普通公路不同橫斷面布置方案的交通仿真安全評(píng)價(jià)

于紀(jì)淼

摘 要：交通仿真技術(shù)可有效體現(xiàn)交通流的隨機(jī)因素，按設(shè)想要求實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)態(tài)交通狀況的重現(xiàn)，從而大大降低現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)要求。本文主要對(duì)普通公路現(xiàn)狀橫斷面布置和推薦橫斷面布置方案進(jìn)行交通仿真安全分析。結(jié)果表明：推薦方案相對(duì)更安全，優(yōu)于現(xiàn)狀方案。

關(guān)鍵詞：普通公路;橫斷面布置;交通仿真;安全評(píng)價(jià)

中圖分類(lèi)號(hào)：U491.112 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2021）18-0088-04

Abstract： Traffic simulation technology can effectively reflect the random factors of traffic flow and reproduce the dynamic traffic conditions according to the assumption requirements， which greatly reduces the requirements of field test. This paper mainly analyzed the traffic simulation safety of the current cross-section layout and the recommended cross-section layout scheme of ordinary highway. The results show that the recommended scheme is relatively safer and better than the current scheme.

Keywords： ordinary highway;cross section layout;traffic simulation;safety evaluation

交通仿真指利用仿真技術(shù)來(lái)研究交通行為，是一項(xiàng)對(duì)交通運(yùn)動(dòng)隨時(shí)間和空間的變化進(jìn)行跟蹤描述的技術(shù)[1]。交通仿真的作用在于對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)或未來(lái)系統(tǒng)的交通運(yùn)行狀況進(jìn)行再現(xiàn)或預(yù)先把握，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜的交通現(xiàn)象進(jìn)行解釋、分析，并找出問(wèn)題的癥結(jié)，最終對(duì)所研究的交通系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化[2]。與傳統(tǒng)的交通分析技術(shù)相比，交通仿真技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于：①模型機(jī)制的靈活性和柔軟性;②模型描述的準(zhǔn)確性和靈活性;③交通分析的開(kāi)放性;④強(qiáng)大的路網(wǎng)動(dòng)態(tài)交通狀態(tài)描述功能。

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展和交通流量的增長(zhǎng)，早期修建的部分特殊橫斷面普通二級(jí)公路，出現(xiàn)交通事故聚集的趨勢(shì)。為了增強(qiáng)特殊橫斷面普通公路車(chē)道布設(shè)的安全性，通過(guò)調(diào)查分析并結(jié)合諸多因素，提出了推薦橫斷面布置方案。本研究分別對(duì)部分路段現(xiàn)狀橫斷面布置及推薦橫斷面布置方案進(jìn)行交通仿真安全評(píng)價(jià)，選出交通仿真條件好、安全風(fēng)險(xiǎn)低的橫斷面布置方案，力求為普通公路運(yùn)行安全的提升提供技術(shù)支撐，也為相似項(xiàng)目的設(shè)計(jì)提供借鑒。

1 普通公路交通仿真方案制定

根據(jù)交通仿真模型對(duì)研究對(duì)象描述程度的不同，可將其分為微觀仿真、中觀仿真、宏觀仿真和交通規(guī)劃仿真[3]。國(guó)內(nèi)外微觀交通仿真模型和軟件主要有VISSIM、TSIS CORSIM、TransModeler等，其中，VISSIM因具有集成度高、參數(shù)調(diào)整方便等優(yōu)勢(shì)而被廣泛應(yīng)用。本研究采用VISSIM進(jìn)行微觀仿真分析，具體流程見(jiàn)圖1。

1.1 交通仿真主線參數(shù)設(shè)定

1.1.1 主線設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。選取80 km/h設(shè)計(jì)速度的二級(jí)公路。根據(jù)實(shí)地調(diào)查，路段現(xiàn)狀橫斷面為：硬路肩4.25 m×2+行車(chē)道3.75 m×2，雙車(chē)道斷面總寬度為16 m。

推薦橫斷面方案行車(chē)道寬度為3.75 m，硬路肩寬4 m，推薦橫斷面布置方式如表1所示。

分別對(duì)現(xiàn)狀橫斷面及推薦橫斷面布置方案進(jìn)行交通仿真，并得出仿真結(jié)果。

1.1.2 主線交通量。根據(jù)實(shí)測(cè)交通量數(shù)據(jù)（包括交通組成、機(jī)動(dòng)車(chē)、非機(jī)動(dòng)車(chē)及行人交通量情況等），選取實(shí)測(cè)同類(lèi)別路段交通量數(shù)據(jù)中的最大值作為本項(xiàng)目的仿真交通量，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2和表3。

1.2 交通流特性參數(shù)設(shè)置

根據(jù)以上數(shù)據(jù)建立仿真模型后，需要設(shè)置交通流特性參數(shù)及行駛規(guī)則，以便真實(shí)地模擬實(shí)際車(chē)流在路網(wǎng)中的運(yùn)行。交通流特性參數(shù)設(shè)置具體見(jiàn)表4。

1.3 評(píng)價(jià)參數(shù)設(shè)置

本次試驗(yàn)主要對(duì)常用的兩大類(lèi)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)、輸出和評(píng)價(jià)。其中，常用的間接安全分析模型基礎(chǔ)參數(shù)包括TTC、PET、DeltaS，在仿真中可通過(guò)車(chē)輛運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)提取;常用的交通沖突性能參數(shù)包括交通沖突數(shù)、交通沖突率。當(dāng)確定了發(fā)生交通沖突的臨界條件時(shí)，沖突個(gè)數(shù)及沖突率即可計(jì)算出來(lái)。采用的主要評(píng)價(jià)參數(shù)見(jiàn)表5。

1.4 模型設(shè)定

在進(jìn)行模型建立和分析時(shí)進(jìn)行了如下設(shè)定：①車(chē)輛的幾何尺寸、3D模型和加、減速性能等，均根據(jù)本項(xiàng)目的實(shí)際交通組成及交通量預(yù)測(cè)情況，對(duì)VISSIM內(nèi)建模型進(jìn)行了調(diào)整[5]，使其盡可能符合本項(xiàng)目實(shí)際情況;②建模時(shí)根據(jù)相關(guān)研究成果，對(duì)混合交通等特征路段進(jìn)行了超車(chē)情況的調(diào)整，使之更符合仿真要求;③仿真建模時(shí)，公路行車(chē)道寬度、公路縱坡等均按照實(shí)際進(jìn)行設(shè)定，使其盡量與設(shè)計(jì)匹配;④本項(xiàng)目交通仿真路徑選擇決策點(diǎn)設(shè)置盡可能與交通標(biāo)志匹配，以保證駕駛?cè)擞谐渥愕奶崆皼Q策時(shí)間。現(xiàn)狀橫斷面和推薦橫斷面布置方案仿真模型見(jiàn)圖2和圖3。

2 交通仿真安全運(yùn)行參數(shù)評(píng)價(jià)

2.1 交通仿真評(píng)價(jià)參數(shù)設(shè)定及分析

采用交通仿真手段進(jìn)行交通安全問(wèn)題分析時(shí)，主要以交通沖突參數(shù)表征公路行車(chē)安全的風(fēng)險(xiǎn)。本項(xiàng)目采用仿真軟件VISSIM及SSAM進(jìn)行交通沖突分析。將實(shí)際測(cè)得的流量作為仿真輸入流量，仿真試驗(yàn)時(shí)間為每次1 h，并進(jìn)一步將仿真結(jié)果輸入SSAM軟件進(jìn)行分析，得出典型路段（設(shè)計(jì)速度80 km/h特殊橫斷面的二級(jí)公路）交通沖突率性能參數(shù)。為了減少仿真的隨機(jī)性，各方案采用5 h不同隨機(jī)車(chē)輛輸入進(jìn)行仿真，取5次仿真參數(shù)的平均值作為評(píng)價(jià)依據(jù)，得到各方案仿真路段相關(guān)評(píng)價(jià)參數(shù)。具體結(jié)果見(jiàn)表6。

從表6可以看出，推薦方案交通沖突的指標(biāo)TTC、PET平均值較大，同時(shí)相對(duì)速度較小。從整體上來(lái)看，推薦橫斷面布置方案相對(duì)更安全。

2.2 交通沖突仿真方案分析

模型顯示的交通沖突主要聚集在外側(cè)車(chē)道上。結(jié)合圖4中不同方案交通沖突分布結(jié)果，對(duì)本項(xiàng)目進(jìn)行交通沖突具體分析時(shí)得到路段內(nèi)的交通沖突數(shù)，計(jì)算出路段交通沖突率。

根據(jù)仿真結(jié)果，現(xiàn)狀橫斷面布置方案的總沖突為28次，其中追尾沖突16次，換道沖突12次，交叉沖突0次;推薦橫斷面布置方案的總沖突數(shù)為6次，均為追尾沖突。交通沖突率結(jié)果見(jiàn)表7，交通沖突分布對(duì)比見(jiàn)圖5。

3 結(jié)論

①推薦方案交通沖突的指標(biāo)TTC、PET平均值較大，同時(shí)相對(duì)速度較小，因此，整體上推薦橫斷面布置方案相對(duì)更安全。

②本項(xiàng)目發(fā)生交通沖突最多的為現(xiàn)狀方案東向西路段，發(fā)生沖突最少的為推薦方案西向東路段。兩個(gè)方案中東向西路段的沖突率均高于西向東路段，這與東向西路段的交通量大于西向東交通量有關(guān)。

③由仿真結(jié)果具體數(shù)據(jù)知，推薦方案的交通沖突均發(fā)生在外側(cè)車(chē)道上，為非機(jī)動(dòng)車(chē)間的沖突。這與推薦方案將外側(cè)4 m車(chē)道設(shè)為硬路肩且僅允許非機(jī)動(dòng)車(chē)行駛一致，側(cè)面說(shuō)明本仿真與實(shí)際交通情況的吻合性好。

④從交通沖突率來(lái)看，本報(bào)告推薦的橫斷面布置方案優(yōu)于現(xiàn)狀橫斷面方案，推薦方案合理、可行。

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