摘要：隨著城市化進程的加速，城市交通擁堵和安全問題日益凸顯。為了提高交通安全性能，通過直接觀察和視頻錄制技術(shù)，采集交通沖突數(shù)據(jù)，并構(gòu)建了詳細的分類和分析框架。針對城市道路設(shè)計，重點從幾何布局、交通組織和設(shè)施配置等關(guān)鍵因素進行了評估，并特別強調(diào)了交叉口視距的重要性。研究結(jié)果顯示，采用基于數(shù)據(jù)和實證分析的城市道路設(shè)計優(yōu)化方法，能夠有效提升交通安全并減少擁堵現(xiàn)象。

關(guān)鍵詞：交通沖突；城市道路；交叉口；道路綠化

0" "引言

隨著城市化進程的加快，城市交通問題日益凸顯，尤其是交通安全問題成為社會關(guān)注的焦點[1]。道路交通事故不僅造成人員傷亡和財產(chǎn)損失，還導致交通擁堵和環(huán)境污染，嚴重影響城市的可持續(xù)發(fā)展[2]。

為了提高道路安全性，交通沖突分析作為一種重要的技術(shù)手段，已被廣泛應(yīng)用于交通安全評估和改進。然而，傳統(tǒng)的交通研究多側(cè)重于事故數(shù)據(jù)統(tǒng)計和簡單的事故率分析，缺乏對交通沖突深層次原因的探討，以及對道路設(shè)計細節(jié)的系統(tǒng)優(yōu)化[3]。此外，過去的研究很少將交通沖突分析與道路設(shè)計優(yōu)化相結(jié)合，未能充分利用現(xiàn)代技術(shù)手段來進行深入的安全評估和設(shè)計改進[4]。

基于此，本文提出了基于交通沖突分析的城市道路設(shè)計優(yōu)化方案，不僅關(guān)注事故數(shù)據(jù)，更重視事故背后的交通流動態(tài)和道路設(shè)計因素。通過構(gòu)建詳細的交通模型和利用虛擬仿真技術(shù)，模擬真實交通場景，評估不同設(shè)計方案對交通安全的影響，從而提出更為科學和有效的道路設(shè)計優(yōu)化策略，為城市交通管理和規(guī)劃提供有力的技術(shù)支持和決策參考。

1" " 交通安全評估與設(shè)計優(yōu)化策略研究

1.1" "交通沖突分析

1.1.1" "交通沖突的影響因素

交通沖突分析是評估交通安全的關(guān)鍵技術(shù)，是基于對駕駛行為、道路設(shè)計以及交通流動態(tài)之間相互作用的深入理解。首先考慮道路設(shè)計對駕駛員視覺感知的影響，包括路面顏色、反射光、照明條件以及植被等環(huán)境因素，它們共同決定了駕駛員對道路狀況的識別能力和反應(yīng)時間[5-6]。同時，對道路的客觀設(shè)計因素進行評估，如道路線形、尺寸、控制裝置和行人設(shè)施。

綜合考慮上述因素，交通沖突分析能夠構(gòu)建起一個理論框架，用于模擬和預(yù)測交通行為，評估潛在的沖突點，并提出相應(yīng)的改進措施。

1.1.2" "交通沖突的評估方法

在實際應(yīng)用中，交通沖突分析不僅有助于識別高風險區(qū)域，如交叉點和合流分流節(jié)點，形成指導具體的優(yōu)化策略[7]。對交叉口的交通復雜性，常使用交通樞紐復雜性指標A來評估，其計算公式為：

A=nB+3nM+5nC" " " " " " " "（1）

式中：nB表示交叉口中的交通流量分流位置，nM表示交叉口中的交通流量合流位置，nC表示交叉口中的交通流量的交叉點數(shù)。

根據(jù)樞紐復雜性指標A的評估，若其值在10～25之間，該交通樞紐被認為是簡易的；當此指標介于25～55之間，表明樞紐具有中等的復雜性；而指標A若超過55，則意味著樞紐相當復雜。

1.1.3" "交通沖突數(shù)據(jù)的采集

在交通沖突數(shù)據(jù)搜集方面，主要采用直接觀察和視頻錄制的方法[8]。針對平面交叉口，選取車流量豐富且安全風險較高的區(qū)域進行觀察，以確保收集到的數(shù)據(jù)既有效又準確。

為了全面分析交叉口的交通沖突，需要收集基礎(chǔ)背景信息、實時交通流數(shù)據(jù)以及沖突相關(guān)的詳細記錄。最小觀測樣本量計算公式為：

（2）

式中：N表示必需的最少觀察樣本規(guī)模；p表示在觀測到的交通流量中，特定沖突類型相關(guān)聯(lián)的某一行駛方向的車輛所占的比例；k為置信度的常數(shù)；E表示估計的沖突比率與實際沖突比率之間的最大偏差。

1.1.4" "交通沖突的分類

對于平面交叉口，沖突類型受道路交匯的角度、數(shù)量、交通控制和車道布局的影響，可依據(jù)沖突的嚴重程度、角度、涉及的交通實體和車輛軌跡進行分類。

匝道區(qū)域，尤其是車輛進出主路的地方，是沖突的高發(fā)地帶。根據(jù)車輛的匯流和分流情況以及行駛路徑，匝道沖突可進一步細分。交織區(qū)根據(jù)其結(jié)構(gòu)的復雜性被分為簡單和多重兩種，交織區(qū)的長度對沖突分析至關(guān)重要，因為它決定了車道變換的頻率。

1.2" "數(shù)據(jù)處理與分析流程

1.2.1" "數(shù)據(jù)處理策略與方法

在評估交叉口的安全服務(wù)水平時，評價體系主要基于主要影響因素和交通流數(shù)據(jù)，同時將次要因素設(shè)定為最優(yōu)狀態(tài)[11-12]。據(jù)此，主模型的構(gòu)建聚焦于沖突點的數(shù)量和種類，進而形成交叉口安全評估核心模型。交叉口安全評估模型如圖1所示。

評估影響平面交叉口安全的因素，需要通過廣泛的現(xiàn)場勘察?，F(xiàn)場勘察需要重點關(guān)注交叉口的固有結(jié)構(gòu)和流動的交通量[13]。采用層次分析法結(jié)合專家評審，確定影響安全的主要因素、次級因素和交通流，并構(gòu)建量化評估模型。

主要因素模型表達式為：

RIum=Km-m∑i" MCPi·SMCPi" " " " " （3）

式中：RIum表示機動車之間、機動車與非機動車、機動車與行人的沖突點，Km-m表示影響交通流量的機動車（及非機動車和行人）修正系數(shù)，MCPi表示沖突點的數(shù)量，SMCPi表示類沖突點的嚴重性級別，i表示機動車間（及與非機動車和行人）沖突事件的類型。

次級因素模型表達式為：

AF=∑j" αjAFj" " " " " " " "（4）

式中：AF表示交叉口次要影響因素調(diào)整系數(shù)，用于在交通安全分析或交通流模擬中調(diào)整和反映那些對交叉口安全性有影響，但不是主要控制因素的各種條件；αj表示各輔助影響因素的權(quán)重分配；AFj表示用于調(diào)整或校準模型預(yù)測的數(shù)值；j表示交叉口安全的次級影響要素主要包括信號燈配置、道路形態(tài)標識、路面劃線、路面以及照明系統(tǒng)。

1.2.2" "安全性能評估與模型構(gòu)建

在安全性能評估與模型構(gòu)建中，需要綜合匝道和主干道交互特性，分析車輛行為和交通流模式，預(yù)測交通沖突點。交叉口車輛沖突示意如圖2所示。

交叉口車輛合流過程沖突示意如圖2a所示。從圖2a可以看出，車輛從匝道匯入主干道時需減速并合并至行駛車道，期間要避免與同向匝道車輛或主干道直行車輛的沖突。由于主路車輛通常具有優(yōu)先權(quán)，且可能高速行駛，它們對匝道車輛的加入反應(yīng)可能不及時，增加了沖突風險。

交叉口車輛分流過程沖突示意如圖2b所示。從圖2b可以看出，車輛駛向出口匝道時需進行多次車道變換，從內(nèi)側(cè)車道移動至外側(cè)出口車道。這一過程中，直行車輛變道可能相互干擾，增加沖突風險。若車輛在交織區(qū)內(nèi)未能完成變道，也可能與匝道車輛發(fā)生碰撞。

1.3" "城市道路設(shè)計問題診斷及優(yōu)化策略

1.3.1" "城市道路設(shè)計問題的診斷

為了解決城市道路設(shè)計問題，降低交叉口事故發(fā)生率，需全面評估交叉口的多個方面因素，包括幾何布局、交通組織、設(shè)施配置等關(guān)鍵要素。幾何布局的評估需關(guān)注交叉口的形狀、大小和車道分布，以確保合理的車輛通行路徑和空間。交通組織的分析旨在有效管理交通流向和流量，并通過交通控制措施進行優(yōu)化。設(shè)施配置的檢查可確保信號燈、標志和路面標線等能夠提供清晰、準確地指導。

視距評估尤為關(guān)鍵，因為它直接關(guān)系到駕駛員能否及時識別交通信號和標識。停車視距，即駕駛員從發(fā)現(xiàn)障礙物到安全停車的最短距離，其會根據(jù)車輛類型和反應(yīng)時間變化。為保障安全，視距三角形內(nèi)不得存在視線障礙，這是確保交通安全的重要設(shè)計原則。視距三角形如圖3所示。

1.3.2" "城市道路設(shè)計的優(yōu)化策略

交叉口設(shè)計綜合考慮視距、交通組織和信號控制等因素，以最小化沖突點、合流點和分流點的風險。首先，需要通過擴展道路寬度，為駕駛員提供更多的反應(yīng)時間和更清晰的視角，從而降低事故發(fā)生的風險。其次，需要改進設(shè)計，以提高交叉口的可視性和預(yù)見性，同時增設(shè)交通信號燈、標志和路面標線等輔助設(shè)備，提供更清晰的交通指示和引導。此外，交通設(shè)施的布局要嚴格遵循規(guī)范，以減少操作錯誤的可能性。

2" "路口交通安全分析與優(yōu)化措施驗證

2.1" "項目概況

本文選取山東濟南馬鞍山路和經(jīng)十路路口進行分析，收集路口過去幾年內(nèi)的交通事故記錄，包括事故發(fā)生的時間、類型、涉及車輛、傷亡情況等。

獲取該路口在不同時間段的車流量、行人流量統(tǒng)計數(shù)據(jù)。記錄路口的幾何設(shè)計，包括車道寬度、轉(zhuǎn)彎半徑、視距條件、交通標志和信號燈配置等。收集周邊建筑、商業(yè)活動、居住區(qū)分布等信息，分析其對交通流量和事故率的潛在影響。通過問卷調(diào)查、現(xiàn)場觀察或現(xiàn)有研究，了解駕駛員和行人在該路口的行為模式和安全意識。

2.2" "安全分析

基于以上內(nèi)容，對路口交通進行安全分析。次要影響因素權(quán)重分析見表1。如表1所示，在標識類中，標志信息量（0.240）最為重要，其次為標志（0.135），強調(diào)清晰信息對安全的關(guān)鍵作用。照明設(shè)施（0.055與0.140）也對夜間行車安全有顯著影響。

物理導向設(shè)計類中，物理導向本身（0.220）最為關(guān)鍵，其次是路面劃線（0.150）和道路標線（0.240），凸顯了標線在引導駕駛員行駛路徑中的作用。交叉口信號燈（0.290）的權(quán)重顯示了信號燈設(shè)置的重要性。

2.3" "驗證優(yōu)化

2.3.1" "總體方案

本文將得到的數(shù)據(jù)錄入虛擬仿真實訓系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用虛擬仿真技術(shù)、三維GIS技術(shù)和城市管理大數(shù)據(jù)可視化技術(shù)，構(gòu)建了一個能聯(lián)合多個部門進行應(yīng)急管理和指揮調(diào)度的可視化仿真平臺，最后在該平臺進行驗證。改善前后平均單日沖突次數(shù)和時長對比如圖4所示。

2.3.2" "平均單日沖突次數(shù)對比

圖4a為改善前后的平均單日沖突次數(shù)對比。從圖4a可以看出，交通沖突次數(shù)與車流量之間存在正相關(guān)關(guān)系，改善前車流量達到2500輛時，單日沖突次數(shù)在5.2次左右；車流量在0.5時，平均單日沖突次數(shù)在3.1次左右。通過本文優(yōu)化策略進行道路改良后，車流量達到2500輛時，平均單日沖突次數(shù)在3.6左右，比改善前降低了30.77%；車流量500輛時，平均單日沖突次數(shù)在2.5次左右，比改善前降低了19.35%左右。

2.3.3" "平均單日擁堵時長對比

圖4b為改善前后的平均單日擁堵時長對比。從圖4b可以看到，改善前當車流量為500輛時，平均單日擁堵時長為98min；而車流量在2500輛時，平均單日擁堵時長為152min。改善后，當車流量為500輛時，平均單日擁堵時長為51min，比改善前降低了約19.35%；而當車流量為2500輛時，平均單日擁堵時長為83min，比改善前降低了45.39%。

2.3.4" "交叉口可見性距離評估

在道路設(shè)計過程中，重點關(guān)注交叉口視距的優(yōu)化，以提高安全性。對于設(shè)定時速60km/h的路段，停車視距標準定為75m，并據(jù)此構(gòu)建了視距三角形模型。模型內(nèi)的綠化以草坪為主，并在分車帶開口處種植喬木與草坪，以確保視線暢通無阻，同時喬木分支點需高于3m。交叉口可見性距離評估如圖5所示。

為保持行車視線不受干擾，定期對樹木進行修剪至關(guān)重要。樹木的樹冠在人行道和非機動車道上方應(yīng)保持2.8m以上的凈空，而在機動車道及混合車道上方則需保持4.5m以上。這些措施有助于確保交叉口具備良好的視野，增強道路使用安全。

3" "結(jié)束語

為了提高交通安全性能，通過直接觀察和視頻錄制技術(shù)，采集交通沖突數(shù)據(jù)，并構(gòu)建了詳細的分類和分析框架。針對城市道路設(shè)計，重點從幾何布局、交通組織和設(shè)施配置等關(guān)鍵因素進行了評估，并特別強調(diào)了交叉口視距的重要性。

本文對濟南馬鞍山路和經(jīng)十路路口進行了細致的交通安全分析，并在虛擬仿真系統(tǒng)中驗證了一系列優(yōu)化措施。實施優(yōu)化后，高流量時段的沖突次數(shù)和擁堵時間顯著減少，其中沖突次數(shù)降幅明顯。

通過綜合考慮交通流動態(tài)、道路設(shè)計細節(jié)和周邊環(huán)境因素，可以有效地減少交通事故，提高交通效率，確保道路使用者的安全。未來的研究可以進一步探索更多的優(yōu)化措施，以及如何在更廣泛的城市道路網(wǎng)絡(luò)中實施這些措施。

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