（交通运输规划与管理专业论文）城市道路平面交叉口交通安全评价研究.pdf

华 华 中 中 科 科 技 技 大 大 学 学 硕 硕 士 士 学 学 位 位 论 论 文 文 摘摘 要要 随着城市化进程的不断加快，我国城市规模有了很快的发展。但随之而来也引 起了许多矛盾与问题。城市交通拥堵、交通秩序混乱，交通事故频繁，特别在平面 交叉口情况更为严峻。我国对平面交叉口交通安全评价方法主要是基于事故率的评 价方法，如概率统计法和强度分析法。基于非事故率的平面交叉口交通安全评价方 法研究起步较晚，理论和实践尚不成熟。本文提出了平面交叉口交通冲突量指标， 研究基于交通冲突量的平面交叉口交通安全评价模型和方法。 本文在分析和研究现有平面交叉口交通安全评价模型和方法的基础上，利用在 信号交叉口，人与车的冲突状况和车与车的冲突状况，研究了基于交通冲突量的平 面交叉口交通安全评价模型，作为平面交叉口安全评价的依据和准则。在平面交叉 口交通安全评价模型中，利用人与车存在交会次数的可能性，把 10 分钟内行人和车 辆可能发生冲突的次数作为人与车的冲突量指标；利用车与车存在可能的冲突次数， 把 10 分钟内车辆和车辆可能发生冲突的次数作为车与车的冲突量指标。并把两个指 标值的加权平均值作为平面交叉口交通冲突量指标，以此评价城市道路平面交叉口 的安全度。同时，通过利用灰色聚类法对交通冲突指标进行分类，确定安全等级， 将城市道路平面交叉口安全分为 4 个等级，很安全、安全、一般、不安全，以此确 定平面交叉口的建设改善顺序。 对于指标检验部分，根据不同地点高峰和平峰的调查数据，交通量和行人流量 以及交叉口实际冲突数，用模型来计算人与车冲突量指标和车与车冲突量指标以及 交通冲突量指标，检验计算的指标值和实际的冲突数之间的相关性。最后以武汉市 6 个平面交叉口进行实地调查，利用平面交叉口交通冲突量指标对其进行安全评价， 证实本文研究的基于交通冲突量的平面交叉口交通安全评价方法的可操作性，并且 能够符合实际，反应城市道路平面交叉口安全状况。 关键词关键词：交通安全 交通冲突 安全评价 灰色聚类 交通安全措施 i 华 华 中 中 科 科 技 技 大 大 学 学 硕 硕 士 士 学 学 位 位 论 论 文 文 abstract as the quicker pace of urbanization, the urban in our country has been much scaled, with a great many problems coming into being. for example, urban traffic jams, traffic chaos and frequent traffic accidents are more serious in intersections. the main base of intersection traffic safety evaluation method study in our country is accident rate evaluation, such as probability statistics method and intensity analysis. the intersection safety evaluation method on the base of non-accident rate is not mature in theory and practice. the thesis suggests the points of conflict index and studies intersection safety evaluation model and method that base upon the points of conflict index. the thesis analyzes and studies existing models and methods of intersection safety evaluation, on the base of which studies the points of conflict based intersection safety evaluation model and make it principle of intersection safety evaluation with regard to the conflicts between human and vehicles and between vehicles and vehicles at signalized intersection. the model utilizes the possibility of conflicts between human and vehicle and makes points of possible conflicts between pedestrians and vehicles in 10 minutes the human vehicle index; it utilizes the possibility of conflicts between vehicles and vehicles and makes points of possible conflicts between pedestrians and vehicles in 10 minutes the vehicle vehicle index. then weighing average value of the two indexes is considered to be intersection traffic points of conflict index and is also used to evaluate urban road safety. meanwhile, urban intersections are divided into 4 classes-unsafe, normal, safe, very safe, with application of grey clustering model, in order to definite the intersection improvement sequence. as to the index test, according to data of traffic peak and non-peak traffic in different sites, traffic volume, pedestrian volume and points of conflict at intersections, the model of three indexes are used to calculate points of conflict index of human-vehicle and vehicle-vehicle and test the relevance of the calculated and the actual points of conflict. at last, safety of 6 intersections in wuhan is evaluated by applying the intersection points of conflict value. it comes out that the feasibility of the index in this thesis and its actual reflection to urban traffic intersection safety. keywords: traffic safety traffic conflicts traffic safety evaluation gray cluster traffic safety measure ii 华 华 中 中 科 科 技 技 大 大 学 学 硕 硕 士 士 学 学 位 位 论 论 文 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，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他 个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集 体， 均已在文中以明确方式标明。 本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。 本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密，在 年解密后适用本授权书。 不保密。 本论文属于 （请在以上方框内打“” ） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 日期： 华 华 中 中 科 科 技 技 大 大 学 学 硕 硕 士 士 学 学 位 位 论 论 文 文 1 概概 述述 1.1 问题的提出问题的提出 汽车已成为人类文明与进步的标志，但也给人类带来了很多交通安全问题。进 入 20 世纪 90 年代以后，全世界每年机动车事故造成的死亡人数高达 70 多万人，占 全世界意外事故死亡人数的 20%以上， 这意味着每 50 秒钟就有 1 人死于道路交通事 故。 整个 20 世纪， 世界上已有 3300 多万人在车轮下丧生l， 交通事故已成为一场 “无 休止的战争”2。 从世界范围看，我国人口占世界 21.0%，交通事故死亡人数占世界 13.5%，人均 交通事故死亡人数约为世界水平的 1/1.5，可以说，我国平均交通安全度高于世界平 均水平3。但我国机动车拥有量仅占世界 3.5%，从车均交通事故死亡相比，我国则 是世界平均水平的 3.88 倍； 而且我国城市化水平仅为 30%4， 世界平均水平为 44.2% 3。所以我国的交通安全问题还是比较严峻的。 从国内纵向看， 我国每年交通事故的死亡人数已从改革开放开始1978年的14096 人增加到 2001 年的 106000 人5，增长了将近 7.5 倍，年均增长率高达 9.2%。因此， 我国道路交通安全状况令人十分担忧。 平面交叉口作为城市道路网中最为重要的一个部分，它的功能是连接相交道路， 使其构成道路网，从而实现人和物的移动。由于平面交叉口通常有多向交通流集中， 所以在整个路网中，平面交叉口是道路通行能力的瓶颈和交通事故的多发地。据统 计发生在平面交叉口的交通事故占很大的比例，我国对国内城市的交通事故抽样表 明，发生在平面交叉口的交通事故数约占 30%；联邦德国城市的交通事故发生在平 面交叉口约占 60%80%；据美国统计资料显示，发生在平面交叉口事故数占总事 故的 36%左右，市区平面交叉口死亡事故占总死亡事故的 37%，郊区平面交叉口占 15%；1990 年日本对死亡事故发生地点进行统计，发生在平面交叉口及其附近的事 故数为 4491 起，占总事故的 42.2%6。由此可见平面交叉口的交通安全问题更加值 得重视。而提高平面交叉口交通安全的有效手段是对其进行合理设计和科学管理。 1 华 华 中 中 科 科 技 技 大 大 学 学 硕 硕 士 士 学 学 位 位 论 论 文 文 在实施平面交叉口安全管理之前，应对其进行交通安全评价，保证改善措施的有效 性和合理性。 我国在交通领域的研究起步较晚，对交通安全问题的重视也相对较晚，对于平 面交叉口交通安全评价的方法主要考虑的是基于事故率的方法。这种方法虽然已有 一些有益的尝试和探索，但仍然缺乏与国情有效结合的理论研究。因此，本文从以 下几点进行研究： 首先，现有平面交叉口交通安全的评价方法众多，并多是繁琐的理论研究和复 杂的计算公式，实际应用起来比较困难。本文认为，作为一种应用研究，应该注重 它的可操作性和实用性。本文就是试图建立一个结构清晰、使用方便、面向交通管 理者的平面交叉口交通安全评价模型和方法。 其次，平面交又口作为城市道路网中重要的部分，其安全评价具有多因素、多 目标、多功能、多学科、多措施等特点。而现有的评价方法多是单指标评价，这不 利于全面反映平面交叉口的实际状况，应从产生交通安全隐患的因素进行研究，建 立一个能反映众多因素的指标，避免应用单一的事故统计数据或者强度分析的不确 定性。 第三，现有的一些平面交叉口交通安全评价方法多是利用事故率统计方法，其 存在着长周期、可信度低的特点。另外，此方法不能评价新建或者缺乏基础数据的 平面交叉口的交通安全。所以应用非事故率的平面交叉口交通冲突量安全评价方法 是一项值得研究的课题。 本课题的研究目标就是在利用已有研究成果的基础上，以交通冲突量为主要研 究对象，筛选出能够反映平面交叉口交通安全的评价指标，并建立符合我国城市交 通特点的平面交叉口交通安全评价方法。整个方法力求操作性强、实用，又具有可 比性，能为城市交通管理部门提供一个科学工具，用来评价作为城市路网主要结点 的平面交叉口，以达到充分挖掘其潜力，提高其服务水平的目的。 1.2 国内外研究现状国内外研究现状 国外，针对道路交通安全的研究较早，并且提出了较完善的安全系统理论，如： 2 华 华 中 中 科 科 技 技 大 大 学 学 硕 硕 士 士 学 学 位 位 论 论 文 文 英国 1987 年开始安全审核研究工作，到 1996 年iht出版了道路安全评价指南 (guidelines to road safety audit of highway)， 明确规定了安全审查的实施方法和实施 规程，并提出了评价清单；澳大利亚 1992 年制定了国家道路安全战略，开展大量研 究工作，由austroad建立了道路安全评价指南，确定了“道路安全以人为本，遵 守为用户设计”的原则，强调在设计中考虑所有用户；美国 1995 年提出安全审核报 告 road safety audit: a new tool for accident prevention ， 这份报告对安全性和道路 及其环境的影响、保证安全性的设计参数取值都做了详细的论述7。 另外，对于交通安全评价方法的研究，主要有专家经验法、回归法、速度中介 法和交通冲突技术。 专家经验法：由长期从事道路工作的专家对道路的各种条件进行安全评价。这 种方法随机性较大，只能作定性分析，不能给出定量模型。 回归法：回归法又包括线性回归模型和非线性回归模型，确定性模型和概率模 型。线性回归模型是最基本的模型，它假设道路交通事故的发生与若干个道路条件 因素相关，根据一定量的统计数据进行回归分析。这种模型由于在自变量的选择上 有很大的主观随意性，并且假定事故数是若干因素的确定函数，往往得到的结果跟 实际有很大的差距。为克服这种缺陷，又发展了概率模型，其中较为典型的是泊松 回归模型8。这种模型认为， 在一定时间内一定交通情况下某路段上发生的事故次数 （事故率）的概率服从泊松分布。为了克服泊松回归方差与期望值相等的缺陷，之 后又发展了负二项回归8以及贝叶斯统计等方法。 速度中介法9：这种方法认为，车速与事故间存在密切关系，而且是酿成事故的 主要原因，特别是道路条件对车辆的最直接影响表现在速度上。因此可以利用运行 车辆的速度特征及其变化来分析道路条件与事故间的关系。 交通冲突技术：美国学者伯金斯等人提出了交通冲突技术(tct)，这种方法需要 一定的辅助技术，对交通冲突的观察比较复杂，实现起来相对比较困难。 另外a.s.hakkert提出了cart(the classification and regression tree)法10来分析 城际间主要道路的安全等级，该方法用二进制树的结构来详细解释道路安全和变量 之间的关系，由于所研究的变量和道路条件有限，只具备一定的代表性。 3 华 华 中 中 科 科 技 技 大 大 学 学 硕 硕 士 士 学 学 位 位 论 论 文 文 目前，国内对交通安全的评价方法大致可以分为 2 类：概率数理统计方法和强 度分析法。概率数理统计法中包含事故绝对数法、事故率法等，这种方法在统计上 简单易行，不足之处是对事故的分析过于简单，没有考虑到不同道路交通条件的差 别，使得评价结果往往缺乏科学性和说服力。事故率法最先由前苏联的巴布可夫教 授11提出，后来在世界各国得到了进一步完善和推广。它采用相对比较和统计分析 的方法，孤立的分析各道路因素与事故的关系，得出各道路因素对交通安全的影响 系数，某路段上的各因素安全系数的乘积作为路段的安全系数。这种方法虽简便易 行，但各路段上的交通安全状况是由众多因素综合作用的结果，而分析中未考虑各 因素间的综合作用，因而这种方法缺乏理论上的严密性。我国同济大学的景天然教 授，利用该法对我国的交通事故与道路条件进行统计分析后，得出了适合我国的道 路条件与交通事故的关系模型12。 在强度分析法中往往采用万车死亡数、10 万车死亡数、亿车公里事故数等指标， 这些指标由于加入了相对参照数据，使得不同道路指标间的比较更趋科学合理。其 不足之处是指标值考虑因素过少，而事故本身是多种因素作用的结果，其次以一个 单一的指标值作为评价依据，可信度不够高13。 1998 年，张苏提出了中国交通冲突技术(chinese traffic conflict technique，简称 ctct)14， 建立了符合我国交通及冲突环境的冲突判别tac(time to accident chinese) 标准，但这种方法操作起来比较复杂。它认为交通冲突的多少在一定程度上就代表 了交通事故的多少，进而可以利用分析道路条件与交通冲突的关系来代替分析道路 条件与交通事故的关系。这样可以通过短时间的观测获取大量的交通冲突样本，从 而在很大程度上克服了事故数评价方法的“小样本、长周期、大区域、低信度”的 弊端。但在实际应用中，交通冲突的判定标准带有很强的主观性，而它又直接影响 到分析的结果；其次，交通冲突与事故之间的关系还有待进一步研究。 从 2000 年起，由公安部与建设部组织全国各级城市进行“畅通工程”的建设， 制订了城市交通评价指标，规范了城市交通的秩序，取得了较好的效果，并在一定 程度上抑制了交通事故的发生。 4 华 华 中 中 科 科 技 技 大 大 学 学 硕 硕 士 士 学 学 位 位 论 论 文 文 1.3 主要研究内容主要研究内容 建立基于交通冲突量的平面交叉口交通安全评价模型，对平面交叉口交通安全 进行评价，实质上是对平面交叉口上人与车之间和车与车之间存在冲突进行分析， 建立平面交叉口交通冲突量指标，这是进行交叉口治理和改造的必要前提。评价结 果可以用于比较城市道路系统中各个平面交叉口服务水平的优劣，为决策者寻求和 解决城市交通症结提供科学依据。因此，本文的主要研究内容为： （1）在分析我国城市道路和交通安全现状的基础上，研究影响交通安全的主要 因素。影响因素主要由人的因素、车的因素、路的因素和环境的因素组成。 （2）在分析常见平面交叉口类型的基础上，总结现有平面交叉口安全评价的模 型和方法。评价模型主要以事故率为基础的直接评价方法和非事故率间接评价方法 两种类型，并讨论其优缺点。 （3）通过交通流理论和概率统计方法确定人与车冲突量指标和车与车冲突量指 标。人与车的冲突量指标和车与车的冲突量指标反映行人与车辆和车辆与车辆的碰 撞产生事故的安全程度，冲突量指标越大，产生碰撞的机会越大，交叉口就越危险。 （4）根据人与车冲突量指标和车与车冲突量指标，将行人流量和交通流量比例 作为权重，确定交通冲突量指标，以此来评价平面交叉口交通安全程度。 （5）对交通冲突量指标进行灰色聚类，将平面交叉口安全等级分为四级：很安 全、安全、一般和不安全。根据安全等级可以对平面交叉口进行有序改建。 （6） 通过对武汉市多个平面交叉口高峰和平峰时段的调查， 观测得到交通流量、 行人流量和实际冲突数，应用模型计算人与车的冲突量指标和车与车的冲突量指标， 以及平面交叉口交通冲突量指标，检验三个指标的适应性。 （7）根据城市道路交通安全存在的问题，提出了宏观和微观改善措施。 （8）对武汉市 6 个平面交叉口进行实例研究，将 6 个交叉口分为 4 个等级，并 且提出相应的改善措施。 5 华 华 中 中 科 科 技 技 大 大 学 学 硕 硕 士 士 学 学 位 位 论 论 文 文 2 平面交叉口交通安全现状分析平面交叉口交通安全现状分析 2.1 我国城市道路交通现状我国城市道路交通现状 城市道路是城市的骨架，是城市的基础设施，与城市生活、生产有着密切的关 系。改革开放以后，我国城市化进程明显加快，城市人口日益剧增。1978 年以前， 我国 100 万人口以上的城市只有 10 个；1995 年我国 100 万人口以上的城市达到了 32 个，其中 200 万以上的人口城市就有 10 个。截至 2003 年末，人口 100 万以上的 城市上升到 174 个，200 万以上的人口城市有 12 个，全国设市城市 660 个，城市人 口约为 5.23 亿人15。据推算，到 2010 年，我国城市人口可达到 6.5 亿人左右，约占 全国总人口的 50%。随着城市经济的发展和城市规模的扩大，机动车的保有量迅速 增长，然而城市道路基础设施发展相对缓慢，满足不了城市的交通需求，以致出现 了交通紧张的局面。据统计数据显示，从 1985 年到 1995 年，中国城市人均拥有道 路面积由 3.1 平方米增加到 7.3 平方米，同期全国机动车拥有量由 415.7 万辆急剧增 至 2534.6 万辆。至 2003 年，城市人均道路面积 9.34 平方米，全国机动车拥有量约 为 1 亿辆16。我国城市人均道路面积虽然有所增加，但是我国城市道路网密度普遍 较低。与美国、日本、意大利、俄国和韩国等大城市相比，平均城市道路的面积率 仅为国外平均值的 1/4，平均人均道路面积仅为国外平均值的 1/8，平均道路网密度 约为国外平均值的 1/41。所以，我国城市交通的问题比较严峻。 另外，交通基础设施建设落后还表现在城市机动车停车位严重不足，停车难， 乱停车，严重影响到城市道路安全。据统计，1998 年北京市停车泊位仅有 7 万多个， 停车泊位占机动车总数不足 6%，其中 1.7 万个还是占路停车，与实际的需求相差很 远。长沙市现有 95%的私家车和 60%的公车无停车场地，全市每天有 8 千辆无处停 车。又如武汉市配置各类公共停车场仅有 107 处，合计面积约为 18.8 万m2，其中还 包括临时停车场 24 处， 其停车场面积仅为所需面积的 5.3%。 上海市市区现有停车点 （处）共 252 个，提供停车泊位 9115 个，停车场面积为 12.9 万m2，与市区道路总面 积之比仅为 1:5001。 6 华 华 中 中 科 科 技 技 大 大 学 学 硕 硕 士 士 学 学 位 位 论 论 文 文 我国道路交通现状是不仅机动车增长迅速、路网密度低、停车位少，而且大部 分道路标准比较低、路况较差、交通安全设施落后，更重要的是在道路上行驶的车 种复杂，机动车与非机动车混合行驶现象比较严重。这种混合型交通既是交通肇事 的潜在祸源，又是阻碍交通和污染环境的根源。此外，自行车、行人交通安全意识 淡薄，不遵守交通秩序，任意横穿、斜行、抢道也是道路交通秩序变得混乱的原因。 2.2 我国城市道路交通安全现状我国城市道路交通安全现状 与世界各国相比，中国的道路交通安全问题就显得更为严重。我国的交通事故 基本是随着国民经济的发展而逐步上升的。 每年全国交通事故死亡人数在20世纪50、 60 年代为几百到几千人，70 年代发展为 12 万人。1984 年后，事故死亡人数急剧 上升，19881990 年期间稍有回落。1991 年随着改革开放的深入，国家总体经济实 力增强。汽车和交通运输业迅速发展，汽车等机动车拥有量急剧上升。至 2001 年， 全国平均每天因交通事故死亡的人数已达 300 人。 表表 2-1 各年份交通事故情各年份交通事故情况况1 年份 交通事故次 数 死亡人 数 受伤人数万车死亡率 10 万人口死亡 率 直接经济损 失（亿元） 1990 250297 49271 155072 33.38 4.31 3.64 1991 264817 53292 162019 32.15 4.6 4.28 1992 228278 58729 144264 30.19 5.0 6.45 1993 242343 63508 142251 27.24 5.36 9.99 1994 253537 66362 148817 24.26 5.54 13.33 1995 271843 71494 159308 22.48 5.9 15.23 1996 287685 73655 174447 20.41 6.02 17.18 1997 304217 73861 190128 17.5 5.97 18.46 1998 346129 78067 222721 17.3 6.25 19.30 1999 412860 83529 286080 15.45 6.82 21.23 2000 616971 93853 418721 15.60 7.27 26.69 2001 757000 106000 545432 15.46 8.51 30.92 2002 773137 109381 562248 13.71 8.79 33.24 2003 667507 104372 474174 10.8 8.08 33.70 2004 567753 99217 451810 9.2 7.63 27.7 表 21 和图 21 分别表示了从 1990 年至 2004 年的 15 年来我国交通事故发生 的次数、死亡人数、受伤人数和直接经济损失等情况。从表和图中可以看到，最近 10 年内，我国的道路交通事故次数、死亡人数和受伤人数增长迅速，道路交通安全 7 华 华 中 中 科 科 技 技 大 大 学 学 硕 硕 士 士 学 学 位 位 论 论 文 文 形势十分严峻。其中造成交通事故如此严重的主要原因有：我国城市化步伐加快， 城市道路里程的增加满足不了机动车数量增长的需求，城市交通管理系统及设备较 西方发达国家落后，交通参与者安全意识淡薄，政府对交通安全研究的投入不能满 足科研的需求。城市道路交通事故已给当今社会文明和进步蒙上了一层阴影，成为 人类社会的一大公害。因而对交通安全的研究始终是世界各国学者的一项重要课题。 各年份交通事故情况 0 100000 200000 300000 400000 500000 600000 700000 800000 900000 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 事故次数 受伤人数 死亡人数 图图2-1 交通事故随年份的变化图交通事故随年份的变化图 2.3 平面交叉口交通安全现状分析平面交叉口交通安全现状分析 平面交叉口是各种车辆进行汇集和转向的区域，不同流向的车辆、非机动车和 行人在此交会，使得平面交叉口交通安全更为严峻。在车辆的交汇点，即冲突点， 车辆可能会发生挤、碰、撞，是发生交通事故的多发地点。 同时，由于非机动车的存在，特别是自行车，行驶自由、灵活而且容易掌握， 所以自行车的安全问题很容易被忽视17。我国非机动车比较多。据 1996 年北京市的 统计数据，各种交通方式的分担率分别为：自行车 50.28%，公共交通 27.71%，步行 13.79%，单位车 4.38%，其他 5.0%18。在交叉口自行车和机动车汇合混行，使得更 加容易发生交通事故。 另外，我国城市人口密集，许多城市的中心地区，房屋密集、商店林立，行人 众多，特别是在交叉口，步行交通量很大。据统计，北京西单北大街和崇文门路口 高峰小时的人流量分别为 1.2 万人和 0.35 万人；上海的延安东路、静安寺、四平路、 徐家汇均在 1.22.2 万人；广州的中山路、延安路、北京路、起义路亦在 0.51.7 8 华 华 中 中 科 科 技 技 大 大 学 学 硕 硕 士 士 学 学 位 位 论 论 文 文 万人之间；武汉、重庆、南京中心地带的人流量也高达 0.52 万。据郑州市 1991 年 1 月 20 日的调查资料，高峰小时进入二七广场的行人超过 16000 人次，各路口平均 约 4700 人次19。行人多且交通安全意识淡薄，就会产生交通事故。据长沙市 1993 年至 1997 年的交通事故统计资料， 直接由行人引起的交通事故约占总事故数的 8%， 而死亡人数占交通事故死亡总人数的 17%以上20。通过实地调查也发现，行人不走 人行横道、翻越隔离带，非机动车争道抢行等交通违章现象极为普遍。这也是我国 平面交叉口交通安全严峻的原因。 据以上分析，我国平面交叉口交通事故发生率很高。据统计，我国对国内城市 的交通事故抽样表明，发生在平面交叉口的交通事故数约占 30%6。所以，对平面交 叉口交通安全评价方法进行研究是有很大意义的。 在交通安全评价之前，应先对影响交通安全的因素进行分析，得出影响安全的 根本原因，同时为评价指标的确定和改善措施的制定奠定基础。 2.4 道路交通安全影响因素分析道路交通安全影响因素分析 道路交通系统是由人、车、路和环境等要素构成的一个动态系统。在这个系统 中，任何因素的不可靠、不平衡、不稳定都可能导致种种的冲突与矛盾，从而引发 交通事故。大多数国内外统计表明在影响交通安全的因素中人的因素占 80%85%， 车辆因素占 5%10%，道路及环境因素占 10%左右21。 2.4.1 人的因素人的因素 人作为道路交通系统中的主体，起主导控制作用。通常是指机动车驾驶员、非 机动车驾驶员、行人、乘客等，因交通违章等原因而造成交通事故。在交通事故中， 由于人的原因造成的交通事故所占的比重很大，从统计资料上看占到 70%以上22， 其中属驾驶员责任的事故占 70%80%，非机动车驾驶员、行人责任的事故均在 5% 以上23。各交通主体造成交通事故的行为表现有所不同，一般包括以下几个方面： 一是开车追求刺激，车速过快，车与车之间没有保持安全距离。一般城市道路 上车速的要求：快速路 80120km/h；主干路 6080km/h；次干路 2060km/h；支 路 20km/h 以下。有些司机，特别是一些年轻的司机，为了追求一时的刺激，或者是 9 华 华 中 中 科 科 技 技 大 大 学 学 硕 硕 士 士 学 学 位 位 论 论 文 文 贪图虚荣，在城市道路上超过规定的车速行驶，倘若前面道路出现车辆突然减速、 行人横穿马路等不可预料情况，或者在转弯处转弯半径满足不了车速的要求，就会 造成追尾，或者偏离车道，碰撞路旁的行人和基础设施。 二是驾驶员的身体、生理、精神和情绪等状态以及年龄、经验等内在原因。最 主要的就是抽烟、喝酒、疲劳、药物作用，这些都会导致驾驶员工作能力的下降20。 在行车过程中注意力分散，对前面的险情知觉延迟，反映迟钝，以致采取措施不当， 而酿成交通事故。因此驾驶员要有高度的警觉性和协调能力，即在行车过程中，要 迅速及时地处理道路环境中出现的各种信息，丝毫不放松警惕，不但要有察觉和处 理突发信息的灵活性，而且还应有察觉和处理潜在信息的机敏性。同时，在行车过 程中，驾驶员要迅速、准确地对外界信息进行分析比较，考虑应采取的措施，并迅 速正确地进行操作24。 三是驾驶员驾驶技术生疏，致使制动或回避不充分而发生操作等错误。驾驶车 辆是一项技术性的工作，技术熟练程度直接影响交通安全问题。虽然中国的驾驶考 试制度有所完善，但是还存在一些问题。驾驶培训的时期实际操作的时间和机会较 少，而且一般在固定的道路上培训，对教练的依赖性比较强，所以使得新拿到驾驶 证的司机就会经验少，遇到一些培训时没有遇到过的情况就会措手不及，造成交通 事故。 四是人们总是希望尽可能的节省体力、时间和油耗。例如：行人为了节省时间 和体力不走天桥和地下通道，而翻越交通护栏；当遇到排队或阻车时，为了不浪费 时间，驾驶员就直接驶入非机动车道，这样就会危险到行人和非机动车辆的安全； 在瓶颈路段，驾驶员争道行驶，互不相让等等，这些违章现象常常造成交通事故。 2.4.2 车的因素车的因素 车辆原因造成交通事故主要表现在车辆性能差、机件失灵和带“病”行驶等。 其中既有车辆设计、制造等方面的原因，也有驾驶员忽视交通安全，不注意及时保 养、维修车辆的原因，后者占的成分较大22。随着车辆技术的不断发展，因车辆机 械故障导致的事故比例越来越小。据统计，发达国家此类事故占总数的比例在 0.5% 10 华 华 中 中 科 科 技 技 大 大 学 学 硕 硕 士 士 学 学 位 位 论 论 文 文 以下，我国为 5%10%21。 因车辆原因引发的交通事故比例虽不太大，但仍是一个重要因素。在车辆原因 引发的交通事故中，制动不良占 50%，制动失效占 19%，灯光失效占 18%，转向失 效占 5%， 其他故障占 8%。 可见因制动不良、 制动失效及灯光失效引发的事故达 80% 以上25。 所以为了安全快速行驶，汽车配备的前照灯、制动灯、挡风玻璃，安全带及后 视镜等部分都不能出现故障。如果某一部分出现故障，就有可能引发交通事故。随 着汽车使用时间的延长，各部件磨损程度加大，导致使用性能下降，技术状况变坏， 如果不及时检查和调整，容易出现制动跑偏、轮胎爆裂、喇叭不响、汽车摆头等异 常现象，从而引发各种各样的交通事故20，所以要定时对车辆的各个零件和部分进 行保养和检修。 2.4.3 路的因素路的因素 道路是交通运输的基础，道路几何参数、路面附着条件、道路安全设施等方面 存在问题是危害交通安全的隐患，甚至会成为道路交通事故的直接原因23。在影响 道路安全的因素中，急弯占 5%，陡坡占 5%，平直路 19%，其他占 71%25。 虽然世界上多数国家的统计结果表明事故的责任主要在于人与车，但事实上驾 驶员的粗心和失误大部分是由于困难的道路条件引起的，而道路条件与道路设计、 施工、养护是分不开的。合格的路面应在行车和自然因素的作用下，在温度和湿度 的影响下，不产生过多的磨损、压碎及变形，同时还要保证一定限度内的抗滑能力 和平整性，这样才能为安全行车创造有利条件。在道路线形设计时，应该合理安排 曲线的半径和转角，通过弯道超高、加宽的办法防止出现横向翻车或滑移的现象， 同时有足够的视距能够在发现障碍物时及时地采取措施。 另外，城市道路交通事故多发生在交叉口及其附近，交叉口的道路条件主要是 指有足够的视距能够在发现障碍物时及时地采取措施，在设计方面应尽量避免四路 以上的交叉路口，同时采用交通信号控制，分离车道和隔离式道路为左右转弯车辆 的运行提供方便，减少车辆在交叉路口区域的冲突26。 11 华 华 中 中 科 科 技 技 大 大 学 学 硕 硕 士 士 学 学 位 位 论 论 文 文 2.4.4 环境的因素环境的因素 交通环境涉及的内容很多，比如气候条件（雨、雾、能见度） 、沿路植被、建筑、 城镇，人的交通意识、社会的经济状况、交通立法、医疗条件等。环境对交通安全 的影响也是不容忽视的。 另外，环境的因素还表现为管理技术和手段落后、交通法规不健全等22。交通 安全管理是交通管理工作的重要任务之一，是保障路畅民安、促进经济发展的必要 前提。所以，管理不到位将会带来很大的交通安全隐患。例如道路事故不能及时排 除、急救系统不能到位、交叉路口疏导不利、违章行车不能有效控制、交通安全的 检测设施不齐全、 交警队伍力量不足以及缺乏严格的法制制度对混合交通的治理27， 这些都是交通管理不当的反映，是造成交通次序混乱、交通安全严峻的一个原因。 12 华 华 中 中 科 科 技 技 大 大 学 学 硕 硕 士 士 学 学 位 位 论 论 文 文 3 平面交叉口交通安全评价基本方法平面交叉口交通安全评价基本方法 城市道路交叉口存在着不同类型的交错点，是导致事故发生的主要原因。而交 错点的多少不但取决于交叉口的类型、交通信号控制、交通设施等，还取决于进入 交叉口的交通量、饱和度以及车辆的组成和车流特征26。按交叉口的空间布局分类 可以分为平面交叉口和立体交叉口。立体交叉口是用跨线桥或地道使得相交路线在 高程不同的平面上相互交叉的交通设施。它是以空间分隔车流的方式，保证交通安 全，提高通行能力和运输效率，一般用于高速公路、快速路、一级公路和部分城市 主干道28。在立体交叉口存在的交通冲突很小，甚至没有存在冲突，所以本文研究 的是平面交叉口。在信号控制交叉口，车速较低，事故的产生除交通流因素外，较 重要的是交叉口类型、进口分隔设施、交叉口间距等 3 种因素29。本文首先分析常 见平面交叉口的类型，为建立平面交叉口交通安全评价模型奠定基础。 3.1 常见平面交叉口类型常见平面交叉口类型 平面交叉口的功能是把道路相互连接，使其构成道路网。平面交叉口根据相交 道路条数，可分为三路交叉、四路交叉、多路交叉等。根据交叉口的形状又可分为 t 字型交叉、y 字型交叉、十字型交叉、环形交叉等。根据交叉口控制方式可分为无 信号交叉口和有信号交叉口。平面无信号交叉口又分为 t 字型交叉、y 字型交叉、 十字型交叉、环形交叉。信号交叉口分为两相位、三相位和四相位等。本文介绍平 面无信号交叉口和平面信号交叉口。 3.1.1 平面无信号交叉口平面无信号交叉口 在平面交叉口，相交道路上的交通流进行汇集和转向，当车辆以一定概率分布 达到交叉口时，由于行驶方向的不同，产生分流，车速降低，正常行驶交通流受到 干扰，分流方向越多，干扰越严重；在出口处，不同方向的交通流汇合在一起，为 尽量减少碰撞，车辆也要减速缓行；不同方向的左转车流、直行车流形成许多冲突 点；此外，机动车还与非机动车、行人产生冲突。对于无信号交叉口一般采用停车 控制。停车控制也称优先权控制，它是给主路交通流优先通行权，让其它交通流暂 13 华 华 中 中 科 科 技 技 大 大 学 学 硕 硕 士 士 学 学 位 位 论 论 文 文 时停驻等候。 环形交叉口是无信号平面交叉口的一种常见的形式。此类交叉口中央设置交通 岛，车辆沿交通岛的周围单向行驶的同时进行交织分流。这种形式的交叉口需要比 较大的用地面积，当交通量增大时，容易发生堵塞，考虑到交通安全，需要进行适 当的交通控制。 3.1.2 平面信号交叉口平面信号交叉口 在平面交叉口上设置交通信号使进入交叉口的车流在时间上分离，减少同一时 间段内的交通流线数量，从而减少或者消除交通冲突点，这样的交叉口称为平面信 号交叉口。平面信号交叉口主要分为两相位、三相位和四相位交叉口。 交通信号的三个基本参数为周期时长、信号相位、绿信比30。 （1）周期时长：是信号灯绿、黄、红显示一周所需的时间，即各种灯色显示时 间之和。 （2）信号相位：是信号轮流给某些方向的车辆或行人以通行权的一种次序。最 常见的两相位就是：第一相东西通行、南北禁行；第二相位南北通行、东西禁行。 如图 31。相位超过两个的信号统称为多相位信号，最常见的四相位，如图 32。 （3）绿信比：是一个相位的绿灯时长与周期时间之比。 东 南 北 西 东 南 西 北 图图 31 两相位示意图两相位示意图 14 华 华 中 中 科 科 技 技 大 大 学 学 硕 硕 士 士 学 学 位 位 论 论 文 文 北 西 南 东 相位 相位 相位 相位 图图32 四相位示意图四相位示意图 3.2 平面交叉口安全评价模型和方法平面交叉口安全评价模型和方法 3.2.1 平面交叉口常见安全评价方法平面交叉口常见安全评价方法 平面交叉口对整个道路系统的安全水平有着十分重要的影响，同时交叉口的安 全状况对交叉口的交通流运行秩序有很大的影响。目前，平面交叉口交通安全评价 的方法主要有事故率法、经验模型法、回归模型法、灰色系统理论评价方法、交通 冲突技术等。其中，交通冲突技术在许多国家得到广泛应用。下面就介绍几种平面 信号交叉口安全水平评价方法。 1）事故率法31 事故率法模型为： 6 10事故数 事故率（次/百万车） 相应时间内总的车辆进入数 该方法考虑了事故频次与流量之间的对应关系，指标比较合理，但是由于交通 事故的偶发性导致误评价。 2）经验模型法31 1955 年，联邦德国在对交叉口方案和带有方向岛的方案进行比较时，提出的交 叉口危险度评价模型为： 15 华 华 中 中 科 科 技 技 大 大 学 学 硕 硕 士 士 学 学 位 位 论 论 文 文 g 10 式中，g交叉口危险度； 每一个交错点处的交通量之和； 与相应的系数。 此外，典型的经验模型还有洛巴诺夫模型等。 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，运用统计学原理 建立数学模型，并提出评价指标等级划分。该方法的优点是简明、实用；缺点是需 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、地域 等条件影响较大，可移植性、通用性较差。 3）综合影响系数法32 通过对影响交叉口安全的各种因素进行定量分析，得出各自的影响系数，用它 们的乘积表示交叉口安全度的大小，如式所示。 1234567 kkkkkkkk= 式中：综合影响系数； k 1 k交通饱和影响系数； 2 k非机动车影响系数； 3 k小车比例影响系数； 4 k相邻交叉口间距影响系数； 5 k左传比例影响系数； 6 k交叉口类型影响系数； 7 k交叉口机非分隔影响系数。 影响系数通过对大量数据的统计分析得来，k值越小， 交叉口的安全度就越高。 该方法采用的是连乘型评