交通安全工程第10章-新技术在交通安全中的应用

1 52 第10章新技术在交通安全中的应用 本章内容 第1节接入管理技术在交通安全中的运用第2节交通静化技术在交通安全中的运用第3节交通冲突点的计算技术第4节安全服务水平评价技术第5节智能交通技术在交通安全中的应用第6节交通大数据发展对交通安全的影响第7节共享单车对交通安全的影响第8节无人驾驶汽车发展与应用对交通安全的影响复习思考题重点 接入管理技术 交通静化技术 交通冲突点的计算 2 52 第1节接入管理技术在交通安全中的运用 一 接入管理技术 第10章新技术在交通安全中的应用 美国从20世纪70年代开始研究道路通行效率和交通安全 至今已形成了一套较为完善的技术体系 称为道路接入管理技术 accessmanagementtechniques 根据美国trb 接入管理手册 的定义 接入管理是对道路交叉口 分割带开口 立交及路段上接入道路的选位 设计 管理的一种系统的管理控制 接入管理是为了在土地开发利用的过程中 为机动车提供方便接入的同时 也保证整个交通运输体系的安全和效率 维护道路的功能 接入管理技术面向整个道路网络系统 范围很广 本节只研究适于交叉口范围的接入管理技术 二 交叉口功能区的界定 公路平面交叉口区域的定义可分为交叉口物理区和交叉口功能区2种 交叉口物理区是指交叉道路的重叠部分 它以交叉口转角及相邻的所有边界为限 通常被认为是交叉口的 入口 如图10 1所示 交叉口功能区是指交叉口物理区及其上游和下游车道的延伸 包括辅助车道 交叉口功能区的定义对交叉口交通运行的机动性和安全性有着重要意义 机动车进入交叉口要进行一系列复杂的操作 反应 减速 排队等待 转向或穿越 加速等 功能区则是实施这一系列复杂操作的面积范围 或者说是交叉口对其相交道路的影响区域范围 3 52 第10章新技术在交通安全中的应用 第10章新技术在交通安全中的应用 4 52 图10 1交叉口物理区和功能区 图10 2功能区上游车道组成 5 52 三 具体接入管理技术接入管理技术有多种 在交叉口安全改善中 具有明显效果的接入管理技术主要有以下6种 1 功能区内接入道路的关闭在接近交叉口物理区附近 由于接入道路导致冲突点多而密集 会严重影响交通安全 见图10 3 所以有必要界定这一范围 这一范围之内不允许有接入道路 第10章新技术在交通安全中的应用 6 52 2 功能区内接入道路的出入控制当交叉口功能区内接入道路为双向道路时 根据主路交通量的大小对接入道路进行出入控制管理 禁止左进 图10 4 a b 禁止左出 图10 4 c d 和禁止左进左出 图10 4 e f 图10 4接入道路的出入控制 第10章新技术在交通安全中的应用 7 52 3 功能区内接入道路的接入顺序当交叉口的进口道两侧各有一个接入道路时 其先后接入交叉口的顺序不同会产生不同的交通冲突后果 正确的接入顺序是当主交叉口进口道上的车辆先经过左侧的接入道路 再经过右侧接入道路时 左转车辆之间不会产生交通冲突 第10章新技术在交通安全中的应用 8 52 4 接入道路与交叉口进口道直接相交的处理在交叉口功能区内 若一条接入道路直接与交叉口的进口道相交 会对主交叉口的安全运行产生很大的不利影响 这相当于在主交叉口附近又增加了一个交叉口 图10 7偏置接入道路 第10章新技术在交通安全中的应用 9 52 5 功能区内接入道路的合并若交叉口功能区内的接入道路或接入口过多过密 可以考虑将其合并 再将合并而成的道路对交叉口的接入口设置于功能区之外 如图10 8 尽可能地消除接入道路对主交叉口的冲突 图10 8交叉口接入道路的合并 第10章新技术在交通安全中的应用 10 52 6 交叉口u形转弯当交叉口的某条相交道路左转车辆流量很大时 直接左转导致的交通冲突往往很严重 为了分离左转车流和直行车流的交通冲突 可采用间接左转的方式 u形转弯是接入管理中较为普遍的间接左转 图10 9u形转弯 第10章新技术在交通安全中的应用 第2节交通静化技术在交通安全中的运用 11 52 一 交通静化技术的定义美国ite下属的交通静化委员会1999年定义交通静化 trafficcalmingtechnology 为 交通静化是减少机动车使用负面影响的若干物理措施的组合 以改变驾驶员行为和改善道路中非机动车使用者的环境 交通静化早期应用于社区 但是随着交通静化技术的发展 其应用的区域空间越来越广 其内涵和外延也不断丰富 其目的和目标也趋向多元化 第10章新技术在交通安全中的应用 二 实施交通静化的目的与依据 12 52 实施交通静化的目的和原则为 1 改善居民的居住环境 提高当地街道上行人 骑自行车者 机动车驾驶员及乘车者的交通安全性 2 降低当地街道上的车速 3 减少抄捷径而穿越当地街道的交通量 4 保护并提高行人和骑自行车者通往临近社区的交通安全性 交通静化不仅要提高行人 乘客 自行车 机动车的交通安全性 而且还要营造一个舒适愉悦的交通环境 从而提高整个交通系统的交通安全水平 通用的实施依据有 1 最小机动车交通量 2 利用当地街道抄捷径机动车交通量的百分率 3 85 位运行车速 4 行人过街交通量 5 事故率 第10章新技术在交通安全中的应用 三 交通静化技术与措施 13 52 交通静化技术一般包括速度控制措施 交通量控制措施 组合控制措施等工程措施和教育 执法非工程措施 工程措施的首要目的就是降低车速和控制交通量 因为车速的降低 交通量的减少能够减少实际交通冲突 进而减少交通事故数和 或 事故的恶性程度 1 速度控制措施速度控制措施包括水平速度控制措施 垂直速度控制措施以及车道断面窄化措施 1 水平速度控制措施水平速度控制措施是改变传统的直线行驶方式以降低车速 典型的措施包括交通花坛 交通环岛 曲折车行道 变形交叉口 第10章新技术在交通安全中的应用 14 52 1 交通花坛 trafficcircle 交通花坛是设置在交叉口中心位置的圆形交通岛 车辆沿其周围环绕行驶 交通花坛外形呈圆形 并且在其凸起的平台上进行绿化 第10章新技术在交通安全中的应用 15 52 2 交通环岛 roundabout 交通环岛比交通花坛大 它往往设置在交通量较大 车速较高的交叉口 车辆通过时逆时针环绕行驶 以为来自不同方向的交通流分配路权 第10章新技术在交通安全中的应用 16 52 3 曲折车行道 chicane 曲折车行道是交替延伸道路两侧的路缘 从而使得车行道呈s形 实现曲折车行道的另一个方法是在道路两侧交替设置斜向或平行的路边停车泊位 它适用于车速和噪声都需要控制的地点 第10章新技术在交通安全中的应用 17 52 4 变形交叉口 realignedintersection 变形交叉口应用在t型交叉口 它通过改变直行进口道的线形 使直行车流由直行通过变为转弯通过 第10章新技术在交通安全中的应用 18 52 2 垂直速度控制措施垂直速度控制措施是把车行道的一段提高 以降低车速 典型的措施包括减速丘 减速台 凸起的人行横道 凸起的交叉口等 1 减速丘 speedhump 减速丘是一个横穿车行道的圆拱形凸起区域 第10章新技术在交通安全中的应用 19 52 2 减速台 speedtable 减速台是一种平顶的减速球丘 一般用砖或者具有纹理的材料建造 其沿行车方向的宽度足以满足一辆客车停留它的平顶上面 第10章新技术在交通安全中的应用 20 52 3 凸起的人行横道 raisedcrosswalk 凸起的人行横道是配有人行横道标线的减速台 以渠化行人过街 使机动车驾驶员更容易发现过街行人 适用于行人偶然穿越道路和车速过高的地点 第10章新技术在交通安全中的应用 21 52 4 凸起的交叉口 raisedintersection 凸起的交叉口是把整个交叉口区域全部平凸起的一种交叉口 且四周与各进口道斜坡过渡 平凸部分一般用砖或有纹理的材料建造 第10章新技术在交通安全中的应用 22 52 5 纹理路面 texturedpavement 纹理路面和有颜色路面一般用压印图案或者交替使用不同铺路材料来创造不平的道路表面 这种路面往往用在整个交叉口或者人行横道 甚至有时用于社区的全部道路 适用于行人活动频繁 且对噪音不关心的主要街道区域 第10章新技术在交通安全中的应用 23 52 3 车道断面窄化措施车道断面窄化措施包括交叉口瓶颈化 中心岛窄化和路面窄化 1 交叉口瓶颈化 neckdown 交叉口瓶颈化是指交叉口处两侧路缘向中间延伸 从而减少进口宽度的交叉口 第10章新技术在交通安全中的应用 24 52 2 中心岛窄化 centerislandnarrowing 中心岛窄化是在街道中线上设置凸起的中心交通岛 以窄化两侧的车行道 中心岛往往进行绿化以提高视觉美感 适用于社区出入口处和街道较宽 行人过街需要较长时间的地点 第10章新技术在交通安全中的应用 25 52 3 路面窄化 choker 路面窄化是在行人过街处 通过拓宽人行道或绿化带来延伸路缘 以窄化道路断面的一种方式 如果配以人行横道标线 则就是所谓的 安全人行横道 适合于需要限制速度 而且又不缺少路边停车泊位的地点 第10章新技术在交通安全中的应用 第3节交通冲突点的计算技术 平面交叉口是事故多发地点和交通危险地点 就世界范围来说 大约30 50 的道路交通事故发生在平面交叉口 造成这种现象的主要原因是平面交叉口存在很多交通冲突点 交通冲突点是指交叉口交通主体通过交叉口时 按照进口道既定的机动车道 非机动车道 人行横道运行 相同交通流或不同交通流分离或相遇而产的点 也就是交通流运行轨迹的分离点或相交点 在概念上 冲突点不同于现场实际观测到的交通冲突 交通冲突点的存在在很大程度上导致了实际交通冲突的发生 进而导致交通事故的发生 因此 许多研究均把减少冲突点数作为交叉口接入管理设计和交叉口交通安全改善的重要的措施之一 26 52 第10章新技术在交通安全中的应用 一 交叉路口的虚拟车道和象限表示 传统的冲突点的计算方法 依靠手工绘图 之前仅有双向2车道的交叉口的冲突点可以用现成的模型来计算 27 52 第10章新技术在交通安全中的应用 但是实际中进口道往往有多条 进口道的设置也有多种 如左直右车道 左直车道 直右车道 专用车道等 这些情况使得不同种类冲突点的个数以模型形式表达增加了难度 最新的解决方法 见潘福全等作者出版的教材与发表的论文 潘福全 张丽霞 王丰元 等 交通安全工程 m 机械工程出版社 2018 潘福全 张丽霞 陆键 王丰元 无信号平面交叉口机动车冲突点数计算模型 上海交通大学学报 第47卷 第2期 259 263页 2013 ei检索 fuquanpan lixiazhang jianlu jiguangzhao fengyuanwang amethodfordeterminingnumberoftrafficconflictpointsbetweenvehiclesatmajor minorhighwayintersections trafficinjuryprevention 2013 vol14 425 435 sci ssci检索 28 52 第10章新技术在交通安全中的应用 29 122 提出新的概念来解决冲突点的建模问题 1 虚拟车道指交叉口进口处实际车道在停车线后分化出来的 以实现交通流直行 或左转 或右转的流向车道 这些流向车道在交叉口内部可能并没有画出 也不同于停车线前的实际车道 因而称之为虚拟车道 2 交叉口象限是指把交叉口物理区进行象限处理 以形成容易辨识的区域 根据十字型交叉口与t型交叉口相交道路数的不同 定义十字型交叉口为8个象限 第10章新技术在交通安全中的应用 30 122 第10章新技术在交通安全中的应用 31 122 二 虚拟车道的转化方法 给定交叉口进口的某种运动 直行 左转 右转 虚拟车道数可以按照下述方法进行转化 第10章新技术在交通安全中的应用 32 122 第10章新技术在交通安全中的应用 三 交叉口机动车冲突点数计算模型 基于虚拟车道和交叉口象限概念 以及虚拟车道的转化方法 分别开发t型交叉口和十字型交叉口机动车冲突点数的计算模型 具体请见教材或论文 自学 扩展知识面 33 52 第10章新技术在交通安全中的应用 34 122 四 实例验证与分析 第10章新技术在交通安全中的应用 第4节安全服务水平评价技术 道路设施交通安全评价是交通安全改善的前提和依据 对于平面交叉口的交通安全评价 目前主要是基于交通事故统计的评价方法和基于交通冲突技术的评价方法 但是这两类安全评价方法都存在一些缺点 不利于推广和普遍使用 特别是对于缺少评价数据的发展中国家 为了更加准确 方便而经济地评价平面交叉口的交通安全状况 本书作者提出了一种新的非交通事故 非交通冲突的平面交叉口交通安全评价方法 交叉口安全服务水平 35 52 第10章新技术在交通安全中的应用 该方法不需要交叉口的交通事故数据 也不需要交叉口的交通冲突数据 只需要交叉口的不同类型冲突点的数目 交叉口的交通流量状况 交叉口几何特征 交通标志 交通标线 路面 照明 信号灯等情况 就能够评价交叉口的安全 而且这些数据采集相较而言比较方便 不需要花费大量的时间 人力和物力 解决了许多国家采用传统评价方法 但无交通事故数据 或无力采集交通冲突数据而无法评价交叉口交通安全的困境 并且除了能够评价交叉口的安全 安全服务水平方法还能够为交叉口的安全设计 安全改造提供参考标准 36 52 第10章新技术在交通安全中的应用 交叉口安全服务水平的含义是指交叉口使用者从交叉口几何特征 道路状况 交通控制 交通环境等方面可能得到的交通安全服务质量 也就是交叉口所能提供的交通安全服务程度 如交叉口能够提供良好的视距 坚实的路面 系统完善的标志标线 合理完善的路权分配和交通渠化等 交叉口安全服务水平等级是为描述交叉口以其本身所具有的基本条件所能向驾驶员 乘客 行人提供交通安全服务程度的一种质量标准 具体请见教材或论文 自学 扩展知识面 37 52 第10章新技术在交通安全中的应用 第5节智能交通技术在交通安全中的应用 一 智能运输系统的概念智能运输系统 intelligenttransportationsystem its 又称智能交通系统 intelligenttrafficsystem 简称its 是在当代科学技术发展进步的背景下产生的 旨在将先进的信息技术 通信技术 电子技术 传感器技术 计算机技术和系统集成技术等应用于交通运输系统 从而建立起一种实时 准确 高效 大范围 全方位发挥作用的交通运输管理系统 38 52 第10章新技术在交通安全中的应用 智能运输系统利用现代科学技术在道路 车辆和驾驶员 乘客 之间建立起智能的联系 借助系统的智能 车辆可以在道路上安全 自由地行驶 靠智能化手段将车辆运行状态调整到最佳 保障人 车 路的和谐统一 在极大地提高道路运输效率的同时 充分保障交通安全 改善环境质量 提高能源利用率 智能运输系统是目前国际公认的解决城市道路和公路交通拥挤 改善行车安全 提高运行效率 减少空气污染等的最佳途径 也是全世界交通运输领域研究的前沿课题 目前its比较发达的国家与地区有美国 日本 欧盟等 我国的its起步比较晚 但是近几年也发展很快 特别是在导航 不停车收费系统等方面 39 52 第10章新技术在交通安全中的应用 二 智能运输系统的体系结构 1 先进的交通管理系统 advancedtrafficmanagementsystem 简称atms 2 先进的交通信息服务系统 advancedtravelerinformationsystem 简称atis 3 先进的公共交通系统 advancedpublictransportationsystem 简称apts 4 先进的车辆控制和安全系统 advancedvehiclecontrol safetysystem 简称avcss 5 不停车电子收费系统 electronictollcollectionsystem 简称etc 40 52 第10章新技术在交通安全中的应用 三 its对道路交通安全的改善作用从its技术对于交通安全的影响角度 可将its分为以下3类 1 路基式its 是指安装在路侧或是交通中心节点的its系统 其主要功能是检测道路交通环境信息和事故信息 并将这些信息提供给交通控制中心以产生控制策略来减少道路上交通冲突的数量和严重程度 同时为驾驶员和行人提供有效的事故预警 2 车载式its 主要包括安装在车辆上面紧急避险系统 crashavoidancesystems cas 其主要功能是在紧急情况下 限制驾驶员某些的操作行为 或者自动控制车辆的操控 来帮助驾驶员避免事故的发生 3 协作式its 则需要路侧系统和车载系统之间进行信息交换和协作 41 52 第10章新技术在交通安全中的应用 its技术对交通事故率的影响避免事故发生 或者减轻交通事故的伤亡程度是its应用的重要目标 美国的一些研究表明 如表10 16 42 52 表10 16事故率减少百分比 43 52 第6节交通大数据发展对交通安全的影响 近年来 随着云计算技术的发展 大数据日益受到关注 目前大数据已广泛运用于各领域 如电子商务等领域 交通运输领域 世界各国陆续开始对交通运输领域数据采用数字化的方式进行收集 存储 并随着交通管理信息系统的不断建设与发展 交通领域积累了大量宝贵的数据资源 就形成了所谓的 交通大数据 面对日益严峻的道路交通安全形势 交通管理部门越来越重视对交通事故数据的收集和分析工作 各地交通管理部门建设了各种各样的信息化管理系统 如机动车辆信息管理系统 机动车驾驶员信息管理系统 交通事故信息管理系统等 伴随着交通管理信息系统的不断建设 完善与发展 积累了大量宝贵的数据资源 这些信息化系统和所积累的数据资源 对提高交通管理水平起了巨大作用 第10章新技术在交通安全中的应用 结合大数据发展 对这些数据进行分析归类和有效处理 利用数据挖掘等大数据技术 找出事故黑点 挖掘出表征交通事故发生的原因及分布概率的内在有用信息 研判常见交通事故发生的一般规律 为制定预防事故的有效措施提供科学依据 指导公安交通管理各项工作 防范道路交通事故发生 在驾驶员自动检测方面 驾驶员疲劳视频检测 酒精检测器等车载装置将实时检测驾车者是否处于警觉状态 行为 身体与精神状态是否正常 同时 联合路边探测器检查车辆运行轨迹 大数据技术快速整合各个传感器数据 构建安全模型后综合分析车辆行驶安全性 从而可以有效降低交通事故的可能性 在应急救援方面 大数据以其快速的反应时间和综合的决策模型 为应急决策指挥提供辅助 提高应急救援能力 减少人员伤亡和财产损失 44 52 第10章新技术在交通安全中的应用 第7节共享单车对交通安全的影响 共享单车在更好地满足公众出行需求 有效解决城市交通出行 最后一公里 问题 缓解城市交通拥堵 构建绿色出行体系等方面发挥了积极作用 推动了分享经济发展 共享单车给人们带来了便利 一时风靡全国各大中小城市 然而也随之引发了系列问题 视频案例32 被遗弃的共享单车 45 52 第10章新技术在交通安全中的应用 这些问题处理不当对交通安全会产生很大影响 1 共享单车的停放2 共享单车的质量问题3 骑行者频频违规4 未成年人的安全问题视频案例33 11岁男孩骑共享单车被撞身亡 46 52 第10章新技术在交通安全中的应用 共享单车在运营过程中出现的种种问题 显然制约了共享单车健康 良性发展 也不利于交通安全 如何让共享单车骑得更顺畅 更便捷 更安全 这需要政府 市民和共享单车平台三方共同给力 1 政府应站在将共享单车纳入城市公共交通体系的高度 从政策上完善配套措施 加强