城市平面交叉口交通冲突影响因素分析*

崔会芬 楚彭子 杨京帅 任书杭 朱鸿国

(长安大学汽车学院1) 西安 710064) (广东省道路运输管理局2) 广州 510101)

城市平面交叉口交通冲突影响因素分析*

崔会芬1,2)楚彭子1)杨京帅1)任书杭1)朱鸿国2)

(长安大学汽车学院1)西安 710064) (广东省道路运输管理局2)广州 510101)

为分析车速、相位设置，以及倒计时与非倒计时的信控方式设置等因素对城市平面交叉口交通冲突的影响，选取西安市15个典型的平面交叉口进行实地调研，记录机动车与机动车之间的401条严重交通冲突数据作为分析样本，采用方差分析和t检验的方式剖析了城市平面交叉口多种严重交通冲突形式的致因及其显著性.分析结果表明,车辆通过城市平面交叉口的速度(p<0.01)、交叉口信号相位(p<0.01)和交叉口信控方式(p<0.05)等因素对追尾冲突、直行-左转冲突、交叉冲突等交通冲突(严重冲突)有显著的影响，而对直行-右转冲突和左转-右转冲突并没有显著的影响.

交通工程；城市平面交叉口；交通冲突技术；方差分析；t检验

0 引 言

城市平面交叉口是交通事故的多发点.以往数据显示，发生在城市平面交叉口处的交通事故占城市交通事故总数的59.7%，伤亡率约34%[1].鉴于交通冲突与交通事故在发生过程上的相似性，以及由交通事故的偶然性、稀缺性导致的分析结果滞后性，交通冲突技术(traffic conflict technique，TCT)已被作为交通安全影响因素分析的重要手段之一[2].

国内外学者对交通冲突分析做了大量的研究.王力等[3]通过调查同一个交叉口中不同相位阶段的不同类别的严重交通冲突数量研究了不同相位背景下的不同冲突类别的关系.裴玉龙等[4]基于交通冲突技术定义了行人过街危险度，并讨论了多种条件下的行人危险度的计算方法.邓蕙菁等[5]基于回归分析得到了不同类型的严重冲突率与交叉口事故率之间的关系.曹弋等[6]通过分析车辆临时变向车道的数据，认为强行变道是交通冲突的主要致因.王雪松等[7]在讨论了调查时段各类型交通冲突频率分布和各类别冲突数据的负二项模型和线性回归模型的分析后认为右转车比例大型车比例及左转专用相位对交通冲突有显著的影响.王玉全等[8]通过建立多类型的交通冲突模型认为左转交通流发生交通冲突的概率大于其它交通流，且车辆速度与交通冲突发生的可能性存在正比关系.郭延永等[9]在基于交通冲突技术分析不同右转交通设施对信号交叉口交通安全的影响后认为直行交通量、右转交通量和右转大车比例对直右交通冲突具有显著的正相关影响.张邻等[10]从更微观的角度分析了无信号交叉口的交通冲突中的驾驶人博弈问题.Leden[11]认为左转车辆与行人的发生冲突的严重程度远远大于右转车辆.Jiang等[12]在对交通冲突严重度进行辨别与分析后认为由红灯期间驶入左转车辆待转区的车辆而导致的二次冲突以及追尾冲突显著地增加了交通冲突的严重性.Killi等[13]通过模拟分析了不同车辆组成结构、速度、流量情况下的交通冲突特性.

以往的研究涉及了交通参与者的交通行为、道路渠化情况、交通设施的设置、车辆速度、车流组成结构及相位的设置情况等因素，且使用了多种理论模型.在此基础上，基于方差分析(analysis of variance,ANOVA)和t检验的方法对交叉口处车辆的车速、信号相位及信控方式对交通冲突数量进行进一步的差异性分析.

2 方法与数据

2.1 单因素方差分析

如果各组之间有显著性差异，则说明这个因素对因变量有显著性影响，因素的不同水平会影响到因变量的取值.单因素方差分析的大致过程由原假设的建立，构造统计量来检验原假设是否成立，分析拒绝域得出分析结果等组成.

i=1,2,…,r；j=1,2,…,n

(1)

式中：各个εij相互独立；μi和σ2未知.

基于上文，原假设可以改写为H0:α1=α2=…=αr=0.

2) 构造统计量 为了构造检验假设的统计量，首先寻找引起Xij变动的致因.从Xij=μ+αi+εij可以得出：倘若H0为真，那么Xij的浮动仅仅是随机性导致的；若H0为假，那么Xij的变动是由第i个水平以及随机性公共导致的.因此需要构造一个统计量来描述Xij之间的变动，并且将引起以上两种变动的原因用另一个量来表示.

3) 在显著性水平α下得出拒绝域：

①若F>F1-α(r-1,n-r)时，则拒绝H0，即因素A的各水平下的效应有显著差异；

②若F

4) 显著性程度的规定

①当F>F0.01时，因素的影响特别显著.

②当F0.01≥F>F0.05时，因素的影响显著.

③当F0.05≥F>F0.10时，有一定的影响.

④当F0.10≥F时，影响不大或没有影响.

2.2 数据

冲突数据源于西安市具有代表性的15个交叉口，并且是在早高峰、晚高峰和平峰三个时段分别进行观测，累计观测时间约90 h，调查得到机动车与机动车之间的冲突(机-机冲突)样本共401个.调查人员根据交通冲突发生的起点推算距离相撞的时间(time to collision,TTC)，并在实验室内进一步判定各冲突的类型和严重程度.

依据平面交叉口处的交通冲突按照车辆的运行轨迹及分流方向，将机-机冲突分为五类：追尾冲突、直行-左转冲突、直行-右转冲突、交叉冲突和左转-右转冲突.其中，交叉冲突是指两个方向的车辆相互交错成直角方式发生冲突.各个冲突形态的冲突数量及占比见表1.通过对比所获取的各类别交通冲突形态的数量可发现：追尾冲突、直行-左转冲突及直行-右转冲突是交叉口冲突的主要类型.

表1 各类别交通冲突的分布

3 差异性分析

3.1 冲突速度与交通冲突数差异性检验

根据车辆的冲突速度可将实地调研所获取的冲突数据分为五个区间：10～15，>15～20,>20～25,>25～30和>30～35 km/h.对不同速度范围内各类交通冲突类型的数量应用方差分析法进行差异性检验，检验结果见表2.

表2 不同冲突速度范围各冲突类型冲突数差异性检验

由表2可以看出，在0.01的显著性水平下，追尾冲突(p<0.01)、直行-左转冲突(p<0.01)、交叉冲突(p<0.01)在不同速度范围层面有着显著性差异，检验结果表明,车速是影响追尾冲突、交叉冲突、直行-左转冲突的一个重要影响因素.对于右转车辆，其车道位于道口右侧，且速度往往较慢，因而对车速的影响并不显著.车辆速度的快慢很大程度上影响了TTC的水平.

3.2 相位配置与交通冲突的差异性比较

将五种机-机冲突类型按所处交叉口相位设置方式的差异分为四类：无信号灯、二相位、三相位及四相位，通过方差分析比较冲突数量的差异性，检验结果见表3.

在0.01的显著性水平下，表3中的追尾冲突(p<0.01)、直行-左转冲突(p<0.01)、交叉冲突(p<0.01)在不同相位设置环境中存在着显著性差异.这说明随着交叉口的相位的增加使得各个流向的交通流在时间上进行了协调，减少了冲突点，从而使得冲突量减少，尤其是在追尾冲突、直行-左转冲突、交叉冲突上表现得十分显著.由于右转车流受相位设置影响较小，因而直-右冲突(p=0.524)、左转-右转冲突(p=0.569)在差异上并不显著.

表3 不同相位设置下各冲突类型冲突数差异性检验

3.3 倒计时信号灯设置与交通冲突差异性检验

研究认为，倒计时信控方式触发了驾驶员的“抢红灯”及“抢绿灯”的行为，即驾驶员常选择在绿灯末期加速通过或红灯初期提起启动.将所调研的交通冲突数据按所处交叉口的倒计时信控方式与非倒计时信控方式进行分类，进而分析不同信控方式对各种冲突形态影响的显著性，通过t检验的统计分析得到表4，其中，A1～A5分别代表追尾冲突、直行-左转冲突、直行-右转冲突、交叉冲突及左转-右转冲突.

表4 倒计时与非倒计时信控方式独立样本检验

在表4中，通过观察方差齐性的Levene检验的结果，A1～A5所对应的Sig.值均大于0.05，这表明方差齐性的假设成立.进而从t检验中发现，追尾冲突(A1,p=0.007)、直行-左转冲突(A2,p=0.004)和交叉冲突(A4,p=0.012)在倒计时与非倒计时信控方式下冲突数在平均值上有着显著性差异，即：倒计时信控路口3种冲突形态的冲突数显著高于非倒计时信控路口，这与前人对驾驶员行为的研究较为符合.虽然倒计时信控设计的初衷是为了使驾驶员清楚地了解本次相位剩余时间以便提前做好准备，但是驾驶员在绿灯末期加速通过路口及红灯末期驾驶员提前启动车辆的行为往往增加了发生严重冲突的可能性，这也是此信控方式的弊端之所在.对于直行-右转冲突(A3,p=0.144)、左转-右转冲突(A5,p=0.599)受信控方式影响的差异性并不显著，同样是由于右转车辆受信号影响较小，在转向时沿内侧车道转向，且转弯半径较小，速度较低，因而由信控方式不同而导致的严重冲突的差异性也并不显著.

3 结 论

1) 通过方差分析法对影响不同类型的严重交通冲突的因素进行识别，认为车速、交叉口信号相位数量和信控方式对多种交通冲突数量有显著影响，即追尾冲突、直行-左转冲突和交叉冲突.

2) 降低车辆进入交叉口的速度、增加信号相位及采用非倒计时信控路口均能显著降低城市平面交叉口发生严重交通冲突的可能.因此，在今后的交叉口安全改善工作中，建议可以从路口限速、增加信号相位及调整信控方式等方面入手，以保障驾驶员的行车安全，提高城市平面交叉口的安全等级.

[1] 成卫.城市交通冲突技术理论与应用[M].北京:科学出版社,2006.

[2] HAUER E, GÅRDER P. Research into the validity of the traffic conflicts technique[J]. Accident Analysis & Prevention,1986,18(6):471-81.

[3] 王力,刘卫中,洪于亮,等.基于分类交通冲突与微观仿真分析的城市交叉口安全诊断及改善[J].中国安全科学学报,2009,19(2):38-42.

[4] 裴玉龙,冯树民.基于交通冲突的行人过街危险度研究[J].哈尔滨工业大学学报，2007,39(2):285-287.

[5] 邓蕙菁,王雪松,谢琨.基于交通冲突技术的交叉口事故多发点判别及致因分析[J].武汉理工大学学报(交通科学与工程版),2012,36(2):370-373.

[6] 曹弋,杨忠振,左忠义.临时变向车道的交通流速度及冲突特性分析[J].交通运输系统工程与信息,2015,15(5):74-80.

[7] 王雪松,罗楠.信号控制交叉口交通冲突特征与影响因素[J].城市交通,2016，14(6):60-66.

[8] 王玉全,邢芳,郭伟伟.信号交叉口混合交通冲突研究[J].中国安全科学学报,2016,26(6):47-51.

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[12] JIANG X G, ZHANG G P, BAI W, et al. Safety Evaluation of signalized intersections with left-turn waiting area in China[J]. Accident Analysis & Prevention,2016,95:461-469.

[13] KILLI D V, VEDAGIRI P. Proactive evaluation of traffic safety at an unsignalized intersection using micro-simulation[J]. Journal of Traffic and Logistics Engineering,2014,2(2):140-145.

Traffic Conflict Influential Factors Analyze for Urban Plane Intersection

CUIHuifen1,2)CHUPengzi1)YANGJingshuai1)RENShuhang1)ZHUHongguo2)

(SchoolofAutomobile,Chang’anUniversity,Xi’an710064,China)1)(AdministrationofRoadTransportationofGuangdongProvince,Guangzhou510101,China)2)

In order to analyze the influences of vehicle speed, phase setting and signal control mode of countdown and non-countdown for the traffic conflict on urban plane intersection, 15 typical plane intersections in Xi’an were selected for field investigation and 401 cases of serious traffic conflict data between vehicles had been recorded as the sample to analyze. The causes of serious traffic conflict on urban intersection and its significance had been analyzed by using the analysis of variance andttest. The results show that the speed of the vehicle through the intersection of urban plane intersection (p<0.01), intersection signal phase (p<0.01) and intersection control mode (p<0.05) have a significant impact on the serious conflicts of rear-end conflict, straight-conflict and intersection conflict, but have no significant impact on straight-right turn conflict and turn left-right turn conflict.

traffic engineering; urban plane intersection; traffic conflict technology; analysis of variance;ttest

U491.2

10.3963/j.issn.2095-3844.2017.05.010

2017-08-26

崔会芬(1982—)：女，博士生，主要研究领域为交通运输规划与管理

*国家自然科学基金项目(51108040)、中央高校基本科研业务费专项资金项目(310822151022)资助