穿村鎮(zhèn)公路交叉口優(yōu)化研究

張志清 周宇亮 玉俊杰 賈 巖 陳 瑞 任 慧

（北京工業(yè)大學(xué)交通研究中心1） 北京 100024） （華杰工程咨詢有限公司2） 北京 100029）

穿村鎮(zhèn)公路是一類具有農(nóng)村公路特點，穿越村鎮(zhèn)的過境公路，公路等級一般為二、三級.其突出問題是交通事故率高，且事故程度嚴(yán)重.如北京地區(qū)很多穿村鎮(zhèn)公路在設(shè)計時，缺乏完善的規(guī)劃，管理工作力度不足，導(dǎo)致“街道化”現(xiàn)象嚴(yán)重，兩側(cè)隨意“開口”，大量“開口”無規(guī)范設(shè)計，無鋪裝.研究表明，道路交叉口為事故的多發(fā)點［1］，而數(shù)量眾多設(shè)計不規(guī)范的路口，密集地分布在公路兩側(cè)，交叉口視距不良，導(dǎo)致其安全使用性能降低，造成了嚴(yán)重的交通沖突.本文選取1條典型的穿村鎮(zhèn)路段作為研究對象，結(jié)合具體問題進行分析研究.

1 穿村鎮(zhèn)公路交叉口問題分析

琉辛路是是典型的穿村鎮(zhèn)公路，它連接北京市懷柔區(qū)和密云縣的主要公路，位于密云水庫北部山區(qū)，起點為懷柔區(qū)琉璃廟鎮(zhèn)，終點為密云縣高嶺鎮(zhèn)辛莊村，經(jīng)過黃土坎、燕落村和不老屯等多個行政村鎮(zhèn).

本次調(diào)查研究選取的路段是琉辛路燕落村段，該路段里程為K55＋540～K56＋400，共860 m，橫穿燕落村.經(jīng)統(tǒng)計，燕落村路段有了交叉口26個，平均33m 一個，研究針對性較強.燕落村段的道路平面交叉口調(diào)查表見表1.

表1 琉辛路燕落村段交叉口調(diào)查表

可以看出，密集布置的交叉口，一方面增加了交通橫向干擾，提高了交通沖突的概率，另一方面也使駕駛員信息過載，易引發(fā)交通事故.

另外，由表中數(shù)據(jù)可以看出，路段中很多路口設(shè)置不規(guī)范.大量路口沒有鋪裝，沒有劃清車道，沒有設(shè)置減速讓行標(biāo)志等安全設(shè)施.交通流處于機、非、行人混行狀態(tài)，降低了道路通行能力，增加了道路交通管理難度.其次，若干路口為畸形交叉口，如相交角度小于60°，不滿足規(guī)范要求［2］.

2 穿村鎮(zhèn)公路交叉口安全評價

交通沖突技術(shù)（traffic conflict technology，TCT）以交通沖突數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)［3］，采用交通沖突數(shù)據(jù)，具有“大樣本、長周期、大區(qū)域、高信度”等統(tǒng)計學(xué)優(yōu)點［4］.該技術(shù)已被應(yīng)用到交叉口或路段等地點的安全研究方面，如路段沖突判定［5］、路段沖突調(diào)查技術(shù)方面，并取得了許多成果.

由于交通沖突技術(shù)依據(jù)的是道路交通量和沖突數(shù)量，影響安全水平因素間的相互關(guān)系也不完全清楚，處于灰色狀態(tài).所以運用灰色理論，提高評價水平［6］.

確定交通安全評價指標(biāo)時，一般采用觀測小時的時均沖突數(shù)（traffic conflicts，TC）與時均混合當(dāng)量交通量MPCU 之比來評價交叉口的安全水平，這個比值就稱之為沖突率［7］.分析數(shù)據(jù)的累積百分頻率，繪制累積百分頻率曲線，在曲線上確定不同累積百分頻率所對應(yīng)的數(shù)值，作為灰類的白化值.優(yōu)、良、中、差4 個灰類級別，選取20%，40%，60%和80%的累積百分頻率所對應(yīng)的點λ1，λ2，λ3，λ4來確定.

記聚類權(quán)為ηjk，k 為評價灰類，且k∈｛1，2，…，k｝，k為灰類種數(shù).ηjk按下式確定

式中：ηjk為第j 項評價指標(biāo)歸入k 種灰類的聚類權(quán)；λjk為第j 項評價指標(biāo)屬于第k 種灰類的白化值.

按下式求出第i個評價對象對于第k 個灰類的聚類評估值σik：

評價對象i的灰聚類評估序列σi＝（σi1，σi2，…，σik），評價對象所屬灰類為k＊，滿足σik＊＝max｛σi1，σi2，…，σik｝，從而確定聚類對象的安全狀況等級，因為安全狀況等級為四級，k取4.

表2 量綱一的量數(shù)據(jù)處理表

根據(jù)表2所列26個支路路口的數(shù)據(jù)，繪制累積百分頻率曲線圖，確定4個灰類的白化值為：λ1＝0.6600，λ2＝0.8040，λ3＝0.8560，λ4＝0.9130，nik＝1.0.

同式（2）可知σik＝fik，然后σik＊＝max｛σi1，σi2，…，σik｝決定聚類對象的安全狀況等級，如表3所列.

表3 聚類分析及評價表格

3 穿村鎮(zhèn)公路交叉口設(shè)計方案優(yōu)化

接入管理技術(shù)是一種對干道和支路進行系統(tǒng)管理與控制的方法，核心思想是限制主干道上的公路接入點，以避免對主干道上的交通流產(chǎn)生過大的交通干擾［8－11］.見圖1.

既有研究表明，隨著接入道路比例的增大，相應(yīng)的交通事故率也會增加，但同時，過大的接入間距會降低臨近區(qū)域的出行便捷性.

圖1 接入管理技術(shù)示意圖

同時也要根據(jù)實際情況進行改造.主要內(nèi)容有路口轉(zhuǎn)彎半徑，路口寬度，安全設(shè)施設(shè)計等.路口寬度視交通量大小而定.支路需劃分車道，必要的標(biāo)線（如減速讓行標(biāo)線）、標(biāo)志（讓行標(biāo)志）需加設(shè).

利用上述理論對燕落村段交叉路口進行改造，優(yōu)化結(jié)果見表4.

表4 交叉口優(yōu)化處理表

4 穿村鎮(zhèn)公路交叉口優(yōu)化結(jié)果分析

根據(jù)優(yōu)化處理的方案，制作出優(yōu)化后的道路模型，并加載相應(yīng)數(shù)量的交通量，統(tǒng)計得到優(yōu)化后的交通沖突數(shù)據(jù)及通行時間的處理結(jié)果，見表5，表6.

表5 優(yōu)化后交通沖突數(shù)據(jù)處理表

表6 通行時間數(shù)據(jù)處理表

由表5數(shù)據(jù)可以看出，沖突數(shù)量總數(shù)由842下降到238，下降72%，有明顯的下降，且經(jīng)過交叉路口的拓寬和有效的交通渠化后，單個路口的沖突率在一個較好的水平.

根據(jù)表6實驗數(shù)據(jù)分析，道路安全使用性能和交通便捷性上都有提高.

5 結(jié)束語

綜上所述，針對穿村鎮(zhèn)公路的交叉口交通沖突嚴(yán)重問題，交通沖突技術(shù)能夠在科學(xué)分析的基礎(chǔ)上提出有效降低沖突程度的方案.它應(yīng)用灰色聚類模型進行分析，得到對支路路口的評估，利用接入管理技術(shù)的理念對道路上的支路路口進行科學(xué)優(yōu)化，完成了對穿村鎮(zhèn)公路交叉口問題從評估到優(yōu)化解決的過程.通過分析，路段沖突率明顯降低，居民出行的安全性和便捷性也有所提升，優(yōu)化效果較為明顯.可以說，應(yīng)用交通沖突技術(shù)優(yōu)化穿村鎮(zhèn)公路交叉口，為解決穿村鎮(zhèn)公路交通沖突問題，提供了一個借鑒與參考.

［1］袁 浩，程建川，黃曉明.交叉口視距的三維模型研究［J］.公路交通科技，2007，24（12）：136－139.

［2］蘇 澎，唐伯明，劉唐志，等.山區(qū)農(nóng)村公路交叉口交通安全問題分析及對策［J］.公路，2009，7（7）：50－54.

［3］海頓克列斯特.交通沖突技術(shù)［M］.張 蘇，譯.成都：西南交通大學(xué)出版社，1994.

［4］田 建，李 江，席建峰，等.基于系統(tǒng)聚類的城市道路交叉口安全評價方法研究［J］.武漢理工大學(xué)：交通科學(xué)與工程版，2006，6（12）：1038－1040.

［5］周 偉，羅石貴.路段交通事故多發(fā)點的沖突判定方法［J］.中國公路學(xué)報，2000，13（1）：81－86.

［6］成 衛(wèi)，丁同強，李 江.道路交叉口交通沖突灰色評價研究［J］.公路交通科技，2004，21（6）：97－100.

［7］成 衛(wèi).城市交通沖突技術(shù)理論與應(yīng)用［M］.北京：科學(xué)出版社，2006.

［8］王菲華，郝雪峰.接入管理技術(shù)在道路交通安全中的應(yīng)用［J］.交通科技與經(jīng)濟，2008，50（6）：5－7.

［9］王 婧，吳 煉，何 杰.城市錯位交叉口信號控制方案優(yōu)化研究［J］.交通信息與安全，2012，30（3）：55－58.

［10］孫 超，徐建閩.單點交叉口信號控制及仿真［J］.交通信息與安全，2009，27（2）：60－63.

［11］熊英格，徐卓立，劉好德.基于浮動車數(shù)據(jù)的交叉口范圍動態(tài)劃分方法［J］.交通信息與安全，2009，27（5）：90－94.