道路與道路的平面交叉口交通沖突分析方案

道路與道路的平面交叉口交通沖突分析交叉口是道路與道路的交叉點，是道路交通的咽喉。相交道路上的各種車輛、行人都要在交叉口匯集、轉(zhuǎn)向、通過。因此，車輛和過街行人、機(jī)動車與機(jī)動車、機(jī)動車與非機(jī)動車之間產(chǎn)生許多匯合點、交織點和沖突點，相互干擾嚴(yán)重。1.1交叉口的交通流現(xiàn)象交通流是指在道路上一定數(shù)量的車輛、行人運(yùn)動時所形成的一種宏觀現(xiàn)象，包括機(jī)動車流、非機(jī)動車流和人流。在交叉口，各種車流和人流匯集、分散、相互交織，呈現(xiàn)以下三種基本現(xiàn)象：交叉現(xiàn)象：如直行車輛與橫向車輛交叉，直行車輛與左轉(zhuǎn)彎車輛交叉，左轉(zhuǎn)車輛與左轉(zhuǎn)車輛交叉的現(xiàn)象；分流現(xiàn)象：轉(zhuǎn)向交通流與原方向的交通流出現(xiàn)的分離現(xiàn)象；合流現(xiàn)象：轉(zhuǎn)向的交通流加入另一交通流的現(xiàn)象。由這三種交通流現(xiàn)象，可以進(jìn)一步對交叉口的交通沖突進(jìn)行分析，并從另一種角度實現(xiàn)交通沖突的分類。1.1.1交叉沖突在交叉現(xiàn)象中，兩個不同方向的交通流相互交叉時發(fā)生的沖突稱為交叉沖突，此時，兩個不同方向交通流的交叉點稱為交叉沖突點。兩個方向交通流的夾角稱為交叉沖突角，簡稱交叉角。典型的4種交叉沖突如圖3-1所示。由此可以看出，不同的沖突角對交通沖突有不同的影響。隨著交叉角的增大，處于交通沖突中的車輛所產(chǎn)生的危險性就越大，故而對交通安全的影響越大。圖3-1交叉沖突角1.1.2分流沖突在分流現(xiàn)象中，一個方向的交通流分成兩個不同方向的交通流時發(fā)生的沖突稱為分流沖突，分離點稱為分流沖突點，如圖3-2所示。在分流過程中處于交通流中的車輛所發(fā)生沖突的最大可能是追尾沖突。當(dāng)分流沖突角增大時，車輛發(fā)生追尾沖突的機(jī)會減小，反之，當(dāng)分流沖突角減小時，相互分流的車輛發(fā)生追尾沖突的機(jī)會增多，因此，隨著分流角的增加，其產(chǎn)生的危險性相對減少，故而對交通安全的影響也相對減少。1.1.3合流沖突在合流現(xiàn)象中，轉(zhuǎn)向的交通流加入另一方向交通流時，即兩個不同方向的交通流匯合成一個方向的交通流時發(fā)生的沖突稱為合流沖突，匯合點稱為合流沖突點，其合流沖突角用表示，如圖3-3所示。由圖可以看出，在合流過程中，隨著合流角增大，處于合流過程中的車輛所產(chǎn)生的危險性亦越大。圖3-2分流沖突角圖3-3合流沖突角本文把交叉沖突點、分流沖突點和合流沖突點統(tǒng)稱為沖突點。而且沖突點和沖突角是交通沖突形成的兩大要素，即沖突點越多，所發(fā)生的沖突越多。在三種沖突點中，分流沖突點的影響最小，交叉沖突點的影響最為突出。沖突角的變化對沖突所產(chǎn)生的危險程度也不一樣。因此解決交通沖突，保障交通安全，其根本途徑有兩條：(1)減少沖突點，尤其是交叉沖突點；(2)改善沖突角，尤其是交叉沖突角。1.2交通沖突點的安全度所謂沖突點是指道路交通事故的潛在碰撞點，它與交通沖突的含義是有所區(qū)別的。交通沖突是事件，而沖突點是在一條道路或車道上穿越、合流、分流的道路使用者與另一使用相同道路或車道的用戶發(fā)生交通沖突的地點。在交叉口，不同的交通流現(xiàn)象會出現(xiàn)不同形式的交通沖突，它們的形成方式不同，對交通的影響也不同。對不同形式的沖突進(jìn)行分析，可以探索解決交通沖突的根本途徑。此外還應(yīng)說明的是，本章分析的各種沖突是按交通沖突技術(shù)中的定義來進(jìn)行的，不是按傳統(tǒng)意義上所定義的只要道路用戶有軌跡上的交叉、分流以及合流現(xiàn)象出現(xiàn)即稱之為沖突的要求來進(jìn)行的。調(diào)查表明，軌跡上的“沖突”越多，沖突點也越多，沖突點越多，交通沖突就越多。然而存在軌跡上的“沖突”，并不一定就會產(chǎn)生交通沖突，如果以軌跡上的“沖突”來進(jìn)行評價，將會降低安全評價的精度。所以以交通沖突技術(shù)中定義的交通沖突來分析評價交叉口的安全狀況更具有意義。但需要說明的是，雖然評價交叉口的安全狀況不宜用軌跡上的“沖突”作為指標(biāo)，但在減少交通沖突的發(fā)生上，可以以減少軌跡上的“沖突”作為一種實現(xiàn)手段。交叉口的安全隱患主要來自于交叉口內(nèi)部在時間和空間上無法分離的沖突點，因此對沖突點的安全度進(jìn)行評價，可以反映交叉口的安全狀況。沖突點上的安全度與通過該沖突點的兩股沖突交通流的流率有直接的關(guān)系。同時，交叉口的安全狀況還和通過交叉口的出行者的交通行為有密切的關(guān)系。因此，可以由下面的沖突點安全度計算模型REF_Ref295762810\r\h[10]求出：式（3-1）式中：——沖突點的安全度，直接與機(jī)動車在沖突點上的運(yùn)動相關(guān)；——沖突流向一的流率；——沖突流向二的流率；——考慮出行者交通行為的安全度修正系數(shù)，在此簡單假設(shè)出行者的尊章率與安全度呈線性關(guān)系。交叉口的安全度計算模型為：式（3-2）式中：——交叉口的安全度；——交叉口實際沖突點個數(shù)；——一個信號周期內(nèi)的相位銜接數(shù)。1.3交通沖突點的影響因素1.1.1交叉口條件在交叉口，影響交通沖突點的因素很多，如交通流類型、交通流運(yùn)動方向和運(yùn)動軌跡(如機(jī)動車的大轉(zhuǎn)彎或小轉(zhuǎn)彎)、交叉路口分岔道路條數(shù)、分岔道路的走向以及交叉路口區(qū)域面積的大小等，它們都會對交通沖突點的數(shù)量和分布帶來影響。為便于研究，可以從復(fù)雜的因素中抽取主要的東西，分析某特定條件下交叉口的交通沖突，從而由特定條件來認(rèn)識一般交叉口交通沖突的規(guī)律。為此，可以假定交叉口的條件為：1.交通流只作為一種抽象的規(guī)定，不限于某種車輛、車型或行人的具體的交通流，且軌跡“沖突點”即認(rèn)為是交通沖突點：2.交叉路口分岔道路的車道數(shù)為雙向單車道，以便于研究且能夠反映多車道道路交通沖突的規(guī)律；1.交通流轉(zhuǎn)向的運(yùn)動軌跡是確定的，如右轉(zhuǎn)彎交通流的運(yùn)動軌跡是緊靠路緣石車道的中心線行駛，左轉(zhuǎn)彎交通流的運(yùn)動軌跡是緊靠交叉口中心的內(nèi)側(cè)行駛，即按左小轉(zhuǎn)彎軌跡行駛。1.1.2相交道路的條數(shù)在平面交叉口，相交道路上的交通流進(jìn)行匯集和轉(zhuǎn)向，當(dāng)車輛以一定的概率分布到達(dá)交叉口時，由于車輛在分流時往往要先減速，以便觀察行進(jìn)方向的交通情況，并判斷分流的可能性，這樣就影響車輛進(jìn)入交叉口的通暢性，從而干擾交通，分流方向越多，干擾就越嚴(yán)重；交通流從出口道路引出時產(chǎn)生合流，為了盡量減少碰撞，車輛也要減速緩行，從而干擾交通，另外如果車輛此時加速和插行，也會對交通產(chǎn)生干擾；此外，進(jìn)入交叉口不同方向的左轉(zhuǎn)車流、直行車流相互沖突，當(dāng)直行、左轉(zhuǎn)車流以較大的角度相互穿行時會形成交叉。車輛通過沖突點時，有相互擠、碰、撞的可能性，沖突點越多，對交通安全及交叉口通行能力的影響就越大。從產(chǎn)生沖突點的交通狀態(tài)分析可知，交叉點對交叉口的行車安全和交通影響遠(yuǎn)比分流點和合流點要大。此外，機(jī)動車還與非機(jī)動車和行人產(chǎn)生沖突。根據(jù)上述條件，若相交道路均為雙車道時，在沒有交通控制的路口，通過幾何作圖方法，其交通沖突點的分布可以用式3-3表示REF_Ref295762836\r\h[11]:式（3-3）式（3-4）式中：分流沖突點數(shù)量；合流沖突點數(shù)量；（直行與左轉(zhuǎn)車輛造成的）交叉沖突點總數(shù)；__交叉口相交道路條數(shù)。三岔路口：四路交叉口：五路交叉口：研究表明沖突產(chǎn)生的原因主要是由于直行和左轉(zhuǎn)車輛相交所致，它是引起各種車輛之間，車輛與行人之間肇事的最主要、最直接的因素。另外，在沒有實行交通控制的三路、四路、五路及六路交叉口以每向為單向機(jī)動車流來統(tǒng)計，交叉沖突點數(shù)分別為3、16、50、120?？梢娢迓方徊娴臎_突點數(shù)總數(shù)已經(jīng)由三路交叉的3個增加到50個。因此規(guī)劃道路系統(tǒng)時，應(yīng)該盡量避免5條或者5條以上的道路相交叉，以便道路交通的簡化和暢通。1.1.3信號控制與無信號控制信號控制(這里是兩相位信號控制)交叉與無信號控制交叉口相比較，沖突點數(shù)明顯減少，相位設(shè)置越多，沖突點個數(shù)越少。下面將兩相位控制下的交叉口各類沖突點列于表3-1：表3-1兩相位信號控制標(biāo)準(zhǔn)十字路口機(jī)、非、行各類沖突點數(shù)目統(tǒng)計表沖突類型交叉點合流點分流點小計總計機(jī)—機(jī)4441240個其中：交叉點30個分流點8個合流點8個機(jī)—非140014機(jī)—行4004非—非44412非—行4004四相位信號控制交叉口由于將直行、左傳、右轉(zhuǎn)車流實現(xiàn)了時間上的分離，所以基本上排除了機(jī)動車之間的交叉沖突，大大降低了發(fā)生交通事故的可能性。表3-2為四相位的各類沖突點：表3-2四相位信號控制標(biāo)準(zhǔn)十字路口機(jī)、非、行各類沖突點數(shù)目統(tǒng)計表沖突點無信號控制（四路）信號控制（兩相位四路）相交道路的條數(shù)相交道路條數(shù)345345分流點38152或144合流點38152或146左轉(zhuǎn)沖突點312451或024直行沖突點045000沖突點總數(shù)932805或210141.4沖突點影響因素小結(jié)通過以上分析可知，影響沖突點的因素有：1.交叉口相交道路的條數(shù)交叉口沖突點數(shù)，隨相交道路條數(shù)的增加而成幾何級數(shù)增加，特別是交叉沖突點增加速度更快。2.左轉(zhuǎn)交通流如果對交叉口中一條或多條分岔路口的左轉(zhuǎn)交通流實行有效地