（交通运输工程专业论文）公路平交路口安全诊断方法与改善对策研究.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 摘要 + 我国对平面交叉口交通安全诊断方法主要是基于事故率的诊断方法， 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诊断方 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诊断模型和方法。 本文在分析和研究现有平面交叉口交通安全诊断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诊断模型，作为平面交叉口安全诊断的 依据和准则。在平面交叉口交通安全诊断模型中，利用人与车存在交会次 数的可能性，把1 0 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1 0 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，以此诊断公路平面交叉口的安全度。最 后以成都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 全诊断方法的可操作性，并且能够符合实际，反应公路平面交叉口安全状 况。 关键词：公路；平面交叉口；安全诊断：改善对策 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 i 页 a b s t r a c t c h i n a sd i a g n o s t i cm e t h o do fp l a n es a f e t yo ft h ei n t e r s e c t i o ni sm a i n l y f o u n do nt h ea c c i d e n tr a t eo fd i a g n o s t i cm e t h o d s ，s u c ha st h el a wo fp r o b a b i l i t y a n ds t a t i s t i c sa n di n t e n s i t yo fa n a l y s i s b a s e do nt h en o n - a c c i d e n tr a t eo f i n t e r s e c t i o ns a f e t yd i a g n o s i sf o ral a t e rs t a r t ，t h et h e o r ya n dp r a c t i c ei sn o ty e t m a t u r e t h i sp a p e rp r e s e n t sac o n f l i c to fi n t e r s e c t i o nt r a f f i cv o l u m et a r g e t s ，t h e c o n f l i c tg r o u n do nt h et r a f f i cs a f e t yo ft h ei n t e r s e c t i o no fp l a n em o d e l sa n d m e t h o d s b a s e do nt h ea n a l y s i sa n ds t u d yo fi n t e r s e c t i o ns a f e t yo fe x i s t i n gm o d e l s a n dm e t h o d s ，t h i sp a p e rm a k e su s eo ft h ec o n f l i c ta m o n g p e o p l ea n dc a r sa sw e l l a st h ec o n f l i c ta m o n gc a r si nt h es i g n a lj u n c t i o ni no r d e rt or e s e a r c ht h ep l a n e i n t e r s e c t i o ns a f e t yd i a g n o s t i cm o d e l sb a s e do nt h ev o l u m eo ft r a f f i cc o n f l i c t w h i c hc a nb eu s e da st h eg u i d e l i n e so ft h ep l a n ei n t e r s e c t i o ns a f e t yd i a g n o s i s u n d e rt h i sm o d e l ，t h i sp a p e rm a k e su s eo ft h ep o s s i b i l i t yo ft h en u m b e ro f p e o p l ea n dv e h i c l e si n t e r s e c t i o n ，a n du s e st h ep o t e n t i a lc o n f l i c to fv e h i c l e s w i t h i n1 0m i n a st h ec o n f l i c ti n d i c a t o r so fp e o p l ea n dv e h i c l e s m e a n w h i l e ， t a k i n ga d v a n t a g eo fp o s s i b l ec o n f l i c tt i m e sa m o n gv e h i c l e s ，t h i sp a p e rr e g a r d s t h en u m b e ro fc o n f l i c t s a m o n gv e h i c l e sw i t h i n 1 0m i n u t e sa st h ec o n f l i c t i n d i c a t o r so fc a r sa n dt r u c k s t h e n ，a c c o r d i n gt ot h ew e i g h t e da v e r a g eo ft h e s e t w oi n d i c a t o r sw h i c hi sc o n s i d e r e da sac o n f l i c ti n d i c a t o r so ft r a f f i ci n t e r s e c t i o n ， t h i sp a p e rj u d g e sh i g h w a ys a f e t yo ft h ep l a n ei n t e r s e c t i o n f i n a l l y , t h i sm e t h o d w a st e s t e di n6p l a n ei n t e r s e c t i o ns p o t so fc h e n g d ua n dt h ea u t h o re v a l u a t e di t s s a f e t yb yt h ec o n f l i c ti n d i c a t o r s ，w h i c hc o n f i r m e d t h er e a l i t yo ft h es a f e t y d i a g n o s t i cm e t h o db a s e do nt h et r a f f i cc o n f l i c ti n d i c a t o r sa n dc o n f h - m e dt h a tt h e m e t h o di sp r a c t i c a la n dc a l lr e f l e c tt h es a f es i t u a t i o no f 也ep l a n ei n t e r s e c t i o n k e yw o r d s ：r o a d ；p l a n ei n t e r s e c t i o n ；s e c u r i t yd i a g n o s i s ；m e a s u r e st o n n p r o v e 西南交通大学学位论文创新性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工 作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，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，均已在文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由 本人承担。 本学位论文的主要创新点如下： 一、利用人与车存在交会次数的可能性，把1 0 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l o 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，以此诊断 公路平面交叉口的安全度。 二、平面交叉口作为道路网络中重要的组成部分，其安全诊断具有多 因素、多目标、多功能、多学科、多措施等特点。作为一种应用研究，应 该注重它的可操作性和实用性。本文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诊断模型和方法。 三、本课题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 公路交通特点的平面交叉口交通安全诊断方法。 西南交通大学 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，同意 学校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。本人授权西南交通大学可以将本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、缩印或扫描等复印手段保存和汇 编本学位论文。 本学位论文属于 1 保密口，利年解密后适用本授权书； 27 不保密彤使用本授权书。 ( 请在以上方框内打“ ) 糊一躲朔良 撇 日期： 柳、6 日期： 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 第一章绪论 1 1 研究背景和意义 1 1 1 我国道路交通安全现状 随着汽车工业及道路交通的发展，道路交通量迅猛增长，造成了交通 事故数量不断增加，其损失也日趋严重。与世界各国相比，中国的道路交 通安全问题显得更为严重。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2 0 世纪5 0 、6 0 年代为几百到 几千人，7 0 年代发展为1 - 2 万人。1 9 8 4 年后，事故死亡人数急剧上升， 1 9 8 8 1 9 9 0 年期间稍有回落。1 9 9 1 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2 0 0 1 年，全国平均每天因交通事故死亡的人数已达3 0 0 人。 ， 表1 - 1 各年份交通事故情况 交通事故万车死亡1 0 万人直接经济损 年份 死亡人数受伤人数 次数率口死亡率失( 亿元) 1 9 9 02 5 0 2 9 74 9 2 7 11 5 5 0 7 2 3 3 - 3 8 4 3 13 6 4 1 9 9 12 6 4 8 1 75 3 2 9 21 6 2 0 1 93 2 1 54 64 2 8 1 9 9 22 2 8 2 7 85 8 7 2 91 4 4 2 6 43 0 1 956 4 5 1 9 9 32 4 2 3 4 36 3 5 0 81 4 2 2 5 12 7 2 45 3 69 9 9 1 9 9 42 5 3 5 3 76 6 3 6 21 4 8 8 1 7 2 4 2 6 5 5 41 3 3 3 1 9 9 52 7 1 8 4 3 7 1 4 9 4 1 5 9 3 0 82 2 4 85 91 5 2 3 1 9 9 62 8 7 6 8 57 3 6 5 5 1 7 4 4 4 72 0 4 1 6 0 21 7 1 8 1 9 9 73 0 4 2 1 77 3 8 6 1 1 9 0 1 2 81 7 5 5 9 71 8 4 6 1 9 9 83 4 6 1 2 97 8 0 6 7 2 2 2 7 2 11 7 36 2 5 1 9 3 1 9 9 9 4 1 2 8 6 0 8 3 5 2 92 8 6 0 8 01 5 4 56 8 2 2 1 2 3 2 0 0 06 1 6 9 7 19 3 8 5 34 1 8 7 2 1 1 5 67 2 7 2 6 6 9 2 0 0 l7 5 7 0 0 01 0 6 0 0 05 4 5 4 3 21 5 4 68 5 13 0 9 2 2 0 0 27 7 3 1 3 7 1 0 9 3 8 15 6 2 2 4 81 3 7 18 7 93 3 2 4 2 0 0 3 6 6 7 5 0 71 0 4 3 7 24 7 4 1 7 41 0 88 0 8 3 3 7 2 0 0 4 5 6 7 7 5 39 9 2 1 74 5 1 8 1 0 9 27 6 3 2 7 7 表1 - 1 和图1 - 1 分别表示了从1 9 9 0 年至2 0 0 4 年的1 5 年来我国交通事 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 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，上世纪末到本世纪初的近1 0 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，道路里程的增加满 足不了机动车数量增长的需求，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。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。 图1 1 交通事故随年份变化情况 1 1 2 公路平交路口交通安全现状分析 公路平面交叉路口，简称公路平交路口，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。据美国2 0 0 0 年所作调查，美国全年发生 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 交通事故6 4 0 万起，大约4 0 发生在交叉口或者发生在与交叉口相关的红灯 时期的违章抢行，导致死亡9 5 0 人，伤9 0 0 0 0 人；联邦德国城市的交通事 故6 0 8 0 发生在平交路口；日本对1 9 9 0 年死亡事故发生地点进行统计，结 果为：死亡事故发生起数合计为1 0 6 5 1 起，发生在交叉口及其附近( 指交 叉口路口内及其附近3 0 m 范围内发生的人身事故) 的事故数为4 4 9 1 起，占 总事故的4 2 2 ，其中交叉口发生事故3 5 5 1 起，占3 3 3 交叉口附近事故 数9 4 0 起，占8 8 ，交通事故中人身事故与道路平面交叉口有关者占到5 8 ， 其中城市占6 0 ；我国对国内城市的交通事故抽样统计表明：发生在平面交 叉口的交通事故数约为3 0 ，图1 - 2 为我国某城市调查统计资料，具有定 的代表性，该图表明，约有5 9 左右的交通事故发生在交叉口地带，排在所 有交通事故类型的首位。 以上分析显示，平面交叉口已经成为道路网络中交通安全的瓶颈，对 公路交通的安全水平有着十分重要的影响。因此，深入探讨交叉口交通事 故产生机理，分析研究有效的交叉口安全诊断方法，并提出相应的改善对 策，对于快速找出交叉口事故频发的症结所在，改善交叉口运营效率，减 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 少交叉口交通事故，提高整体交通安全水平，具有十分重要的意义。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 国外研究现状 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，如英国1 9 8 7 年开始安全审核研究工作，到1 9 9 6 年i h t 出版了道路 安全评价指南( g u i d e li n e st or o a ds a f e t ya u d i to fh i g h w a y ) ，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1 9 9 2 年制定了国家道路安全战略，开展大量研究工作，由a u s t r o a d 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1 9 9 5 年提出安全审核报告：r o a d s a f e t y a u d i t ：a n e w t o o lf o r a c c i d e n tp r e v e n t i o n ) ，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。 对于交通安全诊断方法的研究，主要有专家经验法、回归法、速度中 介法和交通冲突技术，以下逐一做简要说明。 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 全诊断。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。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 了负二项回归以及贝叶斯统计等方法。 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 速度中介法：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( t c t ) ，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。 1 2 2 国内研究现状 目前，国内对交通安全的诊断方法大致可以分为三类：概率数理统计 方法、强度分析法以及中国交通冲突技术，以下逐一做简要说明。 概率数理统计法：包括事故绝对数法、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。 强度分析法：通常采用万车死亡数、1 0 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。 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 中国交通冲突技术( c h i n e s et r a f f i cc o n f l i c tt e c h n i q u e ，简称 c t c t ) ：在1 9 9 8 年由张苏提出，建立了符合我国交通及冲突环境的冲突判 别t a c ( t i m et oa c c i d e n tc h i n e s e ) 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。 1 3 论文研究方法的选择 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， 对于公路平面交叉口交通安全诊断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，本文在研究方法的选择上主要考虑以下几点： 首先，现有平面交叉口交通安全的诊断方法众多，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诊断模型和方法。 其次，平面交叉口作为道路网络中重要的组成部分，其安全诊断具有 多因素、多目标、多功能、多学科、多措施等特点。而现有的诊断方法多 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诊断方法多是利用事故率统计 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 方法，其存在着长周期、可信度低的特点。另外，此方法不能诊断新建或 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 口交通冲突量安全诊断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 立符合我国公路交通特点的平面交叉e l 交通安全诊断方法。整个方法力求 操作性强、实用，又具有可比性，能为公路交通管理部门提供一个科学工 具，用来诊断作为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 4 论文研究的主要内容 本文主要在前人研究成果的基础上，建立一个基于交通冲突量的安全 诊断模型，对交通安全提出相应的改善对策，并以实例对模型的适用性进 行验证。文章主要由以下几个部分组成： 文章首先介绍公路平面交叉口的常见类型，即平面信号交叉口和平 面无信号交叉口，从主观和客观两方面分析影响交通安全的因素，为建立 公路平面交叉口交通安全诊断模型以及改善措施的制定奠定基础。 文章通过对公路平面交叉口交通冲突的概念的论述，以及前人对交 通冲突的研究成果的基础上，提出了交通冲突量作为平面交叉口安全诊断 指标。从人与车存在的冲突和车与车存在的冲突进行分析，通过交通流理 论和概率方法确定入与车冲突量指标和车与车冲突量指标。人与车的冲突 量指标反映行人和车辆的碰撞产生事故的安全程度，人与车冲突量越大， 人与车产生碰撞的机会越大，交叉口就越危险；车与车的冲突量指标是反 映车与车之间产生碰撞产生事故的安全程度，车与车冲突量越大，车与车 产生碰撞的机会越大，交叉口也就越危险。根据人与车冲突量指标和车与 车冲突量指标，应用行人流量和交通流量的权重，确定平面交叉口交通冲 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 突量指标，以此来诊断平面交叉口安全程度。 基于上述指标的确定，改善公路平交路口的安全度主要是减少交通冲 突量。文章从改善交叉口硬件环境和交通安全软环境两个方面，系统阐述 了改善对策。 文章选择成都六个公路交叉口作为观测点，运用交通冲突量的安全诊 断模型进行交叉口安全度判断，对模型的适用性进行了检验。 1 5 论文研究的技术路线 本论文首先对交叉口的类型和交通安全影响因素作了介绍，为下文研 究打下基础。对现阶段常用的以事故统计为基础的直接诊断法进行了优劣 分析，因其存在诸多缺陷，所以有必要建立基于交通冲突量的安全诊断法。 文章明确了指标确立的原则，根据其原则选择两个诊断指标，进而建立起 整个诊断模型。基于模型的指标特点，对交通安全提出了改善措施。最后 通过实例分析，验证了诊断模型的适用性。其基本技术路线如图1 - 3 所示。 图1 - 3 公路平交路口安全诊断基本技术线路 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 第二章公路平交路口常见类型及交通安全影响因素 本章对公路平面交叉口的常见类型以及影响交通安全的因素进行分 析，为交叉口交通安全诊断模型的建立以及改善措施的制定奠定基础。 2 1 公路平面交叉口常见类型 公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。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 跨线桥或隧道等方案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。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。 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有信号交叉口和无信号交叉口。信号交叉口分为 两相位、三相位和四相位等。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。本文介绍平面信号交叉口和平面无信号交 叉口。 2 1 1 平面信号交叉口 在平面交叉v i 上设置交通信号使进入交叉1 ：3 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 西南交通大学硕士研究生学位论文第10 页 交通信号的三个基本参数为周期时长、信号相位、绿信比。 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。 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：第一相位东西通行、南北禁行；第二相位南北 通行、东西禁行。如图2 - i 。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e - 2 。 绿信比：是一个相位的绿灯时长与周期时间之比。 j ，“| i 卜，坚! + 渗喾 ”。|。 譬0 一j 夕。j 一j 攀。i _ 。1 0 | 习卜下卜。io 0 0 ：习、； ：。 一 j l o j ：0 o ，。一 图2 1 两相位示意图 _ i ：掌、乞譬霉? ? 翼：了：冀誓爹；! 鬻爹霉i 黟i 醚若夏譬? 罗； i | 卜警o ? r l ：。警；r 糊 二j ，! ， ! 卜，j ? ：、o i 匕：。j - 1 ， ：，| ? 一i ： ：、_ - ”。 ? a j j 一二、i 、 一 一o 杂：? + 一- 。 l ： - | | ? 。l l ，1 捧饕 ，二一 i - 。| j 医 。，t0 ，：，：，：j ：- ，：阳付c 图2 - 2 四相位示意图 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 1 页 2 1 2 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。 2 2 公路交通安全影响因素 + 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8 0 n 8 5 ，车辆因素占5 1 0 ，道路及环境因素占1 0 左右。 2 2 1 主观因素 主观因素即人的因素。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7 0 以上；其中属驾驶员责任的事故 占7 0 - - 8 0 ，非机动车驾驶员、行人责任的事故均在5 以上。各交通主体 西南交通大学硕士研究生学位论文第12 页 造成交通事故的行为表现有所不同，主要有以下几个方面： 超速驾驶。一般城市道路上车速的要求：快速路8 0 - - 1 2 0 k m h ；主干 路6 0 - - - 8 0 k m h ；次干路2 0 - - - 6 0 k m h ；支路2 0 k m 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，或者是贪图虚荣，在公路上超 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。 疲劳驾驶。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。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。 驾驶技术生疏。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。 + 投机心理。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。 西南交通大学硕士研究生学位论文第13 页 2 2 2 客观因素 客观因素包括车辆、道路、环境等。 车辆因素。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。 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 以下，我国为5 l o 。 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。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。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。 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，社会的经济状况、交通立法、医疗条件 等。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。 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，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。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 4 页 第三章公路平交路口安全诊断方法 3 1 以事故统计为基础的直接诊断方法 交叉口交通安全的研究方法，主要有两种：一是以事故为基础的直接 诊断方法，二是以非事故统计为基础的间接诊断方法。以事故统计为基础 的研究方法包括概率数理统计方法和强度分析法，这两种方法已在上文 1 2 2 “国内研究现状 中作了阐述。现将其优缺点分析如下。 3 1 1 以事故统计为基础直接诊断法的优势 现阶段，一般都采用以事故统计为基础的直接诊断方法，因为以事故 统计为基础的直接诊断方法有以下两点优势： 指标值简单易懂，具有说服力。事故多少直接反映了交通安全问题。 事故多说明这个交叉口不安全，相反事故少或者没有则表明该交叉口安全。 通俗易懂，具有较强的说服力。 ：诊断结果较准确。因为世界万物都有一定的规律，事故的发生也- 样。因此利用足够长的时间来收集事故数据以及其他影响因素的数据来建 立模型，事故预测结果一般比较精确，用于诊断时，也能得到较高的精确 度。 3 1 2 以事故统计为基础直接诊断法的缺陷 以事故统计为基础的安全诊断指标操作起来比较麻烦，需要大量的时 间、人力和物力，成本也相对较高。 诊断周期长。交叉口的总事故数很少，单个交叉口平均事故发生次 数更为稀少，交叉口事故与城市总体事故水平的关系有：y _ ax x n 。公 式申，y 代表交叉口事故水平( 次交叉口) ；x 代表该城市事故水平( 次) ； n 代表该城市交叉口个数；a 代表交叉口事故占城市总事故数的比例，根据 经验值有a - o 4 。 西南交通大学硕士研究生学位论文第15 页 由上式可知，由于事故生成的随机偶然性，使交通安全诊断信度受到 诊断地点与诊断周期的统计学限制，因而需要较长时间的事故样本积累方 能保证其诊断信度，一般至少要一、二年时间，这会大大降低工作效率。 而且诊断周期的延长随交通环境的变化而导致安全诊断效度下降。 事故统计不完整。在我国仅有少数城市和地区有较完整的资料，大 部分地区交叉口事故统计不完整。由于对事故定义、事故统计规定、事故 立案管理、事故统计管理等不规范，使得大量事故被漏掉，不能列入统计 之内。据调查估计，重大以上交通事故未报案率为5 以下，一般事故未报 案率约为2 0 ，轻微事故未报案与未记录率约为7 0 ，所以统计的事故主要 是针对损伤事故类型。 事故发生随机性和不可预测性的影响。对于单个的事故来说事故的 发生是随机的，它以何种状态出现，会发生怎么样的程度都是随机的。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的前后期对比研究中容易过高地估计安全改 善效果。事故的随机性决定了事故的不可预测性。没人知道这里将会发生 交通事故，即使当时现场有人，也不会注意其发生过程。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。 综上所述，传统的基于事故统计的诊断方法存在着小样本、长周期、 大区域、低信度等特点与缺陷，明显地表现为对地点交通安全诊断，尤其 是快速安全诊断及预测的不适应。因此，通过研究非事故统计的诊断方法 来改善交通效度与信度就具有重要的意义。 3 2 基于交通冲突量的安全诊断方法 非事故统计为基础的间接诊断方法主要用于平面交叉口事故统计资料 不全，或者是平面交叉口安全预评阶段，为新建的平面交叉口进行安全诊 西南交通大学硕士研究生学位论文第16 页 断，看其是否满足安全的要求。基于交通冲突量的安全诊断方法是其中的 一种，也是本文重点研究的对象。值得注意的是这里的平面交叉口指得是 两相位信号控制的四路相交平面交叉口，且直行、左转和右转存在冲突。 3 2 1 交通冲突的定义及分类 在平面交叉口安全诊断中，交通冲突是指在可观测条件下，两个或两 个以上道路使用者在同一时间、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。这一现象被视为交 叉口的交通冲突。根据不同的判断标准，交通冲突可以分为不同的类型： 按照发生冲突的角度，可以分为正向冲突、追尾冲突、横穿冲突三 类。设发生冲突行为者的行驶方向之间的夹角o 0 ，1 8 0 ，其中：冲突 角e 1 3 5 ，1 8 0 时的交通冲突称为正向冲突，主要表现为冲突车辆以相 反方向相互逼近，是车头与车头之间的冲突碰撞，如图3 - 1 中的( 1 ) ；冲 突角o ( 0 ，4 5 ) 时的交通冲突称为追尾冲突，主要表现为冲突车辆以 相同的方向相互逼近，是车头与车尾之间的冲突碰撞，如图3 - 1 中的( 2 ) ； 冲突角o ( 4 5 ，1 3 5 ) 时的交通冲突称为横穿冲突，主要表现在冲突车辆 以交错的方式相互逼近，是车头与车辆中部之间的冲突碰撞，如图3 1 中 的( 3 ) 。 图3 - i 交通冲突的类型 o 西南交通大学硕士研究生学位论文第17 页 按照发生冲突的对象，可以分为人与车的冲突、车与车的冲突两类。 人与车的冲突是指在人、车交会的过程中，行人改变步行速率或方向、或 造成车辆改变行驶速率、方向，以避免行人与车辆发生碰撞事故的情况； 车与车的冲突是指不同方向的车辆若各按其原来的方向和速度行驶，则必 然会发生碰撞事故，但由于其中一方采取了紧急避险措施( 或制动、转向、 加速行驶等) 以避免事故发生的情况。本文主要从此种分类进行研究分析。 3 2 2 平面交叉口安全诊断指标确立的原则 本文通过人与人之间存在的冲突量和车与车之间存在的冲突量指标的 建立，提出交通冲突量指标，建立诊断模型，确定公路平面交叉口交通安 全的诊断方法。在建立指标前，先确定建立指标的原n - 科学性原则。平面交叉口交通安全诊断模型应该科学合理，客观公 正，能真正反映交叉口交通安全情况，这是安全诊断模型建立和可行的前 提。同时，诊断模型应能应用到实际项目，切实可行。模型所需的基础数 据应容易获得，模型简单明了，易于操作。 定量性原则。通过对指标之间函数关系的定量识别，力求使每一个 指标能够以精确的数量来进行计算、表达和操作，对一些定性的指标进行 规范化、权重化处理，使其定量化，从而大大增强指标体系的可操作性。 可比性原则。合理的指标同时应能反映安全等级，所以要对指标进 行分类，确定临界阀值。以达到对城市道路平面交叉口安全状态等级进行 划分的要求。这样诊断结果对比明显，各个不同分类等级显示交叉口安全 程度。 3 2 3 诊断指标一的建立 诊断指标- - r p 人与车的冲突量指标。因为本文研究的是两相位信号控 制四路相交的平面交叉口，当行人为绿灯时，人行方向与车行方向垂直， 人与车存在冲突，情况如图3 - 2 所示。设在交叉口，车辆皆以速度y 等速行 西南交通大学硕士研究生学位论文第18 页 驶，而行人皆以速度一步行：方向2 与方向3 的车辆流率分别为q 2 与q 3 ： 方向1 穿越道路的行人流率为；行人先步行至路缘判断是否能够穿越道 路，然后选择可穿越的间距，穿越路宽为w 的道路。假定q 2 与q 3 其到达率 均服从平均到达率为入的泊松分布。 人行方向与车行方向可能会发生冲突数丘邛，可以由每人预期交会车辆数乘 以单位时间的行人数量计算得到，其中单位时间长度的选择，考虑到样本 的合理性和模型计算的准确性，时段选取长度太长，会使计算数据过大， 而且计算量也大；时段选取长度太短，模型计算就会产生舍取误差。故采 用1 0 分钟为分析时段长。人与车可能冲突数b 阳，如式( 3 - 1 ) 所示： 砭。刚乞) + u 2 删g 。【荟职- ( 乞) 卜( 3 _ 1 ) 其中，y n 代表乙时间内方向1 每位行人预期与方向f 交会车辆数的期 望值；域代表方向1 穿越道路的行人流率，a l o 分钟；乞代表行人步行 穿越道路所需的时间( 分钟) 如图3 2 ，方向1 的行人穿越道路的过程中， 先步行至路缘，判断是否能穿越路，或者直接穿越或者等待之后穿越，值 得说明的是行人与车存在的冲突范围只道路的1 2 ，后1 1 2 道路人与车之间 没有存在冲突。因此行人穿越道路所需的时间，含实际步行穿越1 2 道路 的时间气，与选择可穿越间距的等待时间乞，则所需时间f c 为： - + 乞 ( 3 - 2 ) 当道路宽为w ，而行人步速咋时，行人实际步行穿越存在冲突道路的 时间 为： t t | w | 知r ( 3 - 3 ) 西南交通大学