（安全技术及工程专业论文）基于交通冲突技术的城市十字交叉路口的安全诊断.pdf

a b s t r a c t a b s t r a c t ：t h e g r a d e i n t e r s e c t i o ni st h ev e r yi m p o r t a n t j u n c t i o no f t h et r a n s p o r t a t i o n n e t w o r k , w h e r em o s to ft r a f f i ca c c i d e n t sh a p p e n e d i m p r o v i n gt h es a f e t yl e v e lo f i n t e r s e c t i o nw i l lh a v em u c ht od oo nd e c r e a s i n gt r a f f i ca c c i d e n t s i ti sa ne f f e c t i v ew a y t oi m p r o v et h es a f e t yl e v e lo ft h ei n t e r s e c t i o nb yd i a g n o s i n gi tb a s e do nt h ep r e s e n t t r a f f i cc o n d i t i o na n dp r o p o s i n gt h es p e c i f i ci m p r o v e m e n tc o u n t e r m e a s u r e sa c c o r d i n gt o t h ef a c t o r sw h i c hm a yl e a dt oa c c i d e n t s t h ei n d e xu s e dt oj u d g et h es e v e r i t yd e g r e eo fc o n f l i c ti ss d e c t e df i r s ta n dt h e n h o wa n dw h e no b s e r v et h ec o n f l i c ti sd i u s s e d c o n f l i c t sb e t w e e na u t o m o b i l e s ， a u t o m o b i l e sa n db i c y c l e s ，a u t o m o b i l e sa n dp e d e s t r i a n sa r es u m m a r i z e da n da n a l y z e di n t h ep a p e r i ti sd e m o n s t r a t e dt h a tt h ef r e q u e n c yo fs e r i o u sc o n f l i c ta r ef r o mp o i s s o n d i s t r i b u t i o nw h e nt h en u m b e ro fs a m p l e si sv e r yl a r g e i ti sa l s od i s e a s e dh o wt o c a l c u l a t et h ec r i t i c a lv a l u eu s i n gt oe s t i m a t ew h e t h e rt h eu n s a f ef a c t o r sb r o u g h tb y c e r t a i nt y p eo fs e r i o u sc o n f l i c ti n 凹e u s e t h es a f ed e g r e eo fs i d a o k o ui n t e r s e c t i o ni s a s s e s s e da p p l y i n gt h et h e o r ya b o v e a h n i n ga tr e a s o n sr e s u l t i n gi nc o n f l i c t sa tu r b a n i n t e r s e c t i o n s , m e a s u r e so fr e d u c i n gc o n f l i c t so c c u r r i n gb e t w e e na u t o m o b i l e s ， a u t o m o b i l e sa n db i c y c l e s ，a u t o m o b i l e sa n dp e d e s t r i a n sa r ep r e s e n t e df r o mt h ea s p e c t so f t e c h n o l o g ya n dm a n a g e m e n t a p p r o a c h e so ft r e a t i n ga n dr e b u i l d i n gi n t e r s e c t i o n so n w h i c ha c c i d e n t sh a p p e nf r e q u e n t l ya r ea l s op r e s e n t e d i ti si n t r o d u c e dt h a th o wt o d e c i d et h eo r d e ro fi m p r o v e m e n tm e a s u r e sa c c o r d i n gt ob e n e f i t s c o s t s f i n a l l y , t h e r e a s o n sw h ys i d a o k o ui n t e r s e c t i o nb e c o m e sm o r eu n s a f ea r ea n a l y z e da n dt h er e l e v a n t i m p r o v e m e n tm e a s u r e sa r ep u tf o r w a r d k e y w o r d s ：i n t e r s e c t i o n ；t r a f f i cc o n f l i c tt e c h n o l o g y ；s a f e t yd i a g n o s i s ；c a u s e a n a l y s i s ；i m p r o v e m e n tm e a s u r e c l a s s n o ： 致谢 在北京交通大学的求学生活即将结束，回顾这两年多的点点滴滴，让我感慨 万千。研究生阶段的学习和生活，不仅提高了我的专业理论水平，而且启发和拓 展了我对做人、做事的一些新的认识和思考。这些收获与很多人的关心和帮助是 密不可分的。 首先，我要感谢我的导师肖贵平教授。一直以来，肖老师以她严谨的治学态 度，敏锐深刻的恩辨能力，以及宽厚诚恳的为人处事风格，深深地影响着我，使 我受益终身。从论文的选题、撰写到定稿，无不凝聚着肖老师的心血。可以说， 没有肖老师一直一来的启发、鼓励和指导，我不可能顺利地完成论文写作，在此 谨向她表示衷心的感谢! 其次，我要感谢我的副导师聂磊教授，感谢聂老师两年来在学习和生活中给 予我的热心指导和帮助! 最后，我要感谢我的同学。在实验室工作及论文撰写期间，马玉春、管晓伟、 王招贤、贾明涛、苑宏伟等同学对论文中的很多研究工作给予了热情帮助，在此 向他们表示感谢l 1 i 研究的背景及意义 i 绪论 近年来，随着经济的高速发展和人民生活水平的不断提高，机动车的保有量 迅速增加，由此给城市道路尤其是给城市路网中的平面交叉口带来了很多问题。 其中发生在平面交叉口的交通事故可谓是诸多问题中的重中之重。据美国1 9 6 8 年 所做的调查，平面交叉口事故数占总事故数的3 6 左右，市区交叉口死亡事故占总 死亡事故的3 7 ，郊区交叉口占1 5 ；德国农村的交通事故3 6 发生在平面交叉 口，城市的交通事故6 0 8 0 发生在平面交叉口及其附近n 1 ；日本对1 9 9 0 年死亡 事故发生地点的统计结果为：死亡事故发生数合计为1 0 6 5 1 起，发生在平面交叉 口及其附近的事故数为4 4 9 1 起，占总事故的4 2 2 ，其中平面交叉口发生事故3 5 5 1 起，占3 3 3 ，平面交叉口附近事故数为9 4 0 起，占8 8 “1 ；我国的交通事故抽 样统计表明，发生在平面交叉口的交通事故数约为3 0 * , 6 。由此可见，平面交叉口对 整个区域的交通安全水平有着十分重要的影响。因此，分析研究有效的平面交叉 口安全改善措施，对于改善交叉口的运营效率，减少交叉口的交通事故，提高交 叉口的整体交通安全水平，均具有十分重要和深远的意义。 平面交叉口的安全改善措施主要是采取一些交通管理、交通工程措施，改善 平面交叉口的交通运行条件，并且这种治理措施对于交通量变化应有一定程度的 适应能力。在现阶段，为了改善平面交叉口的交通流运行质量，提高整个交叉口 的通行能力，交通管理部门通常采取“治理投入使用运行状况不良 再治理”这样一种现场尝试模式，缺乏有效的事前论证。不合理的交通治理措施 就会导致交通拥挤现象，不利于整个城市的交通设施发挥应有的最大效力，也给 整个城市的经济发展带来了巨大损失，同时会使驾驶员对政府的这种经常变化的 管理措施不知所措，以致对相关政府部门的效率和业务水平产生失望、不信任情 绪。 因此，对于平面交叉口，必须制定科学的治理方案，结合投资的合理性和治 理措施对交通量变化的适应能力进行对比，从而优选出经济合理、技术可行的治 理方案。 平面交叉口的安全改善措施较多，主要解决3 5 年的交通问题，在平面交叉 口不进行较大工程改造的基础上，通过适当的局部改造，充分利用现有的交通设 施，采取有效的交通管理手段，从而减少平面交叉口的交通冲突，提高平面交叉 口的通行能力和交通安全性。城市道路网中交叉口间距小，交叉口处可利用土地 资源十分有限，大多数平面交叉口不具备修建立体交叉的条件。并且，在大城市， 尤其是中心城区修建立交，还有以下弊端：首先，立体交叉造价昂贵，城市交通 是网络交通，少数几个立交不能解决问题，修建大量立交又很不经济；其次，立 交路口通行能力大，但相邻平面交叉口通行能力不足，交通矛盾转移而并没有被 消除，立体交叉形成的通行能力只能发挥一部分；再次，立体交叉口对小汽车有 利，但造成行人和公共交通不便，并导致城市功能退化；最后，建造部分互通式 立体交叉，平面交叉的问题依然存在。 因此，平面交叉口的安全改善成为缓解城市交通矛盾较好的措施。不同的城 市根据其交通特点，已经在交通实践中采用了合适的综合治理措施，并取得了较 好的效果。 1 2 交通冲突技术及十字交叉路口安全诊断的研究现状 1 2 1 交通冲突技术的研究现状 交通冲突技术( t r a f f i cc o n f l i c tt e c h n i q u e ，简称t c t ) 是国际交通安全领域开发 的非事故统计评价理论，该技术以大样本生成，快速、定量研究交通安全现状与 改善效果的特点而异于传统的事故统计评价理论。国际交通安全界对这一技术评 价甚高，誉为本世纪交通安全评价领域的一次革命。 交通冲突的定义有如下两种。一种以美国为代表，其定义为：交通冲突是驾 驶员的躲避行动或交通违章。躲避行动是由制动灯显示表明的车辆制动和由车道 改变表明的原定行驶方向的改变。另一种以欧洲国家为代表，其定义为：交通冲 突是交通行为者发生相会、超越、追尾等交通遭遇时，有可能导致发生交通损害 的危险交通现象n ，。 迄今为止，全世界研究交通冲突的2 0 余个国家绝大部分为西方工业国家，其 研究方向自2 0 世纪8 0 年代后期由理论研究转入应用阶段，主要表现在由冲突定 义、测量途径的研究转入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与非机动车、机动车与行人之间的冲突。此外， 其研究的范围也有所扩大，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。 西方各国主要将交通冲突技术应用于以下四个方面：第一，间接评价交通安 全；第二，分析事故成因；第三，研究改善措施，提高道路环境的质量；第四， 2 利用交通改善前后的冲突调查，检验与评价交通安全改善措施的效果。在应用方 面，各国也各有其特点。美国一方面应用交通冲突技术研究不安全的交叉口的各 种问题，据此设计各种减少事故的措施，另一方面用其分析交叉口信号相位与所 对应交通流的关系以及评价有问题交叉口的几何设计要素：英国用其分析交叉口 等道路设施的设计问题以及快速评价各种设计的安全效果，具体研究了平面交叉 口的设计问题以及设置信号灯的效果；瑞典用交通冲突技术评价交通安全措施， 如对学校附近的限速措施的效果及交叉口重新改造的效果评价等。以前瑞典多用 于城市道路的安全评价，现已用于公路安全评价；荷兰用于研究居民小区道路交 通的布局及交通安全设施设置的效果评价；奥地利用于研究各种新颖斑马线线纹 的作用以及儿童行为，近年来也用于评价城市交叉口的安全问题；日本应用冲突 技术来研究公路弯道安全性及危险交叉口安全评价等问题。 我国的交通安全评价一直是沿用传统的事故评价方法。由于事故统计评价系 统本身存在的若干缺陷以及对地点评价的不适应，近年来我国交通安全界的专家 学者为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 资料不完整的根本问题。因此，如何保证交通安全评价的有效性、可靠性和时间 性，一直是困扰我国交通安全界的重大难题之一。 从2 0 世纪8 0 年代末我国引进交通冲突技术开始，我国交通界的专家学者一 直在为交通冲突技术的中国化做着不懈的努力。1 9 9 7 年，张苏撰写了博士论文中 国交通冲突技术的研究“1 ，提出了符合我国交通特点的交通安全城市分级标准及 交通安全评价模型和交通事故预测模型等；同年，刘小明、段海林发表了平面 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， 综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 通安全评价的标准化程序进行了研究；2 0 0 1 年，罗石贵、周伟发表了路段交通 冲突技术研究“1 一文，论文对路段交通进行定义和分类，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 全分析评价提供了一种新的研究途径。 1 2 2 十字交叉路口安全诊断的研究现状 传统的交通安全研究是根据交通管理部门报上来的事故资料，通过对相关事 故进行分析，找出事故发生的原因，进而对研究对象制定相应的安全改善措施。 但由于事故生成特点及事故统计管理所存在的若干缺陷”1 ，比如事故的稀有性、 事故的随机性、事故发生的不可观测性、事故过程的不可重现性以及未处理未立 案事故的大量存在都直接影响了交通安全诊断的效度与信度水平。为了克服这些 缺点，一些专家学者提出了利用非事故数据，通过现场调查方法判断交通事故产 生的原因，然后根据实践经验和理论经验分析提高交通安全的预防性方法，即通 过一个具有实践意义，可行、有效、简单的工具协助管理部门改善交叉口安全， 实施合理的改善计划。 交通冲突技术的出现，给各国研究交通安全的专家学者提供了一个全新的思 路。由于交通冲突与交通事故的成因与前期过程完全相似，二者唯一的区别仅在 于是否有其损害后果发生，所以通过研究交通冲突发生的原因同样可以制定出科 学合理的安全改善措施。同时，交通冲突与交通事故相比还具有大样本、可观测 性强等优势，使安全分析少受时间的影响。 交叉口安全诊断技术( i n t e r s e c t i o n d i a g n o s t i c m e t h o d ) 是利用非交通事故预测， 但与交叉口设计方案及交叉口安全都密切相关的中间媒介指标( 通常是交叉口视 距、交叉口冲突、交叉口进口车道设置形式以及交叉口渠化方案等) 来评估交叉 口的安全性能，并引导实施安全改进的方法。1 。美国的i h s d m 集成的交叉口安全 诊断与审查模块( i n t e r s e c t i o nd i a g n o s t i ca n dr e v i e wm o d u l e ，i d r m ) 是迄今为止 较为系统的交叉口安全诊断模块。但该模块只是通过求解交叉口的冲突指数来判 断交叉口的冲突水平是否在可接受的范围之内，并没有通过分析交通冲突的成因 来制定相应的安全改善措施。国内也有专家学者作了这方面的研究。1 9 9 7 年，刘 小明在平面交叉口交通冲突概率分布模型及安全评价标准研究n 1 一文中提出了 通过对比同类型交叉口的交通冲突状况来对交叉口进行安全诊断，王海星在基 于t c t 的平面交叉口安全评价方法研究1 ”中也对此方面作了相关研究。这种诊 断方法的缺点是很难找几个相同类型的交叉口( 包括相交道路车道数、进出口道 数、车道宽度、中央分隔带宽度、人行道宽度、非机动车道宽度等) ，即使能找到 几个相同类型的交叉口，它们的交通流量和交通管理现状也不一定相同，而二者 对交通冲突情况有很大的影响。本文就是通过对交通冲突的类型进行详细的划分， 依照发生的冲突类型对冲突的成因进行详细的分析，并据此制定解决方案。 1 3 本文研究的主要内容 本文研究的主要内容包括严重冲突与非严重冲突的界定指标、交通冲突的观 测方式和观测时间、如何利用交通冲突技术对城市道路十字交叉路口进行安全诊 4 断以及如何分析交通冲突的成因并对此制定相应的安全改善措施。 从理论上来说，综合时间、距离和速度指标可以对冲突严重程度界定得比较 确切，但由于进入交叉口的交通流的复杂性，使综合指标标定比较困难。本文在 对我国平面交叉口的冲突状况进行研究分析的基础上，从易于操作的角度来考虑， 选择车辆距事故发生的距离作为判断冲突严重程度的标准，并根据车辆的制动特 性来计算正常速度下的临界距离。 目前交通冲突的观测方式主要有两种：现场录像观测和人工观测。本文拟通 过分析两种观测方式的优缺点及其适用情况，来探讨如何选择交通冲突的观测方 式更为合理。同时，根据国外的经验及我国的实际情况，确定本文对交叉口的观 测时间。 本文拟通过分析严重冲突的分布规律，探讨如何根据严重冲突的发生情况来 对十字交叉路口进行安全诊断。 在分析交通冲突的成因及制定安全改善措施时，需要收集交叉口的一些基本 信息 1 l l | 包括交叉1 3 的平面几何现状、交通流量和交通管理现状。本文拟从机动 车与机动车、机动车与非机动车及机动车与行人三个角度分析交通冲突的成因， 从技术和管理的角度，探讨减少机动车与机动车、机动车与非机动车及机动车与 行人的具体措施，并研究如何利用事故折减系数对安全改善措施进行效益成本分 析。 2 交通冲突技术综述 由于以事故统计为基础的安全诊断存在着“小样本、长周期、大区域、低信 度”等无法克服的缺点，因此需要开发一种非事故统计诊断方法以改善安全诊断 的信度和效度。交通冲突技术的出现，给解决此问题提供了一个新的思路。 2 1 交通冲突技术的有效性分析 t c t 有效性研究的主要目的是检验冲突与事故的相关性及其相关程度，确定冲 突能否代替事故进行交通安全评价与预测，通过建立冲突与事故的替换关系，为 应用t c t 提供定量依据，并建立t c t 安全评价模型与事故预测模型。 根据事故与冲突的定义可知，事故与冲突的成因与前期过程完全相似，二者 的唯一区别仅在于是否有其损害后果发生。由于这一特性，可以假设：事故与冲 突的发生概率虽然存在着差异，但这种差异将具有线性特征且呈一定的规律性， 即具有统计学意义。因此，二者相应的各项代表性参数将存在着某种强相关关系。 如能证明这一点，则表明冲突对事故具有替换性。 根据冲突与事故的相互替换关系，可以将此定义为一次冲突导致事故发生的 概率，进而可将某一交通地点在单位时间内所发生的冲突调查均值转换为其相对 应的事故数学期望值，从而实现交通安全与事故预测的目的。 应用冲突技术的一个重要目的在于诊断现有交通系统的不足，因而，分析冲 突技术的有效性是必要的，特别是在度量系统安全方面更为重要。在以冲突技术 替代事故统计方法研究系统安全时，其研究结果将直接影响对系统的决策。 实际上，一项安全评价技术不宜简单地归结为有效与无效，而是各种方法在 实际应用时有效程度方面有所差别。所以应从实际出发，研究冲突与事故间的关 系，以说明冲突技术评价交通安全的有效性。表2 - 1 是我国某个城市一些平面交 叉口的事故统计与交通冲突观测值。 表2 - 1 某市9 个交叉口事故发生数与冲突统计表 t a b l e2 - 1s t a t i s t i c so f t r a f f i ca c c i d e n ta n dc o n f l i c ta to n ec i t y s9i n t e r s e c t i o n s l 交叉口长沙饭店 梓园 东风五里牌识字岭窑岭水风井迎宾 东塘 事故 9 7 1 42 8 5 71 4 2 92 5 7 11 4 2 96 2 8 61 1 4 33 7 1 41 6 8 6 l 冲突 7 56 l7 69 28 81 5 46 39 83 0 9 注：数据来源于参考文献 7 第8 3 页。 表2 - 1 中事故样本为3 5 年的发生数，取值单位为年平均交叉口事故；冲突样本为l o 个 小时的发生数，取值单位为时均交叉口冲突。 6 应用s p s s 软件对表2 1 中的数据进行一元线性回归分析后，结果如下： y = - 1 2 3 7 + o 0 5 7 x 式中y 代表事故，x 代表冲突。 从上述分析可以看出，交通冲突与事故之间有良好的线性相关性，安全性越 差即发生事故越多的地点，其严重冲突的规模越大。实际调查发现，这些地点的 安全感也越差，从而充分证明，严重冲突可以反映交通系统安全变化趋势，也能 够反映安全感的大小。所以，交通冲突技术是较好的事故替代方法，交通冲突技 术是有效的。 2 2 严重冲突与非严重冲突的判别 交通冲突严重程度的界定是交通冲突技术应用的一个重要内容，也是以冲突 为基础进行安全诊断的关键问题之一。 2 2 1 界定指标的选择 界定严重冲突和非严重冲突的指标很多，如距发生事故的时间，距发生事故 的距离，加速度，速度等。从理论上来说，综合时间、距离和速度指标可对冲突 严重程度界定得更确切。但由于进入交叉口的交通流的复杂性，使综合指标标定 比较困难。当进入交叉口的车辆速度在较小的范围内变化时，用单一指标衡量就 能得到较满意的结果。目前，多数冲突研究组织采用先估算速度，进而判断车辆 距可能发生事故的时间，如果小于某一临界值，则为严重冲突，否则为非严重冲 突。美国公路研究所提出的临界值为1 s ，瑞典是1 5 s 。 在对我国平面交叉口的冲突状况进行研究分析的基础上。从易于操作的角度 来考虑，选择车辆距事故发生的距离作为判断冲突严重程度的标准较为合适。因 为从感觉上来说，距离比时间更直观，如果事先测定交叉口内的各种距离作为参 考距离，在这种参考距离下，可对车辆间的距离进行较准确的判断。 2 2 2 界定指标的标定 衡量冲突严重程度的车辆距事故发生的距离指标与车辆的制动特性、车速等 有密切的关系。汽车的制动过程如图2 - 1 所示 1 。 7 减 速 度 j i 图2 1 汽车的制动过程 f i g u r e2 = it h eb r a k ep r o c e s so f v e h i c l e 图中，f 0 驾驶员发现危险至开始换脚到制动踏板上需要的时间； 驾驶员开始踩下踏板到出现制动力所经过的时间； f 靠0 动力增长时间； 厶制动力达至4 最大值以后的持续制动时间。 汽车制动距离是指从驾驶员开始踩制动踏板起至制动停车为止汽车所驶过的 距离，即、岛和内汽车驶过的距离。 汽车在内驶过的距离为：焉= v o ( m ) ( 2 - 1 ) 汽车在f 2 内驶过的距离为：屯= v o t 2 一= l ，。b 2 ( m ) ( 2 - 2 ) u 汽车在岛内驶过的距离为：s 3 - - v 2 ( 2 j 。) - l 2 v o t 2 + s o t u s ( m ) ( 2 3 ) ( 2 - 3 ) 中t 2 = 2 ( v 0 4 一毛) 以为汽车最大制动减速度( m s 2 ) ，为汽车制动初速度( m s ) 。 总的制动距离为： j = + 是+ 岛= ( + 1 2 t 2 ) v e + 嵋( 2 以) 一以艺2 4 ( 2 - 4 ) 由于t 2 l 测高阶项可以忽略，s 近似为： s = “+ 1 2 f 2 ) + 瑶( 2 以) ( 2 5 ) 表2 2 和表2 3 分别为、f 2 经验分布值和各类型车辆的最大制动减速度。 表2 - 2 、乞经验分布值 i 车类小型车大型车拖拉机 o 0 3o 0 60 0 8 t ： o 3 0o 5 0 0 6 0 表2 - 3 各类型车辆的最大制动减速度以 t a b l e2 - 3t h em a xd e c e l e r a t i o no f t h r e et y p e so f v e h i c l e 汽车类型 最大制动减速度以 小型车 7 4 中型车 6 2 大型车5 5 注：表2 - 2 和表2 - 3 中的数据均来自交通部科学研究院1 9 7 8 年制定的机动车制动检验 规范。 有了、t 2 和以的值，利用式( 2 5 ) 就可以计算出各种速度下的临界距离如表2 4 ： 表2 - 4 各种速度下的临界距离表 t a b l e2 - 4t h ec r i t i c a ld i s t a n c eo f s p e e db e t w e e n1 0a n d1 0 0 k t o 车型距离( m 小型车 大型车 ，l ， 通常情况下，进入交叉口所有车辆的速度不会有大的变化，在进行冲突调查 时须调查进入该交叉口车辆速度的大致范围，然后根据表2 - 4 即可估算出临界距 离。当观测到车辆有异常行为时，如果车辆间的距离大于l 临界距离，则认为该冲 突为非严重冲突；如果车辆间的距离小于临界距离，则有可能发生碰撞并认为该 冲突为严重冲突。 另外，从发生冲突的两个道路使用者尤其是机动车所表现出来的一些现象也 可以判断冲突的严重情况。一般在发生冲突时，机动车会采取制动和转向两种措 施来减少冲突的严重程度。在制动的时候机动车的后灯会亮，严重冲突时还会伴 有尖锐的刹车声。此外，从刹车的痕迹也可以判别冲突严重程度。这种从现象判 断冲突严重程度的方法是最直观、最有效的方法。 2 3 交通冲突的调查 2 3 1 交通冲突的观测方式 交通冲突的观测方式可以分为现场录像观测和人工观测。 利用现场录像进行交通冲突的观测，其优势和劣势都很明显。优势主要体现 在：首先这种观测方式可反复倒带放映，并可随时定格研究，直至获取全部数据； 其次，可以供多人同时在同一条件下观测同一事件，并进行讨论分析，以确定冲 9 突事件的发生、成因及类型，观测精度高；再次，室内条件好，录像带可以作为 文件保存并用于安全分析。其劣势主要体现在：首先，要清楚地拍摄整个冲突现 场全貌有一定的难度；其次，观测的机动性和灵活性受到限制；再次，摄像机只 能反映冲突现场的部分情况，而且从摄像机观测的情况与肉眼观测到的情况存在 一定的差异。总的来说，随着科学技术的不断发展和观测成本的降低，利用摄像 机进行冲突观测将具有很大的潜力。 人工观测也具有明显的优点和缺点。其优点主要有：第一，这种观测方式具 有较大的机动灵活性，观测工作的组织和实施以及记录形式和内容的变化调整均 十分容易；第二，由于观测人员可以直接观察冲突发生的全过程，能够较好的体 验冲突的真实性，并依此作为判断各种冲突事件的参考；第三，观察员可以随时 调整位置和角度，选择最好的观测点；第四，这种观测方式的费用低，可靠性高。 其缺点主要体现在：第一，要求观测人员具有很高的记录可靠性；第二，要求观 测时有一定的隐蔽性，必须选择好的位置和角度；第三，恶劣的天气或环境对观 测不利在现阶段，还不具备进行大规模录像观测的条件，但是通过对经过严格 训练的人工观测员进行冲突观测的可靠性检验，表明人工观测方式完全可以满足 研究的需要。 2 3 2 交通冲突的观测时间 观测时间的安排非常重要，对保证冲突数据的均一性、统计上的可靠性、分 析结果的精度都有十分重要的影响。要保证调查样本数量比较稳定可信，必须进 行连续观测，但是由于调查资金的制约，也不可能进行无限期的观测。目前，不 同国家和组织对交通冲突调查时问的安排有很大的差别，有的连续观测2 天，有 的连续观测3 4 天，有的甚至观测2 0 多天。城市平面交叉口的交通冲突调查从 成本、精度和研究目的等综合考虑，冲突观测连续4 6 天是较好的选择。 参照城市交通冲突观测时间的安排以及路段交通事故的特点，建议对同一地 点进行交通冲突的观测时间为2 天或者3 天，都在工作日进行，每天8 小时，早 上7 ：o o 1 0 ：o o ，中午1 1 ：o o 1 3 ：0 0 ，下午1 5 ：o o 1 8 ：o o ，在每个区间再根据实际 情况划分观测时段，如采用1 5 3 0 分钟间歇的观测方法。 2 4 本章小结 本章首先利用s p s s 软件对交通冲突技术的有效性进行了分析，然后在对我国 平面交叉口的冲突状况进行研究分析的基础上，从易于操作的角度，确定了选择 l o 车辆距事故发生的距离作为判断冲突严重程度的标准，并根据车辆的制动特性计 算出了正常速度下的i 临界距离，最后分析了现场录像观测和人工观测的优缺点及 其适用情况，探讨了如何选择交通冲突的观测方式更为合理。 3 十字交叉路口的交通冲突分析与安全诊断 在本文中，对十字交叉路口进行交通冲突分析是对其进行安全诊断的基础。 为此，本章首先对十字交叉路口的交通冲突特性进行了研究，从机动车与机动车、 机动车与非机动车和机动车与行人三个方面对十字交叉路口存在的各种冲突类型 进行了分析，然后探讨了严重冲突的概率分布，提出了用于判断某种冲突类型是 否为危险冲突类型的i | 缶界冲突值的概念，并推导出了临界冲突值的计算公式。 3 1 十字交叉路口的交通特性 道路与道路相交的部位称为道路的交叉口。道路与道路在同一个平面相交的 交叉口称为平面交叉口。 道路交叉口是城市道路网络中的节点，道路借助交叉口相互连接，形成道路 系统。交叉口在路网中起着使城市交通由线扩展到面的重要作用，解决各个方向 的交通联系，同时，交叉口也是制约道路通行能力的咽喉。 十字交叉路口是道路交叉口的主要形式。它是直行道路与横向道路在同一平 面上交叉的地方。车辆和行人至平面交叉口时，要与横向道路的车辆和行人分时 共用交叉口空间，部分车辆和行人要在交叉口改变前进方向，交通流之间的干扰 较多。 3 1 1 交叉口的冲突点类型 平面交叉路口的冲突点类型主要有以下三种：分流点、合流点和交叉点。 分流点是指一条交通流线分为两条交通流线的地点，如图3 - 1 。分流点处车辆 可能出现尾部擦撞。 合流点是指来自不同方向的交通流线以较小的角度合为一条交通流线的地 点，如图3 - 2 。对于已过交叉口的转向车流，要与横向的直行车流汇合在一起，驶 离交叉口，车流产生一个交汇点。在车流密度较稀时，转向车辆可以顺利地汇入 直行车流。当直行车流的密度很密时，尤其是在快速路上，转向车辆难以汇入直 行车流，就需要有较长、较宽的交汇路段候驶。否则，转向车辆强行插入，会造 成直行车流紧急制动，迫使在它后面的一系列车辆制动减速，降低交叉口的通行 能力。 交叉冲突点是指来自不同方向的交通流线以较大角度相互交叉的地点，如图 1 2 j s 立銮道去堂亟堂僮逾塞土主窑星堕旦的窑通往塞登拯皇塞全趁匦 3 3 。在没有信号灯管理的交叉口上，某一进口道的直行车流或左转车流与另一进 口道的直行车流在时空上不能错开，会产生冲突点。由于它们在流向上是相互垂 直的，或逆向对流的，所以相互干扰的严重程度超过合流点和分流点。 jljl 丌丌 图3 - 1 分流点 f i g u r e3 - 1d l m u c b tp o i a t 厂 图3 - 3 交叉点 f i g u r e3 - 3c r o s sp o i m 图3 - 2 合流点 f i g u r e3 - 2c o n f l u e n tp o i n t 3 。1 2 无信号控制和信号控制平面交叉口固定冲突点的分布2 1 我国城市道路交通流特性与西方发达国家有很大的差异，由机动车、非机动 车( 主要是自行车) 和行入构成的混合交通流是我国目前城市交通的一个重要特 点由于我国经济社会发展的不平衡，当前在一些城市中还存在一些没有信号灯 控制的平面交叉口。下面就以最为常见的十字平交路口为例对其固定冲突点进行 分析，其冲突点的分布如图3 4 ，冲突点的统计见表3 - 1 。 i 机一机交叉种突点 ： l 。帆一事交叉抖突点 j - 机一行交叉冲突点 i 罩 置车幸交叉冲突点 j ， j ! 、前效一j t 么 ”! 一一 一型 、k z l、杉 嵴 礤 ，y 。 ：、l 。必r 汰。 一，二 j 7 。 胯卸一。 一 芦、l i ， 、；一v 7 f i ； i ： i ， 图3 - 4 无信号灯控制标准十字路口机动车、非机动车、行人冲突点分布图 f i g u r e3 - 4c o n f l i c tp o i n td i s t r i b u t i o na b o u ta u t o m o b i l e ，b i c y c l ea n dp e d e s t r i a ni nn o n - s i g n a l i n t e r s e c t i o n 表3 1 无信号灯控制标准十字路口机动车、非机动车、行人各类冲突点统计表 t a b l e3 - 1c o n f l i c t p o i n ts t a t i s t i c s a b o u t a u t o m o b i l e ，b i c y c l ea n d p e d e s u i a n i n n o n - s i g n a l i n t e r s e c t i o n 冲突类型交叉点合流点分流点小计总计 机机 1 64 42 4 1 2 0 个 机一非 5 6 其中：交叉点1 0 4 个 机一行88 合流点8 个 非一非 1 6 442 4 分流点8 个 非一行 88 以上分析的是单车道的情况，如果是多车道的交叉口情况会更复杂。 与无信号灯控制的平面交叉口相比，信号控制平面交叉口的冲突点要少得多。 目前我国多数信号控制路口采用的是两相位控制，也就是说，一个信号周期内只 有两个信号相位方案，即东西方向为绿灯时南北方向为红灯，南北方向为绿灯时 东西方向为红灯。下面就以两相位信号灯控制的标准十字路口为例进行信号控制 平面交叉路口交通冲突点的分析。图3 5 为其冲突点的分布。各类冲突点统计见 1 4 j e 立窑道盍堂亟土堂焦监塞土呈銮昱整旦数窑逗盈塞盆扳兰塞全趁断 表3 - 2 。 图3 - 5 两相制信号控制十字路口机，非、行各类冲突点分布图 f i g u r e3 - 5c o n f l i c tp o i n td i s t r i b u t i o na b o u ta u t o m o b i l e ，b i c y c l ea n dp e d e s t r i a ni ns i g m l i n t e r s e c t i o n 1 a 1 m e 表3 _ 2 两相制信号控制十字路口机、非、行各类冲突点统计表 冲突类型交叉点合流点分流点小计总计 柳机2428 3 8 个 机一非 1 41 4 其中：交叉点2 6 个 机一行 44 合流点8 个 非一非 2428 分流点4 个 非行 44 从无信号控制与两相位信号控制十字路口机、非、行各类冲突点分布图可以 看出，采用信号控制可以有效地减少各类冲突点个数。并且相位设置越多，冲突 点数就越少，控制起来就越容易。但也不能无原则地增加控制相位，因为每增加 一个相位，就会在信号配时上带来相应的绿灯损失时间。同时也会造成信号周期 的延长。 j e 廛窑盈去堂亟堂焦论塞土星窑区竖旦殴窑煎挫塞筮蚯生塞全途断 3 2 十字交叉路口的交通冲突类型及分析 3 2 1 机动车与机动车的冲突类型及分析 平面交叉口机动车与机动车的冲突可分为两类：追尾冲突和交叉冲突。其中 交叉冲突包括合流点、分流点和交叉点三种冲突点类型所形成的冲突。该分析过 程基于以下假设：在进口道，各行驶方向的车辆都有自己的专用车道，不存在两个 行驶方向的车辆共用一条车道的情况；不存在左转与右转机动车共用一条出口道 的情况。 ( 一) 追尾冲突的类型及分析 追尾冲突主要有右转车辆之间的冲突、左转车辆之间的冲突、直行车辆之间 的冲突及车辆在变换车道时所引起的冲突，如图3 - 6 、图3 - 7 、图3 8 、图3 - 9 。 j l | l 图3 - 6 同向直行之间的冲突 f i g u r e 3 - 6s l o wv e h i c l e , s a m e - d i r e c t i o nc o n f l i c t j l = 飞 | | 目| 图3 - 7 同向右转之间的冲突 f i g u r e 3 - 7r i g h t - t u r n , s a m e - d i r e c t i o nc o n f l i c t 图3 - 8 同向左转之间的冲突图3 - 9 变换车道引起的冲突 f i g u r e 3 - 8t u m d e f t ，s a m e - d i r e c t i o nc o n f l i c t f i g u r e 3 - 9l a n e - c h a n g ec o n f l i c t 当一辆车驶向信号控制交叉口时，驾驶员首先应根据信号灯及车辆距交叉口 的距离判断是否能通过交叉口。尤其当信号灯为黄灯时，该判断更为重要。这时 1 6 j e 塞窆遒太堂亟堂焦论塞土主銮逸堕旦教室遁挫塞盆短量塞全趁匦 驾驶员有两种选择n ”：一是减速停车，二是驶入交叉口。在第一种情况下可能会 发生追尾冲突；在第二种情况下可能会发生直角碰撞。同时这种判断具有较强的 主观性，在相同的情况下两名驾驶员可能做出两种截然不同的判断。如果前车驾 驶员判断不能安全通过交叉口而后车驾驶员判断能安全通过交叉口，这时就会发 生追尾冲突。再者由于驾驶员的性格差异，前后两辆车的驾驶员也可能做出两种 判断。 追尾冲突不能完全被消除，只能通过调整黄灯的时间来减少其发生的次数。 一般情况下，根据相交道路的设计车速来合理安排信号交叉口的黄灯时间能减少 追尾冲突发生的频率。比如某交叉口的黄灯时间为3 s ，当一辆车距停车线8 0 米时 以8 0 k m h 的速度驶向该交叉口，这时驾驶员就很难做出决定。但当黄灯时间为6 s 时，该驾驶员就比较容易做出通过交叉口的决定。同时在这种情况下，驾驶员无 论是减速停车还是驶入交叉口，发生冲突的可能性都很大。 ( 二) 交叉冲突的类型及分析 十字交叉路口的交叉冲突类型主要有以下八种。其中发生在信号控制交叉口 的有图3 - 1 0 、图3 - 1 2 和图3 - 1 5 所示的冲突，其余的冲突类型在采用信号控制后 一般都可以消除。下面以南进口道为主进行机动车与机动车冲突的分析。其中， 北进口只有左转机动车可能与南进口的直行机动车发生冲突，如图3 - 1 0 ；东进口 的左转、直行和右转机动车都有可能与南进口的直行机动车发生冲突，如图3 一1 1 、 图3 - 1 2 、图3 - 1 3 ；西进口的左转和直行的机动车有可能与南进口的直行机动车发 生冲突，如图3 - 1 4 、图3 - 1 5 。南进口的左转机动车与其他进口道直行机动车之间 的冲突如上述分析；南迸口的左转机动车与东西进口的左转机动车之间的冲突如 图3 - 1 6 和图3 - 1 7 。 j l - 1 j ；仁 图3 - 1 0 直行与对向左转之间的冲突 f i g u r e3 - 1 0o p p o s i n gl e f l - t u mc o n f l i c t 1 7 图3 一1 1 直行与来自右边直行的冲突 f i g u r e3 - 1 1t h r o u g h ，c r o s s - r m t 矗c - f r o m - d g h t c o n f l i c t a e 塞銮亟友堂亟堂僮j 金塞土主銮昱骚旦的窑适独塞盆蚯星塞全趁堑 图3 一1 2 直行与来自右边左转的冲突 f i g u r e3 - 1 2l e f t - t u r n , c r o s s - t r a f f i c - f r o m - r i g h t c o n f l i c t 图3 一1 4 直行与来自左边左转的冲突 f i g u r e3 - 1 4l e f t - t u r n , c r o s s - u a f f i c f i o m - l e f i c o n f l i c t j l 目 图3 - 1 3 直行与来自右边右转的冲突 f i g u r e3 - 1 3r i g h t - t u r n , c r o s s - l r a f f l c 丘o m 硒g h t 图3 1 5