交通事故对城市道路交通能力影响的研究

柳晓康

(武警工程大学 西安 710086)

1 引言

城市交通问题严重影响着人们的日常生活，尤其是发生交通事故，车道被占可能造成长时间的拥堵,造成公共交通资源的浪费，因此合理规划城市道路交通,及时处理意外交通事故,疏通堵塞路段具有现实经济价值和意义。车道被占用是指因交通事故、路边停车、占道施工等因素，导致车道或道路横断面通行能力在单位时间内降低的现象。由于城市道路具有交通流密度大、连续性强等特点，及时疏通车道就需要合理调配资源统筹分析。

本文借助某十字路口两时段通行车辆发生一般交通事故(一般事故是指一次造成重伤1到2人，或者轻伤3人以上，或者财产损失不超过3万元的事故)对道路通行能力的影响进行定量分析。假设行人、通行车辆等遵守交通法规，地形、恶劣天气等对道路通行能力无影响。研究发现，不同的车道发生事故对道路通行能力的影响程度不同；车辆排队长度、车速、排队持续时长与道路通行能力存在非线性关系。

2 模型与数据分析

2.1 数据来源

本文数据来自2019年某地车管所道路交通录像及部分监测数据。结合实际交通要素，可能影响道路交通的主要因素如下：车道宽度对通行能力的折减系数(fZ)、机动车道宽度(WO)、车行道的基本通行能力(QL)、第i周期的车辆数(qi)、第i周期车次的通行时间(ti)、车行道的实际通行能力(QS)、信号周期(T)、上游路口至事发地点的路程(S)、车辆排队的队长(L)、驾驶员条件对通行能力的修正系数(fp=1)；

2.2 数据分析

本文所用数据包括车辆型号、车道宽度、车速等。根据车牌将车辆进行标准化，用于度量车道的通行能力(指道路上某一路段单位时间内通过某一断面的最大车辆数，单位：辆/小时)。另外根据交规标准的车道宽度为3.5m, 当车道宽度大于该值时，不影响通行能力；当车道宽度小于该值时，车辆行驶速度下降，通行能力减小。所以，车道宽度对车辆通行能力具有折减效应，具体的效应参见文献[3]中方程(1)。由于一般大型载货汽车车身宽度不超过2.5米，小轿车车身宽度不超过1.8米，只有当各个车道宽度不超过6米[(2.5+1.8)×3.5/2.5]不会对车辆通行起到太大的缓解作用，当各个车道宽度超过6米，相当于三车道变四车道，这样又是另外一种情况，本文不做分析研究。各类车辆的折算系数见表一。

表1 各类车辆通性能力折算技术

车道宽度对通行能力的折减系数fz为：

(1)

2.3 模型的建立

以红绿灯的信号时长为一周期，对每一周期内所通过的车辆数进行统计，并根据车辆型号进行标准化核算。然后计算每一波次的车辆通过事故点的时间，最后计算出基本通行能力和从上游路口到事发地点的平均速度。

(2)

车行道的实际通行能力：QS=QL×fz×fp

(3)

单行三通道经过车辆计算：

(4)

式中：q红—上游路口红灯时，右转向经过的车辆；

单行三通道基本通行能力的计算：

(5)

t内—内侧通道由上游路口行驶至事故地点的时间；t中—中间通道由上游路口行驶至事故地点的时间；t外—外侧通道由上游路口行驶至事故地点的时间。

2.4 模型结果分析

利用模型将时段一的数据进行整理分析，表示出15个周期内的通行能力数据，可得到图1。

图1 时段一通行能力趋势线

由图1可知：当事故发生时，1～4周期实际通行能力迅速减弱，第5周期通行能力稍微提升，5～14周期内属于事故处理，通行能力会持续在一个较低的稳定水平，但11～12周期内通行水平有下降趋势，结合实际数据发现此时道路通行4辆大型车，所以对整体稳定水平有所影响，第15周期后交通恢复正常。拥堵周期为2～15。

由图2可知：时段一道路通行能力迅速下降，时段二事故发生时，1～10周期实际通行能力基本不变，第11周期通行能力开始减弱，第18周期后通行能力恢复正常。拥堵周期为10～18。引发此种现象的原因在于事故发生车道不同。

图2 两时段道路通行能力趋势线

时段一的通行能力迅速降低的原因是：内道(左车道)发生事故，时段二是外道(右车道)发生事故。时段一左转流量大于右转流量，但此时仅右转车道可以通行，时段二仅左转车道可以通行，再者中国交通道路法的相关规定超车方向从前一辆车的左侧超过。

图3 时段二道路各车道车辆行驶速度

三车道交通路段，外车道发生事故，车辆转向中车道行驶，外车道和中车道通行能力急剧下降，内车道车辆通行能力反而有所提升，车辆加速通过。第20周期后三车道整体通行速度趋于平稳，车辆保持低速通过。

2.5 道路通行能力影响因素建模

综合分析两时段的道路通行能力发现事故持续时间、路段上游车流量、车辆排队长度可能也会对通行能力造成影响，现在具体建模拟合他们之间的关系。首先利用Excel数据库对排队长度和实际通行能力、持续时间、上游车流量进行相关性检验。从表2结果可知，相关系数为corr(L,P1)=-0.2659，R2=0.071<0.7，排队长度与实际通行能力存在非线性关系，排队越长道路的通行能力越差；从数据上分析，相关系数仅为-0.2659，所以排队长度对道路通行能力的影响不是很大，两者的负相关性不是很强。

表2 排队长度与实际通行能力相关性检验结果

表3 排队长度与实际通行能力回归结果

利用Excel绘制L(排队长度)与P1(通行能力×持续时间)的散点图，两者之间存在指数相关性(corr=0.7578)，利用stata对数据进行拟合，曲线拟合优度R2=0.97，拒绝原假设的P值趋近0。最终得出如下表达式：

L=0.387×1.033Q×T

(6)

P1=Q×T

(7)

表4 检验结果

由式(6)可知，道路通行能力和排队持续时间也成反比，相较于排队长度而言，排队时间的长短对道路通行能力影响更大，后者与道路通行能力是指数反比关系，加入排队时间影响因素后，P1与L之间的相关系数提升到0.7578；并且曲线的拟合优度更高(0.97)，说明排队长度和排队时间是影响道路交通的主要因素。

3 模型研究结论

本文借助三车道车辆交通信息对道路通行能力进行建模分析，阐明交通事故对三车道不同车道车辆通行的影响，以及造成车辆拥堵的主要因素。利用实际的数据检验道路通行能力和影响因素之间的数量关系。得出下列结论：

(1)外车道发生交通事故，三车道通行能力将迅速下降，外道车辆向中车道、内车道转移，中车道车速下降，内车道短期车速反而有所提升。

(2)内车道发生事故，三车道通行能力可保持阶段稳定，第10周期后才会下降。

(3)事故点到红绿灯的排队长度对道路通行能力有直接影响，两者存在非线性关系；排队时间对道路通行能力的影响大于排队长度；两者是影响道路交通能力的主要因素。

(4)从道路通行能力明显下降到恢复，持续时间在15个周期以内。

基于以上结论，对于解决红绿灯附近的一般交通事故首要任务就是及时导流，通过借助其他车道尽快让车辆移动，防止过长时间的排队，只要能够避免发生车辆堵塞滞留，道路交通能够及时恢复。