公路平面交叉口安全服务水平研究

摘要

目前许多国家道路交通安全状况较差。我国公路平面交叉口交通安全问题严重，交通事故频繁发生，给当事人和国家造成了很大损失。因此，公路交通安全亟需改善。公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，依托交通部科技建设项目《公路平交路口交通安全技术研究》(200431822333-9)和国家自然基金项目《公路平面交叉口交通冲突分析方法研究》(50522207)，本文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。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内在冲突点的数目、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。 论文首先综述了目前国内关于平面交叉口的交通安全评价方法，指出了这些方法在实际应用时存在的缺陷。为了打破这些评价方法的局限性，提出了交叉口安全服务水平概念。其基本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。 交叉口安全服务水平方法不是从交叉口不安全的表现结果，而是从交叉口不安全的原因出发评价交叉口安全的。运用专家咨询、文献查阅、实地调查等定性分析方法，以及主成分分析定量方法，把交叉口安全服务水平的影响因素分为主要影响因素、次要影响因素、交通特性因素。对于无信号控制交叉口，主要因素包括机动车与机动车冲突点、机动车与非机动车冲突点、机动车与行人冲突点；次要影响因素包括几何特征、交通标志、交通标线、路面、照明。交通特性因素包括机动车交通量、非机动车和行人运行状况等。对于信号控制交叉口，主要因素包括机动车与机动车冲突点、机动车与非机动车冲突点、机动车与行人冲突点；次要影响因素包括信号灯、几何特征、交通标志、交通标线、路面、照明。交通特性因素包括机动车交通量、非机动车和行人运行状况等。 不同类型冲突点的存在是导致交叉口不安全的决定因素。理论分析，如果交叉口不存在任何冲突点，在正常的交通条件和交通行为下，将不会发生交通事故。相关研究也已证明冲突点少的交叉口，交通事故率也低。因此，认为不同种类冲突点的存在是导致交叉口不安全的决定因素。实际交叉口交通特性会对冲突点的负面作用产生一定影响。因此，分别针对无信号和信号控制交叉口，基于不同类型冲突点和交通特性因素建立了交叉口安全服务水平的主模型。几何特性、交通标志、交通标线等次要影响因素对交叉口安全也有不同程度的作用，故基于次要影响因素建立了交叉口安全服务水平的修正模型，并由主模型与修正模型建立了交叉口安全服务水平的总模型。交叉口安全服务水平总模型以交叉口危险度为指标评价交叉口的交通安全。 通过对不同道路使用者群体的调查，获得了确定不同类型冲突点造成的交叉口潜在危险度权重的数据和确定次要影响因素以及次要影响因素子影响因素权重所需数据，并运用层次分析法计算得到了这2类权重的数值。引用有关文献的交通事故数据．并进行处理与计算，得到了同一类型冲突点中不同种类冲突点的恶性程度。从而，确定了交叉口安全服务水平模型中的常量参数值。 交叉口安全服务水平从交叉口的各个方面评价交叉口所能提供的交通安全，因此，评价模型所涉及的数据种类较多。为正确采集各种数据，建立了各种数据的采集方法。对冲突点，分别建立了无信号和信号控制交叉口的各种冲突点的计算模型。给出了交通量采集的方法和调查表。总结了无信号和信号控制交叉口通行能力的计算方法。遵循可操作性、实用性原则，制定了机动车与非机动车流之间运行状况的评分准则、机动车与行人之间运行状况的评分准则，以及几何特征、交通标志、交通标线、路面、照明、信号灯等次要影响因素数据的采集方法。 采用理论计算与实际采集数据计算两种方法，分析了交叉口安全服务水平的评价指标-危险度数值的分布区间。根据危险度数值的分布，以及与国际上认可的交叉口通行效率服务水平等级相一致，把交叉口安全服务水平分为A-F级，以体现不同状况的交叉口所能提供的安全服务水平。从公路的功能分类理念出发，对交叉口进行了功能分类。依据交叉口危险度的分布区间，分别对无信号和信号控制交叉口的干线性交叉口与集散性交叉口制定了安全服务水平等级标准。并对A-F级服务水平进行了较为详细的定性描述。从而，把以数值表示的交叉口安全状况转换为公众容易理解的安全服务水平等级。出于对安全的重视，在交叉口安全设计、安全改造时，推荐无论对于哪类交叉口，其安全服务水平都应该达到C级。 为了验证了交叉口安全服务水平模型的合理性．采用了主观验证方法、安全指数验证方法，以及交通冲突验证方法对交叉口安全服务水平模型的合理性进行了验证。验证结果表明交叉口安全服务水平模型计算值与交叉口整体安全性主观打分均值、安全指数值、交通冲突值都有较好的相关性。从而，从不同角度证明了交叉口安全服务水平模型具有较强的合理性。 交叉口安全服务水平是一套完整的交叉口交通安全评价体系，涉及到的方面较多。如果整个评价过程全部都由手工完成，较为发繁琐。为了提高评价效率，根据交叉口安全服务水平的框架与评价步骤，采用VisualBasic开发平台编写了交叉口安全服务水平评价软件。利用该软件，输入所需数据，便会自动计算交叉口的安全服务水平等级，并显示出来，而且可把评价数据和结果存储在数据库中，以累积交叉口安全资料，逐步形成完备的交通安全数据库。 对于安全服务水平等级不达标的交叉口，需要进行安全服务水平改善。论文从交叉口安全服务水平的影响因素出发，分析了交叉口可能存在的安全问题，设计了安全问题诊断表，通过交叉口现场调查，能够找出交叉口存在的安全问题。针对安全问题，分析了重要的改善措施，并给出了详细的改善措施及相应的事故折减系数值。建立基于效益造价比的改善措施排序简化模型，利用该排序模型，能够选择出效益造价比高的改善措施。实际实施改善措施，将会提升交叉口的安全服务水平等级。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录

声明

第1章绪论

1.1选题背景与研究的目的意义

1.1.1选题背景

1.1.2研究的目意义

1.2文献综述

1.2.1基于交通事故的评价方法

1.2.2基于交通冲突的评价法

1.2.3现有评价方法分析

1.2.3道路设施服务水平局限性

1.2.4安全服务水平研究现状

1.3交叉口安全服务水平概念

1.4研究的主要内容

1.5需解决的主要问题

1.6研究思路

1.6.1研究框架与章节安排

1.6.2研究方法与技术路线

1.7本章小结

第2章安全服务水平影响因素分析与评价方案

2.1我国公路交叉口交通运行现状

2.1.1公路交叉口交通主体现状

2.1.2公路交叉口交通事故原因分析

2.1.3交叉口存在的主要安全问题

2.1公路交叉口的分类

2.2安全服务水平影响因素分析

2.2.1影响因素初拟

2.2.2影响因素初步筛选

2.2.3主成分分析方法

2.2.4交叉口安全服务水平影响因素

2.3安全服务水平评价方案

2.3.1无信号交叉口安全服务水平评价方案

2.3.2信号交叉口安全服务水平评价方案

2.4本章小结

第3章交叉口安全服务水平模型建立

3.1无信号控制交叉口安全服务水平模型建立

3.1.1主模型的建立

3.1.2修正模型的建立

3.1.3无信号控制交叉口安全服务水平总模型

3.2信号控制交叉口安全服务水平模型建立

3.2.1主模型的建立

3.2.2修正模型的建立

3.2.3信号控制交叉口安全服务水平总模型

3.3本章小结

第4章安全服务水平模型参数确定

4.1层次分析法

4.1.1问卷调查

4.1.2判断矩阵A

4.1.3相对权重向量W

4.1.4一致性检验

4.1.5调整判断矩阵A*

4.1.6调整判断矩阵A*的可信度

4.2不同冲突点造成的潜在危险度权重确定

4.2.1问卷调查专家的选择

4.2.2权重结果

4.3不同种类冲突点恶性程度确定

4.2.1机动车与机动车冲突点中不同种类冲突点恶性程度确定

4.2.2机动车与非机动车冲突点中不同种类冲突点恶性程度确定

4.2.3机动车与行人冲突点中不同种类冲突点恶性程度确定

4.3次要影响因素权重确定

4.3.1无信号控制交叉口次要影响因素权重确定

4.3.2信号控制交叉口次要影响因素权权重确定

4.4本章小结

第5章安全服务水平模型所需数据采集方法

5.1交叉口冲突点的采集与计算方法

5.1.1无信号控制交叉口冲突点计算模型

5.1.2信号控制交叉口冲突点计算模型

5.2交叉口交通主体信息采集

5.2.1交叉口入口交通量的采集与计算

5.2.2交叉口机动车通行能力计算

5.2.3机动车与非机动车流运行状况采集

5.2.4机动车与行人流运行状况采集

5.3次要影响因素数据的采集

5.3.1交叉口几何特征数据采集

5.3.2交叉口交通标志数据采集

5.3.3交叉口交通标线数据采集

5.3.4交叉口路面数据采集

5.3.5交叉口照明数据采集

5.3.6交叉口信号灯数据采集

5.4本章小结

第6章交叉口安全服务水平等级划分

6.1安全服务水平指标数值计算

6.1.1理论计算交叉口危险度分布区间

6.1.2实际采集数据计算交叉口危险度分布区间

6.2安全服务水平等级划分

6.2.1无信号控制交叉口安全服务水平等级划分

6.2.2信号控制交叉口安全服务水平等级划分

6.3安全服务水平等级定性描述

6.3.1无信号控制交叉口安全服务水平等级定性描述

6.3.2信号控制交叉口安全服务水平等级定性描述

6.4安全服务水平等级推荐

6.5本章小结

第7章交叉口安全服务水平模型验证

7.1验证方法简介

7.1.1主观验证方法

7.1.2安全指数验证方法

7.1.3交通冲突验证方法

7.2无信号控制交叉口安全服务水平模型验证

7.2.1主观验证方法验证

7.2.2安全指数验证方法验证

7.2.3交通冲突方法验证

7.3信号控制交叉口安全服务水平验证

7.3.1主观验证方法验证

7.3.2安全指数验证方法验证

7.3.3交通冲突方法验证

7.4本章小结

第8章交叉口安全服务水平实例分析

8.1交叉口安全服务水平分析基本步骤

8.2无信号控制交叉口安全服务水平实例分析

8.2.1实例无信号控制交叉口现状

8.2.2不同类型冲突点数计算

8.2.3机动车交通流量影响系数计算

8.2.4机动车与非机动车交通流量影响系数计算

8.2.5机动车与行人交通流量影响系数计算

8.2.6交叉口潜在危险度计算

8.2.7次要影响因素修正系数计算

8.2.8交叉口危险度计算

8.3信号控制交叉口安全服务水平实例分析

8.3.1实例信号控制交叉口现状

8.3.2不同类型冲突点数计算

8.3.3机动车交通流量影响系数计算

8.3.4机动车与非机动车交通量影响系数计算

8.3.5机动车与行人交通流量影响系数计算

8.3.6交叉口潜在危险度计算

8.3.7次要影响因素修正系数计算

8.3.8交叉口危险度计算

8.4本章小结

第9章交叉口安全服务水平评价软件开发

9.1软件开发概述

9.1.1软件开发目的

9.1.2软件用户要求与目标

9.1.3软件运行环境

9.2软件总体设计

9.2.1软件总体结构

9.2.2系统模块

9.3软件实现

9.4本章小结

第10章交叉口安全服务水平改善方法

10.1安全服务水平改善流程

10.2安全问题诊断

10.2.1安全问题分类

10.2.2具体安全问题与安全问题调查表

10.2.3安全问题现场调查

10.3安全服务水平改善措施

10.3.1安全改善原则与主要改善措施

10.3.2冲突点改善措施

10.3.3交通设施改善措施

10.3.4交通管理改善措施

10.3.5改善措施排序

10.3.6改善措施实施

10.4本章小结

第11章 结论与展望

11.1主要研究成果

11.2主要创新点

11.3研究展望

致谢

参考文献

附录

攻读博士学位期间发表论文和参与科研及获奖情况