普通公路不同横断面布置方案的交通仿真安全评价

于纪淼

摘 要：交通仿真技术可有效体现交通流的随机因素，按设想要求实现对动态交通状况的重现，从而大大降低现场试验要求。本文主要对普通公路现状横断面布置和推荐横断面布置方案进行交通仿真安全分析。结果表明：推荐方案相对更安全，优于现状方案。

关键词：普通公路;横断面布置;交通仿真;安全评价

中图分类号：U491.112 文献标识码：A 文章编号：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术来研究交通行为，是一项对交通运动随时间和空间的变化进行跟踪描述的技术[1]。交通仿真的作用在于对现有系统或未来系统的交通运行状况进行再现或预先把握，从而实现对复杂的交通现象进行解释、分析，并找出问题的症结，最终对所研究的交通系统进行优化[2]。与传统的交通分析技术相比，交通仿真技术的优点在于：①模型机制的灵活性和柔软性;②模型描述的准确性和灵活性;③交通分析的开放性;④强大的路网动态交通状态描述功能。

随着经济社会的发展和交通流量的增长，早期修建的部分特殊横断面普通二級公路，出现交通事故聚集的趋势。为了增强特殊横断面普通公路车道布设的安全性，通过调查分析并结合诸多因素，提出了推荐横断面布置方案。本研究分别对部分路段现状横断面布置及推荐横断面布置方案进行交通仿真安全评价，选出交通仿真条件好、安全风险低的横断面布置方案，力求为普通公路运行安全的提升提供技术支撑，也为相似项目的设计提供借鉴。

1 普通公路交通仿真方案制定

根据交通仿真模型对研究对象描述程度的不同，可将其分为微观仿真、中观仿真、宏观仿真和交通规划仿真[3]。国内外微观交通仿真模型和软件主要有VISSIM、TSIS CORSIM、TransModeler等，其中，VISSIM因具有集成度高、参数调整方便等优势而被广泛应用。本研究采用VISSIM进行微观仿真分析，具体流程见图1。

1.1 交通仿真主线参数设定

1.1.1 主线设计标准。选取80 km/h设计速度的二级公路。根据实地调查，路段现状横断面为：硬路肩4.25 m×2+行车道3.75 m×2，双车道断面总宽度为16 m。

推荐横断面方案行车道宽度为3.75 m，硬路肩宽4 m，推荐横断面布置方式如表1所示。

分别对现状横断面及推荐横断面布置方案进行交通仿真，并得出仿真结果。

1.1.2 主线交通量。根据实测交通量数据（包括交通组成、机动车、非机动车及行人交通量情况等），选取实测同类别路段交通量数据中的最大值作为本项目的仿真交通量，计算结果见表2和表3。

1.2 交通流特性参数设置

根据以上数据建立仿真模型后，需要设置交通流特性参数及行驶规则，以便真实地模拟实际车流在路网中的运行。交通流特性参数设置具体见表4。

1.3 评价参数设置

本次试验主要对常用的两大类评价指标进行检测、输出和评价。其中，常用的间接安全分析模型基础参数包括TTC、PET、DeltaS，在仿真中可通过车辆运行记录数据提取;常用的交通冲突性能参数包括交通冲突数、交通冲突率。当确定了发生交通冲突的临界条件时，冲突个数及冲突率即可计算出来。采用的主要评价参数见表5。

1.4 模型设定

在进行模型建立和分析时进行了如下设定：①车辆的几何尺寸、3D模型和加、减速性能等，均根据本项目的实际交通组成及交通量预测情况，对VISSIM内建模型进行了调整[5]，使其尽可能符合本项目实际情况;②建模时根据相关研究成果，对混合交通等特征路段进行了超车情况的调整，使之更符合仿真要求;③仿真建模时，公路行车道宽度、公路纵坡等均按照实际进行设定，使其尽量与设计匹配;④本项目交通仿真路径选择决策点设置尽可能与交通标志匹配，以保证驾驶人有充足的提前决策时间。现状横断面和推荐横断面布置方案仿真模型见图2和图3。

2 交通仿真安全运行参数评价

2.1 交通仿真评价参数设定及分析

采用交通仿真手段进行交通安全问题分析时，主要以交通冲突参数表征公路行车安全的风险。本项目采用仿真软件VISSIM及SSAM进行交通冲突分析。将实际测得的流量作为仿真输入流量，仿真试验时间为每次1 h，并进一步将仿真结果输入SSAM软件进行分析，得出典型路段（设计速度80 km/h特殊横断面的二级公路）交通冲突率性能参数。为了减少仿真的随机性，各方案采用5 h不同随机车辆输入进行仿真，取5次仿真参数的平均值作为评价依据，得到各方案仿真路段相关评价参数。具体结果见表6。

从表6可以看出，推荐方案交通冲突的指标TTC、PET平均值较大，同时相对速度较小。从整体上来看，推荐横断面布置方案相对更安全。

2.2 交通冲突仿真方案分析

模型显示的交通冲突主要聚集在外侧车道上。结合图4中不同方案交通冲突分布结果，对本项目进行交通冲突具体分析时得到路段内的交通冲突数，计算出路段交通冲突率。

根据仿真结果，现状横断面布置方案的总冲突为28次，其中追尾冲突16次，换道冲突12次，交叉冲突0次;推荐横断面布置方案的总冲突数为6次，均为追尾冲突。交通冲突率结果见表7，交通冲突分布对比见图5。

3 结论

①推荐方案交通冲突的指标TTC、PET平均值较大，同时相对速度较小，因此，整体上推荐横断面布置方案相对更安全。

②本项目发生交通冲突最多的为现状方案东向西路段，发生冲突最少的为推荐方案西向东路段。两个方案中东向西路段的冲突率均高于西向东路段，这与东向西路段的交通量大于西向东交通量有关。

③由仿真结果具体数据知，推荐方案的交通冲突均发生在外侧车道上，为非机动车间的冲突。这与推荐方案将外侧4 m车道设为硬路肩且仅允许非机动车行驶一致，侧面说明本仿真与实际交通情况的吻合性好。

④从交通冲突率来看，本报告推荐的横断面布置方案优于现状横断面方案，推荐方案合理、可行。

参考文献：

[1]高晶.基于VISSIM的驾驶模拟系统交通流仿真研究[D].昆明：昆明理工大学，2007[2007-05-16].https：//www.doc88.com/p-332430250192.html？r=1.

[2]徐峰.一种基于大数据分析的网络优化方案[J].江苏通信，2014（4）：38-39.

[3]张宁.城市道路冲突点交通安全间接评价模型研究[D].重庆：重庆大学，2016[2016-05-01].http：//www.doc88.com/p-7915657578117.html.

[4]郭偉伟，曲昭伟，王殿海.交通冲突判别模型[J].吉林大学学报（工学版），2011（1）：35-40.

[5]孙健.基于VISSIM仿真的应急事件下区域路网连通可靠性研究[D].西安：长安大学，2017[2017-04-27].https：//www.doc88.com/p-7813551047992.html？r=1.