交叉口交通沖突仿真分析

朱新征

摘? 要：城市現有的道路在滿足人們的交通需求的同時，也會發生交通事故、道路擁擠等一些安全問題。交叉口是城市交通的瓶頸，及時發現交叉口存在的安全隱患，可以改善整個城市道路交通安全水平。本文對一交叉口進行交通數據采集，并應用VISSIM軟件進行仿真模擬，發現問題，并分析不同因素對交叉口沖突的影響，以微觀仿真的結果為依據提出了對道路交叉口的改善措施。

關鍵詞：交叉口? 安全? 仿真? 改善

中圖分類號：TP391.9 ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2021）03（a）-0181-04

Simulation Analysis of Traffic Conflicts at Intersections

ZHU Xinzheng

（Shenyang Ligong University，? Shenyang， Liaoning Province， 110159 China）

Abstract： The existing roads in the city meet people's traffic needs， but also have traffic accidents， road congestion and other safety problems. Intersection is the bottleneck of urban traffic， timely detection of intersection safety hazards can improve the level of urban road traffic safety. In this paper，? the traffic data of an intersection is collected，? and the simulation is carried out by using VISSIM software. The problems are found，? and the influence of different factors on the intersection conflict is analyzed. Based on the results of micro simulation， the improvement measures for the road intersection are put forward.

Key Words： Intersection; Safety; Simulation; Improvement

城市交叉口是不同通行方向交通流匯合的節點，由于各交通流之間相互交織、匯聚，會產生很多潛在的碰撞危險點，進一步可能會導致交通事故的發生。交通量大、沖突點多、行車視線差等原因[1]均導致交叉口處的事故突出，因此，城市交叉口的交通安全隱患，引起了人們廣泛的關注。

交通沖突和事故有聯系，交通沖突在一定程度上可以被認為是不安全的交通行為，這樣就會有較大概率導致交通事故的發生，因此常常采用交通沖突用于安全評估。

1? 交通沖突理論

1997年Amundsen 等學者首次正式提出了交通沖突的定義：兩個或兩個以上道路使用者在特定時間和空間上彼此相互靠近到一定程度，此時，如果他們不及時調整改變自己的運動軌跡，那么車輛就有可能發生碰撞，這種現象稱為交通沖突[2]。交通沖突有多種分類方法。按照發生交通沖突的對象，可以分為機動車之間的沖突、機動車與非機動車之間的沖突、非機動車之間的沖突、非機動車與行人之間的沖突、行人之間的沖突。按照發生沖突時車輛的行駛軌跡，可以分為合流沖突、分流沖突、交織沖突[3]。合流沖突指不同來車方向的交通流匯聚為同一方向，這個匯合點就被稱為合流沖突點，合流沖突角越大，沖突發生概率越大。分流沖突指相同來車方向的交通流在某一點上分為兩個不同方向，這個分離點被稱為分流沖突點。交織沖突指兩個不同來車方向的交通流在某點發生交匯，之后又分為兩個不同方向的交通流。不同的沖突點的危險性也不同，從危險的嚴重性由高到低分別是合流沖突、交織沖突，降低交叉口沖突影響，除了減少沖突個數，還可以從降低交通沖突危險程度著手。

交通沖突技術是基于一定的測量方法和判別標準，對交通沖突發生的過程以及嚴重程度進行定量測量和判別的一種技術，同時也是一種非事故統計的交通安全評價方法[3]，也是定量分析交通問題的重要方法。對道路交通安全綜合評價不只是了解該交通系統的安全狀況，更重要的是找出其中存在的問題，從而對道路提出相關的改善建議。以交通事故來評價道路交通安全，存在很多無法解決的問題，如樣本量小、周期長，影響因素復雜等，而采用交通沖突技術，就可以避免這些缺陷和不足，因為交通沖突發生的過程具有可測量、可觀測、可記錄的特點。

2? VISSIM交通仿真技術

VISSIM是德國PTV公司開發的評價交通工程設計和城市規劃方案的有效工具。VISSIM有廣泛交通情景的微觀交通模擬器，能夠精確描述信號燈周期變化，構建不同類型的道路，精確描述道路的幾何特性，道路數，道路寬度以及限速等，能夠較準確地反映多種需要模擬的交通運行現象，具有強大的細致建模能力，因而在交通科學研究中應用較廣泛。

VISSIM仿真過程大致可分為靜態數據輸入、動態數據輸入、運行仿真微觀模型、調試模型、結果輸出等過程。通過調查數據輸入建立仿真模型，運行仿真結果輸出數據，對比實際運行狀態進行調試，對仿真過程沖突數進行判別，形成模型的基本安全評價，針對評價結果進行分析，對模型部分參數進行改善后，再次運行模型進行仿真，檢驗對降低沖突數是否有效，從而提出交叉口改善措施。

3? 實例分析

3.1 數據采集

該交叉口東西走向雙向六車道，其中含有一個左轉專用道，限速為60km/h。南北走向雙向四車道，限速為50km/h。道路兩旁均有非機動車道，機動車道寬度為3.75m。附近有購物廣場和商廈。

建立仿真模型需要交通量、車速、交通控制等交通數據。交通量調查采用錄像法，每15min為一個計時單位，統計4個來車方向在單位時間內直行、右轉、左轉的機動車和非機動車的交通量，并分車型統計，且錄像采集數據可反復觀看，有利于核查校對。機動車車速調查采用車牌照法，選擇A，B兩點，分別記錄駛過該點車輛的車牌號及駛過的時刻，用觀測路段起終點距離除以行駛時間計算車速。

該交叉口采用兩相位配時，信號周期為103s，相位一為南北走向通行，其中綠燈時間為45s，紅燈時間為55s，黃燈時間為3s。相位二為東西走向通行。

3.2 靜態數據輸入

根據該交叉口調查的幾何數據，錄入VISSIM軟件繪制交叉口圖形，建立交叉口路網，并根據現有路網的信號配時方案，新建東西方向、南北方向的兩個信號燈組，設置黃燈時間、紅燈結束、綠燈結束以及信號周期。

3.3 動態數據輸入

按照采集的數據對進口道機動車的交通構成進行設置，包括每種車輛類型所占的比例及其期望車速。各進道口車型比例不盡相同，因此需要分別設置。設置好相應的交通構成之后，輸入對應的交通量調查數據，設置車輛路徑，即車輛左轉，右轉，直行的相對車流。由于VISSIM中運行車流方向不同，行駛路徑不同，通過靜態路徑決策、局部路徑決策和動態路徑決策中一種路徑選擇確定分配各個支路交通量比例。調查數據中左轉、右轉、直行的交通量，使用靜態路徑決策進行設置。

沖突區域可以用來反映車輛的優先通行規則，在交叉口中定義優先權[4]。VISSIM中規定車輛經過的路段有交織情況則該處為沖突區域，選中該沖突區域，調整優先通行權，綠色道路優先通行，紅色道路需要等待可穿越間隙才能通過。沖突區域的屬性會對每一輛通過沖突區域車輛的運行計劃計算產生影響。參數設置好后開始仿真運行。

4? 交通安全評價

4.1 評價方法

本文選擇時間距離法來判別交通沖突，根據車輛臨近沖突點的實際速度與距離，通過計算時間分析得到，該方法在一定程度上可以綜合反映道路使用者避讓事故所需的空間距離、速度。如果時間距離小，可以反應出道路上車輛與相撞點之間的的距離很接近或者車輛行駛的速度很高，也可能存在車輛距離相撞點很近且行駛速度很高的情況[5]。

在具體實驗過程中，通過VISSIM仿真了解交叉口沖突狀況，通過計算，得出沖突產生時機動車或非機動車的速度，也就是在沖突車輛采取避讓措施后立即啟動避讓措施，現實觀測的時間點以車輛出現明顯減速等跡象為準。

4.2 沖突分析

仿真結果顯示，左轉車輛與直行車輛的沖突數占比為67%，右轉車輛與直行車輛的沖突占比為33%，交通沖突率為1.51%，機動車之間的交通沖突率并不是很高，因為該路段屬于嚴管路段且有攝像頭，所以沒有發生闖紅燈的現象。但其中左轉與直行的發生沖突占的總沖突數比重較大，因為北進口的左轉車輛與其他道路的左轉車輛相比較多，易于直行的車輛發生沖突。

機動車與行人沖突率為1.38%，多為行人與右轉機動車的沖突，也有因為行人闖紅燈與直行車輛發生的沖突。因為該交叉口對右轉的車流沒有交通控制措施，所以，行人與右轉車沖突較多，這是不可避免的，只能采取降低右轉彎車流的速度或交通渠化的方法，降低行人與右轉機動車的沖突。

機動車與非機動車沖突率為1.69%，可以看出在機機、機人、機非沖突中，雖然機非沖突數不是最多，但沖突率卻是三者中最高的。主要是右轉機動車與直行非機動車的沖突，因為該路口兩者行駛軌跡有重疊，只能通過對控制右轉機動車車速來減少交通沖突的嚴重程度。直行非機動車與左轉或直行機動車的沖突，均是由于非機動車闖紅燈、不走非機動車道等違規行為導致。非機動車速度比機動車車速慢的多，若在交叉口非動車占用機動車道，極易造成機動車的擁擠，增加通過交叉口的延誤，導致沖突發生。因為非機動車這種行駛的隨意性，應著重加強對非機動車駕駛員的安全教育管理，以達到減少沖突的目的。

4.3 交叉口存在的問題

道路交通的運行受多種因素的影響，如人、車、路和環境等，當某些因素發生變化，就會對交通系統產生相應的影響[6]。其中，交通參與者是該系統正常運行的主要影響因素，當交通參與者沒有采取恰當的措施就有可能發生交通沖突。發生交通沖突并不意味著會發生交通事故，如果交通參與者采取恰當的措施，那么交通事故就不會發生，反之如果沒有及時采取避險措施，事故就會發生。車輛也起到重要的影響作用，不同類型的車輛發生交通事故后，造成的損失也不一樣。機動車的速度快、結構復雜且牢固，要著重加強對機動車的管理。同樣，機動車也存在視野盲區，需要通過制定交通規則規避沖突。道路設計是否合理、道路質量是否達標、選取的等級是否合適，交通標志、設施等是否清楚、明顯、有效以及交通信號燈的配時等因素都影響著交通沖突的發生。

（1）根據仿真結果可以看出，該交叉口中左轉與直行的沖突數較多，因為交叉口的東側有商場、市場等原因導致北進口左轉車輛較多。雖然右轉與直行的沖突數占的比重不大，但交通沖突都是交織沖突，交通沖突嚴重，存在較大安全隱患，不可忽略。

（2）交叉口附近有市場、商場等，人流量較多，行人等待過街的時間長，常會發生行人闖紅燈、不走斑馬線等情況，并且交叉口的電動車也較多，而電動車駕駛員駕駛隨意性較大，不按照交通法規要求行駛，等待紅燈時越過停車線、闖紅燈等，均會增加機動車延誤，也阻礙了行人的過街，給交叉口帶來交通安全隱患。

4.4 改善措施

交通沖突可以反映出該地點的交通控制、交通設施、交通法規、交通參與者素質等方面存在的問題，因此可以從這些因素著手進行交叉口改善。

（1）信號配時。

交通信號配時如果設置不合理，不僅起不到控制交通的作用，反而會加重道路的堵塞、增加車輛排隊延誤的情況。信號燈的配時要根據不同的交叉口的情況進行配置。

該路口左轉與直行的沖突數占比較大，原交叉口已經設有左轉專用車道，可直接增設左轉專用相位。在仿真模型中需要新建一個信號控制機，設置黃燈為0s，紅燈結束為100s。綠燈結束為110s，同時還要修改整個交叉口信號控制機組，將紅燈結束的時間更改為110s，綠燈結束的時間更改為156s。然后重新進行仿真，輸出結果，觀察交通沖突數。通過調整再次仿真后，左轉與直行的沖突降為0，右轉與直行沖突率降為0.51%。

（2）交通渠化。

采用交通標志、標線及其他設施等，對行人和不同車型、不同行駛方向、不同行駛速度的車輛進行引導、隔離和管制，使車輛有秩序運行，相互之間不會產生干擾，這樣交通流就可以得到有效的控制。如原路口右轉和直行車輛混行，可以改設右轉專用車道，把右轉與直行車輛分離，來有效地減少交叉口的沖突數。

將右轉利用連接器進行連接，這樣就可以對右轉車輛進行有效的控制，然后再次運行仿真模型，觀? ? ? ?察仿真過程中車輛的沖突數，右轉與直行的沖突率降為1.1%。

（3）交通管理

在早晚的高峰期可加強對行人過街的管理，以及對電動車進行疏導，加強社會宣傳引導，減少機非沖突。

同時，該交叉口所處的地段比較繁華有市場，容易發生碰撞，車速不宜過高，在交叉口設置減速區域，經過仿真后交叉口總的沖突率降為0.84%。

6 結論

對于交通運輸而言，交叉口作為城市路網中重要的節點，它的安全問題是整個路網安全的關鍵。本文在對交叉口進行評價時應用的是基于交通沖突技術的評價方法，通過錄像法對交叉口的車輛數等數據進行調查整理，利用VISSIM建立交叉口模型，觀察車輛的運行軌跡判斷沖突數，把沖突數做為對交叉口進行評價的判斷準則，根據交叉口沖突數的多少，判斷交叉口的安全程度，最后根據分析評價的結果根據交叉口存在的問題提出了相應的建議，并再次進行仿真，獲取數據，前后對比得出結論。

參考文獻

[1] 潘兵宏.基于駕駛人視覺特性和停車視距的公路平面交叉角度研究[J].公路交通科技，2020，37（10）：118-126.

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[3] 高彥生.基于效率與安全的兩相位T型交叉口人行橫道設置[J].中國優秀碩士學位論文全文數據庫， 2017（7）：64-64.

[4] 王亞.基于VISSIM仿真的快速路交織區交通特性研究[J].交通與運輸，2020，33（z2）：72-74.

[5] 汪篤彪.道路交通安全評價綜述[J].智能城市，2017，3（4）：136.

[6] 張鑫.基于交通沖突技術的城市快速路合流區交通安全評價[J].安全與環境工程，2020， 27（4）：174-179.