基于分类交通冲突与微观仿真分析的城市交叉口安全诊断及改善

鉴于传统的城市交叉口交通冲突整体评价方法不能深入地分析和解决交叉口内部的交通安全问题,依据流量和相位时长关系确定分类交通冲突评价系数,计算出不同相位阶段中不同交通冲突类型(机-机、机-非、机-人)的交通冲突率和分类综合交通冲突率,从而比较和诊断交叉口内部危险性高的交通冲突类型及所在相位,并应用VISSIM仿真软件评估相应交通安全改善措施对路口交通效率的影响。以北京市光彩北路路口为对象进行实验分析,其结果表明,分类交通冲突技术与微观交通仿真分析的充分结合,可提高城市交叉口安全诊断的准确性及相应改善措施的有效性。     

道路交叉口冲突仿真分析

针对基于事故的安全评价在数量、周期、均值、随机性等方面以及基于现场冲突观测识别在主观性、可靠性、成本、指标全面性等方面存在的问题,提出基于冲突仿真的交叉口安全预评价分析方法:研究利用安全间接分析(SSAM)模型分析冲突的基本原理和冲突时间(TTC)、遭遇时间(PET)等分析指标的计算方法;以及利用VISSIM仿真软件进行冲突仿真分析应注意的策略。以邢台市某道路交叉口安全改善方案为例,进行改善前后冲突仿真的比较分析。研究结果表明,改善后在通行效率显著提升的同时,交叉、追尾、车道变换冲突的数量均显著减少,TTC值有所增加,说明改善后安全程度有所提升。笔者提出的方法和案例应用为道路交叉口改善措施的安全预评价提供了一种分析途径和有益借鉴。     

平面交叉口交通冲突安全评价失效分析及改进方法研究

在对传统的交通冲突安全评价方法失效原因分析的基础上,提出了交叉口交通冲突安全评价的改进方法,该方法避免了与冲突无关的交通流影响评价结果的现象。与传统方法对交叉口整体评价不同,该方法对交叉口内部的各类交通冲突类型分别进行冲突分析,再运用欧几里德贴近度评价法对交叉口进行综合交通安全评价。该方法能准确地评价交叉口整体安全状况,能分析出交叉口内部的安全问题,是一种实用的城市道路平面交叉口交通安全评价方法。在我国部分城市的城市道路交叉口的交通冲突安全评价应用中取得了良好的效果。     

安全驱动的城市交叉口自适应信号控制方法

为提升城市交叉口的交通安全,提出1种安全驱动的自适应交通信号控制方法,以交通安全提升为主,同时优化通行效率和尾气排放。基于多目标深度强化学习,构建信号控制算法框架和双重决斗深度Q网络模型,使用离散交通状态编码定义当前交通状态,利用卷积神经网络提取状态特征。针对不同奖励函数量纲无法统一的问题,设计综合奖励函数。基于长沙市交叉口场景和交通流数据,在SUMO搭建实验环境。研究结果表明：在单交叉口真实流量和模拟流量场景下,与现有交通信号控制相比,所提方法在交通冲突频率、车辆行车延误、CO₂排放等指标上都表现出更好的性能。研究结果可为城市交叉口安全优化提供参考。     

基于交通冲突技术的交织区交通安全评价

为了分析城市快速路多个交织区之间的相对交通安全状况,及比选同一个交织区的多个设计方案,建立基于交通冲突技术的交织区交通安全评价方法。首先,使用微观交通仿真软件模拟一定道路交通条件下车流运行状态及其随时空变化的过程,并生成车辆轨迹文件;然后,运用交通安全替代评价模型(SSAM)分析车辆轨迹文件,识别和统计交通仿真过程中"发生"的交通冲突;最后,以交织区交通冲突数与交织区交通量、交织区长度的比值作为评价指标,评价交织区的交通安全状况。案例分析表明,交织区交通冲突率越高,其服务水平往往越低;交织区的交通冲突率有随交织区交通量增加而增加,随交织区长度、交织区车道数的增加而降低的趋势。     

一种改进的混合交通交叉口安全仿真评价方法

为解决经典冲突分析模型SSAM中最小碰撞时间方法在冲突仿真中的不足,根据混合交通中机动车、非机动车及行人的运行特征并基于交通冲突理论,提出在交通仿真模型中易于实现的冲突时刻差法,即通过测量任意2股车流经过潜在冲突点的时间,计算冲突发生的时间差值。该方法可以通过交通仿真软件的二次开发方便地实现对混合交叉口交通安全状况的评估。最后以典型混合交通交叉口绿灯间隔评价为例,对比分析了2种方法的适用性。结果表明,冲突时刻差法比最小碰撞时间法更能细致刻画交叉口的安全水平;在不同的绿灯间隔水平下,后一种方法比前者漏检80%以上的交通冲突,冲突时刻差法更能适应混合交通交叉口安全仿真分析评价的需要。     

公交车停靠行为对城市道路通行能力影响研究

为分析城市公交车停靠行为对道路通行能力的影响,在观测公交车停靠行为特征基础上,运用交通冲突技术,构建城市双车道道路通行能力模型。给出公交车停靠持续时间和停靠频次2个指标,计算和分析数据,从宏观角度研究公交车停靠行为对城市道路通行能力的影响。结果表明:公交车停靠行为导致2车道车辆产生冲突,形成临时交通瓶颈,对道路通行能力产生显著不利影响;随着停靠持续时间和停靠频次的增加,道路通行能力显著下降,对右车道通行能力影响最明显。     

安全与效率协同的高速公路改扩建时机决策

为克服以饱和度确定改扩建时机无法全面体现高速公路运行状态的局限性,提出基于交通安全与效率状态变点的改扩建时机决策方法。以严重交通冲突率为安全指标,以速度损失率和相对通行效率为效率指标,构建改扩建时机评价指标体系;引入变点理论并参考理想点法分析交通安全与效率状态质变点,构建改扩建指标阈值确定模型及改扩建时机决策模型,并以广深高速南头-南坪段进行仿真和实例分析。结果表明：以饱和度作为对比指标进行趋势分析,该方法所选取指标在变点前后变化幅度均在300%以上,而饱和度在变点前后变化幅度仅为18%;该方法确定出的改扩建最佳时机2020年与服务水平法确定的2025年相比,既有高速公路两半幅的严重交通冲突率分别降低了41.11%与43.52%,速度损失率分别降低33.95%与29.26%,南头至南坪段相对通行效率提高9.46%,且避免了南坪至南头段相对通行效率的降低。     

基于城市信号交叉口直行非机动车膨胀特性研究

为了研究直行非机动车与直行机动车的冲突,提出了基于非机动车膨胀特性的冲突判别方法.引入非机动车膨胀宽度模型,依据膨胀宽度分析非机动车的膨胀特性;建立了多元回归分析模型,分析影响非机动车膨胀宽度的因素.选取郑州市区两个交叉口进行案例分析,利用摄像机采集非机动车高峰时期的数据,考虑电动自行车混入比例达80％的实际状况,研究了城市信号交叉口直行非机动车膨胀特性.通过分析电动自行车在混入率达到80％时平均每辆车所占横向空间,得出在非机动车通过信号交叉口膨胀宽度为5时与机动车产生冲突;通过数据拟合得出非机动车膨胀宽度与直行非机动车流量的关系,通过建立多元线性回归模型得到非机动车膨胀宽度的影响因素.通过对城市平面交叉口直行非机动车膨胀机理进行研究,为提高交叉口的通行效率和城市管理规划提供了理论依据.     

城市道路交叉口交通安全水平评价及改善对策研究

针对国内外利用历史性的事故统计资料来评价城市道路交叉口交通安全水平的缺陷和不足,笔者结合我国道路交通安全管理的特点,提出一种以交通冲突技术和灰色理论为理论依据的城市交叉口交通安全评价方法。应用该方法,对山东省潍坊市市区48个城区交叉口的交通安全状况进行评价,并根据评价结果提出交叉口的几点改善对策。实证表明:该方法能有效解决城市道路交叉口安全性评价问题,取得比较满意的结果。     

基于TCT的平面交叉口灰色聚类评价方法

交通冲突技术是一种非事故统计评价方法,是以大样本、快速、定量研究评价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方法.应用交通冲突技术,引入交通冲突与混合当量交通量的比值(TC/MPCU)作为评价指标,提出对以时均交通冲突和交通量数据为依据的交叉口进行安全评价的交通冲突灰色聚类评价法.以某市5个相似交叉口的实测值加以验证.     

基于交通冲突的高速公路施工区安全评价

为解决目前交通冲突数据采集方法精度不高以及未考虑冲突后果严重性的问题,选择典型边施工边通车的四改八车道高速公路施工区(路基阶段)为研究对象,使用高空无人机拍摄高精度区域过境通行车辆运行视频,通过视频识别和冲突识别程序得到连续冲突车辆微观数据;基于车辆碰撞理论推导交通冲突后果严重性模型,利用冲突严重率指标对施工区进行交通安全评价。结果显示:交通量和大型货车率对冲突严重率有非常显著的影响;交通量小于700 pcu/h时,冲突严重率较低;当交通量超过900 pcu/h后,冲突严重率随交通量快速增高;大型货车率越高,冲突严重率越高;通过交通组织分流交通量和大型货车,能提高施工区交通安全性。     

基于TCT的平面交叉口安全评价方法研究

事故率法是评价平面交叉口交通安全水平常用的方法之一,但因其存在基于事故统计方法固有的因事故的稀有性而使评价周期过长、因事故统计的不完全性致使评价结论欠真、缺乏事故严重性程度的考虑等缺点。笔者针对事故率法评价交叉口安全水平存在的上述问题,在概要介绍交通冲突技术并对交通冲突技术的有效性进行分析的基础上,提出了使事故率法与交通冲突技术相结合,用交通冲突代替交通事故改善交叉口事故率法的理论设想。进而,结合质量控制法,研究了同类型交叉口的交通冲突率的临界值的确定,提出了基于交通冲突技术和交叉口交通冲突率的评价方法。     

雾天高速公路实时交通安全状态评价方法

为量化评价雾天环境中高速公路实时交通安全状态,以雾天高速公路交通观测数据为基础,在VISSIM仿真软件中模拟不同雾天环境下高速公路交通流运行状态,并分析雾天能见度、交通流参数与实时交通安全状态之间的关系;将交通冲突数作为高速公路实时交通安全状态的表征指标,运用随机森林算法确定影响实时交通安全状态的主要因素,并利用回归分析方法建立雾天环境中高速公路实时交通冲突数计算模型;选取美国I-43高速公路交通和气象数据,对雾天实时交通安全状态评价方法进行测试和验证。结果表明,模型计算的交通冲突数与交通事故的发生状态一致,能准确反映雾天交通事故发生前后的交通安全状态。     

基于交通安全的交叉口倒计时信号灯设置研究

交通信号倒计时装置被国内一些城市广泛采用。在体现交通“以人为本”原则的同时,倒计时装置的应用也应注意其带来了一些交通安全和通行效率上的问题。倒计时会诱发一部分驾驶员在绿灯末尾时加速通过路口,和红灯变绿灯下一相时头车提前高速到达冲突点,可能引发重特大交通事故,因而需要更长的绿灯间隔时间保证信号换相时的交通安全。由于绿灯间隔时间增长,交通信号倒计时装置降低了交叉口的通行能力,且不当的绿间隔设置还会造成严重的交通冲突。因而应谨慎采用机动车交通信号灯倒计时装置,并应辅以绿灯间隔时间调整、交通安全宣传教育和明确交通规则等措施。     

道路交叉口安全的科学计量可视化

为分析我国道路交叉口安全科学研究状况,以CNKI中485篇关于道路交叉口安全研究的文献作为数据样本,使用CiteSpace等科学计量可视化软件绘制了我国道路交叉口安全领域时序产出、作者合作、机构合作、关键词共现的知识图谱。研究结果显示:2014年我国道路交叉口安全领域文献产出量达到最高,文献产出的总量随时间增长显著;作者群之间的横向合作较少,基本以高校课题组为研究单位;机构中以高校发文量为主导,高校与地方交通职能部门、科研院所等建立了密切的合作关系。关键词共现网络展示了我国道路交叉口安全领域研究的主题集中在交通安全、交通评估、交通冲突、交通管理、安全设计等方面。     

倒计时信号灯绿灯间隔时间设置研究

就保障倒计时信号交叉口交通安全而言,适当设置倒计时信号灯绿灯间隔时间具有重要意义。选择南京一个道路交叉口,利用交通冲突理论,分析产生严重交通冲突的条件,考虑车流不饱和与饱和2种情况,得到在不发生严重交通冲突条件下的绿灯间隔时间,并通过实例说明。研究结果显示,在车流饱和状态下,头车与尾车均为大车时,头车以初速度零开始加速进入交叉口时绿灯间隔时间应最短;在不饱和状态下,头车与尾车均为大车时,头车以一定速度通过交叉口时绿灯间隔时间应最长;车流饱和时绿灯间隔时间应较短,车流不饱和时绿灯设置间隔时间应较长。     

城市快速路出入口交通安全仿真评价研究

为评价城市快速路出入口在不同的渠化设计和设施设置条件下的交通安全水平,以交通冲突次数表征交通安全水平,确定实验因素,设计仿真实验方法,建立基于SSAM的仿真模型并标定参数,进行仿真实验以获取不同实验因素水平下交通冲突数据。结果表明:与入口相比,出口冲突次数更多;匝道坡度对冲突数有一定影响,但并不明显;车辆提前变道和提前减速对于提高交通安全水平极为重要,是降低交通冲突有效的方法。结论显示的趋势与以往事故数据和定性分析结论一致。最后基于实验结论提出快速路渠化设计和安全设施设置原则。     

考虑交叉口影响的城市路网能源消耗优化模型研究

为了更精确地反映城市路网交通能耗实际情况,将微观层面的交叉口交通运行与宏观层面的交通网络能源消耗优化结合在一起进行研究,考虑信号控制优化对路网能源消耗的影响,从而实现优化微观的信号控制参数,对宏观的路网能源消耗进行控制。在分析无信号控制交叉口冲突类型的基础上,建立了不同冲突类型下的饱和流率模型,结合排队论理论求解无信号控制交叉口的逗留时间。同时,结合车辆在信号控制交叉口的加减速行为,建立信号控制交叉口的逗留时间模型。同理对信号和无信号控制交叉口的能源消耗量进行建模。综合信号控制和无信号控制交叉口的逗留时间和能源消耗模型,建立路网总能源消耗优化模型,运用Frank-Wolf算法对非线性规划问题进行求解。结合路网各项指标对模型进行分析。结果显示,研究方法相对于传统的定时控制和时间最优信号配时方法均有优势,通过算例应用证明了方法的有效性。     

基于主成分分析法的城市道路交通安全评价

为客观地评价城市不同道路的交通安全水平,改善交通安全。从微观角度出发,采用主成分分析法(PCA)筛选出对城市道路交通安全有较大影响的主要指标,并结合统计软件SPSS计算出不同道路安全水平的综合评价值,得到不同道路的安全状况。实证结果表明:从微观角度用PCA对道路交通安全评价是可行的,且评价过程避免了主观随意性。在相关指标较多,且不易区分优劣的情况下,能够突现出部分指标因素对道路整体安全水平的影响,评价结果与实际情况一致。