基于OOPN的穿村鎮(zhèn)路段交通安全設(shè)施作用研究

尹心怡 ，肖貴平，張鐵軍

(1. 北京交通大學(xué)交通運(yùn)輸學(xué)院，北京 100044；2. 交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院，北京 100044)

隨著城鎮(zhèn)化的發(fā)展，我國建制鎮(zhèn)90%以上是過境公路穿城的布局[1]，很多過境公路與村鎮(zhèn)主干路合二為一，過境交通與村鎮(zhèn)內(nèi)部交通間相互干擾加劇，導(dǎo)致安全問題日益突出。針對穿村鎮(zhèn)路段內(nèi)的復(fù)雜交通系統(tǒng)以及交通事故成因的復(fù)雜性，通過研究其主要致因因素，可以快速有效地制定合理的安全措施。

復(fù)雜交通系統(tǒng)的事故致因研究方法類別繁多。Kuhnert等[2]通過決策樹中的CART算法分析得出受傷高風(fēng)險(xiǎn)族群；Savolainen 等[3]通過嵌套Logit回歸模型分析與駕駛員傷亡程度顯著相關(guān)的因素；夏萍萍等[4]基于負(fù)二項(xiàng)分布構(gòu)建交通事故時(shí)空分析模型，研究得到事故率與路段彎曲比、坡度、大車比例等存在相關(guān)性；楊亞東[5]引入突變理論構(gòu)建燕尾突變模型，認(rèn)為防止系統(tǒng)控制點(diǎn)越過分歧點(diǎn)集曲面是預(yù)控道路事故的有效方法。上述研究方法能有效找出道路安全系統(tǒng)中各因素存在的缺陷，但是穿村鎮(zhèn)路段改善資金有限、技術(shù)手段較弱，在相關(guān)安全改善措施實(shí)行時(shí)存在一定的難度。本文考慮從交通安全設(shè)施的手段入手，考慮使用設(shè)施來糾正人的不安全行為及車、路的不安全狀態(tài)，以便于穿村鎮(zhèn)路段的安全改善。關(guān)于國內(nèi)外穿村鎮(zhèn)路段的安全設(shè)施研究，Witheford[6]提出農(nóng)村公路的長陡下坡路段存在的一些簡易的避險(xiǎn)車道及減速帶有設(shè)置必要。Montella等[7]的研究結(jié)果表明減少撞擊最有效的措施是曲線警告標(biāo)志，并提出沿著曲線安裝閃爍信號燈。李江海[8]認(rèn)為高速公路穿越村鎮(zhèn)路段必須要設(shè)置速度控制措施。上述文獻(xiàn)都集中在研究各類安全設(shè)施的必要性上，但對于各類設(shè)施相互間重要性的對比研究較少。

本文考慮使用圖形建模方法，將道路交通系統(tǒng)狀態(tài)演變的過程描繪出來，用以分析系統(tǒng)中各要素的相互關(guān)系及重要度。Petri網(wǎng)作為一種描述分布式系統(tǒng)的模型，有直觀、易懂和易用的優(yōu)點(diǎn)，既能描述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，又能模擬系統(tǒng)的運(yùn)行[9]。在航空領(lǐng)域運(yùn)用Petri網(wǎng)建立事故推演模型，可以分析飛行器事故致因[10]。將面向?qū)ο蠹夹g(shù)、分層機(jī)制等功能引入Petri網(wǎng)中，可清晰地描述不同層次、不同對象的交互和變化[11]。因此，本文提出了面向?qū)ο?Petri 網(wǎng)(object oriented petri nets，OOPN)，依據(jù)駕駛狀態(tài)演變構(gòu)造出穿村鎮(zhèn)路段交通系統(tǒng)OOPN模型并進(jìn)行分析，研究穿村鎮(zhèn)路段安全設(shè)施在事故狀態(tài)演變中的作用。

1 Petri網(wǎng)基本概念

1.1 基本Petri網(wǎng)

基本Petri網(wǎng)指滿足一定條件的三元組N=(P,T，F(xiàn))，其中P={p1，p2,…,pn}中的元素稱為庫所(Place)，T={t1，t2,…,tm}中的元素稱為變遷(Transition)，F(xiàn)是網(wǎng)N的流關(guān)系(flow relation)。三組元素滿足P∪T≠?;P∩T=?;F?(P×T)∪(T×P)，即一個(gè)Petri網(wǎng)中，P和T不相交且不同時(shí)為空集，有向邊F只存在于庫所與變遷之間，任意庫所間或變遷間都不存在流關(guān)系。在網(wǎng)中庫所用“”表示，變遷用“”表示，“·ti”和“ti·”分別表示變遷ti的輸入和輸出庫所集，“·pj”和“pj·”分別表示庫所pj的輸入輸出變遷集。在Petri網(wǎng)所描述的系統(tǒng)中，庫所與變遷間存在標(biāo)識的移動，該標(biāo)識稱為托肯(token)，用“?”表示，存放于庫所的圓圈中，對于存在初始標(biāo)識的庫所，滿足M0(p0)=1，隨著變遷的發(fā)生，會使托肯在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生移動，在基本Petri網(wǎng)上引入了標(biāo)識，就得到了標(biāo)識網(wǎng)(N,M)。

1.2 庫所與變遷的關(guān)系

1.2.1 相鄰庫所與平行庫所

tj為Petri網(wǎng)中的變遷，pl和pm為庫所，若有pl∈·tj，pm∈tj·，則稱pl和pm為相鄰庫所。如果滿足pl∈·tj，pm∈·tj，則稱pl和pm為平行庫所。平行庫所可能有多個(gè)。如圖1，p0、p1、p2為平行庫所，p0與p3、p1與p3、p2與p3均為相鄰庫所。

圖1 相鄰庫所與平行庫所Fig.1 Adjacent places and parallel places

1.2.2 狀態(tài)演變

對于相鄰庫所，變遷的觸發(fā)會使得托肯從變遷的輸入庫所移動到輸出庫所，滿足：

M(pl)=0,pl∈·tj，

M(pl)=1,pl∈tj。

為了便于本文進(jìn)行事故推演過程的研究，引入對于變遷的發(fā)生可信度的描述，用α(ti)表示，即變遷觸發(fā)后托肯從輸入庫所移動到輸出庫所的概率；并且對于庫所各類狀態(tài)的描述，也存在不同的概率，用μ(pi)表示。

1.2.3 庫所的并發(fā)性

在Petri網(wǎng)中,存在庫所的并發(fā)，即表現(xiàn)為在某一變遷作用下，兩類或多類狀態(tài)都有發(fā)生權(quán),而且任何一個(gè)的發(fā)生都不會使另一個(gè)失去發(fā)生權(quán),如圖2所示。庫所p0在變遷t0的觸發(fā)下產(chǎn)生了兩種情態(tài){p1，p2}，t1發(fā)生后，t2仍有發(fā)生權(quán),即t1和t2同時(shí)滿足啟動條件,該情態(tài)下處于并發(fā)。

圖2 庫所的并發(fā)性Fig.2 The concurrency of places

1.2.4 變遷引發(fā)的沖突性

當(dāng)某一庫所存在兩個(gè)(或多個(gè))可以觸發(fā)的變遷時(shí)，只有一個(gè)變遷能夠引發(fā)托肯的移動，這種情況下即存在變遷引發(fā)的沖突性。如圖3所示,t0和t1在{p0}狀態(tài)下唯有一個(gè)可以觸發(fā),而具體是哪一變遷的發(fā)生決策由t0和t1的現(xiàn)狀條件決定。變遷引發(fā)間存在的沖突性體現(xiàn)了系統(tǒng)狀態(tài)演變的不確定性:在某種情況下存在兩個(gè)(或多個(gè))使?fàn)顟B(tài)改變的因子,但在實(shí)際運(yùn)行過程中,只有一個(gè)觸發(fā)因子能使?fàn)顟B(tài)發(fā)生變化。

圖3 變遷引發(fā)的沖突性Fig.3 The conflict triggered by transitions

2 穿村鎮(zhèn)路段事故推演模型建立

2.1 建模要素確立

穿村鎮(zhèn)路段和普通路段相比，主要安全隱患特點(diǎn)是存在大量交通干擾，包括村鎮(zhèn)居民活動、非機(jī)動車等對通行交通的干擾，也包括過境交通與村鎮(zhèn)內(nèi)部交通之間的相互干擾。國內(nèi)某些不發(fā)達(dá)的農(nóng)村區(qū)域，在進(jìn)行道路安全改善工作時(shí)經(jīng)費(fèi)有限制，導(dǎo)致部分路段的安全水平較低，威脅著當(dāng)?shù)鼐用竦纳?cái)產(chǎn)安全，對此類路段應(yīng)該采取經(jīng)濟(jì)有效的安全措施。而交通安全設(shè)施可以起到主動引導(dǎo)駕駛員的駕駛狀態(tài)變化、被動減小事故傷害程度、有效改善駕駛環(huán)境的作用，所以一般會選擇在高風(fēng)險(xiǎn)路段設(shè)置合理有效的安全設(shè)施。本文希望通過建立的模型及有關(guān)數(shù)據(jù)，探究設(shè)施的重要度情況，在資金限制的情況下最大程度地改善穿村鎮(zhèn)路段安全水平?；诖┐彐?zhèn)路段的安全隱患特點(diǎn)，本文主要探究安全設(shè)施在緩解多類交通干擾中起到的作用，所以構(gòu)建模型時(shí)是以此為依據(jù)的。

文中采用浙江省麗水市三際線(X603)、雙桂線(Y609)、安豫線(X103)、蘭荒線(X401)；江西省鷹潭市X323、X325、X326、X328、X329這幾條低等級公路2012—2014年共計(jì)1032起事故數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)事故形態(tài)分布，具體結(jié)果見圖4。

圖4 事故形態(tài)統(tǒng)計(jì)圖Fig.4 Statistical diagram of accident forms

從事故形態(tài)分布看，低等級公路中很大一部分為碰撞事故，而碰撞事故的產(chǎn)生一般由于駕駛員反應(yīng)不及或速度過快導(dǎo)致。在這些事故中挑選多起村鎮(zhèn)內(nèi)發(fā)生的事故進(jìn)行分析，得到事故發(fā)生地點(diǎn)多為村鎮(zhèn)內(nèi)交叉口處、行人過街處、村鎮(zhèn)居民活動密切處，所以本文所建模型也將基于這幾個(gè)事故多發(fā)點(diǎn)展開。

在OOPN中，用庫所pi來描述系統(tǒng)中各對象狀態(tài)，該狀態(tài)存在的概率用μ(pi)表示，用變遷tj表示引起狀態(tài)變化的要素，變遷發(fā)生的可信度用α(ti)表示。當(dāng)變遷觸發(fā)時(shí)引起托肯的移動，導(dǎo)致對象狀態(tài)的改變。穿村鎮(zhèn)路段事故推演模型中，起始庫所為各對象要素處于正常狀態(tài)，由于要研究的是交通事故發(fā)生的演變軌跡，故模型的目標(biāo)庫所為交通事故發(fā)生狀況。利用OOPN，可建立起相應(yīng)的穿村鎮(zhèn)路段事故推演模型。

2.2 基于OOPN的建模過程

基于OOPN的建模方式結(jié)合了面向?qū)ο笈cPetri網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)，可提高模型的模塊性和柔性，能夠較好地滿足道路交通這種較為復(fù)雜系統(tǒng)的建模要求。在本文的研究中，主要希望建立事故推演模型，用以分析穿村鎮(zhèn)路段上交通運(yùn)行從安全狀態(tài)到事故的系統(tǒng)演變軌跡 ,從而揭示各類交通安全設(shè)施的設(shè)置對事故的演變過程的作用。建立OOPN模型前首先應(yīng)明確系統(tǒng)建模的用戶需求，本文的目的是為了確定安全設(shè)施的作用，建模流程具體如下：

(1)明確系統(tǒng)中包含的對象，對于穿村鎮(zhèn)路段的交通，主要對象包括過境車輛、村鎮(zhèn)內(nèi)部車輛、駕駛員、村鎮(zhèn)居民、安全設(shè)施情況等；

(2)確定各對象間的相互關(guān)系，設(shè)施對車輛駕駛狀態(tài)、居民出行狀態(tài)的作用；

(3)在本次建模中，以路段上各關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行事故狀態(tài)演變的推進(jìn)，故需明確各節(jié)點(diǎn)范圍內(nèi)的狀態(tài)演變流程；

(4)確立好上述關(guān)系后，利用OOPN語法進(jìn)行說明，建立該系統(tǒng)的初始模型；

(5)不斷探尋各對象及子系統(tǒng)間的交互作用，重復(fù)(2)的工作，進(jìn)行模型的優(yōu)化；

(6)利用Petri網(wǎng)繪制軟件，根據(jù)可達(dá)性、結(jié)構(gòu)、語法分析來評價(jià)模型完整性及正確性，通過分析結(jié)果判斷模型的有效性；

(7)利用最終建好的模型探究交通事故的演變軌跡，結(jié)合設(shè)施有無對事故發(fā)生的作用概率及路徑長短，進(jìn)行某類設(shè)施的缺乏導(dǎo)致事故發(fā)生的可信度計(jì)算，找出更為重要的安全設(shè)施，并給出相應(yīng)的提高系統(tǒng)安全性的改進(jìn)措施。

3 模型建立及實(shí)例應(yīng)用

3.1 模型建立

本次利用OOPN圖建立模型，主要考慮交通安全設(shè)施在交通事故推演中的作用，所以為保障建模順利，即每一設(shè)施存在與否產(chǎn)生的變遷都能觸發(fā)托肯的移動，在建模前期需要假定所有的駕駛員對于設(shè)施都是遵循的態(tài)度，也就是排除了現(xiàn)實(shí)中某些沖動駕駛者的存在。

根據(jù)穿村鎮(zhèn)路段存在的交通干擾屬性，本次研究將即將進(jìn)入村鎮(zhèn)區(qū)域、交叉口(接入口)路段、行人過街路段、居民活動密切路段作為事故推演的4個(gè)事故節(jié)點(diǎn)，如圖5所示，駕駛由A至D。構(gòu)建的模型中，OOPN內(nèi)的庫所代表的是車輛駕駛狀態(tài)、行人出行狀態(tài)、居民活動狀態(tài)、事故發(fā)生狀態(tài)等，變遷代表的是設(shè)施的有無、路段干擾的出現(xiàn)等，基于此，繪制的OOPN模型如圖6所示，其中庫所和變遷的含義見表1和表2。

圖5 事故推演節(jié)點(diǎn)圖Fig. 5 Nodes diagram of accident deduction

圖6 穿村鎮(zhèn)路段OOPN事故推演模型圖Fig. 6 OOPN accident deduction model of highway segments passing through villages

編號含義編號含義編號含義p0過境交通正常駕駛p9支路交通正常駕駛p18村鎮(zhèn)居民隨意通過馬路p1過境交通減速行駛p10交叉口前減速行駛p19村鎮(zhèn)居民活動p2過境交通保持(加)速行駛p11交叉口前減速行駛p20村鎮(zhèn)居民活動不干擾主路交通p3交叉口前減速行駛p12交叉口前保持(加)速行駛p21村鎮(zhèn)居民活動影響主路交通p4交叉口前保持(加)速行駛p13交叉口前保持(加)速行駛p22過境駕駛員不占用對向車道p5過境交通狀態(tài)正常p14行人過街前減速行駛p23過境駕駛員占用對向車道p6交叉口前減速行駛p15行人過街前保持(加)速行駛p24發(fā)生交通事故p7交叉口前保持(加)速行駛p16村鎮(zhèn)居民準(zhǔn)備過馬路p25交通狀態(tài)正常p8發(fā)生交通事故p17村鎮(zhèn)居民有序通過馬路

表2 變遷含義表

根據(jù)繪制的面向?qū)ο驪etri網(wǎng)圖，可以明確導(dǎo)致最終事故發(fā)生的演變路徑很多，事故的最終發(fā)生與否是由多個(gè)對象的共同作用所導(dǎo)致的。在事故演變過程中，有些設(shè)施間的作用是平等的，是可以相互替代的，如在B區(qū)域(交叉口(接入口)路段)，在t12(未設(shè)置交叉口標(biāo)志)變遷下，如有效實(shí)施t41(設(shè)置停車讓行標(biāo)志)變遷，產(chǎn)生的效果將與t21(設(shè)有交叉口標(biāo)志)變遷所帶來的演變一致，即使得演變方向朝著安全方向發(fā)展。故一定情況下，設(shè)置交叉口標(biāo)志和停車讓行標(biāo)志作用是平等的，所以在實(shí)際中僅需設(shè)置一個(gè)即可，一般對交通量較小的路段設(shè)置停車讓行標(biāo)志，用以保證主路交通的運(yùn)行效率。還有的設(shè)施間的作用是相互依存的，如在C區(qū)域(行人過街路段)，如若不利用t161(設(shè)置人行橫道線)變遷首先規(guī)范行人的過街點(diǎn)，則t91(設(shè)置人行橫道線標(biāo)志)變遷是沒有存在意義的；相應(yīng)的，僅有t161對駕駛員無法起到警示作用，同樣可能導(dǎo)致事故的產(chǎn)生。同樣的，可利用該模型定性分析其他設(shè)施在事故推演中的作用方式及相互關(guān)系。

對同一庫所若存在多個(gè)變遷，則各變遷之間相互矛盾，托肯的移動只能在一個(gè)變遷下發(fā)生，所以某一個(gè)設(shè)施的存在與否都會最終導(dǎo)致事故狀態(tài)的差異，而通過路徑的長短以及可信度的大小來判斷對事故影響最大的設(shè)施，是本文建立該模型進(jìn)行定量分析的目的。

首先定義αi表示pi庫所所處狀態(tài)的真實(shí)度，λj指變遷tj發(fā)生的可能性，μj指變遷tj引發(fā)托肯移動的可能性，M(pi)指庫所pi內(nèi)的托肯值。在所建模型中，存在四個(gè)初始庫所，依次為p0、p9、p16、p19，認(rèn)為初始庫所真實(shí)度為1，初始狀態(tài)下初始庫所托肯值為1，再依據(jù)初始庫所后續(xù)變遷的發(fā)生可能性以及變遷引發(fā)托肯移動的可能性，如對于庫所p0，t01的發(fā)生可能性指在穿村鎮(zhèn)路段內(nèi)設(shè)有限速(村鎮(zhèn))標(biāo)志的概率，t01引發(fā)托肯移動的可能性指設(shè)有限速(村鎮(zhèn))標(biāo)志后，駕駛員會選擇減速駕駛的概率，當(dāng)變遷觸發(fā)后引發(fā)了下一庫所，則托肯移至下一庫所，順著單一路徑方向計(jì)算并更新下一庫所產(chǎn)生概率，最終指向目標(biāo)庫所事故發(fā)生與否，得到在某一路徑下的事故發(fā)生概率與設(shè)施存在情況的關(guān)系。通過找出導(dǎo)致事故產(chǎn)生的最大概率值，尋找出相應(yīng)路徑，在該路徑上的設(shè)施則認(rèn)為是影響事故發(fā)生的主要設(shè)施，在考慮設(shè)置設(shè)施時(shí)優(yōu)先考慮此類設(shè)施。

3.2 實(shí)例應(yīng)用

本文所研究的實(shí)例數(shù)據(jù)主要來源于北京市門頭溝區(qū)G109路及浙江省麗水市遂昌縣X603路的實(shí)際調(diào)研數(shù)據(jù)，以及國內(nèi)部分省市低等級公路設(shè)施記錄數(shù)據(jù)。要將本模型應(yīng)用到實(shí)例中，首先需要獲取相關(guān)概率數(shù)據(jù)。

3.2.1 駕駛員對設(shè)施的遵從概率

研究數(shù)據(jù)來源于G109路所跨越的軍莊鎮(zhèn)、下葦?shù)殒?zhèn)、雁翅鎮(zhèn)、齋堂鎮(zhèn)、清水鎮(zhèn)以及X603路所跨越的好川村、永安小區(qū)、排前村共計(jì)8個(gè)村鎮(zhèn)的調(diào)研情況。

通過在設(shè)施前后安排人員使用測速槍進(jìn)行測速，觀察駕駛員在設(shè)施前后的速度變化來判斷駕駛員是否遵從降速類設(shè)施，通過多時(shí)段多地區(qū)調(diào)研，計(jì)算整體中的采取減速的駕駛員數(shù)量占總數(shù)的比率，從而獲得概率大小；對于非降速類設(shè)施，通過視頻調(diào)研獲取相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算駕駛員對設(shè)施的遵從率。在此以降速類設(shè)施和非降速類設(shè)施分別舉例介紹概率獲取方式。其中路邊隔離設(shè)施認(rèn)為存在即可以阻止路側(cè)干擾，故遵從率為1。

(1)限速標(biāo)志或村鎮(zhèn)標(biāo)志

通過對車輛駛過限速標(biāo)志(村鎮(zhèn)標(biāo)志)前后的速度情況進(jìn)行測量，計(jì)算得到限速標(biāo)志(村鎮(zhèn)標(biāo)志)的遵從概率為0.83，具體調(diào)研結(jié)果見表3。

(2)人行橫道標(biāo)志及標(biāo)線

為獲取對人行橫道標(biāo)志標(biāo)線的遵從概率，分別對僅含人行橫道標(biāo)線以及同時(shí)包含人行橫道標(biāo)志標(biāo)線的位置進(jìn)行測速。選擇村鎮(zhèn)居民出行較頻繁的時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行速度測量，測量時(shí)間為 0.5 h，各點(diǎn)均測量兩個(gè)時(shí)間段，測量期間若人行橫道及其附近沒有行人時(shí)不測量經(jīng)過車輛速度。根據(jù)調(diào)研結(jié)果，得到同時(shí)有人行橫道標(biāo)志和標(biāo)線設(shè)施的位置處駕駛員減速概率為0.94，僅含人行橫道標(biāo)線處駕駛員減速概率也為0.94。一般來說，人行橫道標(biāo)志的存在能起到提前提醒駕駛員減速的效果，所以設(shè)置同時(shí)設(shè)置標(biāo)志標(biāo)線安全性理應(yīng)高于僅設(shè)置標(biāo)線，但此處以調(diào)研實(shí)際結(jié)果作為實(shí)例應(yīng)用的概率值。具體調(diào)研結(jié)果見表3。

表3 調(diào)研各點(diǎn)減速情況統(tǒng)計(jì)表

(3)中心線

由于村鎮(zhèn)內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)單黃實(shí)線和單黃虛線交替出現(xiàn)的情況，所以此處中心線考慮的是包括實(shí)險(xiǎn)和虛線在內(nèi)的道路中心線。對道路中心線的遵從概率統(tǒng)計(jì)是通過視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的，具體統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表4。

表4 壓中心線車輛統(tǒng)計(jì)情況Table 4 Statistics of vehicle press centerline

3.2.2 設(shè)施不存在時(shí)行為實(shí)施概率

本部分研究數(shù)據(jù)來源包括前述8個(gè)村鎮(zhèn)的調(diào)研以及論文所依附項(xiàng)目采集的穿村鎮(zhèn)公路的道路基礎(chǔ)設(shè)施條件數(shù)據(jù)。

當(dāng)路段內(nèi)不存在某些安全設(shè)施時(shí)，駕駛狀態(tài)會朝著另一方向(不安全方向)演變，此時(shí)也存在著相應(yīng)的概率。對于此概率的獲取，是通過調(diào)研路段的相應(yīng)數(shù)據(jù)測量進(jìn)行確定的。其中限速標(biāo)志和振動減速標(biāo)線都屬于提醒了駕駛員減速，駕駛員才會考慮減速，當(dāng)設(shè)施不存在時(shí)，認(rèn)為駕駛員不減速的比率為1，即使駕駛員采取了減速也是結(jié)合環(huán)境采取的駕駛行為，與安全設(shè)施無關(guān)。

(1)交叉口標(biāo)志及停車讓行標(biāo)志

由于交叉口標(biāo)志和停車讓行標(biāo)志都位于交叉口或者接入口處，所以兩類標(biāo)志不存在時(shí)，駕駛員不減速的概率可視為相同，此處的概率計(jì)算通過在無任何指示標(biāo)志的交叉口(接入口)區(qū)域內(nèi)和交叉口(接入口)區(qū)域外進(jìn)行速度測量，統(tǒng)計(jì)駕駛員的減速情況。此處選取了兩個(gè)交叉口和兩個(gè)接入口進(jìn)行減速情況統(tǒng)計(jì)，調(diào)研時(shí)間為0.5 h，各點(diǎn)均調(diào)研兩個(gè)時(shí)間段，調(diào)研結(jié)果如表5所示。最終計(jì)算得到無任何指示標(biāo)志的交叉口或接入口區(qū)域內(nèi)駕駛員選擇了減速的比率均值為0.25，則未減速甚至加速的比率為0.75。

(2)人行橫道標(biāo)線及人行橫道標(biāo)志

人行橫道一般施畫于人流集中以及交叉口(接入口)區(qū)域，人流集中區(qū)域包括商鋪、學(xué)校，由于本文調(diào)研范圍內(nèi)沒有教育用地，且商鋪在村鎮(zhèn)內(nèi)分布較分散，沒有合適的選點(diǎn)，故僅考慮交叉口(接入口)區(qū)域的人行橫道標(biāo)線不存在時(shí)駕駛員的狀態(tài)，由于表5數(shù)據(jù)測量所使用的交叉口(接入口)均無人行橫道，故在此處可延用表5的計(jì)算結(jié)果即為0.75。

由于人行橫道標(biāo)志是依附于人行橫道標(biāo)線而存在的，所以無人行橫道標(biāo)志存在兩種情況，通過測量無法獲得所需關(guān)于標(biāo)志的概率?？紤]存在無標(biāo)志但有標(biāo)線的情況，所以認(rèn)為駕駛員在無人行橫道標(biāo)志下不減速的概率小于無人行橫道標(biāo)線下不減速的概率，在模型中假設(shè)該概率略小于人行橫道標(biāo)線結(jié)果，取0.70。

表5 交叉口(接入口)減速情況統(tǒng)計(jì)表

(3)路邊隔離

關(guān)于路邊隔離，由于不便統(tǒng)計(jì)穿村鎮(zhèn)路段車道被居民活動占用的概率，考慮居民活動包括商販、三輪、摩托、居民外出等占用公路行車道，結(jié)合國內(nèi)現(xiàn)狀，估計(jì)了一個(gè)較高的概率值0.6，以提高模型計(jì)算的“容錯”空間。

(4)中心線

由于調(diào)研村鎮(zhèn)范圍內(nèi)均有道路中心線，此處中心線不存在的案例選取了貴州省安順市某無道路中心線縣道，通過觀測調(diào)研視頻，在人流較大的村鎮(zhèn)內(nèi)，視頻中共記錄了126輛過路車輛，其中壓過道路中央伸縮縫行駛的車輛共計(jì)113輛，則取0.90記為無道路中心線時(shí)車輛占用對向車道的概率。

3.2.3 設(shè)施有無概率

關(guān)于國內(nèi)穿村鎮(zhèn)路段內(nèi)是否安裝各類設(shè)施的比率，來源于本文所依附項(xiàng)目在前期采集的穿村鎮(zhèn)公路的道路基礎(chǔ)設(shè)施條件數(shù)據(jù)，通過抽樣選取安徽、云南、浙江等11個(gè)省份的22條低等級公路，用于本文的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，樣本公路共計(jì)851.7 km，其中13.04%的路段為穿村鎮(zhèn)路段，共計(jì)68個(gè)村鎮(zhèn)。下述為各類設(shè)施存在概率的統(tǒng)計(jì)情況。

(1)限速標(biāo)志(村鎮(zhèn)標(biāo)志)：村鎮(zhèn)范圍內(nèi)含限速標(biāo)志占比89.7%；

(2)交叉口標(biāo)志：交叉口標(biāo)志存在概率為69.92%；

(3)停車讓行標(biāo)志：停車讓行標(biāo)志的存在概率為79.76%；

(4)振動減速標(biāo)線：振動標(biāo)線的存在概率為55.15%；

(5)人行橫道標(biāo)線：人行橫道設(shè)施占比60.35%；

(6)人行橫道標(biāo)志：人行橫道標(biāo)志存在的概率為55.21%；

(7)路邊隔離：在所有的68個(gè)村鎮(zhèn)中，存在路邊隔離的村鎮(zhèn)共計(jì)24個(gè)，其中路邊隔離包括路側(cè)連續(xù)示警樁、路側(cè)連續(xù)大石、路側(cè)綠化帶、隔離柵欄等，故路邊隔離存在概率為35.29%；

(8)中心線：道路中心線占比98.02%。

綜上所述概率，得到整體的概率分布統(tǒng)計(jì)表見表6。

表6 概率分布表

對于其余村鎮(zhèn)內(nèi)居民出行或交通干擾引發(fā)的變遷，如t13、t1、t2、t3、t4、t5、t6、t7、t8發(fā)生的可能性以0.5計(jì)，即考慮其發(fā)生與否等比例出現(xiàn)，該變遷引發(fā)托肯移動的可能性定為1，因?yàn)樵擃愖冞w可認(rèn)為只是為事故的演變提供干擾對象，而影響事故演變路徑的關(guān)鍵因素是設(shè)施的存在與否，所以此類變遷不改變演變路徑。

基于上述數(shù)據(jù)，可進(jìn)行各引向事故的演變路徑概率的計(jì)算，從模型中可以看出，能引向事故的路徑共有7條，分別是(i)p0→t02→p2→t1→p8；(ii)p0→t01→p1→t12→p4→t3→p8；(iii)p0→t01→p1→t12→p4→t42→p7→t3→p8；(iv)p0→t01→p1→t12→p4→t42→p7→t72→p13→t3→p8；(v)p9→t92→p12→t3→p8；(vi)p16→t162→p18→t52→p15→t5→p24；(vii)p19→t192→p21→t212→p23→t8→p24；計(jì)算對應(yīng)事故概率值為0.05、0.084、0.038、0.006、0.075、0.047、0.003 5，第2條路徑產(chǎn)生最大事故概率值，即在交叉口前交叉口標(biāo)志的缺失最易引起事故的產(chǎn)生。還有支路上的停車讓行標(biāo)志、進(jìn)入村鎮(zhèn)前的限速標(biāo)志和居民過街集中區(qū)域的人行橫道標(biāo)線，此類設(shè)施缺失時(shí)事故發(fā)生概率較大。所以在對穿村鎮(zhèn)路段進(jìn)行安全完善時(shí)，首先要考慮在接入口(交叉口)前設(shè)置交叉口標(biāo)志，交叉口對應(yīng)支路路段上設(shè)置停車讓行標(biāo)志，對于路段沒有交叉口時(shí)，就應(yīng)首要考慮進(jìn)入村鎮(zhèn)前設(shè)置限速標(biāo)志，并且在居民過街的區(qū)域設(shè)置人行橫道線。通過上述對路徑概率的計(jì)算，確定了在穿村鎮(zhèn)路段應(yīng)該優(yōu)先設(shè)置的是上述設(shè)施。穿村鎮(zhèn)路段交叉口事故高發(fā)的實(shí)際情況，驗(yàn)證了該模型的合理性。

4 結(jié)論

本研究依據(jù)所繪制的OOPN事故推演模型圖，得到如下結(jié)論：(1)各類設(shè)施在事故演變中的相互作用關(guān)系有所不同，存在平等作用，也存在相互依存的作用；(2)在確定的演變路徑下，可計(jì)算得到最終事故發(fā)生與否的概率值；(3)在獲取各路徑下事故發(fā)生的概率值后，找出最大概率所在路徑，該路徑上涉及的設(shè)施為主要設(shè)施，在進(jìn)行道路安全完善時(shí)應(yīng)優(yōu)先使用。本文實(shí)例應(yīng)用部分得出主要設(shè)施包括交叉口前交叉口標(biāo)志、支路上的停車讓行標(biāo)志、進(jìn)入村鎮(zhèn)路段前限速標(biāo)志以及居民過街集中區(qū)域的人行橫道標(biāo)線。

本文存在的不足包括：(1)有部分?jǐn)?shù)據(jù)是通過假定和經(jīng)驗(yàn)所獲取的，存在一定的局限性；(2)對于模型的定量計(jì)算可設(shè)計(jì)相應(yīng)的算法進(jìn)行快速計(jì)算，提高效率。

利用面向?qū)ο蟮腜etri網(wǎng)建模的方法不僅限于使用在穿村鎮(zhèn)路段上，也可以用于其他多種類別的道路事故的推演，如城市道路事故、高速公路事故、高等級公路事故等。并且不僅局限于道路安全設(shè)施作用的分析，也可以拓展到人-車-路整個(gè)系統(tǒng)的事故推演分析。因?yàn)楦黝惖缆飞习l(fā)生的事故演變途徑都是可知的，通過分析道路交通事故，在基于Petri網(wǎng)的事故推演建模中，將事故演變過程中涉及的各類因素分布到Petri網(wǎng)中表現(xiàn)出來，可以減少主觀分析時(shí)產(chǎn)生的缺漏，發(fā)現(xiàn)潛在的風(fēng)險(xiǎn)隱患，減少事故發(fā)生的可能性。擴(kuò)大事故推演模型的使用范圍，是未來的研究方向。