中出现的问题，可通过事后方案调整加以解决。 2 2 1 摄像机的布设 为了保证拍摄覆盖到整个调查范围，对于四路平交口而言，应在四个进口道 分别架设一台摄像机。摄像机( 以南进口道为例) 拍摄范围应当覆盖本进口道、 交叉口内部、西出口道、东出口道、北进、出口道，必要时配以广角镜拍摄；为 便于测量冲突速度，摄像机应架设在交叉口外2 0 米范围左右，如图所示： 东南人学坝l j 学位论义 图2 3 摄像机布设位置、覆盖范嗣示意图( 以南进口道为例) 摄像法通常会遇到树木及外侧车道大型车辆对镜头遮挡的问题。首先架设摄 像机时，在保证拍摄范围的情况下，尽量选择无树木遮挡的角度；其次通过摄像 机架高也能解决这类问题，可充分利用平交口范围附近的建筑物。在附近无建筑 物、选择其他拍摄角度又无法覆盖调查区域的情况下，可考虑根据需要携带架高 设备。 图2 - 4 公路平交口交通冲突调壳摄像机架设示范 2 2 2 参数选择及获取方法 冲突距离、时间、速度的选择：冲突速度v 、距离s 、时间t 三项互为约束， 获取其中两项可以计算出另一项，具体哪项更适合直接判读需要通过实际调查比 较决赳怕j 。 试调查发现，由于车辆在驶过冲突距离的过程中车辆速度、驾驶行为发生了 改变，直接估测冲突时日j 可能会受到误导；研究表明，对运动中的物体而言，距 离和速度具有比较好的观测性，而时间可通过t = s v 导出【8 】。因此正式调查中应 采用判读冲突速度、冲突距离，日j 接计算冲突时间的方法。 6 第一章冲突州盘 冲突距离的获取：冲突距离是指冲突车辆采取避险行为瞬问的点到冲突点的 距离。由于每个冲突车辆采取避险行为的地点和可能碰撞的位置不尽相同，冲突 距离的判读存在一定的困难。在调查之前宜详细测量平交口的几何尺寸，对各特 征点问的距离都应当标注在交叉口示意图上，以便于冲突距离的读取，提高冲突 距离读取的精度。这些特征点可包括标志标线、信号灯、路侧树木、路缘石等一 切便于辨识的物体。 冲突速度的获取：冲突速度是指冲突车辆采取避险行为生效瞬间的行驶车 速。为了使速度判读更加准确，实验采用地点车速测量方法，通过计算式v = s t 间接获得。采用这种方法的前提是判读人员需要对交叉口各特征点的尺寸有相当 的了解，以便顺利的判读区间距离s 值；对时间t 的判读可以在确定了距离起 讫点后，在屏幕上获取车辆通过区间距离的时间差。 2 3 调查后期数据录入 调查后期录像处理按照进口道分区方式进行，调查结束后应将录像带按照进 口道归类整理。每个记录员负责判读记录一个进口道的录像，对于四路交叉共需 四名记录员。 2 3 1 前、后车定义 当冲突车辆来自两个不同的进口道时，很有可能发生重复记录。为了避免类 似情况的发生影响到数据的可靠性，在录像处理的过程中有必要对冲突车辆进行 前、后车的划分。交通冲突中，双方车辆都可能采取相应的避险措施来避免车辆 在时空上的接近，防止危险的发生，通常包括减速、转向、加速等等，从而使冲 突车辆有先后的通过冲突区域。研究认为后通过车辆采取了更为积极主动的避让 措施，称为“后车”，称在冲突过程中先通过的车辆为“前车”。记录员需要记录 的是通过本进口道，在冲突中采取更为积极主动避险措施的车辆，即“后车”， 如果本进口道车辆在冲突中为“前车”，则放弃记录，由“后车”所在进口道的 记录员记录。实验证明，这种方法能够有效避免重复记录，同时也不会产生漏记 现象。 当然在调查中也不能排除先通过的车辆更为积极主动地采取加速避险措施 的情况。在这种情况下，记录员要将其特别记录。通过试调查发现，在避险过程 中采用加速措施的情况极少，大部分车辆会通过减速和转向来避免危险的发生。 因此前、后车的定义并不会对调查结果造成不良影响。 2 3 2 数据录入表格设计