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城市道路交通事故与交通冲突技术理论模型及方法研究

成卫  
【摘要】:随着机动车数量的增加,社会机动化程度提高,交通事故日趋严重。改革开放20年来,随着经济的快速发展,我国的事故率及严重程度也居高不下,交通安全形势非常严峻。因此,为了减少交通事故发生次数、降低事故严重程度,交通工程师一直致力于交通安全的改善。本文依托昆明市交通警察支队的重点项目《昆明市交通综合治理实施方案》,通过对包括昆明市在内的云南省十个城市以及上海市、大庆市、哈尔滨市等地区近几年的城市道路交通事故资料的整理,对交通事故分布规律、原因、预测、评价以及改善措施展开了广泛而深入的研究,并引入交通冲突技术这一新兴的非事故评价方法对交通安全评价及改善进行了系统探讨。 本文以昆明市的城市道路交通事故数据为依据,对交通事故的发生原因进行了深入分析,得出人和车辆是造成城市道路交通事故的主要原因的结论;引入灰色理论,建立灰色关联模型,进一步确定了人和车辆中的各种要素对交通事故的影响程度,以便使交通改善措施更具针对性。 揭示了城市道路交通事故的时间分布、空间分布、事故形态分布、不同道路与交通管理条件下以及不同气候条件下等方面的分布规律。指出了城市道路交通事故分布的特点以及交通安全中存在的主要问题。 针对交通安全概念的模糊性和评价者思维方式的多样性,提出了鉴别城市道路交通事故危险点的模糊评价法,建立了以万车死亡率、万车当量总事故率以及事故严重性指数为评价指标的评价模型,并运用该方法对昆明市部分交叉口进行事故危险点的鉴别。 鉴于传统BP算法学习速度慢、目标函数存在局部极小点的缺点,采用改进的快速 算法,即采用加动量项和自适应学习速率的方法来弥补这一不足,建立了基于三层BP网络的城市道路交通事故神经网络预测模型。鉴于我国交通事故统计的实际状况,该模型将城市道路交通事故的发生作为一时间序列事件,撇开了城市道路事故形成的复杂原因,确立了基于时间序列的预测城市道路交通事故、死亡人数和受伤人数的方法,最后,应用昆明市的统计及调查数据验证了该模型的有效性,具有宏观指导性。 WP=159 根据交通事故次数、死亡人数、受伤人数这三者和交通事故直接经济损失之间存在着的某种联系,首次提出了基于自适应神经网络模糊推理系统的城市道路交通事故经济损失预测模型。该模型是基于数据的建模,其基本思想是为模糊建模的过程提供一种能够从数据集中提取相应信息的学习方法,能够有效的计算出隶属函数的最佳参数,使得设计出的推理系统能够最好的模拟出预期的或是实际的输入输出关系,避免了采用传统数学方法建立事故损失预测模型困难大且要求数据量多的不足。 目前国内外用于城市道路交通安全评价的方法很多,因具体情况不同,方法也各异。一般可以分为宏观评价和微观评价。本文首先对各种评价方法作详细的剖析,目的在于确定各方法的优缺点和使用范围,以利于交通专家能根据具体情况运用相应的方法做出客观、准确地评价。然后针对不同评价对象(交叉口、不同类型的城市道路、整个城市),分别提出了不同评价方法以便于使用。鉴于各评价指标对交叉口安全度的影响具有一定的模糊性,本文提出了基于模糊C—均值聚类的安全评价方法,并通过昆明市的交叉口对其有效性给予了验证;对于不同类型的城市道路,为便于数据的获取本文提出了采用四项指标相对数和交通事故率的评价方法;对城市而言,鉴于整个交通安全信息不完全的特点,提出基于灰色聚类的安全评价方法,建立了灰色聚类评价模型,并借助VB程序设计语言,设计出用于交通安全评价的城市灰色聚类软件,最后选择了云南省10个城市的交通调查资料进行验证,效果良好。 由于现有交通事故统计中存在的缺陷,本文引入了交通冲突技术进行城市道路的交通安全评价。提出了路段事故危险点判定模型,实现以冲突观测值作为路段事故危险点的快速判定方法。此外,引入交通冲突与混合当量交通量的比值(TC/MPCU)作为交通安全的评价指标,针对交叉口首次建立基于交通冲突技术的模糊C—均值聚类安全评价模型,采用早高峰、平峰、晚高峰三个典型时段的(TC/MPCU)值进行评价,克服了多个时段交通量与冲突数据调查所带来的耗时耗力问题,同时也比以往采用时均(TC/MPCU)比值的评价法更客观、更准确。 交通冲突研究不仅能用于安全评价,而且也可用于信号相位选择。鉴于目前国内在信号控制中难于确立安全设计指标的现状,通过冲突调查,笔者就昆明市四种信号相位控制下的交叉口的交通冲突状况进行了比较分析,创新性地建立了小区域内以冲突率为指标的信号相位选择标准,从定量的角度,为信号设计建立了安全评价方法。 在交通冲突调查中,既要减少观测时间,又能达到测量效果,这是急待解决的问题。为此,笔者建立了一种方法:即在获取部分信息的基础上,通过预 WP=160 测的方法实现。即认为,一个地区的道路系统是灰色系统,且每天至少8个小时的调查得出的冲突数是时间变化序列,因此可以运用灰色理论预测交通冲突数,达到减少交通冲突调查量的目的,拟为交通冲突调查提供一种新思路。 建设性地提出了基于交通冲突技术的交通安全改善思路,并以交叉口的交通运行


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