基于交通沖突率的常規交叉口交通安全評價與優化

黃小芳

(廣西壯族自治區城鄉規劃設計院 南寧 530022)

據統計,我國發生在交叉口的事故數量約占道路事故總數的45%,中心街區道路交叉口事故率約占總事故率的2/3[1-2]。因此,合理分析城市道路交叉口交通安全事故的起因,對交叉口交通安全進行評價與優化,從根源上避免或減少交通安全事故的發生,具有顯著的社會意義和經濟價值。

道路交通安全評價常用的方法有事故數據統計法和交通沖突技術[3]。事故數據統計法邏輯合理,但需要收集大量的事故數據,且事故數據統計中偶然出現的錯漏現象,以及數據的失真分析、數據的延遲均對評價結果產生不同程度的影響,對后期的針對性優化與完善帶來阻礙或偏向[4]。隨著交通沖突技術的提出,交通安全領域的諸多學者隨即利用新技術對交通安全進行評價與分析,該方法為當前的研究熱點之一[5]。前人對交通沖突技術的研究多基于道路現狀條件的研究,對現狀存在的缺陷和隱患提出合理的優化措施和治理對策的內容較少。

鑒于此,筆者以南寧市建設路與仙衣路現狀交叉口為研究對象,利用交通沖突率作為評價指標,對現狀交叉口優化前后的交通安全性進行評價,并將優化前后的評價結果進行對比分析。

1 交通沖突基本理論

道路使用者在行駛過程中,與另外一個道路使用者或者道路設施在時間、空間上相互接近,如果該道路使用者不采取必要的交通行為,如轉換方向、改變車速、緊急制動等,就會發生碰撞的交通現象稱為交通沖突。與交通事故相比,區別在于凡造成人員傷亡或財產損失的交通事件稱為交通事故,反之稱為交通沖突。交通沖突的主要形成過程關系見圖1。

圖1 交通沖突主要形成過程關系圖

1.1 交通沖突安全評價方法

目前,交通沖突數(TC)與交通沖突率(TC/MPCU)被普遍作為綜合評價指標用于城鎮道路交叉口交通安全評價與分析[6]。本文采用文獻[7]中對交通安全等級的評價分級(見表1),完成對交叉口交通安全的等級評價。

表1 交通安全等級評價劃分

1.2 基于交通沖突率的交叉口交通安全評價

利用TC/MPCU作為評價指標對道路交叉口進行交通安全評價時,首要工作是對交叉口進行實地踏勘,對交叉口的沖突量及交通量進行觀測和調查,獲取時均沖突量與時均混合當量交通量。數據收集齊全后,可采用式(1)計算綜合交通沖突率,進而對交叉口的安全水平進行較為客觀的評價與分析。

C=a·R機-機+b·R機-機+c·R機-人

(1)

式中:C為綜合交通沖突率;Rm-n為對象m與n的沖突比例;a、b、c為權重系數,參考文獻[8],取a=0.26,b=0.33,c=0.41,則

Rm-n=(TC)m-n/(Qm·Qn)1/2

(2)

式中:TC為交通沖突數量;(TC)m-n為對象m與n的沖突數量;Qm、Qn為m與n的當量交通量。

2 建設路與仙衣路交叉口交通現狀分析與評價

建設路為城市次干路,大致呈東西走向,標準段為雙向四機動車道,3塊板,設計車速為40 km/h;仙衣路為城市支路,大致呈南北走向,標準段為雙向兩機動車道,1塊板,設計車速為30 km/h。建設路與仙衣路現狀交叉口為全無管控交叉口(平B3類),東、西進口道分別有3條機動車道,布置為1左+1直+1直右,南北進口道分別有2條機動車道,布置為1直左+1直右,現狀交叉口布置示意圖見圖2。

圖2 交叉口現狀布置示意圖

2.1 交通調查

對建設路與仙衣路交叉口早高峰(07:00-08:00)和早平峰(10:30-11:30)2個時間段的交通量進行為期3 d的交通調查,以15 min為一記錄時段,記錄交叉口各個方向的交通觀測數據,并根據CJJ 37-2012 《城市道路工程設計規范》[9]將觀測數據換算成標準車型(見表2),可分別得到該交叉口早高峰和早平峰的時均混合當量交通量。

表2 車輛換算系數

為了提高評價效率,本文擬選取早高峰時段的交通沖突量與時均混合當量交通量的比值對現狀交叉口進行評價。交叉口早高峰時段的當量交通量見表3。

表3 交叉口當量交通量

2.2 交通構成分析

根據現場觀測統計,建設路與仙衣路交叉口的現狀交通構成主要有小汽車、公交車、貨車、非機動車和行人。經過對建設路與仙衣路現狀交叉口進行分時段(早高峰07:00-08:00、早平峰10:30-11:30)的人工觀測調查與數據分析,可以統計出各類交通的占比情況,其中小汽車交通量約占機動車交通量的80%,貨車和公交車的交通量分別約占機動車交通量的15%和5%。從表3的統計數據可以看出,非機動車交通量的占比極大,約占到總車輛交通量的50%,這是南方城市的一大特點,非機動車給人們的短途出行帶來便利的同時,也給交通的組織與引導帶來阻礙。

2.3 流量流向分析

建設路與仙衣路交叉口早高峰時段的流量流向分布情況見圖3。

圖3 交叉口晚高峰時段流量流向圖(單位:pcu/h)

該交叉口的4個進口道中,東西進口道有3條機動車道,南北進口道有2條機動車道,各進口道均有左轉、掉頭、直行和右轉功能,東西方向的交通量較大,各方向的直行流量占比最大。

2.4 現狀交叉口交通沖突情況

建設路與仙衣路現狀交叉口為全無管控交叉口(平B3類),交叉口各方向的車流及行人流均為自由流,無信號燈約束。通過現場觀測,在出行高峰期,該交叉口匯集了各類交通參與者之間的沖突,交通秩序混亂,機動車的互不相讓及非機動車、行人在機動車縫隙間穿行,導致機動車寸步難行,擁堵現象極為嚴重,往往需要通過人工引導來舒緩交通。該現狀交叉口交通沖突點的分布情況見圖4,現狀交叉口的交通沖突數據見表4。

圖4 交叉口交叉沖突點分布圖

表4 現狀交叉口交通交叉沖突數據

在機動車與非機動車或行人發生沖突時,通常情況下認為機動車相對屬于交通強者,非機動車或行人屬于交通弱者。在非機動車與行人發生沖突時,通常情況下認為非機動車相對屬于交通強者,行人屬于交通弱者。然而,不管是交通強者與交通強者間的沖突或是交通強者與交通弱者間的沖突,帶來的損失及傷害都是無法預估的。為了消除或降低交通沖突帶來的影響,可對現狀路況進行合理改造,對交織交通流在空間上進行分離,或者在現狀路況基礎上直接通過時間分離措施分離交通流。若現狀路況交通沖突情況較為嚴重,可對交通流同時采用空間及時間上的分離,以達到更優的運行效果。

2.5 現狀交叉口安全評價

根據表1對交通安全等級評價標準的劃分情況,交通安全等級分為安全、一般安全、不安全和危險4類。根據現場調查統計數據,結合式(2)可計算出現狀交叉口機-機、機-非、機-人的沖突比例。

R機-機=(TC)機-機/(Q機·Q機)1/2=

136/(2 397×2 397)1/2≈0.057

(3)

R機-非=(TC)機-非/(Q機·Q非)1/2=

136/(2 397×2 213)1/2≈0.059

(4)

R機-人=(TC)機-人/(Q機·Q人)1/2=

44/(2 397×403)1/2≈0.045

(5)

根據式(1),可計算出該現狀交叉口的綜合交通沖突率C=0.26×0.057+0.33×0.059×0.41×0.045=0.053>0.047 4,則可評價該道路交叉口的交通安全等級為IV級,即“危險”。

3 建設路與仙衣路交叉口優化對策

3.1 交通安全改善對策

根據現場踏勘、交叉口相關資料及現狀交叉口的安全評價分析,對交叉口的布局、設施布置及交通流組織等做進一步完善。

3.1.1增設右轉渠化島

在不外擴用地范圍的基礎上,利用有限的交叉口空間合理增設右轉渠化交通島,將右轉機動車流提前與直行、左轉車流在空間上進行分離。由于用地限制,非機動車流不與機動車流共用信號配時實現轉向或直行過街,而是與行人流共用信號配時及斑馬線進行二次過街,如此可以大大降低機動車與非機動車在交叉口范圍內的交織與沖突。交通島面積、右轉專用車道曲線半徑、右轉專用車道加寬后的寬度等參數需滿足CJJ 152-2010 《城市道路交叉口設計規程》[10]規定的相關要求。

3.1.2增設交叉口信號配時

從現場踏勘發現,現狀交叉口未優化前由于無信號控制設備在時間上對交通流進行管制與引導,也無相關設施能將交通流在空間上進行分離,交叉口范圍內存在較多交通沖突點,從而導致了高峰時期擁堵嚴重的現象,道路功能的發揮也受到了限制。從時間節點考慮,可以增設信號配時對交通流進行合理管控與引導,以提高交叉口的交通安全性。

建設路與仙衣路交叉口優化后的機動車信號相位圖見圖5。

圖5 交叉口信號相位圖

由圖5可見,該道路交叉口優化后的信號配時分為4個相位放行,相位一放行建設路東西進口道的直行方向;相位二放行建設路東西進口道的左轉方向;相位三放行仙衣路南進口道的直行和左轉方向;相位四放行仙衣路北進口道的直行和左轉方向,當該交叉口某一相位放行時,其他相位的車輛禁止通行,各進口道的右轉車輛均未受信號燈控制。

3.1.3完善相關交通設施的布設

交叉口的優化除了包含在幾何布局及信號配時上進行完善之外,還需合理完善交通標志標線等導流設施、防撞桶等防撞設施、隔離欄等分隔設施的布置,以提高交叉口的整體安全性。優化完善后的交叉口布置示意圖見圖6。

圖6 優化后交叉口布置示意圖

3.2 優化后交叉口的交通沖突情況

優化后的建設路與仙衣路交叉口和現狀相比,沖突點數量明顯減少,機-機交叉沖突點數量為0,分流沖突點和合流沖突點總量僅有36個,比優化前減少了74%;機-非沖突點數量僅有4個,比優化前減少了97%;機-人沖突點數量僅有4個,比優化前減少了91%。機-非/人沖突點是右轉機動車流與過街駐島非機動車和行人流的交叉沖突點,在正常情況下是不可避免的。優化后交叉口的交叉口交通沖突數據見表5,交通沖突點分布情況見圖7。

表5 優化后交叉口交通交叉沖突數據

圖7 優化后交叉口交叉沖突點分布圖

3.3 優化后交叉口安全評價

根據以上數據及式(2),可計算出建設路與仙衣路交叉口優化后機-機、機-非、機-人的沖突比例:

R機-機=(TC)機-機/(Q機·Q機)1/2=

36/(2 397×2 397)1/2≈0.015

(6)

R機-非=(TC)機-非/(Q機·Q非)1/2=

4/(2 397×2 213)1/2≈0.002

(7)

R機-人=(TC)機-人/(Q機·Q人)1/2=

4/(2 397×403)1/2≈0.004

(8)

根據式(1),可計算出該交叉口優化后的綜合交通沖突率C=0.26×0.015+0.33×0.002+0.41×0.004=0.006<0.019 4,則可評價該道路交叉口優化后的交通安全等級為I級,即“安全”。

由此可見,對現狀建設路與仙衣路交叉口的實際使用情況進行合理分析與評價,就相關缺陷與不足在交叉口幾何布局、信號配時、交通設施布置等方面進行優化調整后,建設路與仙衣路交叉口的安全等級由IV級直接升級為I級,能有效提高交叉口的交通安全性,使道路與附屬設施的實際功能得到充分發揮。

4 結論

本文通過評價和對比建設路與仙衣路交叉口優化前后的交通安全性,提出可以改善交通安全的對策,解決了交通沖突、事故頻發的問題,使道路及附屬設施的功能得到更充分地發揮,切實有效地提升了交叉口的交通安全性,積極保障交通參與者的道路使用權益及人身財產安全。