夏志琦，張 越，滕俊哲，王靜瀟

低等級(jí)城市道路交通安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法

夏志琦，張 越，滕俊哲，王靜瀟*

（西藏大學(xué) 工學(xué)院，西藏 拉薩 850000）

隨著我國城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，一些低等級(jí)城市道路由于缺乏合理規(guī)劃，有著明顯不安全的運(yùn)行特性。其中拉薩因其特殊的地理環(huán)境，交通基礎(chǔ)設(shè)施不完善，城市中多為低等級(jí)道路，同時(shí)影響交通安全的干擾因素較多，分析其原因并提出解決方案尤為重要。論文以拉薩市非機(jī)動(dòng)車、路側(cè)行人、過街行人以及各種機(jī)動(dòng)車出入口五種常見的對(duì)機(jī)動(dòng)車正常行駛的干擾因素為研究對(duì)象，通過韌性量化方法對(duì)機(jī)動(dòng)車行駛特性進(jìn)行定量研究，建立交通安全風(fēng)險(xiǎn)韌性模型，通過干擾因素影響之后的恢復(fù)速度計(jì)算低等級(jí)城市道路的交通安全風(fēng)險(xiǎn)抵抗能力。最后分析得到可提高交通安全的方法，達(dá)到緩解低等級(jí)城市道路上交通參與者互相干擾帶來的交通隱患問題的目的，對(duì)拉薩市未來管理低等級(jí)城市道路交通秩序提供重點(diǎn)治理目標(biāo)。

低等級(jí)城市道路；定量；韌性模型；交通隱患

1 現(xiàn)有交通安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法分析

隨著城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，一些前期沒有進(jìn)行合理規(guī)劃的低等級(jí)城市道路為了滿足商業(yè)用地和服務(wù)居民的需求變?yōu)橄M(fèi)聚集區(qū)，交通參與者增多，但因?yàn)槿狈τ行У奈锢矸指罘绞?，非機(jī)動(dòng)車、行人、路側(cè)停車和各種機(jī)動(dòng)車出入口等路側(cè)干擾因素使低等級(jí)道路時(shí)常處于混亂的狀態(tài)[1]?，F(xiàn)有評(píng)價(jià)交通安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法中，各學(xué)者通常使用層次分析法結(jié)合問卷調(diào)查的形式探究各種干擾因素對(duì)交通安全的影響程度[2]。道路韌性可以說是評(píng)價(jià)城市交通系統(tǒng)對(duì)因干擾因素發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)事件時(shí)的抗沖擊能力[3]，各學(xué)者主要從定性和定量?jī)蓚€(gè)理論方面出發(fā)[4]，結(jié)合結(jié)構(gòu)與功能兩個(gè)實(shí)踐方面進(jìn)行研究[5-6]。總體來說，在交通安全風(fēng)險(xiǎn)研究中，多以非機(jī)動(dòng)車、路側(cè)停車、行人來作為干擾因素研究[7]。

2 低等級(jí)城市道路交通安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法

2.1 模型建立方法

機(jī)動(dòng)車在城市中正常行駛時(shí)，會(huì)受到道路兩側(cè)行人、非機(jī)動(dòng)車以及其他由出入口進(jìn)出機(jī)動(dòng)車的干擾，車速會(huì)明顯下降，同時(shí)車輛可能會(huì)發(fā)生橫向偏移，產(chǎn)生碰撞的風(fēng)險(xiǎn)較大。本文先通過干擾因素的影響范圍進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)域構(gòu)建，其次對(duì)行駛的機(jī)動(dòng)車的行駛特性、交通安全隱患發(fā)生的過程量化為道路交通安全性能恢復(fù)時(shí)間，最終得到交通安全風(fēng)險(xiǎn)韌性模型，確立不同類型的干擾影響因素下的交通安全風(fēng)向韌性。通過此模型可以快速精確地找到低等級(jí)城市道路所存在交通風(fēng)險(xiǎn)來源，提高低等級(jí)城市道陸交通安全風(fēng)險(xiǎn)抵抗能力，并減少交通安全隱患。

2.1.1風(fēng)險(xiǎn)域構(gòu)建

=D×D（1）

式中，為風(fēng)險(xiǎn)域大?。?i>D為干擾因素在水平方向造成的干擾范圍（車輛運(yùn)行方向）；D為干擾因素在橫向（豎直方向）造成的干擾范圍。

引用碰撞時(shí)間（Time To Collision,TTC）理論：

式中，D為水平安全距離；D為橫向安全距離；F為機(jī)動(dòng)車車速；F為機(jī)動(dòng)車減速度；E為干擾因素移動(dòng)速度；E為干擾因素減速度；為干擾因素侵入路面程度；為干擾因素與干擾車輛質(zhì)心矢量與速度的夾角。

2.1.2性能恢復(fù)時(shí)間

道路安全風(fēng)險(xiǎn)主要由于機(jī)動(dòng)車駛?cè)敫蓴_因素所影響的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域引發(fā)，本文利用道路安全風(fēng)險(xiǎn)的恢復(fù)時(shí)間RR為衡量指標(biāo)。RR越小，機(jī)動(dòng)車所需恢復(fù)時(shí)間越短，也就是說車輛可以更快駛離風(fēng)險(xiǎn)域，即道路安全風(fēng)險(xiǎn)韌性較小。RR計(jì)算公式為

式中，D為車輛在風(fēng)險(xiǎn)域內(nèi)的穿行距離；V為水平方向上機(jī)動(dòng)車與干擾因素的相對(duì)速度；V為橫向干擾上機(jī)動(dòng)車與干擾因素的相對(duì)速度。

2.1.3交通安全風(fēng)險(xiǎn)韌性模型構(gòu)建

第一階段：專業(yè)人員報(bào)告各自評(píng)估結(jié)果，針對(duì)有疑問的地方進(jìn)行解釋說明，其他參會(huì)人員展開談?wù)?。談?wù)搩?nèi)容包括：

構(gòu)建交通安全風(fēng)險(xiǎn)韌性模型時(shí)，利用系統(tǒng)性能與系統(tǒng)性能恢復(fù)時(shí)間的比值體現(xiàn)系統(tǒng)性能的恢復(fù)速度[8]。本文只考慮正常行駛的機(jī)動(dòng)車與所需研究干擾因素，不考慮機(jī)動(dòng)車之間的交通沖突。由此交通安全風(fēng)險(xiǎn)韌性模型為

式中，為系統(tǒng)韌性；為系統(tǒng)性能；為系統(tǒng)性能的恢復(fù)時(shí)間；為車輛與干擾因素的豎向距離；D為干擾因素風(fēng)險(xiǎn)域豎向距離。

根據(jù)前文風(fēng)險(xiǎn)域的構(gòu)建，系統(tǒng)性能的計(jì)算方式為

==D×D（5）

由此可構(gòu)建交通安全風(fēng)險(xiǎn)韌性模型為

式中，為系統(tǒng)韌性；為系統(tǒng)性能；為系統(tǒng)性能的恢復(fù)時(shí)間；D為干擾因素影響的風(fēng)險(xiǎn)域的水平方向距離；D為擾因素影響的風(fēng)險(xiǎn)域的豎直方向距離；V為機(jī)動(dòng)車行經(jīng)風(fēng)險(xiǎn)域的水平方向速度；V為機(jī)動(dòng)車行經(jīng)風(fēng)險(xiǎn)域的豎直方向速度。

2.2 實(shí)踐應(yīng)用

2.2.1調(diào)查地點(diǎn)選取

本文主要研究低等級(jí)城市道路受到一些路側(cè)干擾時(shí)，交通流產(chǎn)生變化且恢復(fù)到正常水平的過程，以此來對(duì)交通安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，調(diào)查地點(diǎn)選取需滿足以下條件：

1）所選道路為低等級(jí)城市道路，道路兩側(cè)非機(jī)動(dòng)車、行人、機(jī)動(dòng)車出入口等干擾因素較多。同時(shí)所選道路無有效物理隔離手段，導(dǎo)致該路段路權(quán)劃分不明確，存在不同交通工具混行的情況。

2）數(shù)據(jù)通過高層建筑架設(shè)高清攝像頭錄取視頻采集，選取路段選擇沒有樹木遮擋視野清晰的區(qū)域。

3）選取缺乏交通執(zhí)法設(shè)備的路段，保證駕駛員處于相對(duì)自由的駕駛模式，且該路段干擾機(jī)動(dòng)車的影響因素都為該評(píng)價(jià)方法所需。

圖1 數(shù)據(jù)收集區(qū)域

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)路段選取條件，結(jié)合出行調(diào)查，選取拉薩市林廓東路南段（圖1），該路段西側(cè)有一所中學(xué)，東側(cè)有單位機(jī)動(dòng)車出入口，北側(cè)為大型商業(yè)區(qū)，同時(shí)路段存在路側(cè)停車行為以及兩側(cè)有大量商鋪。該路段不具備完善的交通管控措施，平時(shí)交通參與者復(fù)雜，交通秩序混亂，機(jī)動(dòng)車時(shí)常占用機(jī)動(dòng)車道，有大量過街行人干擾機(jī)動(dòng)車的正常通行，存在交通安全隱患問題。

2.2.2調(diào)查時(shí)間選取

因調(diào)查路段附近存在學(xué)校，考慮收集更多的干擾行為，視頻錄制時(shí)間為晚高峰時(shí)間段。同時(shí)降低數(shù)據(jù)收集產(chǎn)生的誤差，選取正常工作日以及周末休息日進(jìn)行兩組數(shù)據(jù)的收集。通過實(shí)地交通調(diào)查最終數(shù)據(jù)收集于工作日17:30—18:30和周末17:00—19:00共錄制十段十分鐘數(shù)據(jù)。

2.2.3調(diào)查結(jié)果計(jì)算

本文通過核相關(guān)濾波（Kernel Correlation Filter, KCF）算法[9]以及人工輔助檢查獲取高精度的車輛運(yùn)行軌跡數(shù)據(jù)。首先對(duì)所獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行不同干擾因素下車輛速度統(tǒng)計(jì)（表1）并進(jìn)行分析。

表1 不同干擾因素下車輛運(yùn)行速度統(tǒng)計(jì)分析

干擾因素類型樣本量/輛受干擾因素影響后車輛運(yùn)行速度/(km/h) 平均值最大值最小值 非機(jī)動(dòng)車4 23515.1046.000.00 路側(cè)行人8 86515.1324.100.00 過街行人1 14316.2139.450.00 路側(cè)停車2 61714.1137.200.00 機(jī)動(dòng)車出入口19524.2639.221.45

車輛速度作為評(píng)價(jià)車輛運(yùn)行狀況最直觀的一項(xiàng)指標(biāo)，直觀反映了受到干擾因素影響之后車輛運(yùn)行狀態(tài)。分析表1數(shù)據(jù)不難發(fā)現(xiàn)，只要受到上述五種干擾類型，車速都有明顯下降，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于道路限速60 km/h。其中非機(jī)動(dòng)車與過街行人影響最為明顯，且車速最小值為0 km/h，同時(shí)機(jī)動(dòng)車影響差值最大。

最后對(duì)數(shù)據(jù)樣本進(jìn)行篩選，選取樣本為機(jī)動(dòng)車確定經(jīng)過干擾因素的危險(xiǎn)域內(nèi)以及一輛車僅被一種干擾因素影響。通過篩選樣本計(jì)算道路交通安全性能恢復(fù)時(shí)間（表2），最后對(duì)低等級(jí)城市道路進(jìn)行交通安全風(fēng)險(xiǎn)韌性量化[10]。

表2 不同干擾因素下道路交通安全性能回復(fù)時(shí)間

干擾因素類型樣本量/輛道路交通安全性能恢復(fù)時(shí)間/s 平均值最大值最小值 非機(jī)動(dòng)車3520.492.110.22 路側(cè)行人6643.8620.100.50 過街行人5144.2519.790.46 路側(cè)停車1 2040.152.920.91 機(jī)動(dòng)車出入口965.5221.10.47

分析評(píng)價(jià)表2發(fā)現(xiàn)非機(jī)動(dòng)車與路側(cè)停車交通安全風(fēng)險(xiǎn)韌性較高，平均恢復(fù)時(shí)間均為0.5 s以下。行人、過街行人以及機(jī)動(dòng)車出入口平均回復(fù)時(shí)間最短交通安全風(fēng)險(xiǎn)韌性較低，其中機(jī)動(dòng)車出入口影響下的回復(fù)時(shí)間最長(zhǎng)。

對(duì)比上述兩組數(shù)據(jù)，并通過交通調(diào)查可知，路側(cè)行人、過街行人以及機(jī)動(dòng)車出入口對(duì)正常行駛的機(jī)動(dòng)車影響最大，其中在出入口的機(jī)動(dòng)車有跨越車道行為，雖然不會(huì)導(dǎo)致機(jī)動(dòng)車停車再重新啟動(dòng)，但機(jī)動(dòng)車出入口交通安全性能回復(fù)時(shí)間最長(zhǎng)，達(dá)到了5.52 s。正常行駛的機(jī)動(dòng)車只要處于行人可干擾的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)，都會(huì)選擇減速行駛，無論過街行人還是路側(cè)行人，導(dǎo)致受這兩個(gè)干擾因素影響的道路安全性能恢復(fù)時(shí)間更長(zhǎng)。因該路段行駛的非機(jī)動(dòng)車多為電動(dòng)助力車，行駛速度較快，雖然會(huì)對(duì)正常行駛的機(jī)動(dòng)車速度有較大影響，但道路交通安全性能恢復(fù)時(shí)間較短，導(dǎo)致安全風(fēng)險(xiǎn)韌性較高。因?qū)嶒?yàn)路段為雙向四車道路段且有路邊停車車位，道路幅度夠?qū)挘艿铰穫?cè)停車影響的車輛可以快速離開風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，道路安全性能恢復(fù)時(shí)間最短為0.15 s。

3 結(jié)論

本文通過交通調(diào)查研究拉薩市林廓東路南段這一低等級(jí)城市道路，結(jié)合韌性量化的思想，以交通安全風(fēng)險(xiǎn)的相關(guān)干擾因素和設(shè)計(jì)思路建立了交通安全風(fēng)險(xiǎn)韌性模型。同時(shí)通過實(shí)用、系統(tǒng)和整體等多方面原則設(shè)立道路交通安全性能恢復(fù)時(shí)間這一評(píng)價(jià)指標(biāo)，并評(píng)價(jià)交通安全風(fēng)險(xiǎn)韌性。該模型可以準(zhǔn)確地反映客觀事實(shí)，并重點(diǎn)突出問題所在：對(duì)于低等級(jí)城市道路中的非機(jī)動(dòng)車應(yīng)該合理劃分路權(quán)，采用物理隔離的方式，防止其占用機(jī)動(dòng)車道；加強(qiáng)交通安全普法，路側(cè)行人應(yīng)在人行道內(nèi)行走，過街行人應(yīng)通過人行橫道過街；機(jī)動(dòng)車出入口應(yīng)遠(yuǎn)離密集的機(jī)動(dòng)車行駛區(qū)域，必要時(shí)做一定的引導(dǎo)禁止跨越車道行駛。

未來經(jīng)濟(jì)會(huì)進(jìn)一步發(fā)展，人們對(duì)道路交通安全的需求也會(huì)隨之上升。本文取得了關(guān)于低等級(jí)城市道路交通安全風(fēng)險(xiǎn)韌性研究的一定成果，但由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限，只對(duì)一條城市道路進(jìn)行了研究計(jì)算，對(duì)于低等級(jí)城市道路，本文還缺乏其他相關(guān)因素的研究。同時(shí)沒有考慮到屬于自己城市的文化習(xí)慣特征，不同地區(qū)的城市發(fā)展情況不一，繼續(xù)優(yōu)化模型，建立更好的評(píng)價(jià)模型，可以提高低等級(jí)城市道路的抗風(fēng)險(xiǎn)水平，保障人民的出行安全，使城市安全高效地發(fā)展。

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Low-grade Urban Road Traffic Safety Risk Assessment Method

XIA Zhiqi, ZHANG Yue, TENG Junzhe, WANG Jingxiao*

( College of Engineering, Tibet University, Lhasa 850000, China )

With the rapid development of urbanization in China, some low-grade urban roads have obvious unsafe operation characteristics due to the lack of reasonable planning.Among them, Lhasa is due to its special geographical environment, imperfect transportation infrastructure, low-grade roads in the city, and many interference factors affecting traffic safety. It is particularly important to analyze the causes and propose solutions.In this paper, five common interference factors of non-motor vehicles, roadside pedestrians, cross-street pedestrians and various motor vehicle entrances and exits in Lhasa are taken as the research object. The driving characteristics of motor vehicles are quantitatively studied by resilience quantification method, and the traffic safety risk resilience model is established. The traffic safety risk resistance ability of low-grade urban roads is calculated by the recovery speed after the influence of interference factors.Finally, the analysis shows that the traffic safety method can be improved to alleviate the traffic hazards caused by the interference of traffic participants on low-grade urban roads, and provide key governance objectives for the future management of low-grade urban road traffic order in Lhasa.

Low-grade urban roads; Quantitative; Resilience model; Traffic hazards

U461.99

A

1671-7988(2023)11-78-04

夏志琦（1996－），男，碩士研究生，研究方向?yàn)榉勒饻p災(zāi)及防護(hù)工程，E-mail:245003816@qq.com。

王靜瀟（1998－），女，碩士研究生，研究方向?yàn)榻煌üこ?，E-mail:601683189@qq.com。

國家自然科學(xué)基金國際合作與交流項(xiàng)目：西藏居民出行公平與城市道路設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)理論與方法研究（51968063）。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2023.011.013