普通公路不同橫斷面布置方案的交通仿真安全評價

于紀淼

摘 要：交通仿真技術可有效體現交通流的隨機因素，按設想要求實現對動態(tài)交通狀況的重現，從而大大降低現場試驗要求。本文主要對普通公路現狀橫斷面布置和推薦橫斷面布置方案進行交通仿真安全分析。結果表明：推薦方案相對更安全，優(yōu)于現狀方案。

關鍵詞：普通公路;橫斷面布置;交通仿真;安全評價

中圖分類號：U491.112 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2021）18-0088-04

Abstract： Traffic simulation technology can effectively reflect the random factors of traffic flow and reproduce the dynamic traffic conditions according to the assumption requirements， which greatly reduces the requirements of field test. This paper mainly analyzed the traffic simulation safety of the current cross-section layout and the recommended cross-section layout scheme of ordinary highway. The results show that the recommended scheme is relatively safer and better than the current scheme.

Keywords： ordinary highway;cross section layout;traffic simulation;safety evaluation

交通仿真指利用仿真技術來研究交通行為，是一項對交通運動隨時間和空間的變化進行跟蹤描述的技術[1]。交通仿真的作用在于對現有系統或未來系統的交通運行狀況進行再現或預先把握，從而實現對復雜的交通現象進行解釋、分析，并找出問題的癥結，最終對所研究的交通系統進行優(yōu)化[2]。與傳統的交通分析技術相比，交通仿真技術的優(yōu)點在于：①模型機制的靈活性和柔軟性;②模型描述的準確性和靈活性;③交通分析的開放性;④強大的路網動態(tài)交通狀態(tài)描述功能。

隨著經濟社會的發(fā)展和交通流量的增長，早期修建的部分特殊橫斷面普通二級公路，出現交通事故聚集的趨勢。為了增強特殊橫斷面普通公路車道布設的安全性，通過調查分析并結合諸多因素，提出了推薦橫斷面布置方案。本研究分別對部分路段現狀橫斷面布置及推薦橫斷面布置方案進行交通仿真安全評價，選出交通仿真條件好、安全風險低的橫斷面布置方案，力求為普通公路運行安全的提升提供技術支撐，也為相似項目的設計提供借鑒。

1 普通公路交通仿真方案制定

根據交通仿真模型對研究對象描述程度的不同，可將其分為微觀仿真、中觀仿真、宏觀仿真和交通規(guī)劃仿真[3]。國內外微觀交通仿真模型和軟件主要有VISSIM、TSIS CORSIM、TransModeler等，其中，VISSIM因具有集成度高、參數調整方便等優(yōu)勢而被廣泛應用。本研究采用VISSIM進行微觀仿真分析，具體流程見圖1。

1.1 交通仿真主線參數設定

1.1.1 主線設計標準。選取80 km/h設計速度的二級公路。根據實地調查，路段現狀橫斷面為：硬路肩4.25 m×2+行車道3.75 m×2，雙車道斷面總寬度為16 m。

推薦橫斷面方案行車道寬度為3.75 m，硬路肩寬4 m，推薦橫斷面布置方式如表1所示。

分別對現狀橫斷面及推薦橫斷面布置方案進行交通仿真，并得出仿真結果。

1.1.2 主線交通量。根據實測交通量數據（包括交通組成、機動車、非機動車及行人交通量情況等），選取實測同類別路段交通量數據中的最大值作為本項目的仿真交通量，計算結果見表2和表3。

1.2 交通流特性參數設置

根據以上數據建立仿真模型后，需要設置交通流特性參數及行駛規(guī)則，以便真實地模擬實際車流在路網中的運行。交通流特性參數設置具體見表4。

1.3 評價參數設置

本次試驗主要對常用的兩大類評價指標進行檢測、輸出和評價。其中，常用的間接安全分析模型基礎參數包括TTC、PET、DeltaS，在仿真中可通過車輛運行記錄數據提取;常用的交通沖突性能參數包括交通沖突數、交通沖突率。當確定了發(fā)生交通沖突的臨界條件時，沖突個數及沖突率即可計算出來。采用的主要評價參數見表5。

1.4 模型設定

在進行模型建立和分析時進行了如下設定：①車輛的幾何尺寸、3D模型和加、減速性能等，均根據本項目的實際交通組成及交通量預測情況，對VISSIM內建模型進行了調整[5]，使其盡可能符合本項目實際情況;②建模時根據相關研究成果，對混合交通等特征路段進行了超車情況的調整，使之更符合仿真要求;③仿真建模時，公路行車道寬度、公路縱坡等均按照實際進行設定，使其盡量與設計匹配;④本項目交通仿真路徑選擇決策點設置盡可能與交通標志匹配，以保證駕駛人有充足的提前決策時間。現狀橫斷面和推薦橫斷面布置方案仿真模型見圖2和圖3。

2 交通仿真安全運行參數評價

2.1 交通仿真評價參數設定及分析

采用交通仿真手段進行交通安全問題分析時，主要以交通沖突參數表征公路行車安全的風險。本項目采用仿真軟件VISSIM及SSAM進行交通沖突分析。將實際測得的流量作為仿真輸入流量，仿真試驗時間為每次1 h，并進一步將仿真結果輸入SSAM軟件進行分析，得出典型路段（設計速度80 km/h特殊橫斷面的二級公路）交通沖突率性能參數。為了減少仿真的隨機性，各方案采用5 h不同隨機車輛輸入進行仿真，取5次仿真參數的平均值作為評價依據，得到各方案仿真路段相關評價參數。具體結果見表6。

從表6可以看出，推薦方案交通沖突的指標TTC、PET平均值較大，同時相對速度較小。從整體上來看，推薦橫斷面布置方案相對更安全。

2.2 交通沖突仿真方案分析

模型顯示的交通沖突主要聚集在外側車道上。結合圖4中不同方案交通沖突分布結果，對本項目進行交通沖突具體分析時得到路段內的交通沖突數，計算出路段交通沖突率。

根據仿真結果，現狀橫斷面布置方案的總沖突為28次，其中追尾沖突16次，換道沖突12次，交叉沖突0次;推薦橫斷面布置方案的總沖突數為6次，均為追尾沖突。交通沖突率結果見表7，交通沖突分布對比見圖5。

3 結論

①推薦方案交通沖突的指標TTC、PET平均值較大，同時相對速度較小，因此，整體上推薦橫斷面布置方案相對更安全。

②本項目發(fā)生交通沖突最多的為現狀方案東向西路段，發(fā)生沖突最少的為推薦方案西向東路段。兩個方案中東向西路段的沖突率均高于西向東路段，這與東向西路段的交通量大于西向東交通量有關。

③由仿真結果具體數據知，推薦方案的交通沖突均發(fā)生在外側車道上，為非機動車間的沖突。這與推薦方案將外側4 m車道設為硬路肩且僅允許非機動車行駛一致，側面說明本仿真與實際交通情況的吻合性好。

④從交通沖突率來看，本報告推薦的橫斷面布置方案優(yōu)于現狀橫斷面方案，推薦方案合理、可行。

參考文獻：

[1]高晶.基于VISSIM的駕駛模擬系統交通流仿真研究[D].昆明：昆明理工大學，2007[2007-05-16].https：//www.doc88.com/p-332430250192.html？r=1.

[2]徐峰.一種基于大數據分析的網絡優(yōu)化方案[J].江蘇通信，2014（4）：38-39.

[3]張寧.城市道路沖突點交通安全間接評價模型研究[D].重慶：重慶大學，2016[2016-05-01].http：//www.doc88.com/p-7915657578117.html.

[4]郭偉偉，曲昭偉，王殿海.交通沖突判別模型[J].吉林大學學報（工學版），2011（1）：35-40.

[5]孫健.基于VISSIM仿真的應急事件下區(qū)域路網連通可靠性研究[D].西安：長安大學，2017[2017-04-27].https：//www.doc88.com/p-7813551047992.html？r=1.