基于交通冲突率的常规交叉口交通安全评价与优化

2023-11-01黄小芳

交通科技 2023年5期

黄小芳

(广西壮族自治区城乡规划设计院南宁 530022)

据统计,我国发生在交叉口的事故数量约占道路事故总数的45%,中心街区道路交叉口事故率约占总事故率的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,对交叉口交通安全进行评价与优化,从根源上避免或减少交通安全事故的发生,具有显著的社会意义和经济价值。

道路交通安全评价常用的方法有事故数据统计法和交通冲突技术[3]。事故数据统计法逻辑合理,但需要收集大量的事故数据,且事故数据统计中偶然出现的错漏现象,以及数据的失真分析、数据的延迟均对评价结果产生不同程度的影响,对后期的针对性优化与完善带来阻碍或偏向[4]。随着交通冲突技术的提出,交通安全领域的诸多学者随即利用新技术对交通安全进行评价与分析,该方法为当前的研究热点之一[5]。前人对交通冲突技术的研究多基于道路现状条件的研究,对现状存在的缺陷和隐患提出合理的优化措施和治理对策的内容较少。

鉴于此,笔者以南宁市建设路与仙衣路现状交叉口为研究对象,利用交通冲突率作为评价指标,对现状交叉口优化前后的交通安全性进行评价,并将优化前后的评价结果进行对比分析。

1 交通冲突基本理论

道路使用者在行驶过程中,与另外一个道路使用者或者道路设施在时间、空间上相互接近,如果该道路使用者不采取必要的交通行为,如转换方向、改变车速、紧急制动等,就会发生碰撞的交通现象称为交通冲突。与交通事故相比,区别在于凡造成人员伤亡或财产损失的交通事件称为交通事故,反之称为交通冲突。交通冲突的主要形成过程关系见图1。

图1 交通冲突主要形成过程关系图

1.1 交通冲突安全评价方法

目前,交通冲突数(TC)与交通冲突率(TC/MPCU)被普遍作为综合评价指标用于城镇道路交叉口交通安全评价与分析[6]。本文采用文献[7]中对交通安全等级的评价分级(见表1),完成对交叉口交通安全的等级评价。

表1 交通安全等级评价划分

1.2 基于交通冲突率的交叉口交通安全评价

利用TC/MPCU作为评价指标对道路交叉口进行交通安全评价时,首要工作是对交叉口进行实地踏勘,对交叉口的冲突量及交通量进行观测和调查,获取时均冲突量与时均混合当量交通量。数据收集齐全后,可采用式(1)计算综合交通冲突率,进而对交叉口的安全水平进行较为客观的评价与分析。

C=a·R机-机+b·R机-机+c·R机-人

(1)

式中:C为综合交通冲突率;Rm-n为对象m与n的冲突比例;a、b、c为权重系数,参考文献[8],取a=0.26,b=0.33,c=0.41,则

Rm-n=(TC)m-n/(Qm·Qn)1/2

(2)

式中:TC为交通冲突数量;(TC)m-n为对象m与n的冲突数量;Qm、Qn为m与n的当量交通量。

2 建设路与仙衣路交叉口交通现状分析与评价

建设路为城市次干路,大致呈东西走向,标准段为双向四机动车道,3块板,设计车速为40 km/h;仙衣路为城市支路,大致呈南北走向,标准段为双向两机动车道,1块板,设计车速为30 km/h。建设路与仙衣路现状交叉口为全无管控交叉口(平B3类),东、西进口道分别有3条机动车道,布置为1左+1直+1直右,南北进口道分别有2条机动车道,布置为1直左+1直右,现状交叉口布置示意图见图2。

图2 交叉口现状布置示意图

2.1 交通调查

对建设路与仙衣路交叉口早高峰(07:00-08:00)和早平峰(10:30-11:30)2个时间段的交通量进行为期3 d的交通调查,以15 min为一记录时段,记录交叉口各个方向的交通观测数据,并根据CJJ 37-2012 《城市道路工程设计规范》[9]将观测数据换算成标准车型(见表2),可分别得到该交叉口早高峰和早平峰的时均混合当量交通量。

表2 车辆换算系数

为了提高评价效率,本文拟选取早高峰时段的交通冲突量与时均混合当量交通量的比值对现状交叉口进行评价。交叉口早高峰时段的当量交通量见表3。

表3 交叉口当量交通量

2.2 交通构成分析

根据现场观测统计,建设路与仙衣路交叉口的现状交通构成主要有小汽车、公交车、货车、非机动车和行人。经过对建设路与仙衣路现状交叉口进行分时段(早高峰07:00-08:00、早平峰10:30-11:30)的人工观测调查与数据分析,可以统计出各类交通的占比情况,其中小汽车交通量约占机动车交通量的80%,货车和公交车的交通量分别约占机动车交通量的15%和5%。从表3的统计数据可以看出,非机动车交通量的占比极大,约占到总车辆交通量的50%,这是南方城市的一大特点,非机动车给人们的短途出行带来便利的同时,也给交通的组织与引导带来阻碍。

2.3 流量流向分析

建设路与仙衣路交叉口早高峰时段的流量流向分布情况见图3。

图3 交叉口晚高峰时段流量流向图(单位:pcu/h)

该交叉口的4个进口道中,东西进口道有3条机动车道,南北进口道有2条机动车道,各进口道均有左转、掉头、直行和右转功能,东西方向的交通量较大,各方向的直行流量占比最大。

2.4 现状交叉口交通冲突情况

建设路与仙衣路现状交叉口为全无管控交叉口(平B3类),交叉口各方向的车流及行人流均为自由流,无信号灯约束。通过现场观测,在出行高峰期,该交叉口汇集了各类交通参与者之间的冲突,交通秩序混乱,机动车的互不相让及非机动车、行人在机动车缝隙间穿行,导致机动车寸步难行,拥堵现象极为严重,往往需要通过人工引导来舒缓交通。该现状交叉口交通冲突点的分布情况见图4,现状交叉口的交通冲突数据见表4。

图4 交叉口交叉冲突点分布图

表4 现状交叉口交通交叉冲突数据

在机动车与非机动车或行人发生冲突时,通常情况下认为机动车相对属于交通强者,非机动车或行人属于交通弱者。在非机动车与行人发生冲突时,通常情况下认为非机动车相对属于交通强者,行人属于交通弱者。然而,不管是交通强者与交通强者间的冲突或是交通强者与交通弱者间的冲突,带来的损失及伤害都是无法预估的。为了消除或降低交通冲突带来的影响,可对现状路况进行合理改造,对交织交通流在空间上进行分离,或者在现状路况基础上直接通过时间分离措施分离交通流。若现状路况交通冲突情况较为严重,可对交通流同时采用空间及时间上的分离,以达到更优的运行效果。

2.5 现状交叉口安全评价

根据表1对交通安全等级评价标准的划分情况,交通安全等级分为安全、一般安全、不安全和危险4类。根据现场调查统计数据,结合式(2)可计算出现状交叉口机-机、机-非、机-人的冲突比例。

R机-机=(TC)机-机/(Q机·Q机)1/2=

136/(2 397×2 397)1/2≈0.057

(3)

R机-非=(TC)机-非/(Q机·Q非)1/2=

136/(2 397×2 213)1/2≈0.059

(4)

R机-人=(TC)机-人/(Q机·Q人)1/2=

44/(2 397×403)1/2≈0.045

(5)

根据式(1),可计算出该现状交叉口的综合交通冲突率C=0.26×0.057+0.33×0.059×0.41×0.045=0.053>0.047 4,则可评价该道路交叉口的交通安全等级为IV级,即“危险”。

3 建设路与仙衣路交叉口优化对策

3.1 交通安全改善对策

根据现场踏勘、交叉口相关资料及现状交叉口的安全评价分析,对交叉口的布局、设施布置及交通流组织等做进一步完善。

3.1.1增设右转渠化岛

在不外扩用地范围的基础上,利用有限的交叉口空间合理增设右转渠化交通岛,将右转机动车流提前与直行、左转车流在空间上进行分离。由于用地限制,非机动车流不与机动车流共用信号配时实现转向或直行过街,而是与行人流共用信号配时及斑马线进行二次过街,如此可以大大降低机动车与非机动车在交叉口范围内的交织与冲突。交通岛面积、右转专用车道曲线半径、右转专用车道加宽后的宽度等参数需满足CJJ 152-2010 《城市道路交叉口设计规程》[10]规定的相关要求。

3.1.2增设交叉口信号配时

从现场踏勘发现,现状交叉口未优化前由于无信号控制设备在时间上对交通流进行管制与引导,也无相关设施能将交通流在空间上进行分离,交叉口范围内存在较多交通冲突点,从而导致了高峰时期拥堵严重的现象,道路功能的发挥也受到了限制。从时间节点考虑,可以增设信号配时对交通流进行合理管控与引导,以提高交叉口的交通安全性。

建设路与仙衣路交叉口优化后的机动车信号相位图见图5。

图5 交叉口信号相位图

由图5可见,该道路交叉口优化后的信号配时分为4个相位放行,相位一放行建设路东西进口道的直行方向;相位二放行建设路东西进口道的左转方向;相位三放行仙衣路南进口道的直行和左转方向;相位四放行仙衣路北进口道的直行和左转方向,当该交叉口某一相位放行时,其他相位的车辆禁止通行,各进口道的右转车辆均未受信号灯控制。

3.1.3完善相关交通设施的布设

交叉口的优化除了包含在几何布局及信号配时上进行完善之外,还需合理完善交通标志标线等导流设施、防撞桶等防撞设施、隔离栏等分隔设施的布置,以提高交叉口的整体安全性。优化完善后的交叉口布置示意图见图6。

图6 优化后交叉口布置示意图

3.2 优化后交叉口的交通冲突情况

优化后的建设路与仙衣路交叉口和现状相比,冲突点数量明显减少,机-机交叉冲突点数量为0,分流冲突点和合流冲突点总量仅有36个,比优化前减少了74%;机-非冲突点数量仅有4个,比优化前减少了97%;机-人冲突点数量仅有4个,比优化前减少了91%。机-非/人冲突点是右转机动车流与过街驻岛非机动车和行人流的交叉冲突点,在正常情况下是不可避免的。优化后交叉口的交叉口交通冲突数据见表5,交通冲突点分布情况见图7。