高速公路交织区安全评价方法综述

高速公路交织区安全评价方法综述

张亚倩

山东建筑大学山东济南250101

摘要：随着我国高速公路快速发展，交通事故造成的财产损失和人员伤亡也越来越大，交织区作为高速公路中车辆运行的瓶颈路段也是产生交通堵塞和交通事故的多发区，因此对高速公路交织区的安全研究具有重大意义。文章对近10年交织区安全评价方法的研究进行综述，方便研究者对高速公路交织区安全评价模型的查阅、选择及进一步研究。

关键词：交织区；评价理论、评价模型

引言

高速公路的快速发展带来了便捷的交通感受却也同样带来了频发的交通事故，其中相当一部分事故发生在车流合流和分流的交织区。交织区是交通堵塞的瓶颈和事故多发区，要提高安全性能，减少交通事故的发生，首先应客观地对道路交织区交通安全性水平做出评价进而提出交织区安全改善措施。

1采用交通冲突技术的安全评价[1]

交通冲突技术TCT，指两个或多个道路使用者在一定的时间和空间上彼此接近到一定程度，此时若不改变其运动状态，就有发生碰撞危险的交通现象。

评价流程：1对交织区基础数据进行调查，包括交织长度、路线夹角角度等；2根据安全评价指标和混合交通当量的转化标准计算交织区单位时间、单位路段上单车冲突伤害值，进而确定交织区安全评价指标值；3根据安全等级划分标准确定交织区安全性所属安全等级。

2结合灰色理论的交织区安全评价[2]

灰色理论具有能解决“部分信息已知，部分信息未知”问题的特点，且算法清晰、明确，将之与交通冲突技术结合运用，有利于交织区安全水平的快速诊断、分析和科学评价。采用小时的均冲突数与时均混合当量交通量之比（TCM/PCU）作为评价指标，通过灰色聚类法来评价交织段的安全水平。评价流程大致分为5步：1建立评价矩阵，2灰类及白化函数值的确定，3建立灰类的白化权函数，4确定聚类权，5灰色聚类分析，确定聚类对象的安全状况。

3结合人工神经网络的安全模型[3]

以交通冲突技术为理论依据，在交织区车辆运行过程中分析交通冲突各影响因素，应用人工神经网络方法，建立基于人工神经网络的交通冲突数预测模型及交通冲突数与安全性的关系模型。以交通冲突数作为交织区事故风险和各影响因素之间的“转换器”，最终评价具有不同道路技术特性和环境下的交织区安全状态。

模型大致描述为输入、输出数据分析。该模型评价结果与实际的安全情况相符，评价的最终目的是进行道路或交通的安全改造措施，以减少道路交通事故的发生。

4结合零和灰色博弈理论的安全模型[4]

当实际中匝道与主线车道各有一辆车准备通过冲突区时满足二人零和灰色有限博弈模型的相关条件。

模型进行模拟后得出的结论：假设高速公路入口车辆冲突中匝道车辆、主线车辆的影响因素相同时，主线车辆优先通过时的策略集优先达到理想平衡解，所以保证主线车辆优先通过，可有效减少冲突，保证安全，这与实际情况相符。

5协调控制理论的安全度评价模型[5]

协调控制是就高速公路路段与入口匝道而言，以这两处的运输效率、交通安全、运输费用和环境污染为控制目标，在保证一定安全度的前提下，为使控制目标最优建立控制模型，得出主线路段不同交通工况下所对应的入口匝道调解率。安全度是指在不发生交通事故的前提下，从微观角度出发对可能发生交通事故的风险做出量化，是可能发生交通事故的风险大小。若车流中的每一辆车都以同一车速运行，此时一般不会发生交通事故，其安全度为1；由于车辆在合流区的汇入对主线路段干扰，交通流稳定状态会被打破，其安全度将会小于1。在高速公路入口匝道与路段协调控制中，安全度就是入口匝道车辆成功汇入主线路段车流的概率。

针对不同的情景分别建立针对强制性换道的安全度模型，稀薄交通流—稠密交通流状态下安全度模型、饱和交通流状态下安全度模型：

6基于驾驶负荷特性的安全评价[6]

从驾驶人行为和交通心理学角度的研究认为，驾驶人在行车过程中认知、判断和操作时，环境认知、决策处理和驾驶操作能力是有限的，因此将其称为驾驶负荷。在结合驾驶人的认知特性，归纳提取了匝道区影响驾驶人生理特性变化的道路因素的基础上设计了交通心理学实车实验，釆集了不同匝道区道路环境特性下的驾驶人各项生理指标信息。然后采用相关性分析的方法，对实验釆集的各项生理指标信息进行分析，并选取HRV指标作为最适宜表征驾驶负荷的量化指标。通过对比分析的方法，分别研究了匝道区不同路段交通组织形式和道路附属设施设计对驾驶人驾驶负荷的影响

7仿真模型[7]

随着计算机技术的发展，微观交通仿真模型已被广泛应用于高速公路交通运行评价与管理策略研究中TESS车道变换仿真模型从分析交织区拥挤状况的交通流特性出发，提出了一种能更好地反映拥挤状况的交通流交织换道特性的仿真模型。

基于多智能体建模方法，根据大量视频录像观察和轨迹处理，将强制性换车道模型分为自由换道子模块、协作换道子模块，如果换道有冲突则用冲突协商机制来解决。通过对驾驶员－车辆进行Agent建模，建立自由型换道、协作型换道情景，设置换道冲突协商、换道执行规则对车辆的运行进行模拟。

结束语

通过对2006年至今关于高速公路交织区安全性分析的论文的阅读和总结，高速公路交织区安全评价研究大部分集中于基于交通冲突理论展开，并结合灰色理论、人工神经网络以及零和博弈的方法建立评价模型，通过具体实例的验证都具有较强的适用性，逐渐成为成熟的评价方法；基于协调控制理论的安全度评价模型为较新的评价模型思路；从驾驶员角度以及运用计算机仿真的方法建立仿真模型对交织区的车辆通行进行安全评价的研究相对较少。

参考文献

[1]岳小泉.基于交通冲突的高速公路交织区的安全评价研究[D].福建农林大学，2006.

[2]岳小泉基于TCT和灰色理论的高速公路交织区安全评价[J].福建工程学院学报，2007.

[3]李晓娟.基于BP神经网络的高等级公路交织区安全评价[J].重庆交通大学学报2009.

[6]倪健基于零和灰色博弈模型的高速公路入口车辆冲突研究[J].公路交通技术，2008.

[5]杨院.高速公路入口匝道与路段协调控制研究[D].重庆交通大学，2009.

[6]吴萌.高速公路匝道区驾驶负荷特性研究[D].武汉理工大学，2013.

[7]孙剑，李克平，杨晓光.拥挤交通流交织区车道变换行为仿真[J].系统仿真学报，2009.