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城市道路交叉口安全评价研究毕业论文

2020-05-17 21页 doc 731KB 0阅读

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不系舟红枫

从教近30年,经验丰富,教学水平较高

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城市道路交叉口安全评价研究毕业论文毕业论文声明本人郑重声明:1.此毕业论文是本人在指导教师指导下独立进行研究取得的成果。除了特别加以标注地方外,本文不包含他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。对本文研究做出重要贡献的个人与集体均已在文中作了明确标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。2.本人完全了解学校、学院有关保留、使用学位论文的规定,同意学校与学院保留并向国家有关部门或机构送交此论文的复印件和电子版,允许此文被查阅和借阅。本人授权大学学院可以将此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文。3.若在...
城市道路交叉口安全评价研究毕业论文
毕业论文声明本人郑重声明:1.此毕业论文是本人在指导教师指导下独立进行研究取得的成果。除了特别加以标注地方外,本文不包含他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。对本文研究做出重要贡献的个人与集体均已在文中作了明确标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。2.本人完全了解学校、学院有关保留、使用学位论文的规定,同意学校与学院保留并向国家有关部门或机构送交此论文的复印件和电子版,允许此文被查阅和借阅。本人授权大学学院可以将此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文。3.若在大学学院毕业论文审查小组复审中,发现本文有抄袭,一切后果均由本人承担,与毕业论文指导老师无关。4.本人所呈交的毕业论文,是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。论文中凡引用他人已经发布或未发表的成果、数据、观点等,均已明确注明出处。论文中已经注明引用的内容外,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。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体,均已在论文中已明确的方式标明。学位论文作者(签名):年月关于毕业论文使用授权的声明本人在指导老师的指导下所完成的论文及相关的资料(包括图纸、实验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等),知识产权归属华北电力大学。本人完全了解大学有关保存,使用毕业论文的规定。同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版或电子版,允许论文被查阅或借阅。本人授权大学可以将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用任何复制手段保存或编汇本毕业论文。如果发表相关成果,一定征得指导教师同意,且第一署名单位为大学。本人毕业后使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时,第一署名单位仍然为大学。本人完全了解大学关于收集、保存、使用学位论文的规定,同意如下各项内容:按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本;学校有权保存学位论文的印刷本和电子版,并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存或汇编本学位论文;学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务;学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入学校有关数据库和收录到《中国学位论文全文数据库》进行信息服务。在不以赢利为目的的前提下,学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。论文作者签名:日期:指导教师签名:日期:本科生毕业论文城市道路交叉口安全评价研究摘要关键词:城市道路交叉口,交叉口安全评价,安全影响因素,交通冲突技术AbstractAsanimportantcomponentoftheurbantransportsystem,thetrafficflowatintersectionsisverycomplex,trafficaccidentstakeplacefrequently.Alongwiththefurtherdevelopmentofoursocietyandurbanization,thisquestionwillbegettingmoreandmoreseriousunlesswetakesomeeffectiveimprovementmeasure.Basedonproblemsofurbanintersections,thispaperdrawsthatthetrafficconflicttechniqueisoneoftherapidmethodstostudytheissueofsafetyproblemsofurbanintersectionthroughcomparisonamongseveralcurrentsafetyassessmentapproaches.Throughstatisticsofthetrafficflowofurbanintersectionsandtheinvestigationofthedelayatintersections,usingthetrafficconflicttechniquetoanalysis,thispaperfindsthatwhenthemotorandnon-motorizedvehicleflowatintersectionsreachesacertainsizeandthesignaltimingisnotsatisfiedwiththecurrentsituation,itwillbringagreatthreattothesafetylevelofintersections.ThispapertakesthetypicalintersectioninJinanCityforexampletocarrythesafetyassessmentanalysis,fromwhichwecanconcludethepedestriansandnon-motorvehicles,ordermanagementandtheimprovementoftheroadfacilityconditionshouldbethefocusofthesafetyimprovementatintersections.Keywords:Urbanroadintersection,Intersectionsafetyevaluation,Safetyinfluencefactor,Trafficconflicttechnique目录1前言1.绪论21.1交通安全现状21.2城市道路交叉口交通安全现状21.3城市道路交叉口存在的问题32.影响道路交叉口交通安全因素分析42.1人的因素42.2车的因素42.3道路的因素42.4社会环境的因素43.安全评价综述63.1选取交叉口安全评价方法的基本原则63.2目前城市道路交叉口的几种安全评价方法63.2.1事故数法63.2.2事故率法73.2.3经验模型法73.2.4综合影响系数法83.2.5事故率质量控制法93.2.6回归模型法93.2.7灰色系统理论评价方法103.2.8计算机辅助评价方法113.2.9交通冲突技术评价方法114.运用交通冲突技术的交叉口安全评价134.1交通冲突的定义134.2交通冲突分析134.2.1交叉冲突134.2.2分流冲突134.2.3合流冲突144.2.4汇流冲突144.3交通冲突安全改善对策154.3.1交通控制154.3.2几何设计154.3.3行人设施154.3.4非机动车设施165.对济南市典型交叉口进行安全评价并提出安全改善对策175.1济南市交校路交叉口175.2.1实际情况175.2.2改善方法205.2济南市八里桥交叉路口215.2.1主要问题215.2.2信号配时225.2.3其他问题与改善措施28结论30致谢31参考文献32前言交通是人类进行生产、生活的重要需求之一。交通运输业是国民经济中一个重要的物质生产部门,它对促进社会生产力的发展,加快物资和人员的流动,改善人民的生活以及巩固国防均具有十分重要的作用。近年来,随着工业化的提高,城市化速度的加快,机动车辆的迅速增加,交通运输业面临着巨大的挑战和考验,交通拥堵及其伴随而生的环境污染、交通事故等问题日趋严重。其中,交通安全问题尤为突出。进入20世纪80年代以来,全世界每年大约有50万人在车祸中死亡,1000多万人受伤。我国自改革开放以来,交通条件有了极大的提高,但随之而来的交通安全状况也越来越恶化,我国的交通事故引起的年死亡人数已突破10万人,位居世界各国之首。城市道路交叉口是城市道路的基本节点,也是网络交通流的瓶颈口。它汇聚了来自各个方向的交通,是道路使用者转换行驶路线的枢纽,在道路系统中居于核心地位。虽然,交叉口在整个道路系统中只占很小的一部分,但却是交通事故集中发生的地方,发生在交叉口的交通事故能占到整个道路系统的一半以上。因此,要提高整个道路系统的安全性,首先要提高交叉口的安全性。本文通过理论基础和实际例子从多个方面对城市道路交叉口的安全性进行了评价与改善。1.绪论1.1交通安全现状自从汽车问世以来,全世界惨死于车祸的人数已有4~5亿人,远远超过两次世界大战中丧生的总人数。而且随着汽车数量的增加,社会机动化程度的提高,交通事故日趋严重。2002年,全国交通管理部门共受理道路交通事故773137起,事故造成109381人死亡,526074人受伤,直接经济损失332438万元;平均每天发生交通事故2118起,死亡300人,受伤1441人,直接经济损失911万元。2004年中国道路交通事故死亡人数达9.4万人,居世界第一[1];世界银行负责交通安全的官员理查德·斯科菲尔德说[1]:中国有非常高的交通事故死亡率,每年超过15万人死亡,占全球这类死亡人数的10%~20%左右。2004年10月,世界卫生组织公布一个交通事故死亡报告[1]:其中中国汽车总量占全球汽车总量的1.9%;中国因交通事故死亡人数占世界的15%;根据全球各交通和警察部门的统计,2005年全世界交通事故死亡人数为50万人,而中国交通事故死亡人数为10.4万人,印度、美国、俄罗斯紧随其后,分别为8.6万人、4万人和2.6万人。中国的道路安全水平明显比世界水平低;我国交通事故的致死率为27.3%,居世界首位,而美国仅为1.3%,日本只有0.9%[1]。从以上数据看出,我国属于交通事故死亡人数较多的国家之一,交通安全形势非常严峻。在我国,地区经济发展不平衡,东部沿海地区经济活跃,而西部经济发展相对落后,经济发达地区交通需求大,而道路交通基础设施却不能满足交通需求,从而导致交通事故频发。城市道路交通事故发生频率之所以高于公路,是因为城市道路交通组成复杂、人口集聚、道路交叉口多、出入口多、行人与非机动车、机动车之间的干扰较大等因素造成的。道路交通事故具有一定的随机性,阻止交通事故上升的趋势,降低因为交通事故造成的各种人身和经济损失,已经成为中国道路交通的当务之急。1.2城市道路交叉口交通安全现状城市是一个以人为主体、以空间利用为特点,以聚集经济效益和人类进步为目的的集约人口、集约经济、集约科学文化的空间地域系统。城市虽然占据面积很小但是却高度集聚了大量人口、财富和社会经济活动。近年来,随着汽车行业的蓬勃发展和道路建设、管理的相对落后,城市的交通问题已经日益成为影响城市发展的一个重要因素。许多大城市的交通状况不容乐观,事故频繁,存在严重阻塞现象。平面交叉口是城市道路交通网的重要枢纽点,其交通组成、交通特性非常复杂,所以是交通事故多发点之一。据资料统计[2],美国交通事故约有一半以上发生在交叉口;德国城市道路上的交通事故约有36%发生在交叉口,城市中的交通事故有60%~80%发生在交叉口及其附近;日本对死亡事故发生地点进行统计表明,发生在交叉路口及其附近的事故数占总事故数的42.2%;我国城市交通事故抽样统计表明,发生在交叉路口的交通事故数约为30%。由此可见,平面交叉路口对整个城市道路交通系统的安全水平有着十分重要的影响。1.3城市道路交叉口存在的问题城市道路平面交叉口是城市道路网络的重要组成部分,也是最基本的交叉口形式。由于机动车、非机动车和行人都在同一平面内,就造成了相互干扰,尤其在交通量很大的情况下,会造成长时间延误,堵塞,安全性能也会降低,同时引发噪声、空气污染等环境问题。如日本大城市中的机动车在市中心的运行时间约1/3花在平面交叉口上。在城市道路交叉口的设计中,安全水平的评价是一个十分重要的环节。对交叉口进行安全评价,实质上是对影响道路交通的各种交通要素作系统性综合评价,这是对交叉口治理和改造的必要前提。2.影响道路交叉口交通安全因素分析交通事故是在特定的交通环境下,由于人、车、道路和环境所构成的动态系统在某些环节上的失调,所引发的意外事件。因此人、车、道路和环境是影响交通安全的基本因素。这里的环境要素包括交通管理、社会因素、自然因素。各因素对交叉口交通安全的影响分析如下:2.1人的因素人是交通安全的主导因素。这里的人指的是各种道路交通参与者,包括各种类型的机动车驾驶员、非机动车驾驶员和行人。人对交通安全的影响主要以不安全行为来表现,如驾驶员的不安全行为有:忽视警告标志信号、行车速度过快、心理素质较差、不遵守交通规则等。造成这种不安全行为的原因包括心理、生理、技能等主观原因和管理、教育训练、设施环境、社会因素等客观原因。我国各地的交通事故统计表明[3],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。2.2车的因素车是交通安全的关键因素。直接由车辆原因造成的交通事故并不多,一般是由于车辆维修保养不完善、不及时,使车辆在行驶中发生机械故障所致。同时车辆设计不合理,致使驾驶员观察失误、操作失误以及车辆装载超宽、超高、超载或捆绑不牢固也可造成事故。随着车辆技术的不断发展,由于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%左右[3]。2.3道路的因素道路是交通安全的基本因素。据统计[3],10%的交通事故直接与道路条件有关。交叉口道路条件是否与人、车保持协调,对于交通安全极为重要。在道路几何参数、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。在某些情况下,甚至会成为道路交通事故的直接原因。在道路设计过程中应尽量做到使驾驶员只需做出一次反应而无需做出选择,给驾驶员提供一个宽松的驾驶环境。2.4社会环境的因素环境因素是交通安全的综合因素。在城市道路交通系统中,环境要素主要是指交通管理。交叉口交通管理的不完善会直接导致交通秩序混乱、交通堵塞,给各种交通参与者带来心理压力,直接增加了交通不安全的因素。社会环境因素还包括事故发生时的善后工作、事故的风险等。交通事故善后工作如果做的不及时将会导致更多的人员伤亡。社会发展落后的地区,发生交通事故时因一切设施比较落后,将导致大量不必要的人员参与交通,增加了发生交通事故的几率;如果该地区医疗条件不够完善,交通参与者在发生交通事故时不能及时得到救护医治。由此种种,都是交通中关系到人身安全的社会问题。3.安全评价方法综述3.1选取交叉口安全评价方法的基本原则要建立交通安全评价指标,首要的是确定评价指标所必须遵循的原则,这样可以使评价指标的建立更具有目的性,使评价方法更容易被人们所接受。因此评价方法应遵循以下几项原则[4]:(1)科学性原则任何和评价理论体系都必须建立在科学的基础上,所谓“科学性”是指评价方法能够真实地反映事物的本质,体现道路交通的安全性,科学合理,客观公正。只有坚持科学性的原则,评价才具有可靠性与客观性,对实践具有指导作用,评价结果才具有可信性,因此评价指标必须具有科学性。(2)可行性原则所谓“可行性”是指评价方法切实可行。这就包括对基础数据的要求要切实可行,即应选择尽可能少并易于得到的数据进行评价。也包括评价过程的切实可行,即评价过程应清晰明了,易于操作。只有坚持可行性原则,评价的方法才容易为基层服务,被使用部门所接受。(3)实用性原则所谓“实用性”是指评价方法应紧密联系实际,能体现我国目前的道路交通现状,脱离我国目前的实际情况去建立评价指标毫无意义。只有坚持实用性原则,才能通过评价,得出准确的结论,为改善措施的实施提供可靠的依据。(4)可比性原则所谓“可比性”是指评价方法可以对道路交通安全性做出公正合理的比较,进而做出评判。可比性是建立评价方法和评价体系的重要标准,进行评价的目的就是分出优劣。因而只有坚持可比性才能实现评价的目标,从而揭示事物的本质。3.2目前城市道路交叉口的几种安全评价方法城市交叉口的交通安全对于整个城市道路系统的交通安全水平和交通流运行秩序有着十分重要的影响,因此对城市交叉口进行安全评价是十分必要的。目前,进行交叉口安全评价的方法主要有事故率法、经验模型法、回归模型法、事故率质量控制法、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。3.2.1事故数法目前国内外采用的“事故数”方法对交通安全进行评价,大致可以分为两大类: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、事故频数法(即某一路段或某一点平均每年发生的事故次数)等,这种方法简单易行,但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。最早人们采用事故频数作为评价道路安全性的指标,一条道路发生了较多数量的事故就说明这条道路的安全性差。也就是绝对数法:以道路某一路段或区域内发生事故的次数、伤亡人数或直接经济损失来衡量交通事故的严重性,并且以此确定事故多发路段。该方法简单明了、易操作,但没有考虑交通量的影响,判断结果易受人为主观因素影响。还有一种方法叫累积频率法:把道路条件相似的道路上发生的交通事故,按每km长度来划分路段,找出研究道路中发生事故数相等的路段个数,求出其占总路段数的频率即累积频率,绘制事故累积频率的散点图,并寻求相关曲线进行拟合,分析拟合曲线的突变点,以此界定事故多发路段,该法虽然没有考虑交通量因素,但当研究道路的交通状况时,特别是对于同一条道路,使用该法比较简单、效果好,并有一定的理论依据。在强度分析法中常常采用的评价指标主要有:①人口事故率(人/10万人口);②万车死亡数(人/万车);③运行事故率(人/亿车公里)。3.2.2事故率法事故率法模型为:(3-1)其中:—交叉口事故率(次/百万车);—交叉口范围内发生的事故次数;—相应时间内通过交叉口的总车辆数。该法考虑了事故数与流量的相应关系,指标比较合理,缺点是由于交通事故的偶发性易导致误评价。因为对于流量较小的交叉口,只要发生事故就可能被认为是危险交又口。3.2.3经验模型法拉波波尔特模型1955年,联邦德国拉波波尔特在对交叉口方案和带有方向岛方案比较时,提出交叉口危险度评价模型为:(3-2)其中:—交叉危险度;—每一个交错点(分流点与合流点)处的交通量总和;—与相对应的系数。洛巴诺夫模型苏联洛巴诺夫在分析平面交叉口处交通事故统计资料的基础上,考虑不同方向的车流量、转弯半径以及车流之间的交角,提出了确定交叉口交错点〔分流点与合流点)可能发生事故的计算模型。(3-3)其中:—i种交错点处通过1万辆汽车时可能发生的交通事故数;—i种交错点交通事故严重性系数;—i种交错点外交叉的次要道路上的车流量,辆/天;—i种交错点处交叉的主要道路上的车流量,辆/天;—年交通量月不均匀系数。3.2.4综合影响系数法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,运用其乘积表示交叉口安全度的大小[5],如下式所示:(3-4)式中:—综合影响系数;—交通饱和度影响系数;—非机动车影响系数;—小车比例影响系数;—相邻交叉口间距影响系数;—左转比例影响数;—交叉口类型影响系数;—交叉口进口分隔程度影响系数。影响系数K,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价模型,各指标的关系比较密切,具有较高的灵敏度。3.2.5事故率质量控制法事故率质量控制法在美国被广泛采用,该方法通过将特定地点的事故率与所有相似地点的事故率做比较,即考虑到事故数又考虑到流量,计算临界比率,将交叉口事故率与临界比率相比较,判断交叉口的危险程度。其模型如下式为:(3-5)(3-6)式中:—临界比率;—上限值,—下限值;—相似类型交叉口平均事故率;—统计常数,若取95%置信度,K=1.96;—所分析交又口调查期间的平均车流量,以百万计。如果某道路交又口事故率大于上限,则作为多发事故点,小于下限为低事故点。该法的优点是既考虑到事故数的大小,又考虑到流量对安全的影响,比单纯应用事故数进行评价更为合理,但在我国的适用性还有待于进一步研究。3.2.6回归模型法一元线性回归模型一元线性回归模型是根据交叉口的事故记录和交通安全的影响因素,利用一元线性回归方法建立预测模型,然后预测出以后各年的事故数,据此评价交叉口交通安全水平。模型的基本形式为:(3-7)式中:—事故数;—模型回归系数;—交通安全影响因素,如道路宽度、交通流量等;一元线性回归模型形式简单,结论明确,当研究某一种因素对交叉口安全影响程度时比较合适,它的不足之处是无法分析交叉口各因素对安全水平的综合影响,模型往往不具有逻辑合理性。多元线性回归模型选取一些交叉口参数,诸如交通量、信号灯座数、行车道宽度等,通过对这些参数与事故间的关系分析,得出回归模型,预测交叉口事故,并作出安全评价。模型形式:(3-8)其中:是模型系数;是选取的交叉口参数;是事故数。多元线性回归模型相对于一元回归模型有很大的改善,应用效果也比较好,适用于研究多种因素对交叉口交通安全影响分析。根据统计检验,可找出显着影响因素,建立最优回归模型;缺点是该法因涉及因素较多,需要收集的数据也较多,进行参数估计和统计检验比较复杂。3.2.7灰色系统理论评价方法此方法对少量己知信息进行筛选、加工、延伸和累加处理,运用灰色系统理论“非唯一性”原理,采用定性定量相结合的方法,确定交通安全水平在某一灰色域内,也可以达到评价道路交通安全水平目的[6]。该法主要步骤:1、确定评价对象、交通安全评价指标及评价标准值;2、道路交通安全灰色评价聚类验算;3、评价结果分析。灰色系统理论评价方法算法含义清晰、明确,应用效果也较好;但该法在选定评价指标和确定安全评价指标灰类的时受人为因素影响较大,而且不能进行显着性统计检验,因而该法的客观适用性受到影响。3.2.8计算机辅助评价方法加拿大的Priana.N.Seneviratre建立信号交又口智能系统(ISMIS),主要包括:数据库、知识库、推理方法、视距算法模型、条件概率和安全对策效益费用比,对交叉口进行安全评价。美国开发信号交叉口交通事故信息与监测系统(TASAS)。应用新的分类与分组技术称为类别与回归树(CART),作为构造块,开发损伤事故预测模型。它的主要步骤是:1、用CART进行交又口分组;2、开发基于交通密度的模型;3、开发基于直行与转向车流模型;4、开发基于事故记录模型,用以上模型对事故预测模型进行修正,以提高模型预测精度。计算机辅助评价方法正在不断的研究中,其普遍适用性尚需进一步证实。3.2.9交通冲突技术评价方法交通冲突技术,是一种非事故统计评价方法,依据一定的标准,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。交通冲突技(TrafficConflictTechnique)自20世纪50年代在美国开始应用,1967年Perkins和Harris最早进行了系统开发与应用,它的最初目的是为了调查通用汽车公司的车辆在驾驶时是否与其它车辆一样。该法很快被一些交通安全组织应用于预测评价交叉口潜在事故数和鉴别系统缺陷中。1970年以后,该法被加拿大和一些欧洲国家使用。1977年在挪威的奥斯陆举行了第1届国际交通冲突技术会议,1979年在法国巴黎举办了第2届国际交通冲突技术会议,以后陆续在瑞典、西德、比利时等国家也举办了几届国际会议,并出版了国际交通冲突会议论文集。Krassy于1983年在一本着作中列出了关于TCT(交通冲突技术)应用的200多种文献。目前,交通冲突技术在世界许多国家得到广泛应用成为国际上用于定量研究多种交通安全(特别是地点安全)问题及其对策的重要方法[7]。下面是一些交通安全专家的主要研究成果及结论[8]:美国W.d.Glouz等在1982年对大堪萨斯城区(thegreaterKansasCityarea)46个信号与非信号交叉口的事故与冲突进行调查,将事故和冲突分为12种类型,建立了如下模型:(3-10)(3-11)其中:—表示方差;—期望事故率;—期望冲突率;—某类型交叉口事故/冲突率估计。结论:各类型冲突与同类型事故有较好的相关关系,使用模型预测的事故值与实际事故值相差很小,证明交通冲突技术是有效的。当事故数据不足或不尽可靠时,可以用冲突法对交叉口的安全度进行快速评价。CharlesV.Zegeer(美国Kentucky州运输署)等在1976年应用冲突技术评价信号交叉17绿灯信号延时系统(Green-phaseExtensionSystem)的有效性,交叉口安装了这种系统后,冲突减少了62%,事故减少了54%。BrianL.Allen(Mcmaster大学)等通过对交通冲突和碰撞产生过程的分析,对交通冲突技术进行修改补充,提出PostEn-croachmentTime的概念,以PET判断交通冲突,最后得出结论认为:交通冲突技术确实能为交通工程师提供可靠的交通事故预测和评价工具。Perkins(1969)与Baker(1972)指出:“交通冲突技术能够提供一种研究公路上特定地点潜在事故问题的方法”。Amundesen与ChristHyden认为:“交通冲突技术是为研究城市交叉口问题而开发的”,“冲突法是较好的事故评价法的替代方法”。英国道路交通研究所提出根据广义的冲突定义不可能找出冲突与事故的关系,但严重冲突与事故密切相关,提出可用冲突法作为研究交叉口交通安全的快速方法。瑞典通过试验发现受伤事故与交通环境、交通量及车辆有关;可用交通冲突技术评价交通安全措施的效果及交叉口重新改造的效果。Bindra.S.P等通过对科威特6个主要环形交叉口的交通冲突研究,应用逐步回归分析方法分析各种冲突类型、各环形交叉的几何与交通流参数之间的内在相关性,开发一系列冲突预测模型用于环行交叉口的设计与评价。Van.Den.Hondel等发现:利用车辆冲突数和己有的事故数可预测出新事故数,同样,利用冲突数也能找出事故隐患点。在第2次国际交通冲突技术会议上,与会专家们公认:交通冲突技术是深入分析事故集中地点的诊断工具,是鉴别事故多发点的可行手段;交通冲突技术应用于事故多发点前后比较研究有较好的效果,应用于交通安全的评价也能得到满意的结果;交通冲突技术是为特定公路使用者像行人、驾驶员、儿童提供预知危险状态的可靠方法。4.运用交通冲突技术的交叉口安全评价4.1交通冲突的定义在平面交叉口安全研究中,交通冲突是在可观测条件下,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,除非另一方也相应采取避险行为,否则,会处于碰撞的境地。这一现象就视为交叉口的交通冲突。交通冲突的外在表现通常为其中一方或多方非正常转向、减速、停车等。而交通冲突的严重程度由“距碰撞时间”与“碰撞前速度”综合决定的,距碰撞时间是指从道路使用者一方开始采取避让行为的那一瞬间开始计算,以采取避让行为前双方的速度、方向不变,行驶至事故发生所需的时间。4.2交通冲突分析交叉口的交叉冲突可以按照冲突严重程度、冲突因素和道路使用者的移动方向等进行分类。根据移动方向,有一下四种基本现象:交叉冲突、分流冲突、合流冲突、汇流冲突[7]。4.2.1交叉冲突在交叉现象中,两个不同方向的交通流相互交叉时发生冲突称为交叉冲突。冲突的交点称为交叉冲突点;夹角称为交叉冲突角,简称交叉角,用表示。典型的4种交叉冲突如图4.1所示。不同的冲突点对交通冲突有不同的影响。随着交叉角的增大,处于交通冲突中的车辆所产生的危险性越大,故对交通安全的影响越大。图4.1交叉冲突Fig.4.1Cross-conflict4.2.2分流冲突在分流现象中,一个方向的交通流分成两个不同方向的交通流时发生冲突称为分流冲突。此时,该交通流的分离点称为分流冲突点,其分流冲突角用表示,如图4.2所示。在分流过程中处于交通流中的车辆所发生冲突的最大可能是追尾冲突。当分流冲突角增大时,车辆发生追尾冲突的机会减小,反之,当分流冲突角减小时,相互分流的车辆发生追尾冲突的机会增多,因此,随着分流角的增加,其产生的危险性相对减少,对交通安全的影响也相对减少。图4.2分流冲突图4.3合流冲突Fig.4.2ShuntconflictFig.4.3Mergeconflict4.2.3合流冲突在合流现象中,转向的交通流加入另一方向交通流时,即在两个不同方向的交通流汇合成一个方向的交通流时发生冲突称为合流冲突,此时,两个不同方向交通流的汇合点称为合流冲突点,其合流冲突角用表示,如图4.3所示。在合流过程中,随着合流角增大,处于合流过程中的车辆所产生的危险性亦越大。4.2.4汇流冲突两个不同方向的交通流,在交叉口经过短暂的合流,然后又向两个不同的方向进行分流,中间短暂的合流产生的冲突称为汇流冲突。其中两个交通流的汇合点和分离点称为汇流冲突点。如图4.4所示,在汇流过程中,两个交通流的相隔距离S越小,合流时,产生冲突的机会越大,当两个交通流之间的距离S很大,甚至没有合流,则产生的冲突机会越小,对交通安全的影响也越小。图4.4汇流冲突Fig.4.4Convergenceoftheconflict4.3交通冲突安全改善对策针对不同交通冲突类型,相应的安全改善对策也是不同的,下面从交通控制、几何设计、行人设施、非机动车设施等四个方面提出对策。4.3.1交通控制交通控制就是对信号交叉口进行合理的信号方案设计,使过往车辆和行人在时间上分离,从而减少交通冲突数。其本质就是相位方案设计,即在一个信号周期内,安排了若干种控制状态(每一种控制状态对某些方向的车辆或行人配给通行权)并合理的安排这些控制状态的显示次序。4.3.2几何设计⑴微型环岛。作为改善交通的一个重要措施,微型环岛可以有效的降低车速,其实,微型环岛还可以大大减少交叉口的冲突点数。⑵右进右出渠化岛。右进右出渠化岛可以是标线,也可以是物理岛,主要用在与主路相交的支路路口,右进右出渠化岛可以减少冲突类型。⑶左转专用车道。左转专用车道可以和左转专用相位配合使用,如果没有左转专用相位,左转车也可以利用左转专用车道等待可穿越空档。左转专用车道可以通过利用中央分隔带等拓宽进口方式获得,也可以在多车道进口直接通过车道功能划分获得。⑷交叉口前提前掉头。在有中央分隔带的交叉口,为掉头车辆提前开口,虽然不会减少交叉口冲突类型,但可以减少交叉口的冲突数。⑸增加交叉口的视距。保证到交叉口有足够的时间对安全十分重要。增加交叉口视距方法包括移去障碍物、交叉口范围内禁止停车、停车线后移等。⑹中央分隔带。通过中央分隔带可以在交叉口为行人提供保护区、禁止车辆左转等。4.3.3行人设施当人行道长度超过20m时,应设置安全岛。如果有较多行人穿越街道时,还应设置行人过街信号灯,为行人过街提供安全的通道。对左右转交通较大的路口,应设置行人过街专用相位,以完全避免行人与机动车辆的冲突,确保行人安全过街。在交通量和步行者都很多的交叉口处,在人行横道以外人行道边上设置防护栏或低丛林带,对行人安全以及防止行人随意穿越车道是非常重要的。人行横道不宜单独设置,而应与停、让标志、行人过街信号等配合使用。此外,近来还出现了其他一些措施:⑴彩色路面铺装人行横道。⑵人行横道嵌上小的红闪灯,当行人过街时,红灯闪,提醒驾驶员。⑶在道路两侧放一些小旗,行人过街时从路一侧取旗,致路另一侧放回。⑷将人行横道做成突起的,既可以使人行横道更明显,又可以当成减速丘,使车辆减速。但应注意减速丘设计形式,确保平缓,否则会对安全造成风迎面的影响。⑸人行道拓宽。在路口加宽人行道,相应的机动车道或非机动车道变窄,从而减少人行过街距离,提高安全性。4.3.4非机动车设施⑴非机动车提前停车。在非机动车、机动车流量均较大的信号灯控制交叉口,将非机动车停车线移至机动车停车线前方,可以相应的减少冲突类型,但会增加机动车延误时间。⑵非机动车左转提前设置到直行机动车左侧。这种方法将左转非机动车与通向直行车的冲突从交叉口转移至交叉口前的路段,可以减少交叉口的冲突类型。5.对济南市典型交叉口进行安全评价并提出安全改善对策5.1济南市交校路交叉口5.2.1实际情况交校路的东进口靠近山东交通学院和八里桥小学,有较多的学生和家长等行人,而交校路的西进口靠近匡山大型居民居住区,因此,有较多的行人、非机动车、机动车,在上下班时段各个方向交通流易造成拥堵,发生交通事故。针对此情况,应对此交叉口进行相应的改善。为具体说明该路口的交通延误,特在高峰期间8:00am-9:00am和4:30pm-5:30pm调查济齐路和交校路十字交叉口交通情况。(1)济齐路和交校路交叉口北路口表5.1交叉口延误情况Tab.5.1Intersectiondelays 测定时间 交叉口入口处停车数 驶入交叉口车辆数 停车数量 未停车数量 8:00-9:00 317 328 451 16:30-17:30 444 439 579数据处理:8:00am-9:00am:4:30pm~5:30pm:(2)济齐路和交校路交叉口东路口表5.2交叉口延误情况Tab.5.2Intersectiondelays 测定时间 交叉口入口处停车数 驶入交叉口车辆数 停车数量 未停车数量 8:00-9:00 125 41 58 16:30-17:30 287 250 612数据处理:8:00am-9:00am:4:30pm~5:30pm:(3)济齐路和交校路交叉口西路口表5.3交叉口延误情况Tab.5.3Intersectiondelays 测定时间 交叉口入口处停车数 驶入交叉口车辆数 停车数量 未停车数量 8:00-9:00 937 611 574 16:30-17:30 146 126 67数据处理:8:00am-9:00am:4:30pm~5:30pm:通过以上数据得出该交叉口在高峰小时的通行能力较差,部分停过的车辆的等待时间较长。5.2.2改善方法(1)渠化设计渠化设计主要是指对交叉口路面空间的划分设计,通过使用交通标志、地面标线、路面突起构造物来划分车道,指定车流运行的道路空间,使交通流在交叉口范围内按指定路径行驶,降低冲突程度,增加行车安全。渠化交通应根据交叉口条件和交通量特征而定,其主要作用是分隔不同类型的交通流,如行人、非机动车和机动车,诱导不同方向的交通流,如左转车流、直行车流和右转车流,对交通流起分隔和保护作用。①行人交通渠化行人在交叉口中的交通轨迹是对向或斜对向穿越进口道,行人交通在平面交叉口的渠化设计主要是人行横道、安全岛和护栏。人行横道的设计根据交叉口面积大小、信号相位设置和行人流量特征而定。由于常规设置主要是在交叉口四个进口均设置人行横道或者设置对角人行横道,方便行人穿越到斜对向的目的地。交校路口行人交通量很大,但是人行横道标志已发生缺损,对于行人没有提示作用。因此应重新设置明显的人行横道标志。②机动车交通渠化在国内的大多数大城市中,机动车是交叉口交通流的主体,限制和引导机动车行驶是渠化的主要目的。交校路口车流量在上下班时明显增大,但是由于管理不当,车辆不能有序通过路口,造成拥堵。因此可用以下方法来改善:设置明显的停车线:停车线是提示机动车在交叉口进口处暂停行驶的标线,停车线的位置通常不宜过于靠后,以免车辆启动后通过交叉口的距离过长。划分车道:车道线和车辆导流线对引导车辆行驶有提示作用。对于中心线偏移的进口道设置,导流线更发挥着保证行车安全的作用。③非机动车交通渠化非机动车辆与行人混合行驶曾是国内交叉口交通的鲜明特点,如今在国内许多中小城市中,自行车等非机动车在近距离出行中仍然发挥着不可缺少的作用,非机动车在交通流中仍占有重要比例。由于非机动车性能较低,速度较慢,因此在许多交叉口中,非机动车流与行人流合并通行,非机动车只能利用行人通道实现对向穿越。交校路与济齐路虽然设有非机动道,但是由于商贩占用了大部分道路,使得大量非机动车流与机动车流混合,产生安全隐患,到路口易造成交通混乱与拥堵。因此改善道路两旁的非机动车道行驶状况可以大大缓解交校路口的交通压力与安全隐患。(2)拓宽设计①拓宽车道数量在交叉口高峰小时流量一定的前提下,交叉口的车道相当于积累车辆的疏散通道,车道设置是决定交叉口通行能力和交叉口车辆疏散速度的关键因素,因而必须在进行交叉口交通调查、通行能力和饱和度评价后,确定是否需要拓宽以及拓宽车道的数量。②拓宽车道长度拓宽车道的长度是保证车辆及时按转向排队进入导向车道的条件,当拓宽车道长度不足时,容易使其它车辆排队的末尾占用拓宽渐变段,而造成车辆拥挤,渠化岛的合理设置可以有效避免拓宽车道被占用,并且需要根据车流量大小,计算拓宽车道的长度。③拓宽车道宽度交叉口的车道宽度与路段车道宜保持一致以保证车辆行驶的安全。当需要拓宽车道时,为控制占地面积并确保车道数量,车道的宽度可比道路路段稍窄。由于车辆接近交叉口时速度降低,车道宽度比路段车道有稍有下降也能保证通行要求,但最小宽度应为3.0米,专供小客车通过的车道宽度可降至2.75米。5.2济南市八里桥交叉路口5.2.1主要问题济南市八里桥交叉口是济南市的一个普通交叉口,大家也许注意到,每次坐车经过这里,都会在这里等绿灯,尤其是上下班高峰时段,有时会等上好几个灯时,致使各个方向车辆和行人都要在这里耽搁较长的时间,不仅造成了时间的极大浪费,还对附近的环境造成了严重的污染,更对人们的情绪造成了极坏的影响,这些都增加了不安全因素。经过一段时间的调查与分析,发现原因是多方面的,但最主要的原因是:信号灯的配时不合理。5.2.2信号配时可以根据八里桥路口的道路条件、各进口道到达交通的流向和流量以及其它相关情况对八里桥路口进行新的配时方案设计。信号配时实质上就是:确定相位方案和确定信号基本控制参数。具体方法如下[3]:1、信号相位方案的确定确定信号相位方案,就是对信号轮流给某些方向的车辆和行人分配通行权顺序的确定。即相位方案是在一个信号周期内,安排了若干种控制状态(每一种控制状态对某些方向的车辆或行人配给通行权),并合理的安排了这些控制状态的现实次序。信号控制按设定的相位方案,轮流开放不同的信号显示,轮流对各向车辆和行人给予通行权。把每一种控制状态,即对各进口道不同方向所显示的不同灯色的组合,称为一个信号相位。相位方案指相位的组合方式,有必要从多个组合中选出最佳的相位方案。一般来说,交叉口形状越复杂,相位方案也越复杂,相应的会引起相位改变时时间损失的增加,交叉口处理交通的能力将会下降;对于行车而言,相位越多越安全,但相位越多,周期越长,延误的时间也就越长,效率也就越低。相反,相位少,交叉口车流虽然较乱,但通行效率反而高。2、信号基本控制参数的确定(1)饱和交通流量的计算进口道饱和流量的定义是:在一次连续的绿灯时间内,交叉口进口道上能够连续通过停车线的车队折算为轿车的最多车辆数。下面为不考虑对向车流影响时的饱和流量:①车道位置的影响进口道一条车道直行车的正常饱和流量随车道所处位置的不同而异。例如:右侧最靠边车道的平均饱和流量为=1940辆/h;其它车道的平均饱和流量为=2080辆/h。②车辆组成的影响各种车型的车辆折算成轿车车辆的折算系数不同,因此对于不同的车辆组成,饱和流量也不相同。据实测统计结果,各种车型的轿车当量换算系数如表5.4所示。表5.4轿车当量换算系数Tab.5.4Carequivalentconversionfactor 车型分类 轻型车辆 中型车辆 重型车辆 大型客车 摩托车 自行车 车型分类定义 3轮或4轮车辆 2轴、多于4轮的车辆 多于2轴的车辆 换算系数 1.0 1.5 2.3 2.0 0.4 0.2③转弯交通的影响(和的影响)按曲线路径行驶时,连续车流临界车头时距一般大于直线行驶时,转弯行驶时的饱和流量相应也较小。车流中混有转弯车辆时,转弯车辆对直行车辆有影响。混有转弯车辆的饱和流量,受转弯车辆转弯半径和转弯车辆所占比例的影响。如果=1(即全部是转弯车辆),转弯车流饱和流量因转弯半径而异,据实测统计结果:(5-1)式中:—因转弯半径而异的饱和流量(辆/h);—直行车流饱和流量(辆/h);—转弯车辆的转弯半径(m)。车行道中混有转弯车辆时,把转弯车辆换算为直行车辆数的换算系数为,随转弯车所占比例而异的饱和流量按(5-2)式计算:(5-2)式中:—因转弯车辆所占比例而异的饱和流量(辆/h);—转弯车换算为直行车数的换算系数—转弯车辆所占比例。式中没有考虑转弯半径的影响,所以,如果,由式得:。同非混行车流(全部是转弯车辆)的情况不一致。要取得包括、两项影响因素在内的饱和流量表达式的最简单的方法是:设混行车流中车辆间的平均临界车头时距,恰好是直行车平均临界车头时距和受半径影响转弯车平均临界车头时距的甲醛平均值。即(5-3)将式(5-3)代入式(5-1)式得:(5-4)式中:—随转弯半径及转弯车辆比例而异的饱和流量(辆/h)。式(5-4)相当于在式(5-3)中令。还受车道组成情况的影响,比如车道是用于左转车、直行车混行还是右转车、直行车混行。车流中没有转弯车辆时饱和流量的平均值为:右侧靠边车道=1940辆/h,非靠边车道=2080辆/h,两种车道饱和流量之差为140辆/h。一般右、直混合车流多使用于右侧靠边车道。所以,右、直混行车流同左、直混行车流间饱和流量的差别,相当于靠边车道和非靠边车道的差别。于是,式(5-4)可改写成(5-5)式中:—表示车道所处的位置。=1用于靠右边车道;=0用于非靠右边车道。ⅰ.进口道坡度的影响为研究进口道坡度对饱和流量的影响,需先对饱和流量作转弯车辆影响的校正,表达式为:(5-6)式中:—混有转弯车辆时的饱和流量(辆/h);—校正后的饱和流量,相当于在一条只有直行车的车道上测得的饱和流量(辆/h)。饱和流量受坡度影响调查的结果是:上坡坡度增加,饱和流量降低,其关系大致上是上坡坡度每增加1%,饱和流量减少2%;下坡坡度对饱和流量没有明显的影响。通常上坡道上居中车道的饱和流量略大于靠右车道。考虑坡度影响的平均饱和流量可表示如下:上坡靠右车道:(5-7)上坡非靠右车道:(5-8)式中:—坡度(%)。比较式(5-7)、(5-8)可知,饱和流量因坡度受车道位置影响的差别不大,但式中常数项的差别却较显着。如果取平均坡度系数为42辆/h,则式(5-7)、(5-8)可合写为:(5-9)式中:—受坡度及位置影响的饱和流量(辆/h)。对于下坡,因其坡度对饱和流量没有影响,可以引进一个虚拟变量。取=1时,表示上坡;=0时,表示下坡。归纳以上结果,受影响的饱和流量的综合表达式为:(5-10)式中:—受影响的饱和流量(辆/h)。ⅱ.车道宽度的影响为研究车道宽度对饱和流量的影响,先对各车道饱和流量作转弯车流、坡度和车道位置影响的校正。(5-11)式中:—相当于的饱和流量(辆/h);—校正为直行车流的正常饱和流量(辆/h)。再把同车道宽度回归,求其相关关系。是所有观测车道宽度的平均值,为3.25m。用线性回归模型,得到车道宽度系数是每米100辆/h。归纳以上结果,在不考虑对向车流影响时,一条车道受各种因素影响的饱和流量的计算公式为:(5-12)(2)所需显示率和交叉口饱和度的计算求出各进口道的饱和流量后,按照如下方法计算各相位的所需显示率,再求交叉口的饱和度来检验所定的相位方案能否处理涉及交通量。①所需显示率的计算所需显示率是指该相位完全能够处理该相位期间各进口道的设计交通量所需的最小绿灯时间比率。即相位处理的进口道的设计交通量除以饱和交通流量得到的饱和度就是该进口道的所需显示率,其中的最大值即为相位的所需显示率(相位的饱和度)。(5-13)式中:—相位的进口道的饱和度;—相位的进口道的设计交通量(辆/h);—相位的进口道的饱和交通流量(辆/每小时绿灯)。各进口道没有转弯专用车道时,进口道交通流q按照各进口道来处理。一般来说右转交通同直行交通同时放行,因此饱和度计算中把两者合并起来考虑。对左转交通原则上设置左转专用车道,即使用一个相位处理也要分开来讨论;同直行车混合在一起行驶的情况要同直行交通流一起来讨论。②交叉口饱和度的计算交叉口的饱和度为各相位饱和度(相位的所需显示率)之和,计算如下:(5-14)该值表示处理交叉口进口道设计交通量所需的最小有效绿灯时间的比例。因此,当该值超过1.0时就不能处理设计交通量,而需要改善交叉口的几何构造、检查交通规则,采取变更交通控制方法等措施。此外,因为信号变化随时会产生不能有效地处理交通流的时间(损失时间),而且车辆到达具有随机性,所以如果交叉口的饱和度达0.9以上的话,事实上就很难顺利地处理设计交通量。这种情况下各进口道就会出现长长的等待队伍,交通延误时间将会大大增加。(3)黄灯时间、全红时间的设计和损失时间信号变化时要使到目前为止具有通行权的车流既安全又平滑地停止。为此,所需要的时间为清场时间。一般由黄灯时间、或者黄灯时间和全红时间构成。①清场时间的标准值信号变化时所需的清场时间,即黄灯时间和全红时间的标准值按驶入交叉口时的速度和交叉口跨度(停车线间距,即对向进口道的停车线间的距离)可参考表5.5设定。在规划、设计时,车辆进入交叉口的速度可采用交叉口的设计速度。表5.5的值是用如下算法算出清场时间(黄灯时间+全红时间)最小值的理论值后,按实际条件进行修正得到的。表5.5清场时间标准值(s)Tab.5.5Standardvaluesoftheclearancetime 停车线间距(m) 20 30 40 50 60 速度(m/s) 黄 全红 计 黄 全红 计 黄 全红 计 黄 全红 计 黄 全红 计 30 3 2 5 3 4 7 3 4 7 3 4 7 3 4 7 40 3 2 5 3 3 6 3 4 7 3 4 7 3 4 7 50 4 1 5 4 2 6 4 3 7 4 3 7 4 3 7 60 4 1 5 4 2 6 4 2 6 4 3 7 4 3 7 70 4 1 5 4 2 6 4 2 6 4 3 7 4 3 7 80 4 1 5 4 1 5 4 2 6 4 2 6 4 3 7遇到黄信号的车辆原则上要停在停车线的位置,不能安全停车时可以继续前进,但若是变红时就不能越过停车线了。因此,面对黄信号时驾驶员都要预先判断能否在安全线安全停车,不能安全停车时,能否在变成红灯前越过停车线,预测不准时会发生车辆冲突现象。②损失时间的计算信号控制的损失时间发生在相位变化时,即不能有效使用的时间。因此该时间过长,会降低交叉口的交通处理能力(交通容量)。通常损失时间是处理交叉口内车辆的清场时间和绿灯开启后不能立即形成变化交通流量而产生的起车延误时间之和。实际上,清场时间中黄信号时间中的一部分车辆是接着绿信号交通流继续通行,可作为有效绿信号时间的一部分。为了简便起见,设黄信号时间中的这部分有效时间与绿信号开始时起车延误时间相抵消,则有效绿信号时间与实际绿信号的时间相等,损失时间与清场时间相等。为了保证安全引入红灯时间,与只有黄信号相比,清场时间延长,对起车延误时间没有影响或该延误时间变短。另外,引进全红时间也会使黄信号时间更多的用来作为有效绿信号。交通规则上黄信号时间内可以越过停车线,因此黄信号时间中有大约一半的时间可以作为有效绿信号时间。还有,起车损失时间根据场所不同离散性很大,但它独立于清场时间,是个一定的数值。因此,黄信号时间过长时不能如前所述那样与起车延误时间相抵消,但实际的损失时间仍可以认为比黄信号加全红时间短。英国道路研究所的研究结果表明,对大于3s以上的黄信号时间,损失时间要比黄信号加全红时间少1s。综合以上分析可知,黄信号时间为4s或加上全红时间后清场时间为5s以上时,其相
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