信號控制道路平面交叉口交通沖突研究

杜靖毅

摘? 要：信號控制道路平面交叉口具有非常明顯的混合交通流的特點，也是引發平面交叉口交通擁堵或是交通沖突問題的重要原因，在相同相位但是方向不同的機動車和機動車之間或是機動車和非機動車之間可能會有一定的干擾和沖突，導致交通的正常性與平面交叉口的樞紐功能等受到一定影響。為保證信號控制平面交叉口交通沖突問題的有效應對，該文主要分析交通沖突的發生原因，利用模型的方式分析實際情況充分展現出信號控制道路平面交叉口的交通沖突問題形成機理，為問題的解決提供幫助。

關鍵詞：信號控制道路平面交叉口? 交通沖突? 模型? 預測? 問題的應對

中圖分類號：U491.2+3? ?文獻標識碼：A

Abstract： Signalized intersections have obvious characteristics of mixed traffic flow， which is also an important cause of traffic congestion or traffic conflict at intersections. There may be some interference and conflict between motor vehicles and non motor vehicles in the same phase but in different directions， resulting in a certain impact on the normality of traffic and the hub function of grade intersection. In order to ensure the effective response to the traffic conflict problem of signal controlled intersection， this paper mainly analyzes the causes of traffic conflict， analyzes the actual situation by means of model， fully shows the formation mechanism of traffic conflict problem of signal controlled Road intersection， and provides help for the solution of the problem.

Key Words： Signalized intersection; Traffic conflict; Model; Prediction; Response to problems

信號控制道路平面交叉口交通沖突問題分析的過程中，可通過廣義線性模型的方式了解機動車和非機動車與機動車和機動車之間的交通沖突問題，構建相應的沖突預測模型，形成良好的沖突問題分析和研究作用。

1 道路平面交叉口交通沖突

1.1機動車與機動車沖突

從本質層面而言，信號控制道路平面交叉口具有道路交通的網絡銜接功能和交通流疏導功能，可以確保交通流方向的合理調整，但是在實際應用的過程中由于相同相位但是不同方向的交通流量相互可能會發生交通沖突，很容易導致出現交通時空資源競爭的現象，引發交通擁堵的問題和混亂的問題，甚至還會出現安全事故。最為典型的就是機動車與機動車之間出現交通沖突，例如：機動車相互有直行和對向左轉方面、右側右轉河流方面或者是左轉和對向右轉河流方面的沖突問題、追尾事件、違規事件等，并且各類沖突問題的發生頻率存在一定的差異性，而出現此類沖突問題的原因主要涉及到：（1）左轉車流的因素。左轉向的機動車會導致車流相互之間出現沖突問題的頻率增加，和對向直行車流之間出現沖突問題，尤其是在相交點位之中的車流分布數量增多的情況下出問題的發生率就越高，導致交叉口區域位置中的車流通行受到不利影響，干擾的現象非常嚴重;由于執行交通的數量比左轉交通的數量高，車輛在左轉的過程中很難獲得充足的穿越間隙，如果左轉車輛較多，那么就會在一個周期范圍之內無法全部地完成左轉車輛的通行，下一個周期的組織造成不利影響。（2）交通數量的因素。一般情況下在機動車與機動車出現交通沖突問題的過程中主要是兩股或者是多股交通流互相之間競爭道路資源所引發，以5 min為時間進行統計分析發現在5 min的范圍之內車輛的數量越大出現機動車與機動車相互之間的沖突問題也就越多。（3）車頭時距的因素。此類因素主要就是微觀交通運行過程中的參數，可以將駕駛員的行為特點反映出來，尤其是平面交叉口的交通形式非常復雜，直行機動車的車頭時距會使得兩個車輛在某個時間段之內的通過間隔受到影響，也會直接決定是否會出現直行機動車和左轉機動車的沖突問題，例如：在直行機動車車頭時距很小的情況下，對向左轉的機動車可能會利用突然減速的方式、突然停車的方式等預防和直行機動車相撞，而這樣也很容易引發沖突事件[1]。（4）速度的因素。在交通運行的過程中速度屬于微觀參數，可以將車輛在平面交叉口領域中的運作狀態準確反映出來，駕駛員需要結合對向車輛進入道路交叉口的速度情況，明確自身是不是可以穿越對向車輛相互之間的車頭間隙，而且對向車輛的行駛速度也會導致駕駛員的心理受到影響，甚至還會使用突然減速或是停車的方式避讓，容易出現沖突的問題。（5）車型的特點分析。目前在交通領域中機動車的車型可以劃分成為小型、中型與大型三種，其中的小型車輛主要就是小轎車或是小客車或者是長度在6 m之內的機動車，中型車輛主要就是中型貨車、中型巴士或是長度在6 m到12 m之間的機動車，大型車輛主要就是大客車、公交車或者是長度超出12 m的機動車，根據調查小型機動車相互之間出現交通沖突的發生率在66%左右，大型機動車與中型機動車或是大型機動車發生的沖突率為18%左右、9%左右。

1.2機動車與非機動車沖突的類型與形成因素

機動車和非機動車之間出現交通沖突問題，主要就是二者在道路中競爭時空資源，引發交通擁堵現象和秩序混亂的現象，具體原因涉及到以下幾點：（1）交通量因素。從宏觀層面而言機動車和非機動車之間發生沖突問題，主要就是兩種車型同時在某一條道路中競爭資源或是路權，尤其是在信號控制道路平面交叉口方面，不同車流的交通流非常復雜，二者之間也可能會在競爭路權和道路資源期間出現沖突問題。（2）車型特點分析。非機動車主要就是自行車類型與電動自行車類型等，機動車主要就是大型、小型、中型三種車型，一般情況下小型機動車和非機動車之間出現沖突的問題發生率很高，將近81%左右，中型機動車和非機動車之間出現沖突的發生率在12%左右，其余則是大型機動車和非機動車之間出現沖突[2]。

2 信號控制道路平面交叉口交通沖突

2.1 機動車與機動車沖突

2.1.1 創建廣義線性模型

由于發生機動車與機動車之間交通沖突問題的影響因素很多，因此需要創建相應的沖突模型，通過模型的創建展示交通沖突問題的發生規律，同時考慮到出現交通沖突問題屬于機動車相互之間作用之下而產生的隨機性事件，沖突數據信息具備技術數據的特點預測的模型種類較多，應用較為廣泛的就是廣義線性模型，可以全面分析交通沖突問題的影響因素[3]。之所以使用廣義線性模型，原因就是傳統的一般線性模型存在局限性：

公式（1）中的屬于常數，屬于回歸系數，代表的是殘差數據值，所創建的線性模型必須要保證符合下面的幾點假設：其一，模型之內的系數與因變量數據值相互之間有著線性的關系。其二，，符合獨立性的假設。其三，，，符合方差齊性的假設要求。但是由于交通沖突屬于非負性與離散性的隨機整數，不能與一般線性的模型假設條件之間相符，而廣義線性模型在應用的過程中就可以合理進行交通沖突問題的分析研究，主要的模型公式為：

可以將其劃分成為以下幾個部分：其一，隨機性的部分、因變量的部分，也就是在模型公式（2）中。其二，系統化的自變量部分，屬于自變量線性的組合，也就是模型公式（2）中的，屬于，從理論層面而言。其三，連接函數的部分，也就是模型公式（2）之內的函數g（），具有恒等性的特點，因此。在該模型中由于采用了連接函數，使得應用的范圍與一般線性模型相比有所拓寬，除了能夠進行因變量連續性數據信息的處理之外還能進行技術數據或是離散數據的處置，具有一定的應用意義[4]。

2.1.2 創建沖突預測模型

創建沖突預測模型能夠確保提前預測和分析可能會出現的交通沖突現象、相關的問題，便于制訂完善的預防和應對計劃方案。從本質層面而言廣義線性模型一般情況下是交通領域中的泊松回歸模型，因變量必須要與泊松分布的要求相符，而在交通沖突預測的過程中直行車輛、對向左轉車輛之間相互沖突數據信息在泊松分布方面處于服從的狀態，與模型均值要求、方差相等的標準等相符，所以可以使用泊松回歸分析模型對直行機動車、對向左轉機動車的沖突進行預測。

例如：通過代表在i時間段范圍之內期望出現的沖突數據信息，那么在這個時間段之內就能夠準確進行個沖突數據的概率分析與觀測。對沖突問題的形成因素進行研究與分析可以了解到，主要涉及到車頭時距方面、時速方面、車型方面、交通量方面等，因此可以將此類數據當作是模型之內的候選變量，設置的時間間隔長度為5 min，按照泊松模型的具體要求和規定等選擇時間間隔范圍之內全部沖突的車頭平均時距數據信息、直行機動車與左轉機動車的平均速度數據信息，利用模型準確描述、分析各類候選變量內容[5]。

通過創建泊松模型針對信號控制平面交叉口交通沖突的數據信息進行擬合，現場區域收集、存儲大量的交通沖突數據信息內容，利用現代化的軟件系統開展回歸性的計算工作，模型的表達方式為公式（3）。

在公式（3）之內的主要就是直行交通量數據值、對向左轉交通量數據值、對向左轉大車比例數據值、對向左轉速度數據值、對向直行速度數據值。在模型分析的過程全面了解不同侯變量對交通沖突所產生的影響，研究不同侯變量的情況、數據值等，這樣在各類數據信息的支持下就可以準確分析影響機動車、機動車相互之間出現交通沖突問題的因素，為應對與解決問題提供幫助[6]。

2.2 機動車與非機動車沖突

信號控制道路平面交叉口的機動車、非機動車之間的交通沖突問題，是兩種車流之間互相進行道路資源競爭、互相進行路權競爭之后出現的隨機事件，所以沖突數據信息也屬于計數數據，因此可以創建與上述機動車、機動車之間交通沖突的廣義線性模型。在此過程中應該研究此類交通沖突問題的分布特點，便于合理創建沖突預測模型，明確需要服從的概率分布。在此之后就要合理創建關于非機動車與機動車的沖突預測模型，按照泊松分布的特點使用泊松回歸模型進行處理，將交通量數據信息、機動車車型數據信息、非機動車車型數據信息、速度數據信息等作為侯變量，考慮實際沖突問題的特征增設非機動車左轉比例的侯變量，研究5 min間隔時間段之內的非機動車與機動車交通量最高數據值、最低數據值、平均數據值，分析非機動車左轉比例、電動自行車與機動車大車比例的最高數據值、最低數據值、平均數據值，同時還需明確機動車速度的最高數據值、最低數據值、平均數據值。將所有數據值作為基礎創建泊松回歸模型，主要為公式（4）。

在公式（4）中的主要就是非機動車交通量數據值，主要就是機動車交通量數據值，代表的是非機動車左轉比例，代表的是電動自行車比例。完成模型的創建之后就可以按照公式計算的指標、內容等分析各類侯變量對交通沖突所產生的影響，明確形成顯著性影響的因素，這樣在一定程度上可以通過公式的計算增強交通沖突問題的分析效果。例如：在（4）的模型公式中由于本次所選擇的交叉口大車的比例很小，平均數值為0.08，因此大車對交通沖突所產生的作用不是非常顯著，所以在日后如果交叉口的大車比例較高，就應進一步利用泊松模型進行計算和分析，明確大車比例對交通沖突所產生的影響。

3結語

綜上所述，信號控制道路平面交叉口交通沖突的問題主要就是機動車和機動車之間、機動車與非機動車之間的沖突，發生問題的因素和交通量與車型等存在直接的聯系，為合理解決此類問題應準確進行未來交通沖突問題的預測，創建機動車和非機動車之間、機動車和機動車之間的交通沖突預測模型，準確預測的情況下合理進行處理，預防發生交通沖突問題，維護交通的安全性。

參考文獻

[1]孟祥海，馬億鑫，孫佳豪.城市道路平面信號交叉口交通事故成因分析[J].交通工程，2020，20（3）：1-6，13.

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[3]李素蘭，張謝東，施俊慶，等.信號控制交叉口交通流建模與通行能力分析[J].公路交通科技，2017，34（12）：108-114.

[4]胡路.城市道路交叉口電動自行車與機動車交通沖突研究[D].蘭州：蘭州交通大學，2017.

[5]龍可可，楊曉光.基于混合交通流的信號交叉口綠燈間隔設計方法[J].交通信息與安全，2019，37（2）：56-61，69.

[6]李寧.考慮慢行交通的平面交叉口交通組織優化研究[D].西安：長安大學，2017.