穿村鎮公路交叉口優化研究

張志清 周宇亮 玉俊杰 賈 巖 陳 瑞 任 慧

（北京工業大學交通研究中心1） 北京 100024） （華杰工程咨詢有限公司2） 北京 100029）

穿村鎮公路是一類具有農村公路特點，穿越村鎮的過境公路，公路等級一般為二、三級.其突出問題是交通事故率高，且事故程度嚴重.如北京地區很多穿村鎮公路在設計時，缺乏完善的規劃，管理工作力度不足，導致“街道化”現象嚴重，兩側隨意“開口”，大量“開口”無規范設計，無鋪裝.研究表明，道路交叉口為事故的多發點［1］，而數量眾多設計不規范的路口，密集地分布在公路兩側，交叉口視距不良，導致其安全使用性能降低，造成了嚴重的交通沖突.本文選取1條典型的穿村鎮路段作為研究對象，結合具體問題進行分析研究.

1 穿村鎮公路交叉口問題分析

琉辛路是是典型的穿村鎮公路，它連接北京市懷柔區和密云縣的主要公路，位于密云水庫北部山區，起點為懷柔區琉璃廟鎮，終點為密云縣高嶺鎮辛莊村，經過黃土坎、燕落村和不老屯等多個行政村鎮.

本次調查研究選取的路段是琉辛路燕落村段，該路段里程為K55＋540～K56＋400，共860 m，橫穿燕落村.經統計，燕落村路段有了交叉口26個，平均33m 一個，研究針對性較強.燕落村段的道路平面交叉口調查表見表1.

表1 琉辛路燕落村段交叉口調查表

可以看出，密集布置的交叉口，一方面增加了交通橫向干擾，提高了交通沖突的概率，另一方面也使駕駛員信息過載，易引發交通事故.

另外，由表中數據可以看出，路段中很多路口設置不規范.大量路口沒有鋪裝，沒有劃清車道，沒有設置減速讓行標志等安全設施.交通流處于機、非、行人混行狀態，降低了道路通行能力，增加了道路交通管理難度.其次，若干路口為畸形交叉口，如相交角度小于60°，不滿足規范要求［2］.

2 穿村鎮公路交叉口安全評價

交通沖突技術（traffic conflict technology，TCT）以交通沖突數據為基礎數據［3］，采用交通沖突數據，具有“大樣本、長周期、大區域、高信度”等統計學優點［4］.該技術已被應用到交叉口或路段等地點的安全研究方面，如路段沖突判定［5］、路段沖突調查技術方面，并取得了許多成果.

由于交通沖突技術依據的是道路交通量和沖突數量，影響安全水平因素間的相互關系也不完全清楚，處于灰色狀態.所以運用灰色理論，提高評價水平［6］.

確定交通安全評價指標時，一般采用觀測小時的時均沖突數（traffic conflicts，TC）與時均混合當量交通量MPCU 之比來評價交叉口的安全水平，這個比值就稱之為沖突率［7］.分析數據的累積百分頻率，繪制累積百分頻率曲線，在曲線上確定不同累積百分頻率所對應的數值，作為灰類的白化值.優、良、中、差4 個灰類級別，選取20%，40%，60%和80%的累積百分頻率所對應的點λ1，λ2，λ3，λ4來確定.

記聚類權為ηjk，k 為評價灰類，且k∈｛1，2，…，k｝，k為灰類種數.ηjk按下式確定

式中：ηjk為第j 項評價指標歸入k 種灰類的聚類權；λjk為第j 項評價指標屬于第k 種灰類的白化值.

按下式求出第i個評價對象對于第k 個灰類的聚類評估值σik：

評價對象i的灰聚類評估序列σi＝（σi1，σi2，…，σik），評價對象所屬灰類為k＊，滿足σik＊＝max｛σi1，σi2，…，σik｝，從而確定聚類對象的安全狀況等級，因為安全狀況等級為四級，k取4.

表2 量綱一的量數據處理表

根據表2所列26個支路路口的數據，繪制累積百分頻率曲線圖，確定4個灰類的白化值為：λ1＝0.6600，λ2＝0.8040，λ3＝0.8560，λ4＝0.9130，nik＝1.0.

同式（2）可知σik＝fik，然后σik＊＝max｛σi1，σi2，…，σik｝決定聚類對象的安全狀況等級，如表3所列.

表3 聚類分析及評價表格

3 穿村鎮公路交叉口設計方案優化

接入管理技術是一種對干道和支路進行系統管理與控制的方法，核心思想是限制主干道上的公路接入點，以避免對主干道上的交通流產生過大的交通干擾［8－11］.見圖1.

既有研究表明，隨著接入道路比例的增大，相應的交通事故率也會增加，但同時，過大的接入間距會降低臨近區域的出行便捷性.

圖1 接入管理技術示意圖

同時也要根據實際情況進行改造.主要內容有路口轉彎半徑，路口寬度，安全設施設計等.路口寬度視交通量大小而定.支路需劃分車道，必要的標線（如減速讓行標線）、標志（讓行標志）需加設.

利用上述理論對燕落村段交叉路口進行改造，優化結果見表4.

表4 交叉口優化處理表

4 穿村鎮公路交叉口優化結果分析

根據優化處理的方案，制作出優化后的道路模型，并加載相應數量的交通量，統計得到優化后的交通沖突數據及通行時間的處理結果，見表5，表6.

表5 優化后交通沖突數據處理表

表6 通行時間數據處理表

由表5數據可以看出，沖突數量總數由842下降到238，下降72%，有明顯的下降，且經過交叉路口的拓寬和有效的交通渠化后，單個路口的沖突率在一個較好的水平.

根據表6實驗數據分析，道路安全使用性能和交通便捷性上都有提高.

5 結束語

綜上所述，針對穿村鎮公路的交叉口交通沖突嚴重問題，交通沖突技術能夠在科學分析的基礎上提出有效降低沖突程度的方案.它應用灰色聚類模型進行分析，得到對支路路口的評估，利用接入管理技術的理念對道路上的支路路口進行科學優化，完成了對穿村鎮公路交叉口問題從評估到優化解決的過程.通過分析，路段沖突率明顯降低，居民出行的安全性和便捷性也有所提升，優化效果較為明顯.可以說，應用交通沖突技術優化穿村鎮公路交叉口，為解決穿村鎮公路交通沖突問題，提供了一個借鑒與參考.

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