發(fā)布時(shí)間：2021-03-24所屬分類：管理論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：城市隧道交通擁堵問(wèn)題日益嚴(yán)重，追尾事故常發(fā)，在高峰時(shí)段尤為突出.為提高隧道口通行能力、減少因事故產(chǎn)生的擁堵，基于上海長(zhǎng)江隧道入口的視頻采集的交通流數(shù)據(jù)，對(duì)隧道口各車道的車流特征進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，并對(duì)實(shí)際觀測(cè)的碰撞時(shí)間進(jìn)行了分布擬合，結(jié)合
摘要：城市隧道交通擁堵問(wèn)題日益嚴(yán)重，追尾事故常發(fā)，在高峰時(shí)段尤為突出.為提高隧道口通行能力、減少因事故產(chǎn)生的擁堵，基于上海長(zhǎng)江隧道入口的視頻采集的交通流數(shù)據(jù)，對(duì)隧道口各車道的車流特征進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，并對(duì)實(shí)際觀測(cè)的碰撞時(shí)間進(jìn)行了分布擬合，結(jié)合安全碰撞時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建了追尾隱患概率模型，為降低大流量隧道口追尾事故隱患提供參考.研究結(jié)果表明：流量較大時(shí)，隧道口行駛車速及跟馳車輛的速度差與追尾隱患概率顯著正相關(guān);此時(shí)不宜采用固定限速值對(duì)隧道口進(jìn)行管理，建議在隧道口前設(shè)置小型車專用道或者在大流量時(shí)段對(duì)大型車(如貨車)實(shí)施限行.本模型可以有效評(píng)價(jià)隧道口追尾事故隱患，為改善措施提供理論基礎(chǔ)，保障隧道的安全運(yùn)營(yíng).
關(guān)鍵詞：交通運(yùn)輸規(guī)劃與管理;追尾隱患概率;碰撞時(shí)間;城市隧道口
目前，隨著機(jī)動(dòng)車保有量的持續(xù)增加，交通需求日益增大，其中城市隧道作為路網(wǎng)的重要組成部分，出現(xiàn)了日益擁堵的現(xiàn)象.車輛從隧道外進(jìn)入隧道的過(guò)程中，其速度、加速度、視距等均會(huì)發(fā)生變化，特別當(dāng)隧道口處存在車道數(shù)量變化、交通分流與匯流以及大流量等狀況時(shí)，駕駛員在車輛變道、速度控制等方面的行為常異于普通道路，尤其在城市隧道口處經(jīng)常發(fā)生追尾事故.因此，研究城市大流量隧道口的追尾隱患概率模型對(duì)提高隧道的通行能力以及安全具有重要的意義.
國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者主要利用歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸統(tǒng)計(jì)，王琰[1]認(rèn)為事故率隨著交通量的增加有著先減后增的趨勢(shì)，即當(dāng)交通量在某一值時(shí)事故率最小.但歷史事故數(shù)據(jù)的獲取需要長(zhǎng)時(shí)間的積累，而我國(guó)隧道發(fā)展時(shí)間短，且建造迅速，故累積的事故數(shù)據(jù)仍難以滿足統(tǒng)計(jì)分析要求，并不能夠應(yīng)用到我國(guó)城市大流量隧道口的追尾隱患研究.目前交通沖突技術(shù)發(fā)展日益成熟，一定程度上解決了事故數(shù)據(jù)不足的現(xiàn)狀，并已經(jīng)用來(lái)進(jìn)行公路和交叉口處的事故黑點(diǎn)判斷[2-3]等方向的研究.羅石貴等[4]認(rèn)為分析交通沖突最重要的步驟是交通調(diào)查.趙永紅等[5]利用Poisson對(duì)交通沖突的過(guò)程進(jìn)行分析，帶動(dòng)了交通沖突預(yù)測(cè)技術(shù)的發(fā)展.在交通沖突的影響因素的方面，日本學(xué)者Naito等[6]通過(guò)仿真發(fā)現(xiàn)合流的車輛合流時(shí)的速度越高、車頭時(shí)距越小，碰撞越容易發(fā)生，并提出一個(gè)最優(yōu)速度模型來(lái)提高合流區(qū)段的安全.朱彤等[7]運(yùn)用條件概率的思想求出追尾事故發(fā)生的概率來(lái)表征跟車風(fēng)險(xiǎn).陸斯文等[8]提出了基于模糊聚類的等級(jí)閾值劃分方法，以追尾碰撞速度差來(lái)簡(jiǎn)化追尾風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo).Salem等[9]研究發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致追尾事故的主要因素是由于車速離散性大、超速造成的.
我國(guó)隧道口的歷史事故數(shù)據(jù)匱乏，且很少利用交通沖突技術(shù)對(duì)城市大流量隧道口的追尾隱患問(wèn)題進(jìn)行研究.因此，本文作者以大流量下的上海長(zhǎng)江隧道口為例，在歷史事故數(shù)據(jù)匱乏的情況下，利用實(shí)際拍攝錄像，通過(guò)對(duì)交通量觀測(cè)數(shù)據(jù)處理，采用交通沖突技術(shù)中的碰撞時(shí)間評(píng)價(jià)指標(biāo)擬合其不同類型的3條車道碰撞時(shí)間的特征函數(shù)，同時(shí)結(jié)合不同車速、車速差組合下的碰撞時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，分別構(gòu)建3條車道的追尾隱患概率模型，利用車道類型及車輛類型對(duì)大流量隧道口的安全水平進(jìn)行了有效評(píng)價(jià)，并為今后交通設(shè)施的改善提供了理論基礎(chǔ)，對(duì)于豐富城市隧道口的安全評(píng)價(jià)方法具有一定的借鑒意義.
1評(píng)價(jià)指標(biāo)選取
基于碰撞時(shí)間的沖突計(jì)算方法已得到國(guó)內(nèi)外認(rèn)可，也是最常用的評(píng)價(jià)交通安全的微觀指標(biāo).Hay-ward[10]在20世紀(jì)70年代的研究中首次提出了碰撞時(shí)間(time-to-collision，TTC)的概念.之后，國(guó)內(nèi)外學(xué)者基于TTC進(jìn)行交通評(píng)價(jià)的研究及模型的拓展.Vogel[11]將車頭間距與碰撞時(shí)間進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)碰撞時(shí)間能夠展現(xiàn)實(shí)際道路狀態(tài)，更適用于評(píng)價(jià)交通安全.盧川等[12]針對(duì)公路的平面交叉口，以85%位累積頻率對(duì)應(yīng)的碰撞時(shí)間值作為下限對(duì)交通沖突嚴(yán)重性進(jìn)行判定.陸建等[13]基于碰撞時(shí)間評(píng)估了不同類型駕駛?cè)嗽谥鞲陕芬约翱焖俾返淖肺诧L(fēng)險(xiǎn)，Oh等[14]構(gòu)建了碰撞時(shí)間的指數(shù)衰減模型，并用來(lái)分析發(fā)生事故的概率.由于以往學(xué)者對(duì)于碰撞時(shí)間的研究已經(jīng)趨于成熟，因此本文采用碰撞時(shí)間作為基礎(chǔ)評(píng)價(jià)指標(biāo).
2交通流參數(shù)數(shù)據(jù)獲取與處理
2.1數(shù)據(jù)采集地點(diǎn)
為獲得隧道口大流量狀態(tài)下的交通流參數(shù)數(shù)據(jù)，本文以上海長(zhǎng)江隧道口作為典型大流量隧道口為例進(jìn)行研究.上海長(zhǎng)江隧道位于長(zhǎng)江入海口，是崇明島與上海市區(qū)相接的重要通道，對(duì)區(qū)域路網(wǎng)具有重要的社會(huì)經(jīng)濟(jì)意義.其道路是半封閉半開(kāi)放的雙向六車道高速公路，計(jì)算行車速度為80km/h.上海長(zhǎng)江隧道的地理位置見(jiàn)圖2.
上海長(zhǎng)江隧道自開(kāi)通以來(lái)，在節(jié)假日大流量情況下，擁堵現(xiàn)象常發(fā)，隧道口段經(jīng)常發(fā)生交通事故，進(jìn)一步加劇擁堵，大大降低了道路通行能力和服務(wù)水平.因缺乏歷史數(shù)據(jù)分析及理論支撐，近期以來(lái)，交警部門、道路管理和養(yǎng)護(hù)單位雖采用信息提示、增加安全設(shè)施等措施，緩解了擁堵?tīng)顩r，但在追尾事故的預(yù)測(cè)等方面仍需作進(jìn)一步的研究和完善.
2.2數(shù)據(jù)處理
根據(jù)式(1)，車輛碰撞時(shí)間的計(jì)算需要采集車輛的瞬時(shí)速度、車頭間距等參數(shù).研究選取上海長(zhǎng)江隧道口某一節(jié)假日高峰時(shí)段(6：30-7：40)的交通流.由于上海長(zhǎng)江隧道的類型是越江、越海隧道，隧道口前0～200m路段縱坡坡度大，在匝道連接處存在車輛匯流等影響隧道口通行能力的因素，故缺少越江、越海隧道駕駛經(jīng)驗(yàn)的駕駛員無(wú)法預(yù)知前方信息，會(huì)出現(xiàn)急減速等影響隧道口安全的操作.因此，視頻資料選取隧道口前200m處攝像頭所拍攝的錄像，該攝像頭能覆蓋隧道口前0～200m的區(qū)域并可清晰地觀測(cè)交通流狀態(tài).利用AdobePremiere視頻處理軟件對(duì)所選的視頻錄像資料進(jìn)行數(shù)據(jù)提取，將文件格式調(diào)整為30幀/s的格式.提取的交通參數(shù)包括：車輛所在車道、車型、斷面時(shí)間差、車型組成(小客車編號(hào)為1、大客車編號(hào)為2、小貨車編號(hào)為3、大貨車編號(hào)為4)，并通過(guò)斷面間距計(jì)算得到交通量、車頭時(shí)距、車頭間距、地點(diǎn)車速等相關(guān)數(shù)據(jù).提取的部分?jǐn)?shù)據(jù)見(jiàn)表1.
黑色橫線斷面處的視頻識(shí)別統(tǒng)計(jì)斷面見(jiàn)圖3，其分割的車道由左向右分別為車道1、車道2、車道3，其中車道1為小客車專用道、車道2為客貨混行車道、車道3為匯流匝道.
小型車的車長(zhǎng)取4.5m，大型車計(jì)算車長(zhǎng)取11m，利用式(1)計(jì)算得到上海長(zhǎng)江隧道入口段所有車輛的碰撞時(shí)間數(shù)據(jù)，并去除無(wú)效及異常數(shù)據(jù).最終得到共計(jì)3451個(gè)碰撞時(shí)間數(shù)據(jù).
根據(jù)孟祥海等[15]計(jì)算的碰撞時(shí)間值，利用碰撞時(shí)間的取值范圍將追尾沖突劃分為嚴(yán)重沖突和一般沖突.定義嚴(yán)重沖突為碰撞時(shí)間<2s的沖突，一般沖突為2s≤碰撞時(shí)間≤6s之間的沖突.通過(guò)數(shù)處理，得到了上海長(zhǎng)江隧道口在大流量情況下不同車道的追尾沖突數(shù)見(jiàn)表2.
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由表2可見(jiàn)，車道2嚴(yán)重沖突個(gè)數(shù)占調(diào)查車輛總數(shù)比例最高，約為車道1所占比例的2倍;車道1的一般沖突個(gè)數(shù)占調(diào)查車輛總數(shù)比例最高，與車道2所占比例接近;車道3為匯流匝道且有信號(hào)控制，一般追尾沖突所占比例較其他兩車道小.因此車道2的追尾隱患較車道1、車道3的追尾隱患大，即大、小型車混行車道較小型車專用車道發(fā)生嚴(yán)重沖突的可能性更大.
3追尾隱患概率模型構(gòu)建
3.1碰撞時(shí)間分布函數(shù)擬合
為了更直觀地展現(xiàn)上海長(zhǎng)江隧道口3條車道的碰撞時(shí)間分布，對(duì)其進(jìn)行觀測(cè)頻率直方圖的展示.將車道n所有車輛碰撞時(shí)間的集合定義為TTCn，n=1，2，3.碰撞時(shí)間TTCn和ln(TTCn)的觀測(cè)頻率直方圖見(jiàn)圖4.由圖4可見(jiàn)，ln(TTCn)的觀測(cè)頻率較TTCn的觀測(cè)頻率更具有規(guī)律性，且接近正態(tài)分布曲線，故采用ln(TTCn)的頻率分布來(lái)研究其分布函數(shù).由于無(wú)法對(duì)總體分布形態(tài)作正態(tài)分布的簡(jiǎn)單假定，且樣本數(shù)較小，故采用K-S非參數(shù)檢驗(yàn)方法，其對(duì)應(yīng)的正態(tài)性檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3
由表3可見(jiàn)，漸近顯著性(雙側(cè))值均大于0.05，所以車道1、2、3的ln(TTCn)觀測(cè)頻率均服從正態(tài)分布，均值分別為3.0367、3.4494、3.1728s.
4結(jié)論
1)在大流量情況下，隧道口處車輛的追尾隱患概率會(huì)隨著車速的增加而顯著增大，且當(dāng)跟馳前后車輛的速度差增大時(shí)，追尾隱患概率也會(huì)增大.
2)隧道口在大流量的情況下，設(shè)置固定限速值(如80km/h)在一定程度上并不合理，建議在隧道口前設(shè)置連續(xù)的可變限速標(biāo)志進(jìn)行階梯式遞減限速，使車輛速度由主線的高速度，如從100km/h逐步減速到安全的低限速值，保證隧道口在大流量情況下安全順暢穩(wěn)定.
3)在相同的車速條件下，大、小型車混行車道上的追尾隱患高于小型車專用車道.隧道口在大流量的情況下，小型車專用道的設(shè)置可以降低追尾隱患概率.對(duì)于已設(shè)置小型車專用道的隧道，建議在高峰時(shí)段進(jìn)行大型車(如貨車)的限行措施.——論文作者：陳豐1，2，姜茗馨1，朱明3，陳濤2
