快速路互通立交出口分流区的交通冲突分析

快速路互通立交出口分流区的交通冲突分析
摘要本文引用交通冲突技术，利用视频采集设备，获取了互通立交出口分流区的宏观和微观交通特征数据。

重点分析了导致交通冲突的影响因素有分流区总流量、分流比、驾驶行为特征值，并进行了量化处理，以期为互通立交出口分流区安全分析，制定改善方案提供依据。

关键词交通冲突；驾驶行为；分流影响区；安全分析
0 引言
互通立交是城市快速路系统中连接两条或者多条骨干道路的交通节点，发挥着重要的枢纽作用。

二十世纪五十年代我国城市开始了互通立交的修建，至今互通立交已经成为城市解决交叉口交通拥堵问题的一个重要手段。

然而互通立交在处理和组织交通运行方面发挥巨大优势之外，其交通安全状况不容乐观。

互通立交出口分流区汇集了大量变速、变向、变车道车流，由此产生了大量分、合流冲突、交叉冲突，行车秩序紊乱。

因此对快速路系统尤其是互通立交桥区而言，出口分流区行车安全至关重要。

美国最先开展了交通冲突技术的理论与应用研究，预测交叉口交通事故数，进而鉴别交通系统中存在的安全隐患。

本文基于现场调研，定量和定性分析驾驶员在分流区的驾驶行为特性，分析引起交通冲突的因素，并进行量化处理，进而分析互通立交出口分流区的安全状况。

1 分流影响区
车辆的分流含义：在没有交通控制及其他管制的情形下，车流分成两股或者多股车流，在此过程中，车辆驶入出口匝道，驶出主线，由此导致主线车流在出口匝道附近受到分流行为的影响。

为了便于进行分流影响区内的数据调查与统计，本文对分流影响区定义为：以出口匝道和主线连接的出口三角点为起点，以减速车道末端为终点，起终点范围包括整个减速车道，以及主线第1、2车道。

由于分流影响区存在分流行为，车辆需要在可接受的间隙下，减速运行，在相邻的车道上完成换道，在此过程中，车辆的速度在不断的调整，由此对相邻车辆的运行状态产生影响，主线上的交通流运行状态也由平顺、稳定运行转变为紊流运行。

2 交通冲突
交通冲突指的是一方车辆在运行过程中明显的感知到了交通事故危险可能发生，由此采取积极的、有效的避险行为，从而避免与另一方发生碰撞。

由于在互通立交出口分流区存在大量的转向车流，所以分流区也往往是交通冲突的高发区。

本文对交通冲突的定义为：两个或多个道路使用者（车辆、非机动车、行人）
在同一时间和空间上互相接近，道路使用者的任何一方采取诸如转向、改变车速、停车、压线行驶等不当驾驶行为，如果另一方不采取避险措施，就会发生交通事故。

3 出口分流区交通冲突分类
分析交通冲突并归类，是进行冲突量化分析的前提和基础，同时也为数据采集提供标准化依据。

本文以北京市南四环西路马家楼立交桥为观测对象，于桥东侧人行天桥上拍摄了四环主路车辆分流进入匝道的景象。

根据对分流影响区范围的界定，认真读取视频资料，最终将出口分流区的交通冲突分为三类：
1）换道冲突。

为了避免与进入匝道的车辆产生冲突，主线外侧1车道的直行车辆换道到主线外侧2车道。

当第2车道的交通流量较大，车流车头间距小，换道车辆需要被迫等待。

相反的，当第2车道车辆为驶入出口，需要穿越外侧1车道，与其中直行车辆发生冲突，同理分析，换道车辆常需被迫等待；
2）合流冲突。

主线车辆驶入减速车道时，与减速车道上的车辆产生的冲突。

当减速车道入口流量较小时，多为自由汇入或跟随其他车辆通过；反之没有插入间隙，车辆会主动等待缓和进入匝道；当减速车道的流量相当大时（如早高峰、晚高峰时段），车辆插缝、挤占现象频发；
3）交叉冲突。

减速车道中部是该类冲突较常发生的位置，车辆在此改变行车方向，由于减速车道分别通向右转匝道和左转匝道，车辆变换行车轨迹发生交叉行驶。

当减速车道车辆较少时，车辆一般可以无阻碍通过，反之，往往是被迫等待或者是挤占通过。

4 驾驶行为特性分析
4.1驾驶行为分类
驾驶员的驾驶行为是车辆运行特性的反映，根据现场观测和录像观测，发现互通立交出口分流区驾驶行为与交通冲突之间存在直接关系。

挤占车辆多，出口处交通紊乱，交通冲突发生的几率大。

车辆通过出口分流区时的驾驶行为可分为如下几类：
自由通行：车辆运行不受干扰，基本能够安全通过出口区域；
排队通行：车辆之间形成排队车流，顺序通过冲突区域，交通冲突发生的概率较小；
等待通行：当车流中车头间距较小，考虑到行驶安全，驾驶员驾驶车辆减速甚至停车；在高峰时段，这种情况时有发生，车辆停车等待的时间根据不同驾驶
员年龄、性别、情绪、认知能力等不同，差别较大；
插缝通行：高峰时段出口分流区往往出现排队现象，车辆运行受阻，插缝现象集中发生，此类驾驶行为是产生交通冲突的关键因素，且冲突严重程度很高。

4.2 驾驶行为的量化分析
由于每种驾驶行为对交通冲突的影响各不相同，且各种驾驶行为通常会交替出现，因而需要分析驾驶行为的特征值，从而判断其与交通冲突之间的关系，分析的方法为：对每种驾驶行为赋予不同的影响权重。

本文采用统计方法确定权重，咨询对象为专家和有经验的驾驶员，对每一种驾驶行为打分，然后经过一定的数学方法统计处理，最后得到每一种驾驶行为的权重值。

本研究咨询专家与驾驶员共计15位，将驾驶行为作为因素集。

每位专家对因素集进行独立打分，即给出他们认为最合适的权重，
然后对单因素进行统计分析，分析方法如下所示：
1）对因素集的数据序列求众数，得到众数序列；
2）归一处理众数序列，即可获得权重向量。

根据上述方法和对视频资料的直观观察，评判五种驾驶行为：自由通行、排队通行、主动等待通行、被迫等待通行和插缝通行，确定对应的权重分别为0.039、0.071、0.102、0.358和0.43。

驾驶行为特征值的数学表达可描述为：统计时段内的各种驾驶行为的数量与其权重乘积之和，然后除以各种驾驶行为数的总和。

也就是：式中，—驾驶行为特征值；—第i项驾驶行为数；—第i项驾驶行为权重。

驾驶行为特征值的实际含义可描述为：确定各种驾驶行为在交通冲突中所占的比例，反映出车辆在通过出口分流区时的驾驶行为整体情况。

5交通安全分析
分析视频观测数据可以得出：互通立交出口分流区交通流运行特征可以由分流区总流量、分流比、驾驶行为特征值三个指标表达，且三个指标和交通冲突紧密相关。

5.1分流区总流量与交通冲突
录像观测容易发现交通总量与冲突数关系密切，所以分别采集了冲突数据和
交通量数据，分析可知，分流区交通冲突数与总流量呈正相关，当总流量达到65辆/min时，交通冲突数保持平衡并有下降趋势；当总流量高于70辆/min时，交通冲突大幅减少，这是因为伴随交通量的增加，出口分流区交通运行不畅，出现车辆排队等候现象，大部分驾驶员主动减速，行车谨慎。

5.2分流比与交通冲突
分流比即为主路分流进入匝道的交通量与主路外侧1、2车道总交通量的比值，理论分析分流比直接影响着出口分流区车辆变换车道产生冲突的数量。

利用视频资料获得了分流比数据，容易得出互通立交出口分流区分流比小于0.735时，统计交通冲突数很少；分流比在0.735~0.755之间时，统计交通冲突数大量增加；分流比高于0.755时，交通冲突数反而显著减少。

5.3驾驶行为特征值与交通冲突
通过4.1节对驾驶行为的分类分析可知，不当驾驶行为，如插缝挤占、强行变道、突然加速等，是导致交通冲突的直接因素。

一般认为不当驾驶行为越多，一定的道路空间内，产生冲突的概率越大。

本文研究出口分流区数据显示，驾驶行为特征值小于0.124时，统计交通冲突数较少；特征值大于0.124时，统计交通冲突数明显增加。

本文观测出口分流区驾驶行为特征值最大为0.135。

6 结论
本文通过实地交通调查，采集了互通立交出口分流区的大量视频数据，对出口分流区的交通运行状况总结分析，利用交通冲突技术的研究方法，较详细探讨了互通立交出口分流区交通冲突产生因素，并对主要影响因素进行了定量分析，分析结论以期为诊断问题，治理事故潜在多发点，制定出口分流区改善方案提供依据。

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