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      基于OOPN的穿村鎮(zhèn)路段交通安全設(shè)施作用研究

      2019-04-19 11:26:12尹心怡肖貴平張鐵軍
      山東科學(xué) 2019年2期
      關(guān)鍵詞:庫所人行橫道交叉口

      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。

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