基于交通沖突分級(jí)的城市平面交叉口安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法

歐陽(yáng)劍,羅芷晴,熊文華,鮑瀚濤

（1.廣州市交通規(guī)劃研究院有限公司,廣東 廣州 510030; 2. 公安部交通管理科學(xué)研究所,江蘇 無錫 214151）

0 引言

城市平面交叉口作為連接城市道路之間的重要節(jié)點(diǎn)，是路網(wǎng)中交通安全風(fēng)險(xiǎn)較高的區(qū)域。為提高平面交叉口的安全環(huán)境，國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者圍繞平面交叉口的安全評(píng)價(jià)進(jìn)行了大量研究。目前國(guó)內(nèi)外常采用的交叉口交通安全評(píng)價(jià)方法主要有4 種：基于交通沖突率的交叉口安全評(píng)價(jià)研究[1-2]、基于交通事故統(tǒng)計(jì)的交叉口安全評(píng)價(jià)研究[3]、基于交通流量的交叉口安全評(píng)價(jià)研究和基于安全服務(wù)水平的交叉口交通安全評(píng)價(jià)研究。其中，沖突點(diǎn)是指路口內(nèi)兩個(gè)及以上的交通參與者在同一時(shí)空下相互接近，如不采取避險(xiǎn)行為就會(huì)發(fā)生碰撞的地點(diǎn)，當(dāng)沖突點(diǎn)越多，對(duì)交叉口交通安全的影響就越大，因此，歷來都是交叉口安全評(píng)價(jià)方法中的重要切入點(diǎn)。

然而，既有的交通沖突分析研究普遍存在評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)難以采集、在交通管理工作中實(shí)用性不強(qiáng)等問題。該文通過探討不同類型沖突點(diǎn)在交叉口的安全風(fēng)險(xiǎn)及其分布特征，確定沖突點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)以及交叉口安全區(qū)域的劃分標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而建立基于交通沖突分級(jí)的城市交叉口安全評(píng)估方法，為開展城市平面交叉口安全分析評(píng)價(jià)與管理提供直觀、有效的決策依據(jù)。

1 交叉口沖突點(diǎn)分析

1.1 交叉口沖突類型及其安全風(fēng)險(xiǎn)

交通沖突分級(jí)對(duì)于簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)采集具有重要意義，常見分類依據(jù)包括行駛方向、沖突主體、優(yōu)先行駛權(quán)等。不同類型的交通沖突產(chǎn)生的安全風(fēng)險(xiǎn)也存在較大差異，主要包括五大類型。

（1）機(jī)動(dòng)車之間沖突風(fēng)險(xiǎn)。機(jī)動(dòng)車在通過信號(hào)控制的平面交叉口時(shí)，會(huì)產(chǎn)生左轉(zhuǎn)、直行與右轉(zhuǎn)的機(jī)動(dòng)車流，行駛方向不同的機(jī)動(dòng)車流在平面交叉口范圍內(nèi)會(huì)形成很多沖突點(diǎn)。通常機(jī)動(dòng)車經(jīng)過停車線后就開始加速行駛，若在接近沖突點(diǎn)前機(jī)動(dòng)車雙方均不采取減速或轉(zhuǎn)向等避險(xiǎn)措施，則此行駛過程很大概率會(huì)發(fā)生碰撞事故。

（2）機(jī)動(dòng)車與非機(jī)動(dòng)車之間沖突風(fēng)險(xiǎn)。信號(hào)控制的平面交叉口單獨(dú)設(shè)置非機(jī)動(dòng)車專用相位的情況通常較少，因此機(jī)動(dòng)車都會(huì)與非機(jī)動(dòng)車產(chǎn)生交通沖突。此外，存在不少騎行者對(duì)交通規(guī)章制度的不遵守、不執(zhí)行，或者在騎行過程中帶人、帶重物、雙手離把、扶肩并行、互相追逐等，這種違章騎行的行為會(huì)加大非機(jī)動(dòng)車與機(jī)動(dòng)車產(chǎn)生沖突的概率。

（3）機(jī)動(dòng)車與行人之間沖突風(fēng)險(xiǎn)。通常平面交叉口右轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)車流不受信號(hào)燈控制，當(dāng)行人綠燈通過時(shí)，行人方向與右轉(zhuǎn)彎?rùn)C(jī)動(dòng)車流存在交叉，行人與機(jī)動(dòng)車存在交通安全風(fēng)險(xiǎn)，但由于右轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)車的車速較慢，此類沖突造成的傷害較輕。同時(shí)，行人的自由度大，在行人走捷徑心理的支配下，往往會(huì)突然闖入駕駛員的行駛空間，造成較為嚴(yán)重的人員傷亡。

（4）非機(jī)動(dòng)車之間沖突風(fēng)險(xiǎn)。非機(jī)動(dòng)車之間由于行駛方向不同也會(huì)存在交通沖突。通常，非機(jī)動(dòng)車的車速在15 km/h 以下，二者發(fā)生碰撞造成的傷害較輕；若非機(jī)動(dòng)車之間的碰撞發(fā)生在交叉口中心區(qū)域，雙方都處于加速狀態(tài)，且交叉口中心區(qū)域交通狀況復(fù)雜，很大可能增加騎行者的受傷概率，引發(fā)二次沖突。

（5）非機(jī)動(dòng)車與行人之間沖突風(fēng)險(xiǎn)。主要由非機(jī)動(dòng)車、行人在穿越平面交叉口時(shí)因非機(jī)動(dòng)車轉(zhuǎn)向與行人之間產(chǎn)生的交叉沖突所導(dǎo)致。通常該類沖突升級(jí)為交通事故、造成人員傷亡的概率較低。

1.2 交叉口沖突點(diǎn)分布特征

對(duì)于存在潛在交通沖突的城市交叉口，如T 形和十字形等，可根據(jù)機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車、行人等不同交通參與者的軌跡流線確定出交叉口沖突點(diǎn)的位置、類型及數(shù)量。

1.2.1 T 形交叉口的沖突點(diǎn)分布

在無信號(hào)控制條件下，機(jī)非混行和二次過街的T 形交叉口分別存在42 個(gè)沖突點(diǎn)和39 個(gè)沖突點(diǎn)，二者的沖突點(diǎn)總數(shù)差異不大，且交通沖突均集中在慢行交通出行群體上（見圖1）。

圖1 T 形交叉口機(jī)非混行的交通沖突分布示意圖

1.2.2 十字交叉口的沖突點(diǎn)分布

機(jī)非混行的十字交叉口沖突點(diǎn)高達(dá)148 個(gè)（見圖2），以機(jī)動(dòng)車與非機(jī)動(dòng)車之間的沖突為主，且集中在交叉口內(nèi)部；設(shè)置二次過街設(shè)施后，十字交叉口的沖突點(diǎn)降至84 個(gè)，涉及慢行交通群體的交通沖突大幅減少，并且機(jī)動(dòng)車與非機(jī)動(dòng)車通過交叉口時(shí)各行其道，二者的沖突點(diǎn)從交叉口中心轉(zhuǎn)移到非機(jī)動(dòng)車過街通道，大大降低了交叉口內(nèi)部的安全風(fēng)險(xiǎn)。

圖2 十字交叉口機(jī)非混行的交通沖突分布示意圖

1.2.3 五路交叉口的沖突點(diǎn)分布

以二次過街情形為例，五路交叉口的沖突點(diǎn)增至145個(gè)（見圖3），且多為機(jī)動(dòng)車之間的交通沖突，其占比超過三分之一，交叉口內(nèi)部存在很高的安全風(fēng)險(xiǎn)，從側(cè)面反映了信號(hào)控制是實(shí)現(xiàn)交通流時(shí)間分離、提高多路交叉口安全性的重要措施。

圖3 五路交叉口二次過街的交通沖突分布示意圖

1.2.4 交叉口沖突點(diǎn)特征總結(jié)

隨著交叉口岔數(shù)的增加，交叉口的沖突點(diǎn)呈幾何增加，尤其是與機(jī)動(dòng)車相關(guān)的沖突點(diǎn)，從而將大大增加交叉口出行群體的危險(xiǎn)性。此外，二次過街設(shè)施能有效降低交叉口中非機(jī)動(dòng)車之間、機(jī)動(dòng)車與非機(jī)動(dòng)車之間、非機(jī)動(dòng)車與行人之間的沖突點(diǎn)數(shù)量，提高慢行交通出行群體的過街安全性；還能從空間上實(shí)現(xiàn)交叉口機(jī)非軌跡的有效分離、機(jī)非沖突點(diǎn)的合理轉(zhuǎn)移，有助于提高交叉口內(nèi)部的安全服務(wù)水平和管理水平。

1.3 交叉口沖突點(diǎn)等級(jí)劃分

沖突嚴(yán)重程度是指交通沖突導(dǎo)致交通事故發(fā)生的可能性程度。大量研究結(jié)果表明，沖突越嚴(yán)重、沖突頻率越高，導(dǎo)致事故發(fā)生的可能性就越大?；跊_突主體及其造成的沖突風(fēng)險(xiǎn)嚴(yán)重程度來劃分交叉口的沖突點(diǎn)等級(jí)，可劃分為四種等級(jí)類型，具體以十字形交叉口為例（見圖4）說明如下。

圖4 十字交叉口的沖突點(diǎn)等級(jí)劃分示意圖

A 級(jí)沖突點(diǎn)指機(jī)動(dòng)車之間的沖突，因?yàn)闄C(jī)動(dòng)車之間的沖突升級(jí)為交通事故的概率最大，且沖突造成的傷害最為嚴(yán)重。B 級(jí)沖突點(diǎn)包括發(fā)生在距離機(jī)動(dòng)車停車線較遠(yuǎn)位置處的機(jī)動(dòng)車與非機(jī)動(dòng)車、機(jī)動(dòng)車與行人之間的沖突，認(rèn)為此類沖突會(huì)對(duì)騎乘者、行人造成較大傷害。C級(jí)沖突點(diǎn)包括發(fā)生在距離機(jī)動(dòng)車停車線較近位置處的機(jī)動(dòng)車與非機(jī)動(dòng)車、機(jī)動(dòng)車與行人之間的沖突，以及相鄰進(jìn)口左轉(zhuǎn)彎非機(jī)動(dòng)車之間的沖突，此類沖突通常傷害較輕。D 級(jí)沖突點(diǎn)包括非機(jī)動(dòng)車與行人、非機(jī)動(dòng)車與非機(jī)動(dòng)車之間的沖突，因沖突主體的出行速度都較慢，此類沖突傷害最輕，且升級(jí)為交通事故的概率極低。

2 交叉口安全區(qū)域劃分

合理的渠化除了能夠提高交叉口的通行能力以及運(yùn)行效率以外，還能夠在空間上實(shí)現(xiàn)交通流軌跡的有效分離，進(jìn)一步降低交叉口的交通沖突，提高其安全服務(wù)水平。以十字交叉口為例，基于不同等級(jí)沖突點(diǎn)的空間分布特征，將交叉口內(nèi)各流向交通流行駛軌跡所需空間之外的空間劃分為三類不同風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的安全區(qū)域。

2.1 低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域

在步行和非機(jī)動(dòng)車等慢行群體專用過街通道上，機(jī)動(dòng)車與過街行人、非機(jī)動(dòng)車之間存在潛在沖突風(fēng)險(xiǎn)，由于各交通主體需要進(jìn)行啟動(dòng)且速度較慢，所以不同交通流間，尤其是行人和非機(jī)動(dòng)車間較難發(fā)生嚴(yán)重交通沖突，其潛在沖突點(diǎn)的等級(jí)以C 級(jí)和D 級(jí)為主，因此將行人與非機(jī)動(dòng)車專用過街通道區(qū)域定義為交叉口的低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域（見圖5）。

圖5 十字交叉口安全區(qū)域劃分

2.2 中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域

在信號(hào)控制平面交叉口中，通常未針對(duì)右轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)車設(shè)置專用右轉(zhuǎn)相位，默認(rèn)在紅燈相位中機(jī)動(dòng)車仍被允許右轉(zhuǎn)，這就增加了右轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)車與右側(cè)進(jìn)口過街行人、同進(jìn)口直行非機(jī)動(dòng)車的沖突概率，因此將交叉口內(nèi)部的右轉(zhuǎn)彎區(qū)域定義為中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域。為提高中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的安全性，通常會(huì)在區(qū)域設(shè)置右轉(zhuǎn)導(dǎo)流島，通過導(dǎo)流島將右轉(zhuǎn)車輛在進(jìn)入交叉口之前分離出來，右轉(zhuǎn)車輛從島后通過，只保留直行和左轉(zhuǎn)車輛進(jìn)入交叉口。

2.3 高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域

同進(jìn)口、不同轉(zhuǎn)向機(jī)動(dòng)車之間的沖突大多發(fā)生在交叉口的中心區(qū)域，且沖突點(diǎn)以A 級(jí)為主，易出現(xiàn)交通事故。為降低交叉口沖突發(fā)生概率，通常在該位置設(shè)置斜紋填充的白色圓形或菱形區(qū)域，用以區(qū)分車輛大、小轉(zhuǎn)彎，及交叉路口車輛左右轉(zhuǎn)彎的指示，車輛不得壓線行駛；機(jī)動(dòng)車向左轉(zhuǎn)彎時(shí)，必須緊靠中心圈的左側(cè)轉(zhuǎn)彎。

根據(jù)交通沖突點(diǎn)數(shù)量和風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)將交叉口內(nèi)部空間劃分為高風(fēng)險(xiǎn)、中風(fēng)險(xiǎn)、低風(fēng)險(xiǎn)三大區(qū)域，其安全程度主要受各流向機(jī)動(dòng)車行駛軌跡的影響，往往通過在此空間上設(shè)置交通島，或輔以交通標(biāo)志標(biāo)線來實(shí)現(xiàn)分離沖突、分離沖突角度、渠化交叉口多余的路面、規(guī)范交通和引導(dǎo)正確的交叉口使用方式、保護(hù)行人、確定交通控制設(shè)施的位置等功能，在交叉路口內(nèi)部為交通參與者提供一個(gè)相對(duì)安全的空間。

3 交叉口安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

3.1 綜合沖突指數(shù)

根據(jù)沖突點(diǎn)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)以及交叉口實(shí)際的信號(hào)配時(shí)方案、渠化設(shè)計(jì)方案等前提條件，確定交叉口存在的沖突點(diǎn)數(shù)量，并通過加權(quán)平均計(jì)算得到交叉口綜合沖突指數(shù)，如公式（1）所示。

式中，α——交叉口的綜合沖突指數(shù)；wi——第i類沖突點(diǎn)的權(quán)重，利用專家評(píng)分法確定各權(quán)重取值分別為0.4、0.3、0.2、0.1；ni——第i類沖突點(diǎn)的數(shù)量。其中，第1、2、3、4 類沖突點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)A 級(jí)、B 級(jí)、C 級(jí)、D級(jí)沖突點(diǎn)。

3.2 安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分

平面交叉口的綜合沖突指數(shù)反映出不同的交通安全風(fēng)險(xiǎn)水平狀況，每個(gè)等級(jí)的描述如下：

3.2.1 Ⅰ級(jí)的特別安全

綜合沖突指數(shù)取值范圍為[0，0.15]，機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車和行人之間產(chǎn)生的交通沖突數(shù)少，發(fā)生交通沖突的概率低，交通安全風(fēng)險(xiǎn)嚴(yán)重程度低，交通秩序良好。

3.2.2 Ⅱ級(jí)的比較安全

綜合沖突指數(shù)取值范圍為(0.15，0.2]，機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車與行人之間產(chǎn)生的交通沖突數(shù)不多，發(fā)生交通沖突的概率不高，交通安全風(fēng)險(xiǎn)嚴(yán)重程度不高，各進(jìn)口車道車流量大，交叉口參與者交通安全心理壓力較大。

3.2.3 Ⅲ級(jí)的臨界安全

綜合沖突指數(shù)取值范圍為(0.2，0.3]，機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車與行人之間的交通沖突數(shù)多，發(fā)生交通沖突的概率高，交通安全風(fēng)險(xiǎn)嚴(yán)重程度高，各進(jìn)口車道車流量較大，交通運(yùn)行秩序較差，交叉口參與者交通安全心理壓力大。

3.2.4 Ⅳ級(jí)的不安全

綜合沖突指數(shù)取值范圍為(0.3，0.4]，機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車與行人之間的交通沖突數(shù)很多，發(fā)生交通沖突的概率很高，交通安全風(fēng)險(xiǎn)嚴(yán)重程度很高，進(jìn)口車道車流量很大，交通運(yùn)行秩序混亂，交叉口參與者的交通安全心理壓力很大。

4 結(jié)論

（1）圍繞交叉口交通安全進(jìn)行多維度分析，根據(jù)沖突點(diǎn)空間分布特征及其風(fēng)險(xiǎn)嚴(yán)重程度確定了沖突點(diǎn)和安全區(qū)域的等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建了基于交通沖突分級(jí)的城市平面交叉口安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，解決了傳統(tǒng)方法數(shù)據(jù)獲取難度大、實(shí)用性不強(qiáng)等弊端。

（2）充分考慮不同風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)沖突點(diǎn)對(duì)交叉口安全水平的影響程度，利用專家評(píng)分法實(shí)現(xiàn)了交叉口綜合沖突指數(shù)的量化計(jì)算，并提出交叉口安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的劃分標(biāo)準(zhǔn)，有助于交通管理部門實(shí)現(xiàn)對(duì)交叉口交通管制效果更加直觀、規(guī)范的評(píng)估，有效指導(dǎo)后續(xù)改善工作。