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原文传递公路三支无信号交叉口交通安全模型研究

论文题名：	公路三支无信号交叉口交通安全模型研究
关键词：	无信号交叉口;安全模型;事故预测模型;临界间隙;可接受间隙;交叉口安全视距;交叉口事故
摘要：	汽车交通给人们的出行带来了方便的同时，也给人们的安全带来严峻的挑战。平面交叉口是路网中重要的结点，在路网中发挥着非常重要的功能。平面交叉口的安全直接关系到路网的安全性能，关系到路网运行效率的发挥。研究平面交叉口的安全性，探索其事故发生机理，在交通安全领域内是个重要的议题。平面交叉口区域面积虽然只占道路总面积中很小的一部分，但是其事故比重却很显著，研究其安全性极为紧迫。本文正是依托交通部2003年西部地区公路交通安全评价和2004年公路交通安全应用技术研究两个重大项目关于平面交叉口安全的子课题，并且更进一步从理论方面纵深研究平面交叉口安全性能和安全技术。公路平面交叉路口之所以容易成为交通事故相对集中的地方，有两个非常重要的原因：一个原因是驾驶行为与道路设计指标不协调。交通流在平面交叉口区域形成冲突点、合流点和分流点，交通流在这些点的运行特性存在特殊性。驾驶员在平面交叉口区域行驶需要进行复杂的判断和决策，如果某个设计指标不协调则有可能出现人、车、路和环境动态系统失调，驾驶员复杂的操作过程可能会破坏人机环境的稳定性，从而导致事故。另外一个原因是交通行为参与者安全意识薄弱以致于频繁违章违法。导致违章与事故一样有深刻的根源，很有可能是设计或者控制方式不能满足人性化设计的基准。正是由于这两个原因，伴随着驾驶员复杂的判断和决策过程，使得探索交叉口事故的发生机理也异常复杂。本文正是在这方面进行的探索性研究工作。本文研究对象为公路三支无信号交叉口安全模型。本文研究的目的主要有两个：一是探求交叉口事故的统计特性，提出预测交叉口安全性能的模型；二是在这个模型的指引下，进一步在理论上探讨交叉口事故和违章的机理，重点探讨可接受间隙、等候时间与驾驶行为三者之间的关系，从视距设计、控制和管理对策上提出避免高危驾驶行为的设计方法。本文从分析事故和违章的现象入手，从事故发生的机理上探索驾驶行为的安全特性，构建成套的交通安全模型。这些安全模型具体内容包括：交通事故预测模型、可接受间隙特性模型、等候时间与期望的可接受间隙理论关系模型、安全设计参数选择模型。这套模型组，彼此之间相互关联，存在逻辑与应用环节的承接关系。本文希望能通过模型组为将来这方面的研究工作提供一种方法和思路。交通事故预测模型是进行交通安全分析的重要工具，目前国内外还在不断完善和修正模型。本文在模型的自变量的选择过程中，在借鉴前人经验的基础上，独创性地增加了表征人对交通流间隙反应的指标、干扰交叉口交通运行的指标；分析过程中结合了主成分分析法来提取相关影响因素，这样比主观地直接选择某个影响因素作为自变量更加全面，更能体现各因素间综合的、复杂的作用机理；建立数学模型过程中结合事故统计特性和事故的稀疏分布特性、离散特性来选择概率模型，这样在预测中能完整地反映零事故交叉口和非零事故交叉口的状况。因此这样的事故预测模型能够比较全面地评估交叉口的安全性能，为决策层制定安全管理目标提供依据，同时也为完善交通事故预测理论模型进行了一次较为深入的探讨。可接受间隙特性模型组包括主路上左转和支路上左转的车头时距分布模型和左转弯可接受间隙模型，可用以计算主路四车道和支路二车道相交的无信号T型(4X2T型)交叉口的临界间隙和不同接受概率下被接受间隙的大小。临界间隙值不仅是交通流的重要参数，而且也是交通安全研究的基础参数。很碰巧的是，这个值正好也是国家自然科学基金资助项目“公路交叉口通行能力分析方法”中由于没有合适样本而没有进行观测的值。各种接受概率下被接受间隙的大小反映了驾驶员对可接受间隙的期望，是安全行为的前提。本次研究发现了驾驶员接受的间隙会因等候时间而变化，这在前人的研究基本忽略了，但事实上它对于安全行为本身具有显著的影响。等候时间与期望的可接受间隙理论关系模型，探讨驾驶期望的可接受间隙随等候时间变化特性，实际上探讨了违章和事故发生机理的微观过程，这在交通安全研究领域上具有创新性。目前在业内界还很少见到深入刻画等候时间与期望的可接受间隙行为特性理论关系的成果，更少人从这个角度去探讨事故和违章的机理。本文在理论上进行探讨，将现实情况进行了一定程度的理想化和抽象化，并且根据实测数据，建立了描述这一过程的数学模型，这对于更好地标定安全设计参数和制定安全管理策略都非常有价值。安全设计参数选择模型包括两组模型：一组是交叉口安全视距模型。这组模型既可以用于选择交叉口几何设计的视距参数，也可以用于诊断4X2T型交叉口的视距是否充分。当这种模型推广到其他类型的交叉口时，只需要改变其中的临界间隙值。另外一组是控制策略参数选择模型，包括在给定的道路交通状况下，提出设置信号灯的边界条件。这两组模型的重点在于如何从驾驶行为需要的角度来思考和寻找解决工程问题的方法，其研究成果可直接或间接地用于解决驾驶行为与交通运行指标不协调的问题，减少违章现象。安全视距模型从偏重于几何设计的角度来减少驾驶员因视距不充分而引起事故的概率。控制策略参数模型从偏重于管理技术的角度，减少驾驶员交通违章，以降低事故发生率。通过本文研究构建的安全模型，有助于探讨事故发生的机理，分析不安全行为现象，探讨解决问题的方法，使得将来交叉口的设计更加人性化和合理化。
作者：	钟小明
专业：	交通运输规划与管理
导师：	刘小明
授予学位：	博士
授予学位单位：	北京工业大学
学位年度：	2006
正文语种：	中文