（森林工程专业论文）高速公路基本路段交通安全分析.pdf

摘要 随着我国高速公路建设里程的增长，交通事故造成的财产和人员的损失也越来越大。高 速公路基本路段作为高速公路的重要组成部分，其安全运营水平的高低对保障车流正常运行 具有重要的意义。本文以微观交通流理论为基础，提出了行车危险的概念，并采用改进的加 法计算模型。借助图像处理技术，建立了基于行车危险系数的高速公路基本路段安全评价方 法。 首先根据车辆动力学原理和安全约束条件，推导了跟车安全速度模型、换车道安全速度 模型。然后分析影响车辆行车安全的因素，选取运行速度和安全加( 减) 速度作为行车安全 分析指标。同时根据驾乘人员对不同加( 减) 速度的心理和生理反应，以及不同运行车速下 事故的严重程度，建立了行车危险系数计算模型。然后根据微观交通安全研究的特点，提出 了基于图像处理的交通信息采集方法，并借助图像处理技术，实现车辆的识别、简化、跟踪、 网格坐标转换等，最终获取车辆的时间和空间等二维信息，计算车辆的实时车速和安全制动 减速度。最后分析试验路段数据，介绍了行车危险系数计算模型的应用，并以平均行车危险 系数评价高速公路基本路段的安全性。 基于行车危险系数的安全评价方法是以车辆的微观运行特征为基础，判断实时车辆运行 潜在的危险性，评价高速公路基本路段运营的安全水平。在缺乏交通事故资料的情形下，能 用于评价高速公路基本路段的安全，是对传统交通安全研究方法的提高。 关键词：高速公路基本路段、安全评价、跟车行驶、换车道行驶、行车危险系数 主题词：行车危险、交通流状态 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to ff r e e w a yi no u rn a t i o n ，t h el o s so fp e o p l ep r o p e r t ya n dl i v e sc a u s e d b yt r a f f i c a c c i d e n t sb e c a m em o r ea n dm o r el a r g e b a s i cf r e e w a ys e c t i o ni so n e i m p o r t a n t c o m p o s i t i o no ff r e e w a y , w h i c hs a f e t yl e v e le m b o d i e dt h es a f e t yo fv e h i c l eo p e r a t i o n b a s e do nt h e m i c r o - t r a f f i cf l o wt h e o r y , t h ep a p e rp u tf o r w a r dt h ec o n c e p t i o no fd r i v i n gr i s k ，a n dt h e na d o p t e d i m p r o v e d a d d i t i v ec a l c u l a t i o n a im e t h o d s ，a n du s e di m g e - p r o c e e s i n gt e c h n i q u e ，f i n a l l ys e tu pt h e s a l t ye v a l u a t i o nm e t h o d su s e dt oa u d i tt h es a f e t yl e v e lo f b a s i cf r e e w a ys e c t i o n f i r s t l y , a c c o r d i n gt ot h ev e h i c l ed y n a m i c sa n dt h es a f e t yr e s t r i c t i o n ，t h ep a p e rd e d u c e dt h e s a f e t yo p e r a t i o ns p e e du n d e rt h es t a t eo f c a r - f o l l o w i n ga n dl a n e - c h a n g i n g s e c o n d l y , t h ef a c t o r st h a t a f f e c t e dt h es a f e t yo fv e h i c l eo p e r a t i o n t h e nt h eo p e r a t i o ns p e e da n dc r i t i c a ls a f e t yd e c e l e r a t i o n w e r ec h o s e dt oe v a l u a t es a f e t yl e v e lo fv e h i c l eo p e r a t i o no nt h er o a ds e c t i o n a tt h es a m et i m e ， a c c o r d i n gt ot h ep e o p l e sp h y s i o l o g i ca n dp s y c h o l o g i cr e s p o n s e su n d e rd i f f e r e n ta c c e l e r a t i o n s ，a n d t h er e s u l t sc a u s e db yd i f f e r e n ts p e e d su n d e rt r a f f i ca c c i d e n t ，t h eo p e r a t i o nr i s km o d e lw a sp r o p o s e d t h i r d l y , c o n s i d e r i n gt h e c h a r a c t e r i s t i c so fm i c r o t r a f f i cs a f e t yr e s e a r c h ，t h em e t o d so fc o l l e c t i n g t r a f f i cd a t aw a sf o u n d e d b yt h ei m a g i n g - p r o c e e d i n gt e c h n i q u e ，t h em o v i n gv e h i c l ei n d e n t i f c a t i o n ， o p e r a t i o nt r a c k s ，s i m p l i f y , c o o r d i n a t ec o n v e r s i o ni na l li m a g ew e r ep r o p o s e d ，s ot h ev e h i c l ep l a n a r i n f o r m a t i o na td i f f e r e n tt i m ea n dd i f f e r e n ts p a c ew e r eo b t a i n e d a n dt h e nt h er e a l - t i m eo p e r a t i o n s p e e da n ds a f e t yd e c e l e r a t i o nw e r ec a l c u l a t e d f i n a l l y , b ya n a l i z i n gt h ee x p e r i m e n td a t a ，t h ep a p e r g i v e da ne x a m p l ea p p l y i n gt h em e t h o d ，a n dt h ea v e r a g ei n d e xo f v e h i c l eo p e r a t i o nr i s kw a su s e dt o e v a l u a t et h es a f e t yl e v e lo f b a s i cf r e e w a ys e c t i o n t h e s a f e t ya p p r m s a lm e t h o dm e n t i o n e da b o v ew a sb a s e du p o nt h e m i c r o - d r i v i n g c h a r a c t e r i s t i c s ，s oi tc a nb ea p p l i e dt oe v a l u a t et h er e a l - t i m ep r o n ed a n g e r so fm o v i n gv e h i c l e so n b a s i cf r e e w a ys e c t i o n w h e nt h e r ew a ss h o r to f t r a f f i ca c c i d e n td a t a , t h em e t h o dc a na l s ob eu s e d t oe v a l u t et h es a f e t yo f b a s i cf r e e w a ys e c t i o n ，w h i c hw a sb e h e rt h a nt r a d i t i o n a lm e t h o d s k e yw o r d s ：b a s i cf r e e w a ys e c t i o n ，s a f e t ye v a l u a t i o n c a r - f o l l o w i n go p e r a t i o n 1 a n e - c h a n g i n g o p e r a t i o n i n d e xo f o p e r a t i o nr i s k s u b j e e t ：o p e r a t i o nr i s k s t a t eo f t r a f f i cf l o w 独创性声明 本人声明，所呈交的学位( 毕业) 论文，是在指导教师的指导f 通过我的努 力取得的成果，并且是自己撰写的。尽我所知，除了文中作了标注和致谢中己作了 答谢的地方外，论文中不包含其他人发表或撰写过的成果。与我一同对本研究做出 贡献的同志，都在论文中作了明确的说明并表示了谢意，如被查有侵犯他人知识产 权的行为，由本人承担应有的责任。 学位( 毕业) 论文作者亲笔签名：藉 论文使用授权的说明 日j j j = 土鼬f 占 本人完全了解福建农林大学有关保留、使用学位( 毕业) 论文的规定，即学校 有权送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分 内容。可以采用影印或其他复制手段保存论文。 保密，在年后解密可适川本授权书。口 不保密，本论文属丁不保密。口 学位( 毕业) 论文作者亲笔签名；森荆 指导老师亲笔签名 日婚j ：二晒名 日_ l j i ：a ，c ，s ，6 第一章绪论 高速公路基本路段交通安全分析 第一章绪论 1 1 研究背景 汽车工业的发展和高等级公路的建设为实现快速、便捷的交通创造了必要的载运工具和 基础设施，提高了人们的生活质量，极大地改变了人们的生活方式。然而随着汽车数量的增 长和道路建设里程的增加，人们不得不面对日益严重的环境和道路交通安全问题。道路交通 事故引起了大量的人员伤亡和物资损失，给我国带来了巨大的经济和社会损失。据联合国第 五十八届会议( 2 0 0 3 年l o 月) 统计，2 0 0 0 年估计有1 2 6 万人死于交通事故，道路交通造成 的损失每年约5 1 8 0 亿美元，其中发展中国家约1 0 0 0 亿美元。2 0 0 0 年，交通事故伤害在人类 死亡和发病的原因中排名第九预计到2 0 2 0 年，这一排名将上升到第三位。 随着我国公路交通运输业和运输基础设施的建设和发展，带来的环境和道路安全问题也 己逐渐引起了人们的高度重视。1 9 7 5 年至1 9 9 8 年，中国道路交通伤害病死率上升了2 4 3 。 1 9 9 9 年我国的道路交通事故伤害导致损失1 2 6 0 万潜在生产寿命年，其价值约为1 2 5 亿美元， 几乎相当于中国每年卫生经费预算的四倍。据有关部门资料统计，2 0 0 1 年，全国共发生道路 交通事故7 6 0 3 2 7 起，死亡1 0 6 3 6 7 人，伤5 4 9 万人，直接经济损失3 0 ，9 亿元，同比分别上升 2 3 2 、1 3 3 、3 3 o 和1 5 9 。其中，一次性死亡1 0 人以上的特大事故3 9 起，死亡6 3 9 人，同比减少1 9 起，减少2 7 1 人分别下降3 2 8 和2 9 8 ；一次性死亡3 0 人以上特大事 故4 起，死亡1 3 7 人，同比增加3 起，增加5 8 人，分别上升3 0 0 和7 3 4 。2 0 0 2 年。全国 共发生道路交通事故7 7 3 1 3 7 起。2 0 0 3 年，发生道路交通事故也有6 6 7 5 0 7 起。图1 1 显示了 1 9 9 0 2 0 0 3 年我国道路交通事故发展趋势。 八 i ，r 。 卜 、r l 7 一， - _ l h h ， ，h*q 卜m _ # 月 ) i 一t * ( 月 福建农林大学申请硕士学位论文第1 贞 ， 0 。 r _ 、 。、 、岷 7 、 图i - 1 1 9 9 0 - 2 0 0 3 年我国交通事故变化情况 发展高等级公路是现代化经济发展的必然趋势，也是衡量一个国家现代化水平的萤要标 志。改革开放以来，我国相继建成沪嘉、沈大、宁合、沪宁、沪杭等高等级公路。以高速公 路为主骨架的高等级公路网络正逐步形成，加快了经济发展的步伐，极大方便了人民群众的 出行。然而这些高等级公路在给人们带来现代交通高效、快捷的全新感受的同时，也以它的 高事故率、惊人的事故损害困扰着公路的管理者和使用者。据国外有关资料统计，发达国家 高速公路的行车事故率仅为普通公路的1 ，3 1 2 。而在我国，高速公路每百公里的事故发生 率是普通公路的4 倍，且重大、特大交通事故时有发生。因此，对新建或已建高等级公路的 交通安全性进行分析研究。展开以减少变通事故或降低交通事故的受害程度为目标的交通安 全的研究迫在眉睫。 高速公路基本路段是高速公路的重要组成部分其中道路设计标准低的路段，如长下坡 路段、小半径曲线段等，易成为事故多发路段。在不良的道路和交通情况下，驾驶员采取的 冒险行为，如小间距跟车、频繁换道等，在突发情况时易发生车辆间的碰撞，交通事故是交 通、道路、环境等多因素共同作用的结果。因此研究复杂运行条件下高速公路基本路段交 通安全，对于提高车辆运行安全有着重要的意义。 1 2 研究现状 国内外对高速公路基本路段交通安全的研究主要集中在道路几何安全设计、运行车速等 方面，并在此基础上对新建或改建道路进行交通安全审计。虽然涉及车流安全分析方面的研 究较少，但是对高速公路基本路段的微观分析具有一定的借鉴意义。 1 2 1 国外研究现状回顾 在国外，欧、美、日等国家的汽车工业和道路建设发展迅速，开展公路交通事故的研究 工作也较早，其研究主要集中在以下几个方面： 福建农林入学申请硕士学位论文 第2 页 第一章绪论 高速公路基本路段交通安全分析 1 道路几何安全设计 德国的r a l fr o o s 教授采用计算机可视化技术，对道路空间线形进行优化设计，以提高 道路设计的安全性。r o o s 教授所在的大学( t e c h n i c a lu n i v e r s i t y o f k a r l s r u h e ) 最近开发了 套可视化设计软件，设计者可以站在驾驶员的视点观察道路景观，根据视觉规则可以定量地 评价道路几何线形设计的好坏，这使得计者能够及时发现设计中驾驶员视距不足的安全隐患。 y a s s e rh a a s a n 和s a i de a s a 利用计算机动画技术，研究了公路平纵线形组合对驾驶员视觉 的影响。研究发现：当平曲线与凸型竖曲线组合时驾驶员会判断失误，认为平曲线半径比 实际小：相反，当平曲线与凹型竖曲线组合时，驾驶员则认为半径比实际大。 美国的a n d r e wv o g t 和j o eb a r e d 对m i n n e s o t a 和w a s h i n g t o n 的双车道公路事故、线形、 路侧环境进行了统计和分析，建立了双车道公路事故预测模型。该模型不仅考虑了空间线形 对道路安全的影响而且把路侧环境因素( 危险度) 引入模型中对道路的设计和改建具有 较大的指导意义。但该模型只是针对双车道的公路，对空间线形组合产生的叠加效应考虑不 足，需要进一步的修正和验证。 j = e x p o e x p ( 0 6 5 + 0 1 4 s t a t e 一00 8 5 l w o0 5 9 s + 00 6 7 r h r + 0 0 0 8 5 d d ) ( 艺i v h i e x p ( 0 - 0 4 5 d e g h i ) ) ( z i v v i e x p ( o4 4 v i ) ) ( z w g i e x p ( 0 11 g 吩) ) 2 0 世纪8 0 年代后期，在n c h r p ( n a t i o n a lc o o p e r a t i v eh i g h w a yr e s e a r c hp r o g r a m ) 的资 助下，美国对道路几何设计和道路安全进行了系统研究。1 9 8 8 年，美国联邦公路局( f e d e r a l h j g h w a ya d m i n i s t r a t i o n 简称f h w a ) 将公路安全设计标准定位为高度优先的研究领域，提 出了交互式公路安全设计模型( i n t e r a c t i v eh i g h w a ys a f e t yd e s i g nm o d e l ，简称i h s d m ) ，其 主要包括两个层次的模块，第一层次主要用于公路几何初步设计，第二层次主要用于公路详 细设计。i h s d m 模型以商用c a d 为核心集成了车辆动力模块、线形均衡模块、事故预测 模块、路侧安全结构模块、驾驶员模块、交通分析模块、规范审查模块和费用一效益模块等 八个模块，是一个集成的道路设计c a d 模型。图1 2 是第二层次的i h s d m 模型。 福建农林大学申请硕士学位论文 第3 页 效益一费用模块卜+ 一 备选设计方案 - - q 路侧安全结构 线形均衡模块卜一 i - q 车辆动力模块 ， 商用c a d 软件包卜一 规范审查模块f 一 i 一驾驶员分析模块 事故预测模块 - 一 修改后备选方案 - q 交通分析模块 图1 - 2 第二层次的i h s d m 模型 2 运行车速与交通安全 由于车速与道路交通安全有着比较密切的关系。因此，不少学者把运行车速作为研究道 路安全的一个重要指标。澳大利亚通过研究建立了运行车速预测模型： v = 口， 式中：v 一车辆运行速度；，一平曲线半径；口、b 一回归系数： f a m b r o 博士( 1 9 9 9 年) 对4 2 个竖曲线车速数据进行了分析，建立了竖曲线的车速模型： 隆行。7 2 , 7 4 + o4 7 算 式中：行一竖曲线运行车速，k m h 噜算一竖曲线计算行车遵度，k m h 英国学者a b u r u y a 开发了适用于欧洲的速度与事故模型一e u r o 模型。研究表明交通事 故率与超速行驶有着必然的联系。e u r o 模型如下： 删) = 半 式中：，一年平均事故率；哥一平均运行车速，h n h ； 卜速度梯度，k m h ； 美国、瑞士和澳太利亚等国家将相邻路段间运行车速差v 作为评价道路安全性的指标。 当两相邻路段运行车速差v 小于l o k r r v h 时，道路几何线形设计为“优”；当两相邻路段运 行车速差v 在1 0 - - 2 0 k m h 之间时，线形设计为“一般”；当两相邻路段运行车速差av 超 过2 0 k m h 时，线形设计为“差”。其目的为在同一设计路段内，保证驾驶员能够连贯地驾驶 行车，避免或最大限度地减少由于意外情况或判断失误造成交通事故的发生，从而提高行车 的稳定性利安全性，模型如r ： 福建农林人学申请坝士学位论文 第4 撕 第一章绪论 高速公路基本路段交通安全分析 a v = i 唯5 ( f ) 一v s 5 ( i 1 1 式中：5 ( i ) 一第f 断面上8 5 运行车速；v s s ( i 一1 ) 一第f 一1 断面上8 5 运行车速 3 车流状况与交通事故 澳大利亚公路研究委员会( a u s t r a l i a nr o a dr e s e a r c hb o a r d ，简称a r r b ) 对特定情形下 的超车行为进行了调查研究，并利用t r a r r ( t r a f f i co nr u r a lr o a d s ) 仿真模型模拟了双车 道公路的超车概率模型( 未考虑大型卡车的影响) 。 r o dt r o u t b e c k 研究发现潜在超车频率随流量中卡车比例的增加而迅速增加，超车的时间 和安全距离由车速和被超车辆的车身长度决定。如果被超车辆的速度增加1 0 k m h ，那么超车 加速的平均时间将增长1 4 ；如果被超车辆的车身长度从5 m 增加到1 6 m ，那么平均超车次 数将增长1 7 ，超车危险性增大。 前苏联a 萨德霍扎耶夫研究发现，拖拉机对汽车行驶速度的影响范围达3 0 0 5 0 0 米， 交通流的平均速度减小1 0 1 5 。当交通流货车的比例增加时，交通事故也相应增加。表1 - 1 为车流中拖拉机不同比例时道路交通事故情况统计表。 表1 1 拖拉机不同比例时道路交通事故表 不同交通量( 辆昼) 时事故相对数 拖拉机在交通流中的比例( ) 5 0 01 0 0 02 0 0 04 0 0 06 0 0 0 0 5ll 1 i 121 2 5 l3 5 一l o12l4l516l6 5 l o 一2 0l51 61 82 021 4 交通冲突与交通安全 交通冲突技术( t i m e t o c o l l i s i o n ，简称t t c ) 是国际交通安全领域中新近开发出的一 种非事故统计评价理论方法。经过西方各国交通安全专家们的多年努力现己趋于成熟完善。 t t c 指两辆汽车若保持目前的速度和运动轨迹时距离事故发生的时间，可以在短时间内观 测获取大量交通冲突样本，从而实现已有道路设施的安全现状客观的评价与预测的目的。 v a nd e rh o r s t 根据冲突时间( t t c ) 的长短划分冲突的严重性，例如当t t c 。 1 5 s 时， 交通冲突为严重冲突。通过定周期的观测，结合已有的事故统计资料，对事故数、交通冲 突数和冲突严重程度进行回归分析，从而评价全无控制交叉口、信号控制交叉口、环形交叉 口的安全状况，并从减少冲突的角度出发，提出安全改进措施，最后运用前后分析法 ( b e f o r e a f t e rs t u d y ) 对改善措施的有效性进行评价评价的标准仍为冲突数和冲突的严重 程度。 瑞典l u n d 大学v a nd e rh o r s t 等学者把冲突技术程序化，从冲突的评价标准、观测方法、 福建农林人学申请坝士学位论文第5 甄 第一章绪论高速公路基本路段交通安全分析 评价方法等方面建立了瑞典冲突技术( s w e d i s ht r a f f i cc o n f l i c tt e c h n i q u e ) ，广泛地应用于 实际道路交通安全改造。 1 2 2 国内研究现状回顾 在我国，许多交通安全学者对路段交通事故进行了深入的研究，取得了一些成果： ( 1 ) 交通部委托同济大学交通运输工程学院编制了公路项目安全性评价指南( 征求 意见稿) ，该指南把8 5 的车辆运行车速与设计车速的差值和相邻评价单元运行车速的差值 作为评价指标，用以分析道路路线设计的安全性。 ( 2 ) 同济大学杜博英通过对运行车速进行回归分析，以运行车速和速度梯度为变量，建 立了高速公路事故预测模型： ，：v 08 4 1 e 0 6 ) x r 2 “1 一( 1 一v 厕 式中：，= 事故率：y = 车辆运行速度；哥= 车辆平均速度， ( 3 ) 同济大学梁夏对高速公路的各线形指标( 如平曲线半径、缓和曲线参数、曲线转角、 竖曲线半径等) 按大小区间进行分类，并采用数理统计的方法对各类指标的事故率进行比较 分析，获得了在一定的置信度下各类指标对道路安全的相对差异，从而评价各线形要素对道 路安全的影响【q 】。 ( 4 ) 同济大学孔令旗对高速公路几何线形与运行车速的关系进行研究提出了基丁- 人l 神经网络的高速公路运行车速预测模型，并在预测模型的基础上提出了运行车速预测流程， 建立了运行车速与道路安全性的评价模型。 ( 5 ) 西安公路交通大学周伟和罗石贵利用交通冲突技术，对路段上的交通冲突进行观测， 分别建立了单个路段和多个路段的事故判定模型【2 “。 单个路段的安全判定：多个路段的安全判定： r _ = 一 f = 一工+ “口，2 i t s 2 2 ( q ) + 9 2 ( e 2 ) + 1 4 4 w 2 ( p 3 ) 式中：f ：临界冲突值( 阀限值) ： 式中：t s w = 射种冲突特征的“危险度”，j = 1 ，2 ，3 ； x = 路段上严重冲突次数： e i = 低危险冲突数( 次) ； 五= 时段呐预测冲突值： e 2 = 危险冲突数( 次) ； e 3 = 很危险冲突数( 次) ； ( 6 ) 北京工业大学罗江涛、刘小明、任福田等学者在研究国内外道路交通安全评价方法 的基础上，运用灰色系统理论建立了道路交通安全灰色评价方法。 ( 7 ) 两安公路交通大学的马银波和严宝杰建立了宏观交通流模型和微观车流约束模， 福建农林火学申请颂：l 学位论文 第6 亘1 第一章绪论 高速公路基本路段交通安全分析 宏观模型：微观模型： k ：坚! ! 生丛 r ：三 k = v kv 。 车辆约束方程：t 2 ；l 2 “；k 兰k ；vs ； 1 2 3 国内外研究现状评述 道路安全领域涉及范围很广，大体可以分为人、车、路、环境四个大方面，这几方面是 相互关联、密切联系的。要达到评价道路设施的安全性目的，仅从一个方面分析是不充分的， 研究道路的安全性必须综合考虑这四个方面的影响。 目前，国内外对道路安全的研究重点是运行车速、道路几何设计、交通环境( 雨、雾、 雪等天气条件) 、驾驶员的心理一生理因素、交通安全设施等几个方面，采用的方法主要是 统计分析的方法，即通过对不同路段、交通环境下的事故进行统计，以车道宽度、曲线半径、 交通量、交通组成等因素为变量，建立回归方程例如美国的双车道事故预测模型，该模型 建立了车道宽度、路侧环境、平曲线和竖曲线等因素与交通事故的回归关系。 从传统的交通事故研究方法分析，主要采用数理统计分析的方法，分析事故发生的原因， 研究事故发生率和里程分布律与不同天气、路面情况、照明条件、驾驶行为等因素的关系， 绘制图表，建立事故统计规律的回归模型。例如在事故预测模型的研究中，目前的研究成果 基本上都是通过对不同的道路线形、环境、事故数进行统计，并且结合其它相关因素，如车 道宽度、曲线半径、交通量等，建立多元回归方程。 我国公路上运行的车辆组成复杂、性能差别大，混合车流之间的相互干扰较大。在相同 道路条件的路段中，混合车流中车型组成比例也不同车辆行驶特性差异诱发的危险驾驶行 为急剧增加，导致交通事故频繁发生。因此，对交通事故进行简单的统计分析，并不能科学 有效地表征事故潜在的原因。 综上所述，在交通事故统计分析的基础上，对事故多发路段进行实时交通微观分析，能 提高对交通事故的客观认识，对于分析高速公路基本路段的安全性有一定的借鉴意义。 1 3 研究的必要性、内容和目标 1 3 1 研究必要性和可行性 在我国交通流组成复杂，不同类型车辆问的速度相差悬殊，运行中相互干扰现象严重， 既限制了车辆的行驶性能，又易导致车辆之间发生冲突。在我国高等级公路交通量构成中， 福建农林大学申请硕j 学位论文 第7 贝 腭 y 盼 足 一2 | l = q 矿 第一章绪论 高速公路基本路段交通安全分析 小汽车比例明显低，中型货车比例高，且车辆总体性能低。交通事故的发生不仅与交通量、 车流的混合程度有关，而且与各种车辆的车速、动力特性、外形尺寸、爬坡能力、负载程度 等因素有关。从交通流特性分析，交通组成越复杂，车流运动就越混乱，相互干扰就越大t 发生交通事故可能性也就越大。图1 3 为某高速公路事故车辆组成。 图1 32 0 0 1 2 0 0 3 年某高速公路事故车辆组成 从图1 3 的事故车辆组成分析，小型客车为主要的事故车型，占总数的5 1 ，其次是大 型货车和重型货车，分别占总数的1 9 和1 1 ，事故主要车辆是高速车辆和低速车辆，事故 占8 0 。可见，不同车流间潜在的冲突影响道路的安全运营。 表】22 0 0 1 2 0 0 3 年某高速公路事故形态统计表 2 0 0 l2 0 0 22 0 0 3 事故参数 事故数比例( )事故数比例( )事故数比例( ) 台计1 9 4l 0 02 5 4l o o1 4 8 l o o 追尾相撞7 84 0 2 i1 3 65 35 45 73 85 i 事侧面相撞 94 6 4623 674 7 3 故 撞固定物 6 63 4 0 26 32 4 8 04 83 24 3 形 同向刮擦 1 1 5 6 7l55 9 l1 387 8 态 翻车 8 4 1 21 87 0 93 20 3 其它2 2 1 13 4 1 66 3 02 0 1 35 1 从表1 2 的事故形态分析，追尾相撞和撞固定物是事故的主要形态，约占7 5 即由于 驾驶员超速行驶、措施不当、疏忽大意造成大量车辆追尾事故。其中，车辆之间发生的事故一一 追尾相撞、侧向相撞和同向刮擦，分别为5 0 5 2 、6 1 8 1 、7 7 。 目前，交通安全的研究主要集中在单车自由行驶状态下的安全分析，而对于车辆运行特 征与交通事故之间缺乏深入的研究。因此，开展以微观交通流理论为基础的高速公路安全分 析，对开拓交通安全研究领域具有一定的创新性。另一方面，交通流理论从2 0 世纪4 0 年代 诞生以来，经过学多交通学者的研究已趋于成熟。这为研究微观交通安全提供了坚实的理论 福建农林九学申请硕士学位论文第8 页 第一章绪论高速公路基本路段交通安全分析 依据。基于微观交通流理论的交通安全分析，同时借助微观交通仿真软件，能够从理论和实 践两方面保证安全分析模型的合理性和科学性，具有一定的研究价值。 1 3 2 研究内容 高速公路基本路段安全分析是高速公路交通安全研究的一个重要内容。借助传统事故统 计方法评价高速公路路段安全性方法，存在着“小样本、长周期、大区域、低信度”等缺陷。 由于缺乏足够、可靠的事故数据，阻碍了该分析方法的进一步深入研究，而且它还只是一种 事后的评价方法，并不能预知潜在的危险，更不能用于实时的交通安全管理。对事故的成因 也只能做定性分析，缺乏定量的描述。 本文研究高速公路基本路段微观交通安全，主要包括以下四个方面： 1 以微观交通流理论为基础分析高速公路危险路段车辆运行特征。包括交通情形下i 卜 车辆的运行特征，根据安全约束条件，分析车辆安全行车的状态参数，如运行车速、减速度： 2 分析影响车辆安全行车的因素，选择适当的分析指标，建立高速公路基本路段行车危 险系数，对危险路段上车辆行车安全性进行分析： 3 根据微观交通安全研究的特点，设计适合的交通数据采集方法，利用计算机工具处理 分析数据，分析高速公路基本路段的安全性。 1 3 3 研究目标 通过本研究主要实现以f 几个目标： 1 对微观交通流模型进行系统整理，阐述基于微观交通理论的安全分析的可行性； 2 根据车辆动力学原理和交通安全约束条件，建立车辆行车安全模型； 3 分析影响行车安全的因素，并选择主要影响因素，建立路段安全性分析模型； 4 选用试验路段，采集交通数据，验证模型的适用性。 1 4 研究的目的和意义 1 4 1 研究目的 论文研究的目的有四个： 1 将微观交通流模型引入道路交通安全研究领域，采用演绎法，即先建立微观车流运动 安全模型，然后应用模型对实际交通进行分析，建立科学合理的车流运行安全分析模型： 2 建立实时交通数据采集方案，为今后交通事故数据收集提供新方法； 3 根据目前交通冲突理论存在的缺陷，考虑车辆相互影响下的驾驶特性，改进冲突车流 ，。_ - _ _ 。_ _ _ - _ _ _ _ _ - - _ - - _ _ - _ _ _ - _ - _ - _ - _ _ - - - _ _ - 福建农林大学申请硕上学位论殳 笫9 负 危险度判定指标，建立行车危险判定模型并对高速公路基本路段的安全性进行研究- 1 4 2 研究意义 本研究的意义在于： 1 论文对道路安全的研究方法不同于传统的分类统计回归方法，而是以微观交通流理论 为基础。以车辆行车安全为约束条件，建立车辆安全行车模型，并应用于高速公路基本路段 的交通安全分析，在研究思路上具有一定的新颖性； 2 研究不同交通状态下车流运行危险度，并采用适当形式量化分析，试解决咀往交通安 全分析只能通过经验和定性的方法进行评价的不足，建立实时安全分析的客观标准。 1 5 本章小结 论文首先对国内外道路交通安全研究现状进行了回顾，并对目前研究现状进行综述，分 析了目前安全研究存在不足之处。在此基础智商，提出了采用微观交通流理论研究高速公路 基本路段交通安全的思路，并论证了运用微观交通流理论研究道路安全的必要性和可行性， 明确了研究内容和目标。 参考文献 1 r o a d p e a c ew o r l d sf i r s tr o a dd e a t h r l o n d o n ，2 0 0 3 ( 2 f a i mnc r 口ht h el i m i t so f c ws a f e t y r l o n d o n ，b o x t r e e 1 9 9 7 3 j a c o b s g a e r o n t h o m a s a ，a s t r o p a e s t i m a t i n gg l o b a lr o a d f a t a l i t i e s r t r a n s p o r tr e s e a r c hl a b o r a t o r y , 2 0 0 0 ( 4 4 , 5 ) 。 4 m u r r a yc j l l o p e z a d g l o b a lh e a l t hs t a t i s t i c s ：a c o m p e n d i u mo f i n c i d e n c e ，p r e v a l e n c ea n dm o r t a l i t ye s t i m a t e s f o r 2 0 0c o a d i t i o n s r 】h a r v a r ds c h o o lo f p u b l i e h e a t t h ，1 9 9 6 5 k o p i t se 。c r o p p e rm t r a f f i cf a t a l i t i e sa n de c o n o m i cg r o w t h r t h ew o r l db a n k ，2 0 0 3 ( 3 0 3 5 ) 6 z h o u ye ta 1 p r o d u c t i v i t y l o s e s f r o m i n j u r y i n c h i n a , 1 i n j u r y p r e v e n t i o n ，2 0 0 3 、9 ：1 2 4 - 1 2 7 7 w e g m a nf e l s e n a a r ps u s t a i n a b l es o l u t i o n s t o i m p r o v er o a ds a f e t y i n t h e n e t h e r l a n d sl e i d s c h e n d a m r ， i n s t i t u t ef o rr o a ds a f e t yr e s e a r c h ( s w o v ) 1 9 9 7 8 孙大志道路安全评价 d 同济大学硕士学位论文，2 0 0 0 9 粱夏公路几何线形与道路安全性关系的研究 d 同济大学硕士学位论文，2 0 0 2 1 0 a a s h t o h i g h w a ys a f e t yd e s i g na n do p e r a t i o n sg u i d e1 9 9 7 1 1 孔令旗基于运营车速的高速公路几何线形评价 d 同济大学硕士学位论文，2 0 0 4 1 2 交通部公路路线设计规范( g bj t j 们1 9 4 ) m 北京：人民交通出版社，1 9 9 4 1 3 交通部公路工程技术标准( g bj t j0 0 1 9 7 ) m 北京：人民交通出版社，1 9 9 7 1 1 4 郭忠印。方守思道路安全工程 m 北京：人民交通出版社2 0 0 3 1 5 1 方守恩道路安全工程 d 同济大学博士学位论文，2 0 0 0 福连农林九学申请硕士学位论文靖1 0 血 第一章绪论高速公路基本路段交通安全分析 1 6 程文，郭忠印，孔令旗路线线形与道路安全关系的研究 j 台肥工业大学学报( 自然科学版) ，2 0 0 2 ， 2 5 ( 5 ) ：7 0 3 7 0 6 1 7 t r a n s p o r t a t i o nr e s e a r c hb o a r d c o n t r a c t o r sf i n a lr e p o r t ：d e v e l o p m e n to fah i g h w a ys a f e t ym a n u a l r 2 0 0 3 1 8 裴玉龙道路交通事故道路条件成因分析及预防对策研究 j 中国公路学报，2 0 0 3 1 6 ( 4 ) 7 7 _ 8 2 1 9 杜博英，方守恩车速降低与交通安全评价 j 山东交通科技，2 0 0 26 6 6 8 2 0 b 中巴布可夫著。景天然译道路条件与交通安全 眦上海：同济大学出版社，1 9 9 0 2 1 j 杜博英运行车速与道路线形 d 上海：同济大学硕士论文2 0 0 3 2 2 k e l v i nk w y a u r i s kf a c t o r sa f f e c t i n gt h es e v e r i t yo fs i n g l ev e h i c l et r a f f i ca c c i d e n t si nh o n gk o n g j a c c i d e n ta n a l y s i sa n dp r e v e n t i o n2 0 0 4 ，( 3 6 ) ：3 3 3 - 3 4 0 2 3 m o h a m e da b d e l a t y , h a s s a na b d e l w a h a ba n a l y s i sa n dp r e d i c t i o no ft r a f f i cf a t a l i t i e sr e s u l t i n gf r o ma n g l e c o l l i s i o n s i n c l u d i n gt h ee f f e c to fv e h i c l e s c o n f i g u r a t i o na n dc o m p a t i b i l i t y j a c c i d e n ta n a l y s i sa n d p r e v e n t i o n 2 0 0 4 ( 3 6 ) ：4 5 7 4 6 9 2 4 罗石贵，周伟路段交通冲突的调查技术 j 长安大学学报( 自然科学版) ，2 0 0 3 ，2 3 ( 1 ) ：7 i 7 5 2 5 崩伟，罗石贵路段交通事故多发点的冲突判定方法 j 中国公路学报2 0 0 0 1 3 ( i ) ：8 卜8 6 2 6 3f r a n c e s c av a l e n t ，f l a v i os c h i a v a , c e c i l i as a v o n i t t o r i s kf a c t o r sf o rf a t a lr o a dt r a m ca c c i d e n t si nu d i n e i t a l y j a c c i d e n t a n a