（交通运输规划与管理专业论文）基于交通冲突的公路平面交叉口安全评价研究.pdf

摘要 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，其安全问 题已经成为世界各国共同关注的焦点而对平面交叉口安全改善的首要任务是对其安全状况 做出准确的诊断，从中找出影响平交口交通安全的主要因素，分析改善交通安全状况的主要 途径，预测交通安全改善的效益等 鉴于此，本论文参考国内外文献，基于交通冲突技术的分析方法，并根据大量的公路平 面交叉口的道路条件及交通冲突数据，通过研究影响平交口交通冲突的主要因素，对公路平 交口的交通安全进行了定量研究。其中无信号交叉口交通冲突影响因素主要包括交叉口总流 量、相交道路分配比例、交叉口车辆组成和左转车比例；信号交叉口交通冲突因素主要包括 交通饱和度、左转车比例和交叉口车辆组成。本文通过引入交通冲突影响系数的概念，建立 了基于交通冲突的分析模型，并根据交叉口形状不同，对模型进行了修正，并将交叉口安全 水平划分为4 个等级。 本文最后分别给出无信号控制交叉口和信号控制交叉口的两个实例，对综合影响系数法 的合理性进行了验证，并结合所建立的安全分析模型，对其进行了安全性评价，该评价结果 与交叉口实际情况相符由此可见，利用本文研究结论能够快速有效地对交叉口的安全状况 做出评价，具有较高的实用价值。 关键词：公路平面交叉口；交通冲突；交通安全评价；影响系数；分析模型， a b s t r a c t m u l t i - d i r e c t i o n a lt t a f i l ef l o w si n f l o o di n t ot h ei n t e r s e c t i o n , w h i e hi sn k e y p o s i t i o nf o rt h e m a du 娜t ot r a n s f o r mt h e i r ( r a v e lr o u t e s s o , 廿1 噼i n t e r s e c t i o ns e c u r i t yp r o b l e m sh a v ea l r e a d y b 碡a l lt h ee o t m l r i e s f o e m t h ec h i e ft a s ko f m t c 培廿o ns a f e t yi m p r o v e m e n tj st od i a g n o s e f i l es a l v o , s t a t u se x a c t l y , a n df i n do u tt l l ep r i m a r yf a c t o r st h a ta f f e c t i n gt h ei n t e r s e c t i o ns a f e t y , t h e n a n a l y s et h ep r i m a r yi m p r o v e m e n ta p p r o a c h e sa n df o r e c a s tt h eb e n e f i t so ft h et r a f l i es a f e t y i m p r o v e m e n t r e f e r e n c et h et b e a r e hf r u i t so ft h ew o r l d , b a s eo l it h e 自m 币cc o n f l i c tt e e h e n i q u e , a c c o r d i n g t ot h el o a dc o n d i t i o n sa n dl l a f f i cc o n f l i c td a t af r o mh i g h w a yi n t e r s e c t i o n s ，b yi n e a l l l $ o fr e s e a r c h o l lv a r i o u st r a t l i ce o n f l i e tf a e t o l 暑, u n s i g n a lh 哺朗葛e c t i o nc a n t a i l 塔伽i cv o l u m e t h er a t i oo f i n t e r s e c tr o a dl r a f l i ev o h m a e , t r a f f i cc o m p o s i n ga n dt h er a t i oo fl e f t - t u r nv e h i c l e s , , i 掣l a l i n t e r s e c t i o ne a n t a i mn a 墒cs a t u r a t i o n , t r a f l f i cc o m p o s i n ga n dt h er a t i oo fl e f t - t u r nv e h i c l e s , t h r o u g hi n t r o d u c e i n f l u e n c ec o e f f i c i e n t c o n c e p t , t h ep a p e re s t a b l i s ht h es a f e t ya n a l y s em o d e l s b a s eo l nt r a f f i cc o n f l i c t , a n da m e n dt h em o d e l sa c c o r d i n gt od i f f e r e n ts h a p eo fi n t e r s e c t i o n , t h e n c a r v e 叩t h es a f e t yt of o u rg r a d e s f i n a l l y , t h ep a p e rg i v et h ee x a m p l e so fu m i g n a li n t e r s e c t i o n a n ds i g n a li n t e r ：, e e t i o n r e s p e c t i v e l y v a l i d a t et h er a t i o n a l i t yo ft h es y n t h e t i c a li n f l u e n c ec o e t t i e i e n tm e t h o d ，a n dc o m b i n e t h es a f e t ya n a l y s em o d e l s , e v a l u a t et h es a f e t yp e r f o r m a n c eo ft h ei n t e r s e c t i o n t h ee v a l u a t i n g r e s u l t sa c c o r dw i l l lt h ei n t e r s e c t i o na c t u a lc i r c u m s t a n c e t h u si tc 锄b e 雠nt h a tu s i n gt h ep a p e r s r e s e a r c hc o n c l u s i o n s e v a l u a t et h ei n t e r s e c t i o ns a f e t ys t a t u se e l e r i t ya n de f f e c t i v e l y k e yw o r d s ：h i g h w a yi n t e r s e c t i o n , 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 , i n f l u e n c e c o e f f i c i e n t , a n a l y s i sm o d e l i l 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。 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。论文的公布( 包 括刊登) 授权东南大学研究生院办理。 第1 章绪论 1 1 研究耳的与意义 第1 章绪论 世界卫生组织2 0 0 4 年4 月7 日发表的防止道路交通伤害世界报告 指出。交通事故 每年致使1 2 0 万人死亡，令5 0 0 0 万人伤残。目前，中国道路安全形势异常严峻，死亡人数 呈加速增长趋势。2 0 0 1 年以来，连续三年交通事故中的年死亡人数超过l o 万人，平均每天 死亡3 0 0 人在我国严峻的道路交通安全趋势下，与城市道路相比，公路交通安全问题更为 突出，2 0 0 3 年，全国公路上发生交通事故3 8 9 7 7 3 起。造成8 0 5 8 9 人死亡、3 2 2 6 9 4 人受伤， 分别占总数的5 8 4 、7 7 2 和6 5 3 城市道路发生交通事故2 7 7 7 3 4 起。造成2 3 7 8 3 入死亡、1 7 1 4 8 0 人受伤，分别占总数的4 1 6 、2 2 8 和3 4 7 公踌与城市道路事故起 数比为l i4 比1 ，而公路交通事故死亡人数是城市道路死亡人数的3 倍。公路上平均每5 起 事故死亡1 人，城市道路上平均每1 2 起事故死亡1 人”j 根据国外对交通事故的统计分析，在导致人员伤亡的交通事故中，约有1 2 的道路交通 事故发生在平交路口及其附近( 如法国2 4 、英国2 8 5 ，德国1 1 、日本4 1 $ 、瑞典1 7 、奥 地利3 “) 日本在事故多发地点紧急对策事业 中抽出的3 1 9 6 个事故多发点。其中，交 叉口就占5 3 6 ( 1 7 1 2 处) 浙江省某国道交叉口事故约占总事故数的4 4 。我国公路立 足于服务城际、城乡的交通，与城市道路的显著区别是公路交叉口间距明显大于城市道路， 其单位长度内交叉口数量远远低于城市道路。由此可见，公路交叉口的交通安全水平比路段 更为严峻。 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主要原因是各种机动车、非机动车、行人 穿行其中，驾驶员在通过交叉口时要在短时间内完成一系列复杂的操作，包括读取交通指示、 遵循交通控制、实施转向、避开行人和非机动车等，每一个操作的失误都有可能导致交通事 故的发生。平面交叉口的交通安全问题已经成为世界各国共同关注的重要问题。 平面交叉口交通安全改善的关键是对交通参与者进行合理分流，尽量减少和分散各种潜 在的交通冲突，因此平面交叉口安全改善的首要任务是对其安全状况做出准确的诊断，即 选用合理的指标体系，采用合理的技术手段建立平面交叉口已经发生的或潜在的交通安全指 标与相关的道路和交通指标的关系，从中找出影响平交口交通安全的主要因素分析改善交 通安全状况的主要途径，预测交通安全改善的效益等。 目前国内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， 但这些方法都是以大量的交通事故数据为基础的，只有事故发生后才提出相应的改善措施， 交通事故数据的准确性和及时性是改善对策是否成功的关键，否则会影响道路交通安全计划 的成功和实施。针对上述问题，本文提出了基于交通冲突技术( t r a f f i cc o n f l i e tt e c h n i q u e ， 简称t c t ) 的平交口安全评价方法的研究，实践表明交通冲突技术是事故分析的积极补充和 完善n 交通冲突技术具有“大样本、短周期、小区域，高信度”的统计学优势能够代替 传统事故统计的方法来实现平面交叉口安全评价1 4 j 。 本论文依托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展开研究， 从公路平面交叉口本身特点出发，主要研究道路平面交叉口的交通冲突形成机理，交通冲突 东南大学硕士学位论文 技术有效性的分析和交通安全分析、评价模型，论文的研究内容和和预期研究成果将为今后 交叉口的安全设计和改善提供理论依据。 1 。2 交通安全评价方法 综观国内外的研究成果，对于公路平面交叉口交通安全性能评价有各种方法。其主要的 代表方法有交通冲突分析方法、交通事故分析方法、交通安全诊断及安全服务水平等 1 2 i 基于交通事故的安全评价 事故评价方法是评价交通设施最常采用的方法，其中包括事故数、事故事、质量控制法 和事故严重度等评价模型。以事故为基础的直接评价方法具有以下优点； ( 1 ) 评价指标具有逻辑上的合理性。由安全定义可知，事故是显性因素，以事故为基 础的安全评价指标直观，具有较强的说服力。 ( 2 ) 评价精度高经过相当长时问收集了足够的事故数据和其它影响因素的详细数据 建立的模型，事故评价结果一般比较精确。 但由于事故定义、统计法规规定的限制，以及事故管理盲区与事故统计管理误区等因素 的存在，使得以事故为基础的安全评价指标在实际运用当中，有以下的缺陷： ( 1 ) 事故的稀有性导致安全评价周期长交叉口总事故数很少，单个交叉口平均事故 发生数则更为稀少，如果样本量达不到一定的要求，评价的可靠性就较差。我国的道路交通 事故多发点的测定，一般都是在收集了3 至l o 年的事故统计数据基础上确定的，即使是一 般城市交叉口的安全评价周期，往往也需3 至5 年的事故资料积累嗍。显然，时过境迁，该 区域的交通方式、交通流向、出行分布等因素均受到社会经济环境影响而发生重大变化，从 而可能对此而做出的交通改善对策产生误导作用。 ( 2 ) 事故发生的随机性导致安全评价信度下降。由于回归影响和稀有小样本统计的误 差，在用事故统计数作为安全评价时，将产生对均值回归的影响瑞典研究表明：“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( t h er e g r e s s i o nt ot h em e a n ) ， 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的 前后期对比研究中容易过高地估计安全改善效果。 ( 3 ) 事故统计的不完善和录入数据有误。在我国仅有少数城市和部分地区具有较完整 豹资科，大部分地区交叉口事故统计不完善，重大以上事故未报案率为5 以上，一般事故 未报案率或报案未记录率约为2 0 ，轻微事故未报案与未记录率约为7 0 。统计的事故主 要是针对损伤事故类型。瑞典的研究表明：。警方统计公布的事故发生数仅为实际事故发生 数的2 0 ”。 ( 4 ) 事故发生的不可观测性影响样本信息采集的真实性。事故属于相对大的时空区域 中发生的瞬间小概率随机事件，即具有偶然突发性质。除全天候固定自动化监控录像追踪的 特定地点外，绝大部分地点基本处于无法直接观测状态，所有的事故信息只能通过问接渠道 方式( 例如肇事后的各种调查) 进行收集，致使安全研究信息的真实性受其信息采集系统误 差影响而降低。 交通事故处理的实践表明，事故信息源于事故现场勘查，而事故现场勘查所面对的却是 非原始的变动现场，由于原始现场具有不可恢复性，因此，现场勘查不可能完全真是地反映 2 第l 章绪论 事故发生前的冲突过程及肇事成因关系。所以，事故信息采集与事故成因分析就具有一定程 度的不确定性 1 2 2 基于交通冲突技术的安全评价 由于事故分析资料在交叉口安全问题上上的各种缺陷，另有学者提出各种冲突分析技 术，寄希望此分析技术能在分析交叉口安全水平问题上有所突破实践表明，交通冲突技术 是事故分析评价的积极补充和完善1 6 1 交通冲突评价技术是利用交通冲突所具备的大样本、短周期、小区域、高信度的统计学 优势，通过定量测量相当于准事故的严重冲突方法代替传统的事故统计方法i ”，实现交通安 全水平快速评价与预测的目的。 交通冲突评价方法可以在一个相对较短的时间内获得交通安全评价的各项指标，可应用 于各类平交路口交通安全评价。根据冲突分析方法可以找出影响平交路口交通安全的主要因 素，为公路平交路口交通安全改善提高依据。将调查的交叉口冲突指标与交叉口已经发生的 交通事故指标进行统计分析，还可获得交叉口冲突指标与交叉口事故指标的回归预测模型。 因此，交通冲突评价方法具有以下几个优点： ( 1 ) 交通冲突数据可以短期观测到，较事故统计评价周期短 ( 2 ) 可以对冲突类型进行详细划分，依照发生的冲突类型对冲突( 事故隐患) 的成因 进行详细分析，并据此产生解决方案。 ( 3 ) 通过对冲突的严重程度进行区分，回避了事故统计不同严重程度的事故综合统计 的不合理性。 ( 4 ) 交通冲突技术的评价方法可以在相对较短的时间内获得交通安全评价的各项指标， 对冲突类型具体分析，可应用于各类平面交叉口的交通安全评价。 但是交通冲突技术也有其使用上的缺陷与局限性： ( 1 ) 由于自动化追踪观测记录的交通监控设备昂贵，交通冲突技术的观测在设备限制 条件下只能采用人工观测和摄像机辅助观测，因此只能适用于能见度较好的晴天观测，其样 本数据不代表雾雪雨天气，尤其是夜间的交通安全状况。 ( 2 ) 研究表明，“并不是所有的事故在肇事前都会有避险行为发生”，因此，以避险行 为作为冲突判别前提的交通冲突技术事故期望值并不能保证与实际事故期望值完全一致。 在我国具体应用交通冲突技术评价平交路口的交通安全时，应当参考国外交通发达国家 的经验，结合我国平面交叉口交通特性和交通事故数据的分析，建立适合于我国公路平面交 叉口交通安全评价指标体系，鉴别危险交叉日，并提出相应的安全改善措施。 1 2 1 主观与客观相结合的安全诊断方法 平面交叉口交通安全诊断是应用系统工程的原理和方法，通过对平面交叉口交通事故发 生的原因、显著性和可能造成事故的严重程度以及各种隐患形式的定性和定量分析旧。交通 安全诊断与安全性能评价的其它方法的不同之处是安全诊断多数采用主观和定性的方法，在 主观评判无法完成时，才采用客观定量的方法。 交叉口安全与否，影响因素很多，长期以来，我国和世界大多数国家都是根据过去的事 故资料，分析其危险性。但是交叉口事故资料的收集需要较长时间( 至少1 年) ，更为突出的 是，有些交叉口未立案的事故大量存在，使得事故资料欠缺或不完备。这样一来，交叉口的 3 东南大学磺士学位论文 安全改善工作需要较长的时间且安全评价的可信度较低因此，交通安全诊断方法是从工程 角度对平面交叉口交通安全影响因素进行分析，并在短时间内找到该交叉口的主要问题是对 平面交叉口进行交通安全改善的重要方法 交叉口安全诊断与传统的交通安全性能评价的区别在于，诊断是直接根据公路平交路口 的主要特征进行分析和判断，不依赖交通安全事故数据，通过现场调查判断交通事故产生的 可能原因，然后根据实践经验和理论经验分析提高交通安全的事先预防性诊断方法。 1 2 4 安全服务水平评价方法 安全服务水平是道路使用者根据交通状态主要从安全方面得到的服务程度，实质是描述 平面交叉口安全度的一种定量标准。安全服务水平采用非事故统计方法，是通过分析交叉口 交通系统中各因素与交叉口交通安全之间的关系，从影响交通安全因素出发建立安全评价模 型 在评价过程中，对影响交叉口交通安全的因素进行分类，建立基于内在冲突点的交叉口 安全服务水平的评价主模型和次要影响因素的修正模型1 9 1 。通过采集交叉口安全服务水平模 型所需要的数据，来进行安全等级划分。因此，安全服务水平评价方法不需要统计数据。直 接现场调查，结果直观、客观，但其评价模型在一定程度上具有较大的主观性 1 3 国内外研究现状 长期以来国内外对于公路平面交叉口的安全评价研究，均采用以交通事故统计为基础 的交叉口安全评价体系。然而，多数研究者所面临的共同问题是事故资料库的完整性及其可 信度偏低，1 9 8 3 年d a n i d fst u r n e r 和e d w a r d 兄m a n s f i e l d 研究指出，在美国阿拉巴马州 市区的肇事资料错误率为四分之一，而郊区资料中则为五分之一，且就以阿拉巴马全州而言 就有七分之一是错误的资科，由此可知利用现有事故资料探讨交叉路口安全性问题并不可 靠；另外，在交通事故统计的管理过程中存在着事故统计周期过长，事故统计的不完整及由 于事故严重程度的不同，事故数难以简单地累加等特点。这些往往导致交叉口的安全改善工 作需要较长的时间而且降低了安全评价的可信度，加之被评价的交叉口往往道路条件、交通 条件比较复杂，采用以事故统计为基础的事故频率法、事故率法、质量控制法等都难以保证 评价的精度。 限于事故分析资料在交叉口安全问题上助益有限，另有学者提出各种冲突分析技术，寄 希望此分析技术能在分析交叉口安全水平问题上有所突破。 1 3 1 国外研究现状 国外文献研究表明，冲突概念的研究与应用始于第二次世界大战后的航空安全领域，航 空驾驶失误或非安全的紧急事件均作为冲突事件对待。即“冲突事件被作为航空安全评价的 标准之一。而冲突概念被引入道路交通领域是在2 0 世纪5 0 年代。 2 0 世纪5 0 年代，美国开始观测机动车之问的冲突事件；在1 9 6 6 年美国开始系统地研 究交通冲突技术。 美国机动车研究所p e r k i n s 和h a r r i s 在1 9 6 7 年提出了根据驾驶员采用突然行动避险来 研究交通冲突，但由于只收集了一年的事故资料，因此未能找出冲突与事故的关系。 1 9 6 8 年英国道路交通研究所( t i l l ) 的s p i e e r 提出了根据广义的冲突定义不可能找出 4 第1 章绪论 冲突与事故的关系，因而提出了严重冲突的定义，并研究发现严重冲突与事故具有相关性 1 9 7 2 年瑞典隆德( l u n d ) 大学通过试验发现交通伤害事件与交通环境及车辆有关i 同 年美国公路研究所h a y w a r d 提出了。以时间参数测量冲突”的概念，并根据录像分析，提出 了距事故发生的时闻t a 1 秒称作为“准事故”的判断标准，从此，各国在此基础上都做了 进一步的研究 1 9 7 4 年美国俄亥俄州运输署p a d d o c k 研究得出了严重冲突与事故的关系，认为采用交 通冲突技术可使交叉口的安全改善费用大幅度下降，在很短的时间内得出改善的评价效果， 并认为交通冲突技术除了可以应用于交叉口安全评价外，还可应用于其它交通环境评价 瑞典隆德( l u n d ) 大学c h y d e n 在1 9 7 5 年应用交通冲突技术研究在不同的道路条件及 交通环境下的自行车与行人的安全性。 1 9 7 6 年法国有关学者的研究表明，冲突的严重性取决于驾驶员采取避险行为的速度与 程度，冲突发生的环境因素取决于冲突双方的间距与交通流量。 1 9 7 7 年加拿大c o o p e r 根据对冲突和事故的关系分析，提出。后侵时问”( p o s t e n c r o a c h m e n tt i m e ) 的概念，即从某一转弯车辆侵入直行车道的瞬间至直行车到达冲突点 的瞬间为止的时间区间：同年在挪威的奥斯陆举行了第一届国际交通冲突技术会议，会上正 式提出了交通冲突的标准定义0 0 i ，并开始了国际问的交通冲突技术研究交流与合作 1 9 8 4 年在瑞典的马尔默市进行了交通冲突技术的国际性校正工作，对冲突的测量方式、 判别标准以及部分技术定义进行了校正，在此次国际校正中，荷兰理工学院首次运用了自动 记录系统测评交通冲突 1 9 8 7 年瑞典与荷兰进行了利用冲突成像技术记录研究冲突的形成过程 1 9 8 9 年在德国的慕尼黑市举行了第二次国际交通冲突技术研究会，提出冲突成像处理 技术将为交通冲突技术的发展开创一个新纪元。 波兰的克拉科夫市于1 9 9 0 年举行了第三次国家交通冲突技术研讨会，突出了对交通行 为的研究。提出了。以交通冲突技术代替事故统计进行交通安全评价”的口号，客观反映了 西方交通冲突技术迅速发展的潜力与趋势。 迄今为止，全世界研究t c t 的约2 0 余个国家绝大部分为西方工业国，其研究方向自2 0 世纪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 转人冲突的自动记录及判别技术的研究尝试，其研究对象已由城市交叉口转向公路的危险路 段，如桥梁、坡道及弯道等。研究内容也由单一的机动车之间的冲突转向机动车一非机动车， 机动车一行人的冲突，此外，其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。 l - 3 2 国内研究现状 长期以来，我国对于平面交叉口的安全评价研究，均采用以交通事故统计为基础的交叉 口安全评价体系，但由于事故统计评价系统本身存在的若干缺陷，近年来我国的交通安全界 对此进行了广泛的探索，提出了事故强度评价法、事故安全度评价法、当量事故评价法、运 行事故率评价法、综合事故率评价法等一系列评价方法及模型。但是，由于这些评价方法均 派生于传统的。事故四项指数评价法”，其数据均源于事故样本，所以尽管做了大量的研究 工作，最终仍不能解决事故样本稀少和事故统计资料不完整的根本问题。近年，我国不少学 东南大学硕士学位论文 者在交通冲突技术方面的研究做了大量工作 1 9 8 8 年湖南大学通过国际学术交流，正式邀请了t c t c t 主席c h y d e n 博士( 瑞典l u n d 大学) 来华讲学，第一次正式将t c t 介绍到我国交通工程界。 1 9 9 4 年西南交通大学的张苏编译了交通冲突技术一书，该书比较系统的阐述了交 通冲突技术，包括交通冲突替代事故进行安全评价、严重冲突的记录技术、冲突危险的感知 等 北京工业大学的刘小明、段海林于1 9 9 7 年在“公路交通科技”杂志上发表了“平面交 叉口交通冲突技术标准化研究”一文，该文在研究交通冲突标准化的基础上，结合分析交叉 口混合交通特性，从交通冲突的定义、分类、冲突调查时间和地点选择以及观测人员选择、 样本要求等方面，对交通冲突技术在我国平面交叉口交通安全评价上的标准化程序进行了研 究同年，作者在。中国交通工程”杂志上发表了“平面交叉口交通冲突概率分布模型及安 全评价标准研究”一文，论文分析了以交通事故统计为基础的平面交叉口交通安全评价指标 的优缺点，建立了以交通冲突为基础的交叉口交通冲突概率分布模型，根据交通事故与冲突 问的关系，研究了应用冲突技术评价交叉口交通安全的有效性，提出了平面交叉口安全评价 指标标准的界定方法，研究为平面交叉口的安全分析提供了一种理论方法 1 9 9 9 年长安大学骆勇撰写了硕士论文郑州黄河公路大桥交通安全冲突技术研究 该 论文应用交通冲突技术，采用聚类分析和分类抽样理论相结合的方法，确定了郏州黄河公路 大桥的具体冲突观察路段，并对大桥交通安全现状进行了定量分析，制定了大桥交通安全改 善及其效益评定方法 周伟、罗石贵于2 0 0 0 年在“中国公路学报”杂志上发表了“路段交通事故多发点的冲 突判定方法”一文，论文在总结现有方法的基础上，通过分析比较，建立了一种基于交通冲 突技术的路段交通事故多发点判定方法，并应用郑州黄河公路大桥的冲突观测数据验证了模 型的有效性；作者并于2 0 0 1 年在“公路交通科技”杂志上发表了。路段交通冲突技术研究” 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，进一步完善和改进了现有交通冲突技术理论，为路段交通安全分析评价提 供一种新的研究途径。 2 0 0 4 年成卫、丁同强，李江在在“公路交通科技”杂志上发表了。道路交叉口交通冲 突灰色评价研究”一文，论文应用交通冲突技术，引入交通冲突与混合当量交通量的比值 ( t c l i p c u ) 作为评价指标，提出对以时均交通冲突和交通量数据为依据的交叉口进行安全 评价的交通冲突灰色聚类评价法，并设计了计算软件，为交叉口的安全评价提供一种新的研 究途径；同年作者在。交通运输系统工程与信息”上发表了“模糊聚类法在基于交通冲突技 术的交叉口安全评价中的应用”一文，论文以昆明市的1 6 个交叉口为研究对象，通过运用 模糊c 均值聚类方法，引入交通冲突与混合当量交通量的比值( t c 脚p c u ) 作为样本特征， 提出对具有分时段交通冲突和交通量数据为依据的交叉1 3 进行安全评价的交通冲突模糊聚 类评价法。 2 0 0 5 年王海星、申金升在“中国安全科学学报”上发表了“基于t c t 的平面交叉口安 全评价方法研究”一文，论文针对事故率法在评价交叉口安全水平时存在的问题，在概要介 绍交通冲突技术并对交通冲突技术的有效性进行分析的基础上，提出了使事故率法与交通冲 突技术相结合，用交通冲突代替交通事故改善交叉口事故率法的理论设想。进而，结合质量 6 第l 章绪论 控制法，研究了同类型交叉口的交通冲突率的临界值的确定，提出了基于交通冲突技术和交 叉口交通冲突率的评价方法 1 4 研究目标、主要内容及技术路线 1 4 1 研究目标 通过分析研究，本论文主要实现以下几个目标： ( 1 ) 探索交通冲突产生机理，分析公路平面交叉口导致交通冲突的各种因素对平交口 交通安全的影响； ( 2 ) 分析交通冲突调查数据，确定评价指标，建立公路平面交叉口安全分析评价体系 1 4 2 主要内容 本文在分析国内外文献，以及交通冲突技术的特点，结合公路平面平面交叉口的道路、 交通特性，研究以下几个方面的内容： ( 1 ) 交通冲突严重性分析 不同形态的交通冲突所导致的交通事故的严重程度是不同的，本文通过物理学碰撞原 理，利用转向车辆的角度变化及减速关系，以车辆碰撞后的动能损失量，推算交叉、合流及 分流三种不同交通冲突形态的碰撞严重程度的权重关系。 ( 2 ) 交通冲突产生机理分析 本文从驾驶员行为入手，在宏观和微观层面分析驾驶行为与交通冲突之间关系，利用灰 色关联理论，来确定影响平面交叉口交通冲突的主要因素。 ( 3 ) 交通冲突与交叉口各影响因素之间关系分析 本文把公路平面交叉口分为无信号控制交叉口和信号控制交叉口，从交通流与交通冲突 关系着手，建立交通冲突与平面交叉口各影响因素之间的关系模型 ( 4 ) 安全分析模型的建立 在交通冲突与交叉口各影响因素之间关系分析的基础之上，引入影响系数概念，建立公 路平面交叉口道路交通条件与交通冲突的关系模型，提出基于交通冲突的公路平面交叉口交 通安全评价的综合影响系数方法，并在此基础上对交叉口安全等级进行划分。 1 4 3 技术路线 ( 1 ) 通过实际调查和文献资料收集整理，针对公路平面交叉口交通安全中存在的问题， 确定研究目标和研究内容； ( 2 ) 确定所采用的研究方法和技术工具，并对交通冲突技术进行有机整合； ( 3 ) 对调查数据进行整理。通过灰色关联理论，确定平交口交通安全的主要影响因素， 分析各影响因素与交通冲突之间关系； ( 4 ) 建立基于交通冲突技术的安全分析评价模型，并通过实例加以分析验证。 本文的研究技术路线如图1 - 1 所示。 7 东南大学硕士学位论文 l 兰茎卜r 叫塑竖i阴 i 园 圉圉园 圈 一_ 一一一一1 黍l 一二二：二二二二二二= 二二= 二二一一一 1 5 本章小结 图卜1 技术路线圈 圈 在我国交通安全形势比较严峻，政府和人们关心出行安全的宏观背景下，本文所进行的 研究显得至关重要。本章详细叙述了论文的研究背景及意义，继而介绍了论文研究的耳标、 主要内容，最后介绍了论文研究的主要技术路线。 b 第2 章交通冲突技术综述 第2 章交通冲突技术综述 冲突概念的研究与应用始于第二次世界大战后的航空安全领域，航空驾驶失误或非安全 的紧急事件均作为冲突事件对待。即“冲突时间被作为航空安全评价标准之一”，而冲突概 念被引入道路交通领域是在2 0 世纪5 0 年代 所谓交通冲突技术，就是利用交通冲突所具备的“大样本、短周期，小区域、高信度” 的统计学优势，用定量测定“准事故”的方法代替传统的事故统计方法，实现交叉口的快速 评价的目的交通冲突技术是按照一定的标准，对冲突发生过程及严重程度进行定量测量与 判别，并应用于安全评价的技术方法。 2 1 交通冲突概念 相似于交通事故，交通冲突也可表述为两个交通行为者在空间运动时相互作用的结果。 就一定意义而言，交通事故同属于交通冲突范畴，交通事故与交通冲突的成因及发生过程完 全相似，两者之间的唯一区别在于是否存在损害后果。换言之，凡造成人员伤亡或车物损害 的交通事件称为交通事故，否则称为交通冲突。 2 1 1 交通冲突定义 交通冲突过程与交通事故过程的描述相似，可表示为两个作相对运动的物体在一定时间 内向事故接触点逼近的空间变化趋势。这一特定的时空变化关系可由时间、距离、速度等物 理参数予以定量描述。交通冲突的产生与交通流有密切关系，分析其交通特性表明，各种类 型的交通冲突与相关交通流，在逻辑上有内在的因果关系，交通冲突产生过程，可用图2 - i 说明。 图2 - 1交通冲突产生过程 显然，交通冲突是交通参与者非正常运行行为导致的。因此，本文把交通冲突定义为： 在可观测条件下，两个或两个以上的道路使用者在同一时间、空间上相互接近，如果其中一 9 东南大学硬士学位论文 方采取非正常行为，如转换方向、改变车速、突然停车、交通违章等，除非另一方也相应采 取避让行为，否则会处于危险境地这一现象就视为交叉口交通冲突 2 1 2 交通冲突严重性分类 冲突严重性是指交通冲突导致交遥事故发生的可能性程度，其定量关系可由单位时间的 事故数学期望，即由事故冲突的概率表示 根据对国内外交通冲突技术文献研究，冲突严重性作以下定性分类：非严重冲突和严重 冲突 2 1 2 1 交通遭遇 广义的交通遭遇包括交通冲突事件，狭义的交通遭遇专指无干扰通过事件，判别要素为： 心理上未感到事故威胁； 未采取任何避险行为； 行驶速度或方向未发生瞬间突然变化 2 1 2 2 交通冲突 交通行为者双方以危险的方式相互逼近。如果其中一方不及时采取避险行为，必然导致 事故发生的交通事件。根据冲突逼近事故的严重程度，交通冲突可分为非严重冲突和严重冲 突两种形式。 交通冲突严重性与否的判别要素主要有以下几个方面： 心理上己明显感知到事故危险存在； 须采取及时有效的避险行为，并使其行驶速度或方向发生突然变化； 如果速度或方向不变。必然到对事故发生 1 ) 非严重冲突 交通行为者在通行于某一地点时存在着其它交通行为者的逼近，须采取避险行为方能避 免事战发生的交通事件，判别要素为： 已感知到一定的心理压力； 必须采取预防性避险行为； 存在着较充分的预判时间。 ( 2 ) 严重冲突 交通行为者在通行于某一地点时存在着与其它交通行为者的突然逼近，须采取及时准确 的避险行为方能避免事故发生的交通事件，判别要素为： 已感受到相当大的心理压力； 须采取迅速有效的，甚至是以剧烈动作为特征的紧急避险行为； 供做感知一判断一行动的时间极短，客观表现为不允许任何犹豫或动作失误，部分 情况下甚至处于条件反射操作状态。 2 1 3 交通冲突与交通事故的关系 ( 1 ) 交通冲突与交通事故的相关性o o h “ 1 0 第2 章交通冲突技术综述 交通冲突的实质是不安全交通行为的表现形式，其发展可能导致事故发生，也可能因为 采取的避险行为得当而避免事故发生，因而事故与冲突存在着极为相似的形式，事故与冲突 的关系可用冲突的严重性程度进行描述，根据交通危险事件的严重性又可具体分为无干扰通 过，非严重冲突、严重冲突和事故，其数量关系呈塔形分布，如图2 - 2 所示： 图2 2交通冲突与交通事故的分类关系 ( 2 ) 交通冲突与事故的替换性研究 研究表绢事故与冲突的发生概率虽然存在着差异。僵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洲，冲突对事故具有替换性。 根据海因里希理论1 1 2 l ，系统发生事故的比例遵循下列规律：死亡：重伤：轻伤= l ：2 9 ： 3 0 0 。冲突与事故在数量关系上所呈现的强相关关系与海因里希理论是同理的。 交通冲突可以反映平面交叉口交通事故的变化趋势，由于交通冲突的严重冲突还可反映 交通系统中人的安全感的大小，因而，交通冲突技术不仅是事故统计替代方法，而且在一定 程度上避免了事故统计方法的不足。表2 - 1 是我国一些平面交叉口的事故统计与交通冲突观 测值。 表2 i六市5 4 个交叉口事故与冲突统计袁 l 城市贵阳合肥 成都 重庆 广州深圳合计平均 f 事故1 1 1 02 4 07 5 06 5 0 9 4 01 0 43 7 9 l6 3 2 l 冲突 2 1 8 0 06 6 o o 1 6 3 0 01 5 9 0 02 3 4 0 02 6 0 08 6 6 o o1 “3 3 注：冲突是指严重冲突： 事故样本为3 年的发生数，取值单位为年均交叉口事故，冲突样本为1 2 小时的 发生数，取值单位为时均交叉口冲突。 假设事故与冲突线性相关：y = a + 缸。y 代表事故数目，x 代表冲突数目。 函y - b x 小乏 王= 丢缸歹= 圭喜乃 ( 2 - 1 ) ( 2 2 ) 东南大学硕士学位论文 如= 窆瓴一巩一_ ) 。k ：童心一；) ： f l l i 司 ，= 依照上式对表中数据进行相关性分析，结果如表2 - 2 所示： 表2 - 2 回归分析结果 i 线性回归方程 y = 4 6 3 8 1 0 以x 一0 3 7 1 l相关系数 0 9 7 7 ( 2 - 3 ) ( 2 4 ) 此方程相关系数踟9 0 ，表明交通事故与冲突的发生数呈良好的相关关系，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 2 交通冲突分类 对平面交叉口交通冲突进行分类所依据的指标多种多样，各种方法各具优缺点，但造成 交通冲突的因素是多方面的，对冲突进行分类也应考虑多方面的因素。现有的一些冲突分类 方法都各自针对某一种或某几种因素，以单一的指标进行分类，只能反映交通冲突单方面的 特性。对交通冲突进行识别和分析的时候，所需样本量很大，若缺乏系统可靠的冲突分类方 法，将不利于对平面交叉口的安全性做出正确评价。若不对冲突进行分类，在应用交通冲突 技术对交叉口进行安全评价时，将缺乏针对性。因此，对平面交叉口交通冲突系统完善地分 类，以期全面地反映不同交通冲突的特性是目前平面交叉口交通冲突分析的重要任务 本论文从平砸交叉口交通主体、交通流的行使轨迹、交通冲突发生类型等几个方面，对 公路平面交叉口的交通冲突进行系统完善的分类，由于公路平面交叉口相对于城市城市平面 交叉口，非机动车和行人较少的特点，因此本文主要考虑机动车之间的交通冲突。 2 2 1 按交通主体分类 交通流是指在道路上一定数量的车辆、行人运动时所形成的一种宏观现象，它包括机动 车流、非机动车流和行人流量。在平面交叉口机动车流、非机动车流和行人流量相互之间都 可能发生交通冲突。但是根据公路本身的交通特点，非机动车与非机动车、非机动车与行人、 行人与行人之间的交通冲突比较少，因此，本文不考虑非机动车与非机动车、非机动车与行 人、行人与行人之间的交通冲突。按交通主体将平面交叉口交通冲突分为三类：( 1 ) 机动车 与机动车交通冲突；( 2 ) 机动车与非机动车交通冲突；( 3 ) 机动车与行人车交通冲突 由于平面交叉口所发生的绝大部分交通冲突都可以归纳为以上类型的交通冲突。且比较 宏观，因此，在根据交通流行使轨迹、交通冲突发生类型分类时，可以在该分类形式基础之 上，继续划分种类。 2 2 2 按交通流行驶轨迹分类 不是所有的冲突类型都会出现在平面交叉口中，根据平面交叉口固有的单向交通特点并 结合车辆与车辆的相互作用，分为两大类：一是机动车与机动车冲突，二是机动车与非机动 车冲突。其中机动车与机动车冲突分为五类0 3 1 ：( 1 ) 同向冲突；( 2 ) 对向左转冲突：( 3 ) 1 2 第2 章交通冲突技术综述 横向冲突；( 4 ) 红灯时右转冲突；( 5 ) 次级冲突 2 2 2 1 同向冲突 同向冲突发生于同一交通流中第一辆车( 即前行车) 减速或转向，给其后的第二辆车处 于可能碰撞的危险状况，此时第二辆车以刹车或闪避来避免碰撞，继续通过交叉口具体可 分为如下四类：1 ) 直行流与同向左转流冲突( 如图2 3 ) ；2 ) 直行流与周向减速流冲突( 如 图2 - 4 ) ：3 ) 直行流与同向右转流冲突( 如图2 - 5 ) = 4 ) 车道变换冲突( 如图2 _ 6 ) j 三三三三飞 臻 j 流冲突 图2 - 5直行流与同向右转流冲突图2 - 6变换车道冲突 2 2 z 2 对向左转冲突 对向左转冲突指当对向车道上驶来的车辆采取左转时，使直行瞬车辆处于可能与之对撞 或侧撞的状况( 如图2 - 7 ) 。 j l 喾厂 图2 7直行流与对向左转流冲突 2 ，2 2 3 横向冲突 在交叉口进口道，当第一辆车直行或转向时，使后车处于追尾、侧撞或擦边碰撞的危险， 此时产生的冲突为横向冲突。横向冲突可分为两类：来自前进车辆右侧进1 3 道的横向冲突和 来自前进车辆左侧进口道的横向冲突。 l 三厂一l：，且：旧流； l三厂|l三广 东南大学硕士学位论文 ( 1 ) 来自前进车辆左侧进口道的横向冲突，具体分为如下四类：1 ) 直行流与左侧左转 流冲突( 如图2 - 8 ) i2 ) 直行流与左侧直行流冲突( 如图2 - 9 ) ；3 ) 直行流与左侧右转流冲 突( 如图2 - 1 0 ) i4 ) 左转流与左侧左转流冲突( 如图2 - 1 1 ) lj l 汴厂 引r 图2 - 8直行流与左侧左转流冲突图2 - 9直行流与左侧直行