高建杰，曹建軍，歐居尚

(四川警察學院 道路交通管理系,四川 瀘州 646000)

信號控制交叉口交通評價是各交通類專業(yè)必修的實驗項目,也是工程實踐中常開展的工作之一。為保證道路交通的安全,節(jié)省成本,許多院校在實驗方案設(shè)計過程中多采用了仿真和虛擬實驗的方法,研究了仿真軟件在教學中的應(yīng)用[1-5],而對實驗教學方案的組織過程研究較少。

信號交叉口交通評價實驗項目需要團隊合作共同完成一項實驗。如果實驗教學組織不合理,會使學生在自主設(shè)計和實施實驗方案的過程中,遇到實驗工作任務(wù)分工不明確、任務(wù)分配不均衡、協(xié)調(diào)性差等系列問題,直接影響對學生實踐能力的培養(yǎng)和教育公平性的體現(xiàn)。因此,本文以信號控制交叉口為研究對象,設(shè)計了交叉口交通評價實驗教學方案,強調(diào)實驗組織過程的開展,注重可操作性和學生工程意識、綜合實踐能力的培養(yǎng),對指導(dǎo)教師組織實驗,引導(dǎo)學生完成實驗,具有現(xiàn)實意義。

1 實驗原理與知識儲備

信號控制交叉口的交通質(zhì)量評價工作涉及交通暢通性、交通安全性、環(huán)境保護、用地和經(jīng)濟等方面的內(nèi)容[6-8],本實驗項目只考慮交通暢通性和交通安全性。由于交通安全性定量評價指標僅適合做長期評價,且考慮學生實驗設(shè)計的可操作性,本實驗項目設(shè)計僅對信號控制交叉口交通安全性進行定性評價(如果方便獲取交叉口的交通事故數(shù)據(jù),也應(yīng)開展定量分析),評價方法參考文獻[9]。交通暢通性的評價方法依據(jù)行業(yè)標準[10],分通行狀態(tài)與控制效益兩部分進行定量評價。

信號控制交叉口交通質(zhì)量的評價分為現(xiàn)狀的分析評價和改善方案的分析評價,且應(yīng)進行改善前后的對比分析評價。本實驗項目可在信號控制交叉口現(xiàn)狀的情景下進行,也可在改善方案設(shè)計完成后的情景下進行?，F(xiàn)狀的分析評價結(jié)果可為制定交通組織改善方案提供依據(jù),改善方案的分析評價可為方案有效性驗證或改善方案間的比選提供理論支撐,使交通問題的分析更加科學嚴謹。

實驗整體思路如圖1所示。

圖1 信號控制交叉口交通質(zhì)量評價基本流程

1.1 信號控制交叉口交通安全性評價

對于信號控制交叉口,交通安全診斷內(nèi)容包括幾何條件、管理設(shè)施和交通環(huán)境三個方面。具體內(nèi)容可參考文獻[9]。

詳細考察診斷信號控制交叉口每一項交通安全問題后,需要對交通安全問題的顯著性和可能造成事故的惡性程度進行打分,顯著性(打分值)分為不太明顯(1～1.9)、明顯(2～2.9)、較明顯(3～3.9)、很明顯(4～5)四個等級,可能造成事故的惡性程度分為輕(1～1.9)、中(2～2.9)、較重(3～3.9)、重(4～5)四個等級。將打分值作為排序模型的兩個評價指標,計算排序指數(shù),然后按照排序指數(shù)的大小對安全問題進行排序。計算排序指數(shù)的模型為:

Y＝0.39Ci＋0.61Si(i＝1,2, …,n) (1)式中,Y為交叉口交通安全問題的排序指數(shù),Y值越大的是應(yīng)優(yōu)先考慮解決的問題；Ci為顯著性指標的得分值；Si為可能造成事故惡性程度指標的得分值；i為所分析交叉口存在的第i個交通安全問題；n為所分析交叉口存在的交通安全問題數(shù)。

1.2 信號控制交叉口交通暢通性評價

信號控制交叉口交通暢通性評價分通行狀態(tài)與控制效益兩部分進行定量評價。具體評價指標見文獻[10]。

評估指標可采用理論計算法、人工調(diào)查法、自動檢測法、浮動車法、交通仿真法等方法獲取。依據(jù)控制目標和需求,評估可采用單項指標評估,也可采用多項指標加權(quán)綜合評估。

如果采用單指標確定交叉口服務(wù)水平,參考美國 《道路通行能力手冊2010》及我國行業(yè)標準[11],對信號交叉口的機動車服務(wù)水平劃分確定,應(yīng)符合表1的規(guī)定。當交叉口現(xiàn)狀的飽和度大于0.85,必須計算延誤指標；當延誤與飽和度對應(yīng)的服務(wù)水平不一致時,則應(yīng)以延誤對應(yīng)的服務(wù)水平為準[12]。

表1 信號交叉口機動車服務(wù)水平

2 實驗方案設(shè)計

2.1 實驗?zāi)康?/h3>

2.1.1 知識方面

掌握信號控制交叉口交通安全性評價和交通暢通性評價的相關(guān)知識,掌握信號控制交叉口交通安全問題診斷分析的建立方法及關(guān)鍵性安全問題的排查方法,掌握VISSIM仿真交叉口交通質(zhì)量的基本方法,掌握單項指標和多項指標加權(quán)綜合評價的基本知識,掌握信號控制交叉口設(shè)計相關(guān)技術(shù)標準。

2.1.2 能力方面

具備針對信號控制交叉口交通安全隱患排查的能力,具備VISSIM仿真軟件應(yīng)用的工程實踐能力,發(fā)現(xiàn)問題、分析問題的能力,具備小組協(xié)作能力和團體合作精神。

2.1.3 素質(zhì)方面

具備基本的道路交通管理工程素養(yǎng)和職業(yè)素養(yǎng),建立嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和踏實的工作作風。

2.2 組織方案

本實驗項目采用班級分組、小組分工、團結(jié)合作的作業(yè)方式,完成實驗后分小組進行PPT匯報,最后指導(dǎo)教師總結(jié)。

2.2.1 班級分組

指導(dǎo)教師根據(jù)班級人數(shù)進行分組,按照前述實驗對象的選取原則,對每組指定一個信號控制交叉口。每組以8～12人為宜。

2.2.2 小組成員分工

小組成員先討論選定組長(或者由指導(dǎo)教師指定),組長負責安排小組成員具體工作任務(wù)。首先應(yīng)制定工作方案,確定小組人員工作任務(wù)分配情況,可參考表2所列進行人員分工。

表2 小組成員任務(wù)分工

說明:

1)工作任務(wù)中的交通安全性評價與交通暢通性評價應(yīng)同時進行；通行狀態(tài)評價與控制效益評價應(yīng)同時進行。若有交叉口改善方案,則進行改善前后對比分析。

2)每項任務(wù)分解應(yīng)安排1名負責人,并在要求時限內(nèi)完成,不能影響下一項任務(wù)的開展。

3)具有先后順序進行工作的人員安排,人員可重復(fù),如:“交通安全問題診斷分析表”安排的1～2人完成工作后,可繼續(xù)參與 “排序并確定關(guān)鍵問題”工作。

2.2.3 開展PPT匯報

指導(dǎo)教師組織,選定每組2名學生代表為PPT匯報過程中每組表現(xiàn)評分,最后指導(dǎo)教師做總結(jié)。

2.2.4 工作要求

1)總學時以4學時為宜,其中,交通安全性評價和交通暢通性評價同時進行,占用3學時,PPT匯報1學時。

2)實驗實施過程實行組長負責制,團結(jié)合作完成實驗項目。任務(wù)分工應(yīng)盡量做到每個人的工作量基本相當。小組成員嚴格按照任務(wù)分工,按時完成工作任務(wù),在此要求前提下,盡量讓每個小組成員參與實驗過程的各個環(huán)節(jié)。應(yīng)杜絕某些個人不參與實驗或?qū)嶒炄蝿?wù)量過小的情況。實驗考核中小組成員相互打分應(yīng)占一定比重。

2.3 實驗準備

2.3.1 實驗對象

指導(dǎo)教師選定某信號控制交叉口作為實驗對象,選取原則為:

1)為訓練學生對理論知識的應(yīng)用能力,所選交叉口應(yīng)具有典型性交通問題。

2)考慮學生對實驗對象的熟悉程度,優(yōu)先選擇前期實驗項目中實地調(diào)查過的交叉口或?qū)W校周邊的信號控制交叉口。

3)指導(dǎo)教師應(yīng)指定每個組對應(yīng)一個信號控制交叉口,每個信號控制交叉口難易度、工作量盡量相差不大。交叉口的形式、特點宜有所差別。

2.3.2 實驗場景

本項目實驗是在室外作業(yè)(或指導(dǎo)教師提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù))的基礎(chǔ)上進行的室內(nèi)作業(yè),在實驗室采用小組合作、分工協(xié)作的組織形式。實驗場景可為一間或多間教室,并具備以下功能:

1)教室內(nèi)應(yīng)具備多臺安裝有Office辦公軟件和AutoCAD制圖軟件的計算機或足夠的電源插座,學生可自帶電腦,進行數(shù)據(jù)的分析處理工作。

2)教室內(nèi)書桌可移動,便于學生開展小組討論與協(xié)作。

3)教室內(nèi)應(yīng)具備多媒體投影系統(tǒng)。在實驗最后階段,能夠滿足學生分組PPT匯報的需要。

2.3.3 實驗器材

1)VISSIM仿真軟件。用于仿真再現(xiàn)或預(yù)演交通質(zhì)量,并輸出評價指標。應(yīng)注意需要對VISSIM軟件仿真參數(shù)進行校正之后,再輸出所需評價指標。

2)Office辦公軟件。Excel電子表格用于分析處理數(shù)據(jù),制作圖表；PowerPoint用于制作PPT。

3)Google Earth或AutoCAD軟件。用于制作VISSIM仿真軟件需要的底圖。

2.4 實驗步驟

在實驗準備完成后,應(yīng)根據(jù)小組成員任務(wù)分工表(如表2所示)的安排,同時進行交叉口交通安全性評價和交通暢通性評價。

2.4.1 交通安全性評價

1)1～2人根據(jù)交叉口實際情況,參考文獻[9]建立信號控制交叉口交通安全問題的診斷表。

2)3～4人負責聯(lián)系并組織小組成員根據(jù)交通安全問題診斷表進行打分,有條件也可聯(lián)系指導(dǎo)老師或?qū)I(yè)教師打分。

3)統(tǒng)計打分結(jié)果,根據(jù)式(1)計算排序指數(shù),對安全問題進行排序。交通安全問題的顯著性和可能造成事故的惡性程度的打分值應(yīng)由小組每位成員獨立打分,然后取平均值。若有條件由教師打分,則應(yīng)綜合教師打分值與學生打分值來計算加權(quán)平均值,教師打分值的權(quán)重建議取0.6～0.7,學生打分值的權(quán)重建議取0.3～0.4,二者權(quán)重之和為1。

4)根據(jù)計算結(jié)果,確定交叉口需解決的幾個關(guān)鍵交通安全問題,并對交通安全性評價進行總結(jié)。

2.4.2 交通暢通性評價

1)3～4人負責運用VISSIM軟件對交叉口進行仿真。需要先進行仿真參數(shù)校正,然后仿真再現(xiàn)或預(yù)演交叉口的交通質(zhì)量。

2)2～3人負責組織小組成員討論確定通行狀態(tài)評價指標,并選用評價方法。另外2～3人負責組織小組成員討論確定控制效益評價指標,并選用評價方法。評價方法可采用單項指標評估,也可采用多項指標加權(quán)綜合評估,所采用方法可由指導(dǎo)教師指定或由小組成員討論確定。若采用單項指標評估,指標選取可由小組成員根據(jù)控制目標和需求討論確定；但控制效益評價中,必須根據(jù)平均信號控制延誤或飽和度評定交叉口的服務(wù)水平等級,應(yīng)至少具體到交叉口每個進口道。若采用多項指標加權(quán)綜合評估,各指標權(quán)重應(yīng)依據(jù)控制目標和需求,結(jié)合查閱文獻資料及指導(dǎo)教師的建議來確定。

3)根據(jù)選取的評價指標,分別計算或VISSIM仿真輸出所需通行狀態(tài)評價和控制效益評價指標值。

4)根據(jù)所選用的評價方法,分別對通行狀態(tài)和控制效益進行評價,并對評價結(jié)果進行總結(jié)。

2.4.3 交叉口改善前后對比分析

若有交叉口改善方案,則應(yīng)進行改善前后的對比分析。

1)學生應(yīng)根據(jù)現(xiàn)狀評價的工作任務(wù)分工和實驗步驟,針對改善方案進行交通安全性和交通暢通性評價,并總結(jié)改善方案的評價結(jié)果。

2)分別從交通安全性和交通暢通性兩個方面,對比交叉口改善前后的效果。要求運用圖表進行改善前后的對比分析。參考形式如圖2所示。

圖2 改善前后對比分析

2.4.4 實驗總結(jié)

1)小組成員共同討論和總結(jié)實驗結(jié)論,分工完成實驗報告,同時安排1～2人制作PPT,準備PPT匯報工作。

2)指導(dǎo)教師組織開展PPT匯報。由指導(dǎo)教師選定每組2名學生代表為PPT匯報過程中每組表現(xiàn)評分,最后指導(dǎo)教師做總結(jié)。

2.5 實驗考核

本實驗項目內(nèi)容包含了信號控制交叉口交通安全性評價、交通暢通性評價(含通行狀態(tài)評價和控制效益評價)、改善前后對比分析、實驗報告編制和PPT匯報等內(nèi)容。為了更準確地評價學生在實驗項目中發(fā)揮的作用和各小組進行交叉口評價的效果,本實驗項目采用學生評價與教師評價相結(jié)合的考核方式,以教師評價為主,學生評價為輔,分階段考核的形式。

2.5.1 考核內(nèi)容

1)實驗內(nèi)容與結(jié)果的準確性。

實驗內(nèi)容的完整性,包含了交通安全性評價、交通暢通性評價、VISSIM仿真、改善前后對比等內(nèi)容。

交通安全性評價的準確性,考核交通安全問題診斷表建立是否合理、交通安全問題的排序指數(shù)計算是否準確、評價過程是否嚴謹、交通問題診斷是否準確等。

交通暢通性評價的準確性,包含了通行狀態(tài)評價和控制效益評價。考核VISSIM仿真過程及效果、評價指標選取是否合理、評價方法計算是否正確、評價結(jié)論是否準確等。

若有改善方案,應(yīng)考核改善前后對比分析結(jié)論的可靠性、對比分析圖表制作等。

2)實驗報告的質(zhì)量。

實驗報告的完整性,考核是否包含了封面、目錄、概述、交通安全性評價、交通暢通性評價、總結(jié)、附表等。

實驗報告的規(guī)范性,考核報告正文的格式是否規(guī)范,結(jié)構(gòu)是否嚴謹,語言文字表達是否準確流暢及邏輯性等。

3)PPT匯報的表現(xiàn)。

PPT制作展示效果,考核PPT內(nèi)容是否有明顯錯誤,PPT制作是否美觀大方,幻燈片之間鏈接是否有序,與匯報內(nèi)容的邏輯順序是否吻合,是否能全面反映匯報內(nèi)容提綱、總體效果等。

匯報人的匯報狀況,考核匯報人是否思路清晰、邏輯性強、語言流暢、舉止端莊大方,以及時間控制是否恰當?shù)取?/p>

4)小組成員的表現(xiàn)。

由小組成員之間相互評分考核,主要根據(jù)小組成員承擔的任務(wù)工作量的大小、任務(wù)完成情況、實驗過程的認真程度、積極性、考勤等情況進行評分。

2.5.2 考核評分標準

上述每項考核內(nèi)容,均按百分制評分,分為優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格五個等級,如表3所示。

表3 考核評分標準

2.5.3 考核成績構(gòu)成

1)考核內(nèi)容中的實驗內(nèi)容與結(jié)果的準確性、實驗報告的質(zhì)量、PPT匯報的表現(xiàn),由教師和學生代表共同評分。評分結(jié)果為每個小組的綜合得分,每個學生該部分的成績即為所在小組的得分成績。

2)考核內(nèi)容中的小組成員表現(xiàn),由小組成員間進行相互評分,評分結(jié)果為每個學生的得分。

3)每個學生的成績＝學生所在小組教師評分×60% ＋學生所在小組學生代表評分×20% ＋小組成員間評分×20%。

3 結(jié)束語

本文將信號控制交叉口交通評價分為交通安全性評價和交通暢通性評價兩部分,以此為基礎(chǔ)設(shè)計了實驗教學方案。設(shè)計過程側(cè)重于教學組織過程,注重解決教學組織過程中常遇到的問題,強調(diào)可操作性和教育公平性,有利于學生綜合實踐能力和工程意識的培養(yǎng),為教師的實驗教學組織提供了借鑒。