设计阶段互通立交安全性评价中若干问题的探讨

互通立交区域内复杂的行车条件造成驾驶人更大的生理、心理负荷,带来了比正常路段更多的安全问题,互通立交安全性评价工作是道路安全评价的重要内容。文章通过分析立交间距、主线和匝道运行速度协调性、变速车道长度和视距等评价内容,对设计阶段互通立交安全性评价工作中易被忽视的问题提出了建议。     

高速公路改扩建分离式立交左入导改匝道控制方法

为解决两侧新建模式下高速公路枢纽互通改扩建期间形成的匝道左入导改点，存在的合流区车辆速度离散程度高、匝道车辆左入汇入主线风险隐患突出、S型切换车辆加速条件受限等问题，通过分析左入导改点车辆运行特征，提出了高速公路改扩建分离式立交左入导改匝道控制方法，包括入口匝道控制、速度引导、碰撞预警等主动交通控制策略，以确保在左入汇入合流区处匝道上车辆行驶速度与主线内侧车道上车辆接近，提升匝道左入汇入行车安全水平。甬台温高速公路改扩建工程(三门麻岙岭至临海青岭段)的吴岙枢纽互通实践效果表明，在枢纽互通改扩建期左入导改点实施主动交通控制，有利于保障行车秩序、降低合流区速度离散性、提升交通安全水平。     

高速公路改扩建分离式立交左入导改匝道控制方法

为解决两侧新建模式下高速公路枢纽互通改扩建期间形成的匝道左入导改点，存在的合流区车辆速度离散程度高、匝道车辆左入汇入主线风险隐患突出、S型切换车辆加速条件受限等问题，通过分析左入导改点车辆运行特征，提出了高速公路改扩建分离式立交左入导改匝道控制方法，包括入口匝道控制、速度引导、碰撞预警等主动交通控制策略，以确保在左入汇入合流区处匝道上车辆行驶速度与主线内侧车道上车辆接近，提升匝道左入汇入行车安全水平。甬台温高速公路改扩建工程(三门麻岙岭至临海青岭段)的吴岙枢纽互通实践效果表明，在枢纽互通改扩建期左入导改点实施主动交通控制，有利于保障行车秩序、降低合流区速度离散性、提升交通安全水平。     

高速公路改扩建分离式立交左入导改匝道控制方法

为解决两侧新建模式下高速公路枢纽互通改扩建期间形成的匝道左入导改点，存在的合流区车辆速度离散程度高、匝道车辆左入汇入主线风险隐患突出、S型切换车辆加速条件受限等问题，通过分析左入导改点车辆运行特征，提出了高速公路改扩建分离式立交左入导改匝道控制方法，包括入口匝道控制、速度引导、碰撞预警等主动交通控制策略，以确保在左入汇入合流区处匝道上车辆行驶速度与主线内侧车道上车辆接近，提升匝道左入汇入行车安全水平。甬台温高速公路改扩建工程(三门麻岙岭至临海青岭段)的吴岙枢纽互通实践效果表明，在枢纽互通改扩建期左入导改点实施主动交通控制，有利于保障行车秩序、降低合流区速度离散性、提升交通安全水平。     

高速公路改扩建分离式立交左入导改匝道控制方法

为解决两侧新建模式下高速公路枢纽互通改扩建期间形成的匝道左入导改点，存在的合流区车辆速度离散程度高、匝道车辆左入汇入主线风险隐患突出、S型切换车辆加速条件受限等问题，通过分析左入导改点车辆运行特征，提出了高速公路改扩建分离式立交左入导改匝道控制方法，包括入口匝道控制、速度引导、碰撞预警等主动交通控制策略，以确保在左入汇入合流区处匝道上车辆行驶速度与主线内侧车道上车辆接近，提升匝道左入汇入行车安全水平。甬台温高速公路改扩建工程(三门麻岙岭至临海青岭段)的吴岙枢纽互通实践效果表明，在枢纽互通改扩建期左入导改点实施主动交通控制，有利于保障行车秩序、降低合流区速度离散性、提升交通安全水平。     

高速公路互通式立交入口管理策略研究

高速公路互通式立交入口区是影响立交整体运行的关键点段,为了减轻入口合流区的拥挤、提高高速公路互通式立交的整体效率、提高车辆行驶的安全性,在交通需求增大到一定程度时,要采用一些交通管理控制措施。根据互通式立交匝道入口区域的特点,本文对高速公路网可靠性作用较大的互通立交匝道和主线的管理控制策略进行了研究。分析了入口合流区的几何和交通特性,对匝道和主线分别提出了不同管理控制策略,即:高速公路匝道入口控制策略和主线车道运行约束策略。     

高速公路互通式立体交叉出入口安全性研究综述

高速公路互通式立交是保障高速公路正常运行的关键节点,而主线出入口是互通立交的重要组成部分,同时也是互通区交通流特性最为复杂的路段。国内外学者对互通式立交的安全性展开了较多研究,并取得了一系列成果,但由于互通式立交出入口的复杂性,相关研究并不系统。为此,以高速公路互通式立交以及高速公路出入口的安全性为主题进行文献分析,得到高速公路互通立交出入口安全性的研究热点,从几何设计指标、安全性评价方法以及运行速度3个方面对研究成果进行梳理与综合评述。研究结果表明：①我国现行规范对变速车道长度的考虑因素过于单一,与车辆实际运行中的变速距离需求不吻合;规范中对互通立交分合流端视距的规定,未针对车辆性能、驾驶人对道路交通环境的感知-反应时间进行优化;②目前对分合流鼻端的研究主要从二维角度开展,几何设计指标研究重点未聚焦于平纵指标的组合效果;③事故统计法、层次分析法以及模糊综合评价法在高速公路安全评价中应用较多,事故统计法可以客观的反映道路安全状态,但依赖于事故统计数据的准确性,层次分析法可以较好的构建安全性评价指标体系,但指标赋权较主观,使得评价结论不稳定,模糊综合评价方法对系统安全水平的准确评价依赖于隶属函数的选择,对研究人员的专业性提出了较高的要求;④现行规范的线形协调性、连续性的评价标准以传统方法Δv₈₅为基础,该方法假设基础与实际相悖,高估了道路的安全性能,针对不同车型在不同出入口形式的运行速度预测模型有待深入研究。得到针对相关研究的建议与展望如下：①变速车道研究可以基于驾驶行为,优先考虑对变速车道上加速度变化趋势进行研究;②出入口视距研究应考虑复杂道路条件、视觉刺激下的反应时间,结合不同车型的车辆特性展开研究;在事故统计方法、预测模型基础上,可结合出入口特点进一步优化,并用相对成熟的安全评价方法进行检验;③出入口处的运行速度研究可考虑以浮动车辆数据(floating vehicle data,FCD)为主,龙门架及雷达测速数据为辅对车辆实际行驶速度变化过程进行研究。     

高速公路隧道与互通连接段的安保对策研究

互通立交出口匝道离隧道出口过近,将使驶向互通出口匝道的驾驶员从隧道驶出后不能很平顺地变换车道,造成错过出口匝道,甚至由于急切变换车道而使运行速度突变导致车辆追尾引发交通事故。文中对广珠（广州—珠海）西线三期高速公路进行安全评价,着重对隧道出口与互通匝道连接段过短的路段进行勘查和评价,结合评价结果制定安保对策,引导驶向互通出口匝道的驾驶员在进隧道前做好车道变换,确保隧道出口与互通出口匝道连接段的行车安全。     

互通立交匝道运行速度预测模型

匝道是互通立交的重要组成部分,基于运行速度的匝道设计理念是目前公路及互通立交一种新的设计思路。文中以互通立交匝道小型车辆的运行速度为主要研究目标,通过分析互通立交匝道运行速度的影响因素,制订了正交试验方案,运用车载高精度GPS设备,采集了北京市4座互通式立交共14条匝道车辆连续运行速度数据。按照车辆在互通立交匝道上的运行速度特性将匝道分为3段,即减速段、匀速段、加速段,构建互通立交匝道各个分段运行速度与影响因素之间的预测模型,并对预测模型进行了验证。     

浅谈互通立交设计中的运行速度及设计速度

介绍了互通立交设计过程中匝道范围车辆加速运行、减速运行的运行速度计算方法,以及各匝道平面线形理论设计速度的计算方法,并通过运行速度与设计速度的协调性分析,判断互通立交匝道线形设计的安全性。     

考虑服务交通量的加速车道长度设置方法

高速公路加速车道的设置长度不仅取决于主路及匝道的设计速度,还与主路及匝道的交通量有关。本文给出了不同主路服务交通量下的匝道通行能力,建立了在主路不同交通负荷下的匝道车辆可直接汇入的概率计算模型。最后给出了在一定的匝道车辆汇入概率和主路服务交通量下的加速车道长度设置方法,以及不同主路、匝道设计速度和服务交通量下的加速车道长度的推荐值。     

城市快速路入口匝道速度控制研究

针对现有城市快速路入口匝道控制方法中驶入匝道的车辆需停车后才能汇入主线的典型问题,提出了对城市快速路入口匝道进行速度控制的方法。以速度为控制参量,在传统的需求-容量控制的基础上,提出了匝道汇入速度控制方法,使匝道上的车辆能够不停车地汇入主线;根据快速路主线上下游的通行能力以及运行特征,得到匝道汇入率,再由交通流基本流密速关系,确定匝道上车辆的控制速度。以上海市典型匝道———内环内侧武宁路上匝道为例,借助Vissim仿真软件,建立微观仿真模型,对该入口匝道进行速度控制的仿真评价。结果表明,与定时控制和无控制相比,对入口匝道进行速度控制可以减少路网平均延误和匝道平均延误,提高主线下游平均车速;减少匝道车辆平均停车次数。该类方法特别适合于上坡汇入高架快速路的匝道控制。     

高速公路平纵线形与事故率的关系及其安全性评价

通过分析高速公路平纵线形指标与事故率的关系,引入线形影响因子,提出了基于线形影响因子的高速公路基本路段安全评价方法。首先,应用回归分析的方法,确定了平曲线半径、平曲线偏角、直线段长度、竖曲线半径及纵坡坡度与事故率的关系,在此基础上分析了弯坡组合、平竖曲线组合以及长大坡组合路段上的事故率。进而,结合事故率与线形的关系,以线形影响因子表征几何线形指标对高速公路事故率的影响,据此评价高速公路的行车安全性。案例分析结果表明,基于线形影响因子确定的危险路段与由实际事故率确定的危险路段具有极高的一致性,达到了81%。     

城市快速路与地面道路交通整合控制分析

阐述了城市快速路与普通城市道路交通整合控制的必要性,叙述了国内外研究者提出的比较成熟的匝道控制方法及匝道与地面交通整合控制方法,提出了以城市快速路主线流量与匝道流量之和应小于合流处通行能力、主线车辆占有率应小于最佳占有率、速度约束以及普通城市道路地面交叉口的最大排队长度应小于路段长度为匝道控制约束条件;提出了以通过城市快速路系统和地面交叉口的总旅行时间最小为优化目标函数,实现城市快速路与普通道路的上、下匝道整合控制,以取得最优的城市综合交通系统效益.     

Collaborative merging strategy for freeway ramp operations in a connected and autonomous vehicles environment

In a connected vehicle environment, vehicles are able to communicate and exchange detailed information such as speed, acceleration, and position in real time. Such information exchange is important for improving traffic safety and mobility. This allows vehicles to collaborate with each other, which can significantly improve traffic operations particularly at intersections and freeway ramps. To assess the potential safety and mobility benefits of collaborative driving enabled by connected vehicle technologies, this study developed an optimization-based ramp control strategy and a simulation evaluation platform using VISSIM, MATLAB, and the Car2X module in VISSIM. The ramp control strategy is formulated as a constrained nonlinear optimization problem and solved by the MATLAB optimization toolbox. The optimization model provides individual vehicles with step-by-step control instructions in the ramp merging area. In addition to the optimization-based ramp control strategy, an empirical gradual speed limit control strategy is also formulated. These strategies are evaluated using the developed simulation platform in terms of average speed, average delay time, and throughput and are compared with a benchmark case with no control. The study results indicate that the proposed optimal control strategy can effectively coordinate merging vehicles at freeway on-ramps and substantially improve safety and mobility, especially when the freeway traffic is not oversaturated. The ramp control strategy can be further extended to improve traffic operations at bottlenecks caused by incidents, which cause approximately 25% of traffic congestion in the United States.     

在用桥梁护栏安全性能改进方法研究

为探讨在用桥梁护栏安全性能改进方法,通过实际交通流的观测分析,确定了在用护栏安全性能的检验条件。利用力学分析和三维有限元模拟,确定了兼顾桥梁主体结构安全性和护栏防护性能的在用桥梁护栏安全性能评价方法。设计了具有双层护栏结构的在用桥梁护栏改造方案。结果表明:在用桥梁护栏的典型碰撞检验车辆应选择实际交通流中占有较大比重的车型或需要重点防护的车型,碰撞检验速度取实际交通流的85%位运行速度;在用桥梁护栏安全性能评价应包括防护性能评价和桥梁主体结构安全性评价两部分;内侧梁柱式护栏与外侧组合式护栏结合的改造方案可满足桥梁主体结构安全性要求,防护能力为SS级;在保证防护能力的前提下,可通过景观优化设计使改造后的护栏与环境景观相协调。     

消除高速公路运动波的可变限速控制方法

运动波是高速公路一种常见的交通拥堵，可通过可变限速控制有效消除。近年来，研究中提出了大量消除高速公路运动波的可变限速控制方法，却鲜有方法成功落地应用。可变限速控制方法的成功应用需满足3个基本条件，即模型预测的准确性，优化求解的实时性，以及控制方案的安全性，而当前研究中的方法难以同时满足上述基本条件。因此，为提高高速公路交通效率，保障高速公路交通安全，提出了消除高速公路运动波的可变限速优化控制方法。构建了模拟运动波传播的离散一阶交通流模型，解析了可变限速控制对交通效率及安全的影响机理，建立了提升交通效率、保障交通安全的可变限速优化控制方法。利用数值仿真模拟，测试了轻微拥堵与严重拥堵2种不同场景下限速控制方法的控制效果，评估了控制方法在提升交通效率和安全方面的表现，对比了所提方法与文献经典方法在控制效果上的优劣。结果表明：可变限速优化控制方法在2种场景下降低总行程时间分别为10.1%和10.6%，降低事故风险指标TET分别为72.6%和73.1%，降低事故风险指标TIT分别为92.4%和82.9%。与文献方法相比，在预测模型准确性以及对交通流效率与安全的改善方面均有提升，其中在严重拥堵测试场景下，效果提升更为显著。     

基于负二项分布的高速公路交通事故影响因素分析

为分析高速公路交通事故的影响因素,构建基于负二项分布的事故分析模型,探究事故数与交通特性、公路线形及路面性能间关系。鉴于传统固定参数模型难以刻画各因素对事故风险影响的异质性,引入了随机参数建模方法。结果表明：相比于固定参数负二项模型,构建的随机参数负二项模型有更好的拟合优度,且能更合理地反映各因素对事故的作用效果;将随机参数分布的均值设置为其他变量的函数形式,可进一步挖掘各因素对事故风险的交互影响;交通量、路段长度、货车比例、平曲线曲率、纵坡坡度及车辙深度均与事故数正相关,且其每增加1%,事故数分别增加0.299%,1.029%,0.093%,0.079%,0.068%和0.054%;结构强度系数与事故数负相关,其每增加1%,事故数降低0.064%;增加路缘带宽度有益于交通安全;单向3车道或4车道路段的事故数多于同等条件下的2车道路段;弯坡组合路段的事故风险明显高于单纯的平曲线路段;货车比例高的下坡路段事故风险尤其高。     

面向新型混合交通流的快速路合流区通行能力建模

面向人类驾驶和具备协同自适应巡航功能的网联自动驾驶组成的新型混合交通流,考虑道路交通特性、道路结构以及匝道汇入前主线交通状态等因素的交互作用机理,基于概率统计理论解析网联自动驾驶渗透率和编队长度间的耦合关系,进一步基于间隙接受理论分析匝道汇入交通对合流区通行能力的折减效应,建立快速路合流区通行能力模型,定量描述不同道路条件下合流区通行能力如何随网联自动驾驶渗透率和编队长度变化。模型中的道路交通特性、道路结构及匝道汇入前部分交通状态参数根据实际道路交通环境标定,提升了模型的通用性与可迁移性。搭建内嵌车辆动力学模块的Vissim仿真平台进行模型评估,结果表明,模型精度在80%以上,且在不同网联自动驾驶渗透率和编队长度条件下皆表现良好。