基于交通沖突的信號(hào)交叉口交通安全評(píng)價(jià)研究論文設(shè)計(jì)

摘要城市信號(hào)交叉口作為整個(gè)城市的交通要塞，關(guān)乎著城市整個(gè)交通網(wǎng)的正常運(yùn)行。為了達(dá)到降低交通事故的發(fā)生率、提高城市信號(hào)交叉口的安全性和通行效率的目的，有必要對(duì)信號(hào)交叉口的交通安全現(xiàn)狀做出客觀的評(píng)價(jià)，并根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果結(jié)合信號(hào)交叉口的現(xiàn)狀提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。本文選用交通沖突技術(shù)作為信號(hào)交叉口的交通安全評(píng)價(jià)研究方法，與事故統(tǒng)計(jì)評(píng)價(jià)方法相比較，非事故統(tǒng)計(jì)的交通沖突技術(shù)觀測(cè)周期短、樣本采集多、定量等優(yōu)點(diǎn)突出，能夠很好的彌補(bǔ)傳統(tǒng)評(píng)價(jià)方法的缺陷，使得信號(hào)交叉口交通安全評(píng)價(jià)的有效性有了顯著提升。首先，本論文對(duì)城市信號(hào)交叉口交通安全評(píng)價(jià)的目的及意義進(jìn)行了相關(guān)闡述，并綜述了國(guó)內(nèi)外對(duì)信號(hào)交叉口交通安全的研究現(xiàn)狀，隨后確定本論文研究信號(hào)交叉口的內(nèi)容及技術(shù)路線。其次，對(duì)交通沖突理論進(jìn)行概述，并對(duì)交通沖突的嚴(yán)重程度進(jìn)行判別，選取本論文研究的沖突類(lèi)型，并隨后選取本論文的評(píng)價(jià)指標(biāo)，即通行效率、安全水平和環(huán)保水平，其中通行效率通過(guò)停車(chē)延誤和通行能力來(lái)衡量，安全水平通過(guò)時(shí)均沖突數(shù)（TC）/時(shí)均混合當(dāng)量交通量（MPCU）的比值來(lái)衡量，環(huán)保水平通過(guò)綠化水平和空氣質(zhì)量指數(shù)來(lái)衡量。最后，依據(jù)所選取的交叉口影響因素，運(yùn)用層次分析法構(gòu)建交叉口交通安全評(píng)價(jià)模型，并選取濟(jì)南市二環(huán)東路與花園路交叉口作為實(shí)例，對(duì)其評(píng)價(jià)結(jié)果的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)采取定性與定量相結(jié)合的評(píng)分形式，保證其結(jié)果的合理性，并最終對(duì)交叉口提出改進(jìn)措施，以便安全、高效地提高交叉口的交通運(yùn)行能力。關(guān)鍵詞：交通沖突；層次分析法；交通安全評(píng)價(jià)

AbstractAsthetrafficfortressofthewholecity,Citysignalingintersectionisrelatedtothenormaloperationofthewholecitytransportationnetwork.Inordertoreducetheincidenceoftrafficaccidents,improvethesafetyandtrafficefficiencyofurbansignalizedintersections,itisnecessarytomakeanobjectiveevaluationofthetrafficsafetystatusofsignalizedintersections,andputforwardcorrespondingimprovementmeasuresbasedontheevaluationresultscombinedwiththestatusofsignalizedintersections.Thispaperchoosestrafficconflicttechnologyastheresearchmethodoftrafficsafetyevaluationatsignalizedintersections.Comparedwithaccidentstatisticalevaluationmethods,trafficconflicttechnologyofnon-accidentstatisticshasadvantagessuchasshortobservationperiod,largesamplecollection,quantitative,etc.Itcanmakeupforthedefectsoftraditionalevaluationmethods,andmakethetrafficsafetyevaluationatsignalizedintersectionsmoreeffective.Firstly,thispaperdescribesthepurposeandsignificanceoftrafficsafetyassessmentaturbansignalizedintersections,summarizestheresearchstatusoftrafficsafetyatsignalizedintersectionsathomeandabroad,andthendeterminesthecontentandtechnicalrouteofthispaper.Secondly,thetrafficconflicttheoryissummarized,andtheseverityoftrafficconflictisdiscriminated.Thetypesofconflictsstudiedinthispaperareselected,andthentheevaluationindicatorsofthispaperareselected,namely,trafficefficiency,safetylevelandenvironmentalprotectionlevel.Thetrafficefficiencyismeasuredbyparkingdelayandcapacity,andthesafetylevelismeasuredbythenumberoftime-averagedconflicts(TC)/time-averagedmixedequivalenttraffic.Theratioofflux(MPCU)ismeasured,andthelevelofenvironmentalprotectionismeasuredbygreeninglevelandairqualityindex.Finally,accordingtotheselectedintersectioninfluencingfactors,thispaperusestheanalytichierarchyprocesstobuildthetrafficsafetyevaluationmodeloftheintersection,andselectstheintersectionofEastSecondRingRoadandGardenRoadinJinanCityasanexample,andtakesthequalitativeandquantitativeevaluationcriteriaastheevaluationcriteriatoensuretherationalityoftheresults,andfinallyputsforwardimprovementmeasuresfortheintersectioninordertoensurethesafetyandqualityoftheintersection.Improvethetrafficcapacityofintersectionsefficiently.Keywords:TrafficConflict;Analytichierarchyprocess;TrafficSafetyAssessment第1章緒論1.1研究背景及意義城市交叉口引導(dǎo)著整個(gè)城市道路的交通流，隨著交通參與者數(shù)量增多、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變，復(fù)雜的交通流之間的沖突幾率也在隨之增加，使得城市交叉口的事故發(fā)生率有增無(wú)減。根據(jù)相關(guān)調(diào)查表明，交通事故是導(dǎo)致15~29歲青年群體死亡的主要原因，且交通事故傷害已經(jīng)位列全球死因排名第8位，若再任由其惡性發(fā)展下去，10年后將會(huì)上升至全球死因排名第5位[1]。全球每年在交叉口處發(fā)生的交通事故約占總事故的10％~40％，在我國(guó)發(fā)生的交叉口交通事故數(shù)約占30％，且降低了交叉口40％~50％的道路通行能力[2]。因此，提高對(duì)城市信號(hào)交叉口的安全評(píng)估能力、改進(jìn)評(píng)估方法對(duì)道路安全顯得尤為重要。目前而言，城市信號(hào)交叉口的交通安全問(wèn)題愈發(fā)嚴(yán)重，為降低事故發(fā)生率、提高交叉口運(yùn)行效率，對(duì)其交通安全進(jìn)行客觀的評(píng)價(jià)是保障整個(gè)交通網(wǎng)有效運(yùn)行的前提條件。通常交叉口的交通安全通過(guò)交通事故的發(fā)生率表現(xiàn)出來(lái)，但交通事故的統(tǒng)計(jì)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、發(fā)生幾率低，導(dǎo)致評(píng)價(jià)結(jié)果偏差過(guò)大，可信度降低，而信號(hào)交叉口的交通事故發(fā)生率與交通沖突息息相關(guān)，交通沖突越嚴(yán)重交通事故的發(fā)生率就越高，因此，為提高對(duì)信號(hào)交叉口交通安全間接研究的準(zhǔn)確性，可通過(guò)對(duì)信號(hào)交叉口交通沖突的深入研究來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)實(shí)地考察，準(zhǔn)確掌握具體的交通流運(yùn)動(dòng)規(guī)律，發(fā)現(xiàn)其存在的沖突問(wèn)題，在此基礎(chǔ)上，與科學(xué)理論相結(jié)合，確保能更加科學(xué)、準(zhǔn)確、合理地研究交叉口的交通安全，進(jìn)而為提出有效的改善措施提供科學(xué)的依據(jù)。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1國(guó)外研究現(xiàn)狀國(guó)外對(duì)基于交通沖突理論的交通安全評(píng)價(jià)研究起步較早，已經(jīng)形成了比較成熟的體系及發(fā)達(dá)的技術(shù)措施。對(duì)于交通安全的評(píng)價(jià)研究，HuW等（2003）基于三維模型構(gòu)建了車(chē)輛跟蹤交通事故概率預(yù)測(cè)模型，采用模糊自組織神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法實(shí)現(xiàn)了對(duì)車(chē)輛軌跡識(shí)別以及對(duì)事故發(fā)生概率的預(yù)測(cè)[3]。Songchitruksa等（2006）提出了基于可觀測(cè)交通特征進(jìn)行安全評(píng)價(jià)的方法，并對(duì)此加以驗(yàn)證[4]。對(duì)基于交通沖突的安全評(píng)價(jià)相關(guān)研究，Saunier等（2007）建立了基于視覺(jué)的自動(dòng)道路安全分析系統(tǒng)，在此系統(tǒng)中達(dá)到了交通沖突可通過(guò)對(duì)碰撞概率的計(jì)算來(lái)識(shí)別的效果[5]。Gary等（2011）構(gòu)建出了碰撞與沖突之間關(guān)系的模型，并提出了對(duì)潛在碰撞嚴(yán)重度進(jìn)行分級(jí)的依據(jù)方法，通過(guò)驗(yàn)證得出碰撞事件與非碰撞事件之間的相關(guān)性，并且發(fā)現(xiàn)規(guī)避行為與碰撞之間呈線性關(guān)系，進(jìn)而得出研究沖突的有效區(qū)間[6]。Ismail等（2011）提出了客觀研究交通沖突的眾多指標(biāo)，并把相應(yīng)的安全等級(jí)測(cè)量方法轉(zhuǎn)變成安全指數(shù)[7]。Suwarto等（2016）為判別嚴(yán)重沖突和輕微沖突，提出了TA（TimetoAccident）指標(biāo)判別法[8]。Cafiso等（2017）在車(chē)載技術(shù)迅速發(fā)展的背景下，運(yùn)用GPS和立體視覺(jué)相結(jié)合的方法對(duì)交通沖突進(jìn)行監(jiān)測(cè)，進(jìn)而得出車(chē)輛與行人之間的風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)[9]?；诮煌_突的交叉口安全評(píng)價(jià)研究，Alhajyaseen（2012）構(gòu)建了轉(zhuǎn)向機(jī)動(dòng)車(chē)在信號(hào)交叉口的運(yùn)行模型，得出車(chē)輛的速度以及交通沖突的嚴(yán)重程度受交叉口幾何特征的影響[10]。1.2.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀交通沖突理論的研究在我國(guó)起步較晚，起步于20世紀(jì)80年代，且僅在論證有效性、可靠性、判別標(biāo)準(zhǔn)的劃定和分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)等部分進(jìn)行零散研究，并沒(méi)有形成系統(tǒng)的研究體系[11]。對(duì)國(guó)內(nèi)交通安全的研究，任彥銘（2010）以萬(wàn)人事故率、萬(wàn)車(chē)事故率、萬(wàn)人死亡率和萬(wàn)車(chē)死亡率等相對(duì)指標(biāo)作為預(yù)測(cè)結(jié)果指標(biāo)，構(gòu)建了城市道路交通安全預(yù)測(cè)指標(biāo)體系[12]?；诮煌_突的交通安全研究，王俊驊等（2010）提出基于OpenCV和Halcon的從視頻中自動(dòng)檢測(cè)交通沖突，提取相關(guān)參數(shù)的方法[13]。黃明芳等（2012）建立了以沖突率作為指標(biāo)制定交通安全等級(jí)的模糊聚類(lèi)安全評(píng)價(jià)模型[14]。在基于交通沖突技術(shù)的交叉口安全評(píng)價(jià)研究上，朱彤（2008）分析了傳統(tǒng)的交通安全評(píng)價(jià)方法失效的原因并提出了新的改進(jìn)方法[15]。王銓登（2012）依據(jù)已有的交通理論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，構(gòu)建了基于綜合交通沖突技術(shù)的城市道路交叉口安全評(píng)價(jià)模型[16]。孫林（2015）運(yùn)用vissim軟件進(jìn)行車(chē)流實(shí)況仿真，通過(guò)SSAM識(shí)別仿真過(guò)程中存在的交通沖突，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)交叉口的安全評(píng)價(jià)，文中把貨車(chē)和交通流量所占比例深入分析，發(fā)現(xiàn)隨著二者所占比例的增大，交叉口沖突數(shù)也隨之增加[17]。郭延永（2016）在基于交通沖突產(chǎn)生原理之上，提出了從視頻中自動(dòng)識(shí)別交通沖突的方法，并根據(jù)所提取的參數(shù)構(gòu)建了交通安全評(píng)價(jià)模型[18]。蔣春艷（2017）采用Tracker對(duì)視頻中直行車(chē)輛與左轉(zhuǎn)車(chē)輛的運(yùn)行軌跡進(jìn)行提取分析，并檢驗(yàn)了所提取參數(shù)的有效性[19]。丁柏群（2019）等以N-K模型和改進(jìn)的耦合度模型為基礎(chǔ)，建立了城市交叉口風(fēng)險(xiǎn)因素耦合模型，并分析了城市交叉口影響因素之間的耦合作用[20]。1.3研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線本文首先闡述了研究交叉口交通安全的意義，查閱了國(guó)內(nèi)外對(duì)交通安全的研究現(xiàn)狀，再基于交通沖突理論論述了定義及分類(lèi)、產(chǎn)生過(guò)程、相關(guān)特性和計(jì)算方法，又著重從距離、速度和時(shí)間三個(gè)方面分析嚴(yán)重沖突與非嚴(yán)重沖突的判別方法。隨后選取通行效率、安全水平和環(huán)保水平作為評(píng)價(jià)信號(hào)交叉口的評(píng)判指標(biāo)，并采用層次分析法構(gòu)建交通安全評(píng)價(jià)體系，最后選擇濟(jì)南市某信號(hào)交叉口進(jìn)行實(shí)例驗(yàn)證，并詳細(xì)記錄了調(diào)查的方法、過(guò)程以及確切的數(shù)據(jù)分析，并最終分析得出此交叉口的安全水平，根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果，提出符合社會(huì)實(shí)際的改進(jìn)措施。對(duì)應(yīng)的技術(shù)路線如圖1-1所示：圖1-1技術(shù)路線結(jié)構(gòu)圖

第2章交通沖突技術(shù)相關(guān)理論交通沖突技術(shù)（TCT）主要應(yīng)用于道路交通安全的評(píng)價(jià)和事故的預(yù)測(cè)，是一種采用非事故數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的安全評(píng)價(jià)方法[21]。交通沖突本質(zhì)屬于一種不安全隱患，其發(fā)展方向可導(dǎo)致事故也可通過(guò)采取應(yīng)急措施防止事故發(fā)生，沖突的嚴(yán)重程度一定程度上影響著事故發(fā)生率，就間接影響著整個(gè)交叉口的交通安全。由于事故數(shù)據(jù)的測(cè)量耗時(shí)長(zhǎng)、數(shù)量少，單一的利用事故數(shù)據(jù)對(duì)交叉口進(jìn)行安全評(píng)價(jià)時(shí)，使得交通安全評(píng)價(jià)的有效性過(guò)低，而交通沖突技術(shù)代替了傳統(tǒng)的事故統(tǒng)計(jì)方法，很好的解決了數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)中局限性過(guò)大的問(wèn)題。2.1交通沖突理論2.1.1交通沖突定義及分類(lèi)研究人員對(duì)于交通沖突的研究有著不同的方向和目標(biāo)，因此在完善交通沖突的定義方面也有著不同的見(jiàn)解，所以在一定程度上有利于我們完善對(duì)交通沖突的理解。1977年在首屆國(guó)際交通沖突學(xué)術(shù)年會(huì)上正式提出了交通沖突的標(biāo)準(zhǔn)定義[22]：在可觀測(cè)條件下，位于交叉口同一時(shí)間、同一空間的兩個(gè)或者兩個(gè)以上的交通參與者發(fā)生運(yùn)動(dòng)或者靜止?fàn)顟B(tài)，如果其中一方采取交通行為，而致使另一方必須采取相應(yīng)的交通行為來(lái)避免與其發(fā)生碰撞（交通事故），這種行為稱(chēng)為交通沖突。不同的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生不同的交通沖突類(lèi)型[18]：根據(jù)常用的沖突類(lèi)型，本文選取機(jī)動(dòng)車(chē)與機(jī)動(dòng)車(chē)沖突、機(jī)動(dòng)車(chē)與非機(jī)動(dòng)車(chē)沖突和機(jī)動(dòng)車(chē)與行人沖突三種沖突類(lèi)型作為研究對(duì)象。2.1.2交通沖突的產(chǎn)生過(guò)程整個(gè)城市道路信號(hào)交叉口交通系統(tǒng)由交通環(huán)境、交通參與者與交通行為三個(gè)部分組成。其中交通環(huán)境包括道路環(huán)境、交通流特性、交叉口幾何設(shè)計(jì)、交通管制等；交通參與者包括機(jī)動(dòng)車(chē)、非機(jī)動(dòng)車(chē)和行人，其中沖突產(chǎn)生的很大一部分原因是由于機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛員的行為活動(dòng)造成的；交通行為包括無(wú)干擾通過(guò)和避險(xiǎn)行為。當(dāng)機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛員受到生理、心理和交通環(huán)境等多重因素影響時(shí)，會(huì)對(duì)自身的駕駛行為產(chǎn)生一定的影響[23]。與此同時(shí)，駕駛員的駕駛行為又反作用于交通環(huán)境，使交通環(huán)境發(fā)生改變，對(duì)應(yīng)地，交通環(huán)境在一定程度上也對(duì)車(chē)輛的運(yùn)行特性產(chǎn)生影響，通過(guò)各種因素相互影響而擾亂系統(tǒng)平衡，從而發(fā)生交通沖突[24]。交通沖突的產(chǎn)生過(guò)程如圖2-1所示[16]，根據(jù)圖2-1可發(fā)現(xiàn)，駕駛員的駕駛行為受到交通環(huán)境和交通參與者的影響，當(dāng)駕駛行為無(wú)干擾時(shí)，整個(gè)交通系統(tǒng)可以保持正常運(yùn)行，但當(dāng)駕駛行為產(chǎn)生避險(xiǎn)行為時(shí)，此時(shí)發(fā)生交通沖突，則需要根據(jù)避險(xiǎn)行為的成功與否來(lái)判定確切的結(jié)果：若避險(xiǎn)成功，交通保持正常運(yùn)行；若避險(xiǎn)失敗，則發(fā)生交通事故。圖2-1交通沖突的產(chǎn)生過(guò)程2.1.3交通沖突的特性由交通沖突的產(chǎn)生過(guò)程可知，交通沖突與交通事故之間存在著一種特定的關(guān)系，雖然兩者之間造成的結(jié)果不同，但兩者產(chǎn)生的過(guò)程相似性極高，不同之處在于兩者之間是否造成了直接損害。（1）相關(guān)性交通沖突與交通事故之間暗含著一定的規(guī)律性，交通沖突本身就屬于一種不安全的交通行為，當(dāng)把交通沖突的嚴(yán)重程度無(wú)限發(fā)展時(shí)，就會(huì)演變成交通事故。兩者之間的發(fā)生關(guān)系可由金字塔型來(lái)確切地描述其分布特點(diǎn)，如圖2-2所示：圖2-2交通沖突與交通事故的相關(guān)性（2）替換性根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，發(fā)生平均8000次左右的交通沖突可造成一次交通事故的發(fā)生，并且二者的相關(guān)性系數(shù)高達(dá)0.97[25]。綜述，交通沖突和交通事故二者之間的關(guān)系可表示為：交通沖突可作為獨(dú)立的指標(biāo)代替交通事故用以交通安全的評(píng)價(jià)，相應(yīng)地，把交通沖突技術(shù)應(yīng)用于交通安全評(píng)價(jià)可使評(píng)價(jià)過(guò)程更具可靠性。2.1.4交通沖突指標(biāo)計(jì)算方法交通沖突技術(shù)是一種非事故數(shù)據(jù)分析方法，能夠有效解決數(shù)據(jù)的局限性問(wèn)題，且有利于安全風(fēng)險(xiǎn)的事前防控[26]。交通沖突技術(shù)選取時(shí)均沖突數(shù)（TC）和時(shí)均混合當(dāng)量（MPCU）的比值作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，但由于綜合評(píng)價(jià)體系中的沖突類(lèi)型包含機(jī)-機(jī)沖突、機(jī)-非機(jī)沖突和機(jī)-行人沖突三種類(lèi)型，則應(yīng)給每一部分類(lèi)型的交通沖突率賦予權(quán)重系數(shù)，最終得到整體交通沖突率，具體算法如下[27]：（1）單個(gè)沖突類(lèi)型的交通沖突率：（2-1）式中：—沖突對(duì)象和之間的沖突率；—交叉口沖突類(lèi)型的小時(shí)嚴(yán)重沖突數(shù)量；、—參與對(duì)象與的當(dāng)量交通量。整個(gè)交叉口系統(tǒng)交通沖突率：（2-2）式中：—綜合交通沖突率；、、—權(quán)重系數(shù)，且。2.2信號(hào)交叉口交通沖突嚴(yán)重性的判別根據(jù)交通沖突與交通事故的相關(guān)性顯示，能演變成交通事故的交通沖突只有極少數(shù)，因此，就必須對(duì)交通沖突的嚴(yán)重程度進(jìn)行準(zhǔn)確的衡量，在此前提下，選擇其相應(yīng)的嚴(yán)重等級(jí)作為評(píng)判依據(jù)，才能確保二者相互替代的準(zhǔn)確率。從理論角度來(lái)說(shuō)，選擇衡量交通沖突嚴(yán)重程度的指標(biāo)有很多，但有些指標(biāo)的測(cè)量缺乏實(shí)際性，通常情況下會(huì)選擇從距離、速度和時(shí)間三個(gè)指標(biāo)來(lái)判別交通沖突的嚴(yán)重程度。2.2.1交通沖突距離空間距離法是以沖突雙方最直觀的相距距離來(lái)作為評(píng)判依據(jù)，交通沖突的嚴(yán)重程度由雙方之間的距離與臨界距離進(jìn)行比較的結(jié)果而決定。當(dāng)雙方距離大于臨界距離時(shí)，表示沖突的嚴(yán)重程度較低，視為非嚴(yán)重沖突；當(dāng)雙方距離小于臨界距離時(shí)，表示沖突的嚴(yán)重程度較高，視為嚴(yán)重沖突；當(dāng)雙方距離為0時(shí)，此時(shí)會(huì)發(fā)生交通事故。不同車(chē)型在不同速度下有不同的臨界距離，如表2-1所示：表2-1不同情況下臨界距離一覽表速度/（m/s）臨界距離/m小型車(chē)中型車(chē)大型車(chē)1.00.280.350.421.50.470.590.692.00.690.861.012.50.951.181.383.01.241.531.793.51.561.932.254.01.922.372.754.52.312.843.305.02.743.373.895.53.203.924.536.03.694.525.226.54.225.165.957.04.785.846.727.55.385.567.558.06.007.328.428.56.678.129.339.07.368.9610.299.58.099.8411.2910.08.8610.7612.342.2.2交通沖突速度根據(jù)能量理論，在相同的外界條件下，當(dāng)沖突雙方的行駛速度越大時(shí)，其自身對(duì)應(yīng)所攜帶的能量就越大。由物理碰撞理論，當(dāng)沖突雙方在發(fā)生碰撞之前攜帶越大的能量，發(fā)生碰撞后造成的損失就越嚴(yán)重[28,29]。國(guó)外的研究學(xué)者調(diào)查分析得出結(jié)論：當(dāng)沖突雙方的碰撞速度超過(guò)60km/h時(shí)，人體產(chǎn)生重傷或者死亡的幾率較高；當(dāng)速度在30km/h以下時(shí)，產(chǎn)生的傷害幾率較低，僅體現(xiàn)在財(cái)物損失或輕傷；當(dāng)速度在30~60km/h時(shí)，則會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生一定程度的危害[30]。2.2.3交通沖突時(shí)間TTC（TimeToCollision）和PET（Post-EncroachmentTime）是時(shí)間距離法最常用的兩個(gè)指標(biāo)[18]，時(shí)間距離法綜合了距離與速度兩個(gè)因素，其中TTC是指沖突雙方保持原來(lái)的路徑和速度不變，從當(dāng)前時(shí)刻到雙方發(fā)生碰撞時(shí)的時(shí)間差，按照沖突方向不同，詳細(xì)可分為三種情況，如圖2-3、2-4和2-5所示：圖2-3正向沖突圖2-4追尾沖突圖2-5對(duì)向沖突采用此方法時(shí)若將汽車(chē)自身的形狀、大小忽略，看成一個(gè)理想的質(zhì)點(diǎn)，則三種情況的TTC計(jì)算如下：正向沖突（2-3）追尾沖突（2-4）對(duì)向沖突（2-5）而PET是指沖突雙方位于交叉軌跡上時(shí)，雙方各自通過(guò)沖突點(diǎn)所用時(shí)間之差。記前車(chē)離開(kāi)沖突點(diǎn)時(shí)刻為，后車(chē)到達(dá)沖突點(diǎn)時(shí)刻為，則PET的計(jì)算為：（2-6）將測(cè)量的時(shí)間差與交通沖突判定的臨界時(shí)間作對(duì)比，可判別出交通沖突的嚴(yán)重程度，其中，美國(guó)提出的嚴(yán)重沖突臨界值1s作為標(biāo)準(zhǔn)，瑞典采用的為1.5s。

第3章信號(hào)交叉口交通安全的評(píng)價(jià)指標(biāo)選取在城市信號(hào)交叉口中，多個(gè)交通參與者同時(shí)進(jìn)入交叉口，根據(jù)各自行駛方向的不同，車(chē)輛、行人之間會(huì)形成直行、左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)等交通行為。在進(jìn)行這一系列交通行為的過(guò)程中，多方之間會(huì)形成不同的交通流，當(dāng)交通流達(dá)到一定數(shù)量之后，各交通流之間會(huì)產(chǎn)生干擾，同時(shí)也致使了沖突點(diǎn)產(chǎn)生。交叉口的通行效率與沖突點(diǎn)個(gè)數(shù)息息相關(guān)，沖突點(diǎn)就越多，交叉口通行效率越低，而通行效率是管理城市道路交通擁擠及事故的關(guān)鍵所在。因此，若想對(duì)交叉口進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)，首先應(yīng)先分析其通行效率。此外，最重要的就是安全，安全是交叉口正常運(yùn)行的前提，保證各子系統(tǒng)的穩(wěn)定性才能使整個(gè)交叉口處于一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的環(huán)境。另外，根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，交通系統(tǒng)的碳排放量占全球碳排放量的25%，我國(guó)的交通能耗已占全社會(huì)總能耗的20%，其中，城市道路交叉口又是城市交通污染的重點(diǎn)區(qū)[31]。為響應(yīng)保護(hù)生態(tài)環(huán)境、實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展的發(fā)展要求，所以本文將環(huán)保作為了一個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。綜上所述，本文選取通行效率、安全水平和環(huán)保水平作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。3.1評(píng)價(jià)指標(biāo)的確定原則（1）系統(tǒng)性系統(tǒng)性一方面指整體性，從整體性來(lái)說(shuō)，交叉口是由人、車(chē)、路和環(huán)境共同組成的一個(gè)系統(tǒng)的整體，若對(duì)其進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，就要保持整個(gè)交叉口的動(dòng)態(tài)平衡；另一方面指綜合性，從綜合性來(lái)講，交叉口系統(tǒng)包括了經(jīng)濟(jì)、政治、社會(huì)、地理等諸多因素，需要綜合考慮各種因素的影響。（2）科學(xué)性對(duì)于交叉口的安全評(píng)價(jià)，要秉持科學(xué)、合理性。從理論的提出到評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取，再到數(shù)據(jù)的收集以及最后的改善措施等流程中，都要講究客觀性，也是實(shí)現(xiàn)評(píng)價(jià)模型可行性的前提。（3）定量與定性相結(jié)合對(duì)于系統(tǒng)的評(píng)價(jià)，為確保評(píng)價(jià)的精確性與可操作性，應(yīng)極大程度的追求科學(xué)、客觀，所以對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取及測(cè)量，都需要有具體的數(shù)量統(tǒng)計(jì)。但由于某些難以量化的因素也可能會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行造成一定的影響，所以有時(shí)也會(huì)把此類(lèi)因素作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，利用人們的主觀意識(shí)對(duì)其進(jìn)行量化，從而使得綜合評(píng)價(jià)更具全面、綜合性。3.2信號(hào)交叉口通行效率的分析本文選取車(chē)輛在信號(hào)交叉口的停車(chē)延誤和通行能力來(lái)作為判別交叉口的通行效率的指標(biāo)。（1）停車(chē)延誤交叉口延誤反映了道路的受阻情況及服務(wù)水平，對(duì)評(píng)價(jià)交叉口的通行效率和分析交通規(guī)劃具有重要意義。交叉口的延誤可分為停車(chē)延誤、控制延誤和引道延誤，其中停車(chē)延誤是指車(chē)輛由于某種原因處于靜止?fàn)顟B(tài)所產(chǎn)生的延誤，包括停車(chē)時(shí)間和車(chē)輛由停止再到車(chē)輛再次起動(dòng)時(shí)駕駛員的反應(yīng)時(shí)間之和[32]。信號(hào)交叉口的延誤過(guò)程如圖3-1所示：圖3-1信號(hào)交叉口延誤過(guò)程圖中，橫坐標(biāo)表示通行觀測(cè)線AB所用時(shí)間，縱坐標(biāo)表示在觀測(cè)線AB內(nèi)的通行距離。其中指車(chē)輛不受干擾時(shí)按正常速度通過(guò)的所需時(shí)間，但通常情況下由于受到紅燈和其他車(chē)輛、行人等的影響，車(chē)輛在行駛過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生減速、停車(chē)和重新啟動(dòng)加速等行為，會(huì)使得車(chē)輛行駛時(shí)間產(chǎn)生延誤。其中為減速延誤時(shí)間，為停車(chē)延誤時(shí)間，為重新啟動(dòng)加速延誤時(shí)間，為車(chē)輛在整個(gè)延誤過(guò)程所耗的總時(shí)間。本文選用的指標(biāo)為，對(duì)于停車(chē)延誤的數(shù)據(jù)獲取方法通常有現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查法、數(shù)學(xué)模型估算法和計(jì)算機(jī)模擬法，本文選用現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查法。（2）通行能力由于每個(gè)國(guó)家的交通設(shè)計(jì)不同，所對(duì)應(yīng)的交通流特性也不太不同，因此選用的計(jì)算方法也不同。通常采用城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范法、沖突點(diǎn)法和停車(chē)線法對(duì)我國(guó)交叉口通行能力進(jìn)行判別，其中城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范法被廣泛采用，其具體的算法如下[33]：1）一條直行車(chē)道的通行能力：（3-1）式中：—一輛直行車(chē)道通行能力，輛/h；—信號(hào)周期內(nèi)的綠燈時(shí)間；—信號(hào)燈周期；—綠燈亮后，第一輛車(chē)啟動(dòng)通過(guò)停車(chē)線的時(shí)間，通常取2.3s；—折減系數(shù)，通常取0.9；—直行車(chē)或右轉(zhuǎn)車(chē)輛通過(guò)停車(chē)線的平均時(shí)間(平均車(chē)頭時(shí)距，見(jiàn)表3-1）。表3-1混合型車(chē)隊(duì)平均車(chē)頭時(shí)距取值大型車(chē)：小型車(chē)2:83:74:65:56:47:38:2ti2.652.963.123.263.303.343.422）直左車(chē)道通行能力：（3-2）3）直右車(chē)道通行能力：（3-3）式中，指直左車(chē)道中左轉(zhuǎn)車(chē)輛的占比；4）直左右車(chē)道通行能力：（3-4）5）進(jìn)口道設(shè)專(zhuān)右車(chē)道而未設(shè)專(zhuān)左車(chē)道時(shí)，此進(jìn)口道的通行能力：（3-5）式中：—設(shè)專(zhuān)右車(chē)道而未設(shè)專(zhuān)左車(chē)道時(shí)，此進(jìn)口道的通行能力；—本進(jìn)口道直行車(chē)道通行能力總和；—本進(jìn)口道直左車(chē)道通行能力；另外，專(zhuān)用右轉(zhuǎn)車(chē)道通行能力為：（3-6）6）進(jìn)口道設(shè)專(zhuān)左車(chē)道而未設(shè)專(zhuān)右車(chē)道時(shí)，此進(jìn)口道的通行能力：（3-7）式中：—設(shè)專(zhuān)左車(chē)道而未設(shè)專(zhuān)右車(chē)道時(shí)，此進(jìn)口道的通行能力；—本進(jìn)口道直行車(chē)道通行能力總和；—本進(jìn)口道直右車(chē)道通行能力；另外，專(zhuān)用左轉(zhuǎn)車(chē)道通行能力為：（3-8）7）進(jìn)口道同時(shí)設(shè)有專(zhuān)左和專(zhuān)右車(chē)道時(shí)，此進(jìn)口道的通行能力：（3-9）式中，—本進(jìn)口道直行車(chē)道通行能力總和；—此進(jìn)口道左轉(zhuǎn)車(chē)占比；—此進(jìn)口道右轉(zhuǎn)車(chē)占比；其中，專(zhuān)用左轉(zhuǎn)車(chē)道通行能力為：（3-10）專(zhuān)用右轉(zhuǎn)車(chē)道通行能力為：（3-11）在一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)，如果對(duì)向的左轉(zhuǎn)車(chē)輛達(dá)到3~4輛時(shí)，會(huì)減弱此側(cè)進(jìn)口道的直行車(chē)道的通行能力，當(dāng)時(shí)，此進(jìn)口道折減后的通行能力為：（3-12）式中：—此進(jìn)口道折減后的通行能力；—此進(jìn)口道各種含直行功能的車(chē)道數(shù)總和；—此進(jìn)口道的通行能力；—此側(cè)進(jìn)口道各種直行車(chē)道的設(shè)計(jì)通行能力；—不折減此側(cè)進(jìn)口道各種直行車(chē)道通行能力時(shí)對(duì)面的左轉(zhuǎn)車(chē)數(shù)（小交叉口為3n，大交叉口為4n，n—每小時(shí)信號(hào)周期數(shù)）。3.3信號(hào)交叉口安全影響因素分析城市道路交通系統(tǒng)由人、車(chē)、路和環(huán)境四個(gè)部分組成，各個(gè)要素之間相互聯(lián)系，組合成一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡。當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部由于某種關(guān)系導(dǎo)致動(dòng)態(tài)平衡失調(diào)時(shí)，則系統(tǒng)的安全性將會(huì)受到破壞，進(jìn)而引發(fā)交通沖突或者交通事故。在選用交通沖突技術(shù)進(jìn)行交通安全評(píng)價(jià)時(shí)，為規(guī)避傳統(tǒng)事故率法的耗時(shí)長(zhǎng)、樣本量不足的缺點(diǎn)，本文選用時(shí)均沖突數(shù)/時(shí)均混合當(dāng)量交通量作為安全評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，其中衡量了交叉口的絕對(duì)交通安全水平，可通過(guò)交通的安全設(shè)施和交通管制水平來(lái)體現(xiàn)，反映了交叉口處整個(gè)交通網(wǎng)的交通運(yùn)行水平，可以通過(guò)交通參與量、交通流的流向、交通組成和交通分配情況等來(lái)衡量。另外，針對(duì)交通沖突的評(píng)價(jià)衡量指標(biāo)，本文選用的是嚴(yán)重沖突數(shù)，具體包括機(jī)-機(jī)嚴(yán)重沖突、機(jī)-非機(jī)嚴(yán)重沖突和機(jī)-行人嚴(yán)重沖突，其對(duì)應(yīng)的交通沖突率可由章節(jié)2.1.4求出。3.4信號(hào)交叉口環(huán)境因素分析針對(duì)環(huán)保方面，本文的研究主要從交叉口的綠化水平和空氣質(zhì)量指數(shù)兩個(gè)方面考慮。（1）信號(hào)交叉口綠化水平從對(duì)污染物的吸收角度考慮，不管是對(duì)于廢氣還是懸浮物，綠色植被都能起到良好的凈化作用。本文選用交叉口范圍內(nèi)的綠化指數(shù)來(lái)衡量交通系統(tǒng)的環(huán)保水平，其具體計(jì)算步驟如公式3-13所示：（3-13）式中：—綠化指數(shù)；—位于交叉口范圍內(nèi)的綠化面積；—位于交叉口范圍內(nèi)的道路總面積。其中，交叉口范圍特指位于各停車(chē)線后方200米內(nèi)的道路范圍[31]。（2）信號(hào)交叉口空氣質(zhì)量指數(shù)機(jī)動(dòng)車(chē)數(shù)量的增加也使道路的使用壓力增大，尤其在交叉口處，隨著車(chē)輛的各種操作反應(yīng)，車(chē)輛對(duì)動(dòng)力的消耗增加，同時(shí)也排放出大量的污染物，這就使得交叉口的空氣質(zhì)量隨之降低，對(duì)整個(gè)城市的空氣質(zhì)量造成一定負(fù)擔(dān)，因此，研究交叉口的空氣質(zhì)量水平對(duì)整個(gè)交叉口的綜合評(píng)價(jià)至關(guān)重要。

第4章信號(hào)交叉口交通安全評(píng)價(jià)方法研究若要對(duì)城市道路交叉口進(jìn)行準(zhǔn)確的安全評(píng)價(jià)，選擇合適的評(píng)價(jià)方法尤為重要。對(duì)于交通安全評(píng)價(jià)方法而言，傳統(tǒng)上認(rèn)為評(píng)價(jià)精確率較高的有兩種方法：一是概率數(shù)理統(tǒng)計(jì)法；二是強(qiáng)度分析法。但是結(jié)合實(shí)際情況，在短時(shí)間內(nèi)不可能多頻次的出現(xiàn)交通事故，這就使得上述兩種評(píng)價(jià)方法一方面受到時(shí)間的限制，另一方面在一定程度上導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集不充分，影響評(píng)價(jià)結(jié)果的精確性。另外，對(duì)交通安全的綜合評(píng)價(jià)，受到多種因素的影響與制約，從影響因素的性質(zhì)及多樣性考慮，本文采取交通沖突技術(shù)與層次分析法相結(jié)合的方法評(píng)價(jià)城市交叉口交通安全。4.1層次分析法層次分析法（AnalyticHierarchyProcess，簡(jiǎn)稱(chēng)AHP）是一種把影響系統(tǒng)的各種因素分層次進(jìn)行深入探討的方法，通過(guò)把復(fù)雜的系統(tǒng)簡(jiǎn)單化來(lái)清晰地解釋出各因素之間的聯(lián)系。城市交叉口系統(tǒng)作為一個(gè)復(fù)雜的綜合體系，需要選取多種因素作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用層次分析法，可以涵蓋各種能觸及到的影響因素，使評(píng)價(jià)結(jié)果更具有全面性。另外，綜合評(píng)價(jià)系統(tǒng)涉及到定性與定量相結(jié)合的方法，通過(guò)層次分析法能把主、客觀因素分析的更具條理性。其一般步驟如下：（1）建立層次結(jié)構(gòu)在對(duì)研究對(duì)象深入了解的前提下，將其影響因素根據(jù)屬性不同由上而下劃分成多個(gè)層次結(jié)構(gòu)，對(duì)于同一層次的因素而言，不僅受下一層因素的影響同時(shí)也對(duì)上一層因素產(chǎn)生影響。一般情況由上而下分為三種層次：目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和方案層，其中目標(biāo)層代表研究對(duì)象，只有1個(gè)，準(zhǔn)則層可以有1個(gè)或多個(gè)，準(zhǔn)則層過(guò)多時(shí)可衍生出子準(zhǔn)則層，方案層代表為解決研究對(duì)象所涉及的問(wèn)題而提出的方法。詳細(xì)步驟如下圖4-1所示：圖4-1層次分析法構(gòu)造模型（2）構(gòu)造成對(duì)比較矩陣從第二層開(kāi)始，判斷此層次的因素對(duì)上一層因素而言重要性的大小，構(gòu)造矩陣如下：式中，表示對(duì)于而言，因素與相比相對(duì)重要程度，為了使定性的因素進(jìn)行量化，AHP法中先把兩兩因素之間進(jìn)行比較，采取一個(gè)相對(duì)尺度來(lái)減少不同性質(zhì)的因素之間的比較，提高了評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性，其采用的比例標(biāo)度如表4-1所示，其中且。表4-1九分位比例標(biāo)度A比B極次要很次要次要略次要同等略重要重要很重要極重要取值1/91/71/51/313579注：也可取2、4、6、8及其相應(yīng)的倒數(shù)，表示重要程度的過(guò)渡性。（3）層次單排序及一致性檢驗(yàn)對(duì)上述步驟構(gòu)成的比較矩陣進(jìn)行最大特征值及特征向量的計(jì)算，即對(duì)層次的判斷矩陣，確定各因素的權(quán)值，使其滿足，其中的分量為對(duì)應(yīng)權(quán)值，再根據(jù)一致性指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)，若其檢驗(yàn)通過(guò)，特征向量歸一化后可得到權(quán)向量；若未通過(guò)檢驗(yàn)，則需要返回到起點(diǎn)再次構(gòu)造比較矩陣。（4）層次總排序及一致性檢驗(yàn)整個(gè)過(guò)程為計(jì)算方案層所有因素對(duì)研究對(duì)象的權(quán)值，如表4-2所示，并按照相應(yīng)計(jì)算方法判斷一致性，若檢驗(yàn)通過(guò)，可作為評(píng)價(jià)的依據(jù)，若不通過(guò)，則需重新構(gòu)造矩陣或者改變?cè)u(píng)價(jià)指標(biāo)。表4-2層次總排序權(quán)值層次層次層次總排序權(quán)值4.2信號(hào)交叉口交通安全評(píng)價(jià)模型構(gòu)建4.2.1模型的構(gòu)建通過(guò)第3章對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取以及上述層次分析法的論述，構(gòu)建信號(hào)交叉口交通安全評(píng)價(jià)模型。首先，信號(hào)交叉口交通安全評(píng)價(jià)A為目標(biāo)層，受下一準(zhǔn)則層中通行效率、安全水平和環(huán)保水平因素的影響，三種影響因素對(duì)目標(biāo)層A的對(duì)應(yīng)權(quán)值為。相應(yīng)地，因素也對(duì)應(yīng)相應(yīng)的方案層：準(zhǔn)則層的通行效率對(duì)應(yīng)的方案層為停車(chē)延誤和通行能力；準(zhǔn)則層的安全影響因素對(duì)應(yīng)方案層為——；準(zhǔn)則層的環(huán)保水平對(duì)應(yīng)方案層綠化水平和空氣質(zhì)量。其中，方案層對(duì)準(zhǔn)則層的對(duì)應(yīng)權(quán)值為。按其構(gòu)建原理得到信號(hào)交叉口交通安全評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)模型如圖4-2所示：圖4-2基于層次分析法的信號(hào)交叉口交通安全評(píng)價(jià)模型相對(duì)應(yīng)的數(shù)字模型如式子（4-1）：（4-1）式中，—信號(hào)交叉口綜合評(píng)分；—指標(biāo)對(duì)應(yīng)的得分；—指標(biāo)對(duì)目標(biāo)層A對(duì)應(yīng)的權(quán)值。上式中需滿足：4.2.2評(píng)價(jià)指標(biāo)的界定與分級(jí)（1）通行效率在交通量迅速增長(zhǎng)的社會(huì)，為保證交叉口交通的正常通行，通行效率是對(duì)交叉口最基本的評(píng)價(jià)基準(zhǔn)。針對(duì)3.2節(jié)選取的指標(biāo)，對(duì)其進(jìn)行如下界定：①停車(chē)延誤基于停車(chē)延誤分析的交叉口等級(jí)劃分如表4-3所示：表4-3基于停車(chē)延誤的交叉口等級(jí)劃分等級(jí)ABCDE停車(chē)延誤/（S/輛）≤5.05.0~15.015.0~30.030.0~50.0＞50.0相應(yīng)得分（90，100]（80，90]（70，80]（60，70]≤60注：具體得分按相關(guān)比例得出對(duì)應(yīng)等級(jí)狀態(tài)如下：A級(jí)——每輛車(chē)的延誤時(shí)間小于5s，大多數(shù)車(chē)輛在綠燈內(nèi)可以不用停車(chē)；B級(jí)——每輛車(chē)的延誤時(shí)間在5~15s內(nèi)，有較多車(chē)輛在綠燈內(nèi)發(fā)生停車(chē)；C級(jí)——每輛車(chē)延誤時(shí)間在15~30s內(nèi)，有車(chē)輛通過(guò)交叉口但停車(chē)數(shù)量在增加，可能會(huì)出現(xiàn)個(gè)別綠燈周期不足；D級(jí)——每輛車(chē)延誤時(shí)間在30~50s內(nèi)，許多車(chē)輛被迫停車(chē)，阻塞現(xiàn)象開(kāi)始嚴(yán)重，通行比例下降，通行需要1個(gè)或以上的綠燈周期；E級(jí)——每輛車(chē)延誤時(shí)間在50s以上，綠燈周期不足，阻塞現(xiàn)象嚴(yán)重，幾個(gè)周期內(nèi)才可通行。②通行能力根據(jù)查閱相關(guān)資料，得出交叉口適應(yīng)的交通量范圍，根據(jù)此范圍劃分適用于所研究交叉口的評(píng)價(jià)等級(jí)，如表4-4所示：表4-4基于通行能力的交叉口等級(jí)劃分等級(jí)差 較差一般較好很好通行能力（pcu/h）（3000，4000]（4000，5000]（5000，6000]（6000，7000]（7000，8000]相應(yīng)得分≤60（60,70]（70,80]（80,90]（90,100]注：具體得分按相關(guān)比例得出（2）安全水平城市交叉口的安全水平是保障交叉口正常運(yùn)行的基本前提，本文選擇以時(shí)均沖突數(shù)（TC）/時(shí)均混合當(dāng)量交通量（MPCU）的比值來(lái)判別交叉口的安全水平。由于本文選取的沖突類(lèi)型為機(jī)-機(jī)、機(jī)-非機(jī)、機(jī)-行人三種類(lèi)型，因此，此比值應(yīng)為三種沖突類(lèi)型的綜合交通沖突率。基于安全水平的交叉口等級(jí)劃分如表4-5所示：表4-5基于安全水平的交叉口等級(jí)劃分等級(jí)特別安全安全安全邊緣不安全TC/MPCU＜0.010.01~0.020.02~0.03＞0.03相應(yīng)得分(85，100](70，85](55，70]≤55注：具體得分按相關(guān)比例得出（3）環(huán)保水平①綠化水平從環(huán)保角度來(lái)講，本文選擇從交叉口的綠化水平和空氣質(zhì)量指數(shù)來(lái)衡量交叉口安全等級(jí)?？蓪⒕G化水平劃分為4個(gè)等級(jí)，如表4-6所示：表4-6交叉口綠化水平評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)差一般較好很好L/%（0，3]（3，6]（6，9]>9得分[0，60）[60，75）[75，90）[90，100]注：具體得分按相關(guān)比例得出②空氣質(zhì)量指數(shù)根據(jù)《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）技術(shù)規(guī)定（試行）》標(biāo)準(zhǔn)，將空氣質(zhì)量指數(shù)按以下等級(jí)進(jìn)行劃分，如表4-7所示：表4-7空氣質(zhì)量指數(shù)等級(jí)劃分等級(jí)優(yōu)良中較差差空氣指數(shù)≤50≤100≤200≤300＞300相應(yīng)得分[90，100][80，90）[70，80）[60，70）＜60注：具體得分按相關(guān)比例得出4.2.3權(quán)重系數(shù)的確定權(quán)重系數(shù)的計(jì)算流程如圖4-3所示：圖4-3權(quán)重系數(shù)的計(jì)算流程（1）構(gòu)造成對(duì)比較矩陣由本文研究的評(píng)價(jià)層次結(jié)構(gòu)，將其評(píng)價(jià)指標(biāo)劃分層次如下：目標(biāo)層A：信號(hào)交叉口綜合評(píng)價(jià)準(zhǔn)則層B:通行效率B1、安全水平B2、環(huán)保水平B3指標(biāo)層C：停車(chē)延誤C1、通行能力C2、時(shí)均沖突數(shù)/時(shí)均混合當(dāng)量交通量（TC/MPCU）C3、綠化水平C4、空氣質(zhì)量C5通過(guò)咨詢(xún)專(zhuān)家以及相關(guān)的指標(biāo)分析，在不同的準(zhǔn)則之下，構(gòu)造的比較矩陣如下：在總目標(biāo)A下，構(gòu)造比較矩陣如下：在通行效率準(zhǔn)則B1下，構(gòu)造比較矩陣如下：由于本文在安全準(zhǔn)則B2上只采用了一個(gè)指標(biāo)，故在此準(zhǔn)則下不再構(gòu)建比較矩陣。在環(huán)保準(zhǔn)則B3下，構(gòu)造比較矩陣如下：（2）層次單排序及一致性檢驗(yàn)1）根據(jù)比較矩陣計(jì)算相鄰兩個(gè)層次之間下層因素對(duì)應(yīng)上層因素的重要權(quán)重系數(shù)叫做層次單排序。對(duì)比較矩陣求最大特征值相對(duì)應(yīng)的特征向量，即，其中的分量就是對(duì)應(yīng)因素的單排序權(quán)值。計(jì)算權(quán)重系數(shù)有兩種方法，即和積法和方根法，本文選用和積法來(lái)計(jì)算，計(jì)算步驟如下：①將比較矩陣的每一列做歸一化處理：（i,j=1,2...n）②將歸一化的比較矩陣按行相加：（i=1，2，...n）③對(duì)向量進(jìn)行歸一化：（i=1，2，...n）所得即為所求特征向量，也為單層次排序權(quán)重系數(shù)。2）一致性檢驗(yàn)一致性檢驗(yàn)如下：通常情況下，認(rèn)為CI≤0.1時(shí)，比較矩陣具有一致性。但隨著n的增加，誤差會(huì)變大，為了確保準(zhǔn)確性，采用隨機(jī)性一致性比值來(lái)作為一致性判斷指標(biāo)，當(dāng)CR≤0.1時(shí)，認(rèn)為比較矩陣有一致性。其中，RI的取值如表4-8所示：表4-8RI取值階數(shù)n123456789RI0.000.000.580.901.121.241.321.411.45（3）層次總排序的一致性檢驗(yàn)若B層對(duì)A層中對(duì)應(yīng)因素的單排序指標(biāo)為，隨機(jī)一致性指標(biāo)為，則層次總排序的一致性檢驗(yàn)如下：（4-2）若CR≤0.1時(shí)，則層次總排序具有一致性。（4）權(quán)重值計(jì)算針對(duì)上述計(jì)算方法，對(duì)本文的評(píng)價(jià)體系進(jìn)行相關(guān)權(quán)重系數(shù)的計(jì)算：1）各比較矩陣單層次排序及一致性檢驗(yàn)比較矩陣A-B：計(jì)算得到：比較矩陣B1-C:比較矩陣B3-C：上式中，—對(duì)的權(quán)重；—對(duì)的權(quán)重。經(jīng)計(jì)算，上述單層次排序具有一致性。2）層次總排序及一致性檢驗(yàn)表4-9層次總排序權(quán)重計(jì)算層次排序?qū)的權(quán)重組合權(quán)重0.4290.4290.143指標(biāo)對(duì)的權(quán)重0.250000.1070.750000.3220100.429000.6670.095000.3330.048由上表可知，總排序組合權(quán)重為,對(duì)層次總排序計(jì)算隨機(jī)一致率，由式子（4-2）可得CR≤0.1，所以層次總排序具有一致性。4.2.4綜合評(píng)價(jià)根據(jù)各單層次評(píng)價(jià)矩陣和層次總排序組合權(quán)重矩陣，可以得到交叉口綜合評(píng)價(jià)得分，即：根據(jù)交叉口的綜合評(píng)價(jià)得分，采用百分制將評(píng)價(jià)等級(jí)劃分為4個(gè)等級(jí)，見(jiàn)表4-10[31]：表4-10交叉口綜合評(píng)價(jià)等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)優(yōu)良中較差差得分[100，80]（80，70]（70，60]＜60

第5章綜合評(píng)價(jià)實(shí)例分析5.1濟(jì)南市某交叉口基本概況作為一大“堵城”——濟(jì)南，對(duì)信號(hào)交叉口的研究就顯得至關(guān)重要。本文選擇針對(duì)濟(jì)南市二環(huán)東路-花園路交叉口進(jìn)行安全評(píng)價(jià)，此交叉路口為四路交叉口，此交叉口通向山東環(huán)聯(lián)小商品城、省圖書(shū)館、七里堡菜市場(chǎng)和洪樓大型商場(chǎng)等路段，其交通量具有車(chē)流量大、交通參與者眾多等特點(diǎn)，具有一定的研究?jī)r(jià)值。此信號(hào)交叉口的平面圖如圖5-1所示：圖5-1信號(hào)交叉口平面圖對(duì)信號(hào)交叉口的紅綠燈周期狀況做計(jì)時(shí)統(tǒng)計(jì)，整個(gè)交叉口機(jī)動(dòng)車(chē)信號(hào)燈一個(gè)周期為80s，使用紅燈、綠燈、黃燈相互交替的配時(shí)方式，信號(hào)燈采用兩相位信號(hào)配時(shí)，其中非機(jī)動(dòng)車(chē)采用與機(jī)動(dòng)車(chē)一樣的配時(shí)方式，其中南北方向上的綠燈時(shí)間為33s，東西方向上的綠燈時(shí)間為41s，黃燈時(shí)間均為3s。5.2信號(hào)交叉口現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查5.2.1現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查時(shí)間及方法本文選擇于2020/01/01-2020/01/07早（7：00—9：00）、中（11：00—13：00）、晚（17：00—19：00）三個(gè)高峰期對(duì)濟(jì)南市二環(huán)東路-花園路交叉口進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)人工觀測(cè)記錄交叉口基本信息?；谠O(shè)備的條件限制，本文選用人工觀測(cè)為主、視頻觀測(cè)為輔的方法進(jìn)行調(diào)查研究，該方法的觀測(cè)方式靈活，人工觀測(cè)可以根據(jù)信號(hào)交叉口的實(shí)際情況進(jìn)行適時(shí)的調(diào)整，使得調(diào)查過(guò)程更加便利，不足之處是對(duì)于調(diào)查數(shù)據(jù)可靠性的控制，需要通過(guò)調(diào)查人員的記錄水平來(lái)掌握，因此對(duì)于調(diào)查人員的記錄要求要嚴(yán)格，才能更大限度保證評(píng)價(jià)的可靠性。而視頻觀測(cè)法可以彌補(bǔ)人工觀測(cè)不能重復(fù)觀測(cè)的缺點(diǎn)，對(duì)視頻進(jìn)行反復(fù)地定格觀看，使得觀測(cè)數(shù)據(jù)更加精確。5.2.2調(diào)查樣本的獲取與處理停車(chē)延誤現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查法又包括點(diǎn)樣本法和抽樣跟蹤法，其中點(diǎn)樣本法是指觀測(cè)連續(xù)時(shí)間間隔內(nèi)交叉口進(jìn)口道的車(chē)輛數(shù)，進(jìn)而得到車(chē)輛在交叉口進(jìn)口道的停車(chē)時(shí)間，由于此方法所選樣本之間相互獨(dú)立、避免了信號(hào)周期的影響以及能觀察每輛車(chē)的運(yùn)行狀態(tài)等優(yōu)勢(shì)而使用較為普遍，結(jié)合相關(guān)研究，本文選擇改進(jìn)后的調(diào)查方法用于研究，即將停車(chē)統(tǒng)計(jì)改為時(shí)段統(tǒng)計(jì)（將統(tǒng)計(jì)停車(chē)線后的車(chē)輛數(shù)量改為統(tǒng)計(jì)觀測(cè)時(shí)間段內(nèi)的停車(chē)數(shù)量），且對(duì)應(yīng)總延誤公式改為[32,34]：（5-1）（注：所選車(chē)輛樣本數(shù)不低于60輛即可獲得滿意結(jié)果）其詳細(xì)調(diào)查步驟如下：選擇2~3位觀測(cè)人員，1位觀測(cè)員進(jìn)行報(bào)時(shí)，提示觀測(cè)時(shí)間間隔的開(kāi)始與結(jié)束，另1位觀測(cè)人員對(duì)觀測(cè)時(shí)間段內(nèi)經(jīng)過(guò)觀測(cè)區(qū)的車(chē)輛數(shù)量進(jìn)行記錄，通過(guò)直接觀察分兩類(lèi)統(tǒng)計(jì)：經(jīng)停車(chē)駛過(guò)觀測(cè)區(qū)的車(chē)輛和未停車(chē)駛過(guò)觀測(cè)區(qū)的車(chē)輛。為確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，選取綠燈周期內(nèi)的15s，避開(kāi)綠燈周期的開(kāi)始時(shí)間，則對(duì)應(yīng)的觀測(cè)時(shí)間間隔為65s，相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如表5-1所示：表5-1各進(jìn)口道停車(chē)延誤統(tǒng)計(jì)進(jìn)道口東西南北停車(chē)/輛1229890112未停車(chē)/輛10210694144總通行量/輛224204184256則其對(duì)應(yīng)的總延誤經(jīng)公式（5-1）計(jì)算見(jiàn)表5-2：表5-2各進(jìn)口道總延誤進(jìn)道口東西南北總延誤/s3965318529253640交通沖突本文選用直觀的空間距離法來(lái)作為評(píng)判交通沖突嚴(yán)重程度的依據(jù)，根據(jù)表2-1在交叉口劃取各種實(shí)際距離作為觀測(cè)沖突距離的參考標(biāo)準(zhǔn)，觀測(cè)人員在交叉口處記錄交通沖突的參與者類(lèi)型，同時(shí)判斷交通沖突的嚴(yán)重性，并通過(guò)計(jì)數(shù)器來(lái)記錄各類(lèi)沖突數(shù)量，選擇早、中、晚高峰期連續(xù)觀測(cè)7天。得到每天交通參與者數(shù)量及每天沖突數(shù)據(jù)如表5-3、5-4所示：表5-3每天交通參與者數(shù)量統(tǒng)計(jì)表天數(shù)類(lèi)型第1天第2天第3天第4天第5天第6天第7天機(jī)動(dòng)車(chē)13291145261747916952159761496815084非機(jī)動(dòng)車(chē)3578326433613408324735724056行人1972213220792210203419431994表5-4每天交通沖突數(shù)統(tǒng)計(jì)表天數(shù)沖突類(lèi)型第1天第2天第3天第4天第5天第6天第7天機(jī)-機(jī)總沖突數(shù)352402363329343412235嚴(yán)重沖突數(shù)187152164209176154134機(jī)-非機(jī)總沖突數(shù)253247198257186229268嚴(yán)重沖突數(shù)1081169712798121131機(jī)-人總沖突數(shù)398436454408423386435嚴(yán)重沖突數(shù)201242251196237219250對(duì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、整理，可得出平均每小時(shí)交叉口交通參與者當(dāng)量混合量、沖突數(shù)如表5-5、表5-6所示：表5-5時(shí)均交通參與者當(dāng)量混合量參與者機(jī)動(dòng)車(chē)非機(jī)動(dòng)車(chē)行人總計(jì)2578583342表5-6各類(lèi)交通沖突時(shí)均沖突數(shù)沖突類(lèi)型機(jī)-機(jī)沖突機(jī)-機(jī)嚴(yán)重沖突機(jī)-非機(jī)沖突機(jī)-非機(jī)嚴(yán)重沖突機(jī)-人沖突機(jī)-人嚴(yán)重沖突沖突數(shù)582839197038綠化面積經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘察與地圖軟件測(cè)距，得到交叉口200m范圍內(nèi)的實(shí)際綠化面積，如表5-7所示：表5-7交叉口各側(cè)綠化面積方向東西南北面積/m2380200625355空氣指數(shù)通過(guò)空氣質(zhì)量測(cè)評(píng)軟件，連續(xù)測(cè)定7天的空氣質(zhì)量如表5-8所示：表5-87天空氣質(zhì)量指數(shù)統(tǒng)計(jì)天數(shù)第1天第2天第3天第4天第5天第6天第7天空氣質(zhì)量指數(shù)5476698793103865.3信號(hào)交叉口調(diào)查數(shù)據(jù)分析5.3.1通行效率數(shù)據(jù)分析停車(chē)延誤通過(guò)直接測(cè)量，得出交叉路的平均延誤數(shù)據(jù)見(jiàn)表5-9：表5-9各進(jìn)口道的平均延誤X進(jìn)口道東西南北流率（輛/15min）248215194263平均每輛車(chē)停車(chē)延誤/s17.715.615.914.2對(duì)上表進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，得出整個(gè)交叉口的平均停車(chē)延誤為15.8s，對(duì)應(yīng)表4-3的等級(jí)劃分為C級(jí)，則按比例得到F1評(píng)分為70。通行能力由式子（3-1）可計(jì)算東西方向一個(gè)進(jìn)口處的一條直行車(chē)道通行能力為：同理，南北方向一個(gè)進(jìn)口處的一條直行車(chē)道通行能力為：由于此交叉口四個(gè)進(jìn)口處都有專(zhuān)左、專(zhuān)右車(chē)道，因此應(yīng)選用通行能力計(jì)算中的第七種算法，見(jiàn)3.2.2章節(jié)，假設(shè)左轉(zhuǎn)