基于交通冲突分级的城市平面交叉口安全风险评估方法

欧阳剑,罗芷晴,熊文华,鲍瀚涛

（1.广州市交通规划研究院有限公司,广东 广州 510030; 2. 公安部交通管理科学研究所,江苏 无锡 214151）

0 引言

城市平面交叉口作为连接城市道路之间的重要节点，是路网中交通安全风险较高的区域。为提高平面交叉口的安全环境，国内外专家学者围绕平面交叉口的安全评价进行了大量研究。目前国内外常采用的交叉口交通安全评价方法主要有4 种：基于交通冲突率的交叉口安全评价研究[1-2]、基于交通事故统计的交叉口安全评价研究[3]、基于交通流量的交叉口安全评价研究和基于安全服务水平的交叉口交通安全评价研究。其中，冲突点是指路口内两个及以上的交通参与者在同一时空下相互接近，如不采取避险行为就会发生碰撞的地点，当冲突点越多，对交叉口交通安全的影响就越大，因此，历来都是交叉口安全评价方法中的重要切入点。

然而，既有的交通冲突分析研究普遍存在评价数据难以采集、在交通管理工作中实用性不强等问题。该文通过探讨不同类型冲突点在交叉口的安全风险及其分布特征，确定冲突点风险等级以及交叉口安全区域的划分标准，进而建立基于交通冲突分级的城市交叉口安全评估方法，为开展城市平面交叉口安全分析评价与管理提供直观、有效的决策依据。

1 交叉口冲突点分析

1.1 交叉口冲突类型及其安全风险

交通冲突分级对于简化数据采集具有重要意义，常见分类依据包括行驶方向、冲突主体、优先行驶权等。不同类型的交通冲突产生的安全风险也存在较大差异，主要包括五大类型。

（1）机动车之间冲突风险。机动车在通过信号控制的平面交叉口时，会产生左转、直行与右转的机动车流，行驶方向不同的机动车流在平面交叉口范围内会形成很多冲突点。通常机动车经过停车线后就开始加速行驶，若在接近冲突点前机动车双方均不采取减速或转向等避险措施，则此行驶过程很大概率会发生碰撞事故。

（2）机动车与非机动车之间冲突风险。信号控制的平面交叉口单独设置非机动车专用相位的情况通常较少，因此机动车都会与非机动车产生交通冲突。此外，存在不少骑行者对交通规章制度的不遵守、不执行，或者在骑行过程中带人、带重物、双手离把、扶肩并行、互相追逐等，这种违章骑行的行为会加大非机动车与机动车产生冲突的概率。

（3）机动车与行人之间冲突风险。通常平面交叉口右转机动车流不受信号灯控制，当行人绿灯通过时，行人方向与右转弯机动车流存在交叉，行人与机动车存在交通安全风险，但由于右转机动车的车速较慢，此类冲突造成的伤害较轻。同时，行人的自由度大，在行人走捷径心理的支配下，往往会突然闯入驾驶员的行驶空间，造成较为严重的人员伤亡。

（4）非机动车之间冲突风险。非机动车之间由于行驶方向不同也会存在交通冲突。通常，非机动车的车速在15 km/h 以下，二者发生碰撞造成的伤害较轻；若非机动车之间的碰撞发生在交叉口中心区域，双方都处于加速状态，且交叉口中心区域交通状况复杂，很大可能增加骑行者的受伤概率，引发二次冲突。

（5）非机动车与行人之间冲突风险。主要由非机动车、行人在穿越平面交叉口时因非机动车转向与行人之间产生的交叉冲突所导致。通常该类冲突升级为交通事故、造成人员伤亡的概率较低。

1.2 交叉口冲突点分布特征

对于存在潜在交通冲突的城市交叉口，如T 形和十字形等，可根据机动车、非机动车、行人等不同交通参与者的轨迹流线确定出交叉口冲突点的位置、类型及数量。

1.2.1 T 形交叉口的冲突点分布

在无信号控制条件下，机非混行和二次过街的T 形交叉口分别存在42 个冲突点和39 个冲突点，二者的冲突点总数差异不大，且交通冲突均集中在慢行交通出行群体上（见图1）。

图1 T 形交叉口机非混行的交通冲突分布示意图

1.2.2 十字交叉口的冲突点分布

机非混行的十字交叉口冲突点高达148 个（见图2），以机动车与非机动车之间的冲突为主，且集中在交叉口内部；设置二次过街设施后，十字交叉口的冲突点降至84 个，涉及慢行交通群体的交通冲突大幅减少，并且机动车与非机动车通过交叉口时各行其道，二者的冲突点从交叉口中心转移到非机动车过街通道，大大降低了交叉口内部的安全风险。

图2 十字交叉口机非混行的交通冲突分布示意图

1.2.3 五路交叉口的冲突点分布

以二次过街情形为例，五路交叉口的冲突点增至145个（见图3），且多为机动车之间的交通冲突，其占比超过三分之一，交叉口内部存在很高的安全风险，从侧面反映了信号控制是实现交通流时间分离、提高多路交叉口安全性的重要措施。

图3 五路交叉口二次过街的交通冲突分布示意图

1.2.4 交叉口冲突点特征总结

随着交叉口岔数的增加，交叉口的冲突点呈几何增加，尤其是与机动车相关的冲突点，从而将大大增加交叉口出行群体的危险性。此外，二次过街设施能有效降低交叉口中非机动车之间、机动车与非机动车之间、非机动车与行人之间的冲突点数量，提高慢行交通出行群体的过街安全性；还能从空间上实现交叉口机非轨迹的有效分离、机非冲突点的合理转移，有助于提高交叉口内部的安全服务水平和管理水平。

1.3 交叉口冲突点等级划分

冲突严重程度是指交通冲突导致交通事故发生的可能性程度。大量研究结果表明，冲突越严重、冲突频率越高，导致事故发生的可能性就越大。基于冲突主体及其造成的冲突风险严重程度来划分交叉口的冲突点等级，可划分为四种等级类型，具体以十字形交叉口为例（见图4）说明如下。

图4 十字交叉口的冲突点等级划分示意图

A 级冲突点指机动车之间的冲突，因为机动车之间的冲突升级为交通事故的概率最大，且冲突造成的伤害最为严重。B 级冲突点包括发生在距离机动车停车线较远位置处的机动车与非机动车、机动车与行人之间的冲突，认为此类冲突会对骑乘者、行人造成较大伤害。C级冲突点包括发生在距离机动车停车线较近位置处的机动车与非机动车、机动车与行人之间的冲突，以及相邻进口左转弯非机动车之间的冲突，此类冲突通常伤害较轻。D 级冲突点包括非机动车与行人、非机动车与非机动车之间的冲突，因冲突主体的出行速度都较慢，此类冲突伤害最轻，且升级为交通事故的概率极低。

2 交叉口安全区域划分

合理的渠化除了能够提高交叉口的通行能力以及运行效率以外，还能够在空间上实现交通流轨迹的有效分离，进一步降低交叉口的交通冲突，提高其安全服务水平。以十字交叉口为例，基于不同等级冲突点的空间分布特征，将交叉口内各流向交通流行驶轨迹所需空间之外的空间划分为三类不同风险等级的安全区域。

2.1 低风险区域

在步行和非机动车等慢行群体专用过街通道上，机动车与过街行人、非机动车之间存在潜在冲突风险，由于各交通主体需要进行启动且速度较慢，所以不同交通流间，尤其是行人和非机动车间较难发生严重交通冲突，其潜在冲突点的等级以C 级和D 级为主，因此将行人与非机动车专用过街通道区域定义为交叉口的低风险区域（见图5）。

图5 十字交叉口安全区域划分

2.2 中风险区域

在信号控制平面交叉口中，通常未针对右转机动车设置专用右转相位，默认在红灯相位中机动车仍被允许右转，这就增加了右转机动车与右侧进口过街行人、同进口直行非机动车的冲突概率，因此将交叉口内部的右转弯区域定义为中风险区域。为提高中风险区域的安全性，通常会在区域设置右转导流岛，通过导流岛将右转车辆在进入交叉口之前分离出来，右转车辆从岛后通过，只保留直行和左转车辆进入交叉口。

2.3 高风险区域

同进口、不同转向机动车之间的冲突大多发生在交叉口的中心区域，且冲突点以A 级为主，易出现交通事故。为降低交叉口冲突发生概率，通常在该位置设置斜纹填充的白色圆形或菱形区域，用以区分车辆大、小转弯，及交叉路口车辆左右转弯的指示，车辆不得压线行驶；机动车向左转弯时，必须紧靠中心圈的左侧转弯。

根据交通冲突点数量和风险等级将交叉口内部空间划分为高风险、中风险、低风险三大区域，其安全程度主要受各流向机动车行驶轨迹的影响，往往通过在此空间上设置交通岛，或辅以交通标志标线来实现分离冲突、分离冲突角度、渠化交叉口多余的路面、规范交通和引导正确的交叉口使用方式、保护行人、确定交通控制设施的位置等功能，在交叉路口内部为交通参与者提供一个相对安全的空间。

3 交叉口安全风险评估

3.1 综合冲突指数

根据冲突点分级标准以及交叉口实际的信号配时方案、渠化设计方案等前提条件，确定交叉口存在的冲突点数量，并通过加权平均计算得到交叉口综合冲突指数，如公式（1）所示。

式中，α——交叉口的综合冲突指数；wi——第i类冲突点的权重，利用专家评分法确定各权重取值分别为0.4、0.3、0.2、0.1；ni——第i类冲突点的数量。其中，第1、2、3、4 类冲突点分别对应A 级、B 级、C 级、D级冲突点。

3.2 安全风险等级划分

平面交叉口的综合冲突指数反映出不同的交通安全风险水平状况，每个等级的描述如下：

3.2.1 Ⅰ级的特别安全

综合冲突指数取值范围为[0，0.15]，机动车、非机动车和行人之间产生的交通冲突数少，发生交通冲突的概率低，交通安全风险严重程度低，交通秩序良好。

3.2.2 Ⅱ级的比较安全

综合冲突指数取值范围为(0.15，0.2]，机动车、非机动车与行人之间产生的交通冲突数不多，发生交通冲突的概率不高，交通安全风险严重程度不高，各进口车道车流量大，交叉口参与者交通安全心理压力较大。

3.2.3 Ⅲ级的临界安全

综合冲突指数取值范围为(0.2，0.3]，机动车、非机动车与行人之间的交通冲突数多，发生交通冲突的概率高，交通安全风险严重程度高，各进口车道车流量较大，交通运行秩序较差，交叉口参与者交通安全心理压力大。

3.2.4 Ⅳ级的不安全

综合冲突指数取值范围为(0.3，0.4]，机动车、非机动车与行人之间的交通冲突数很多，发生交通冲突的概率很高，交通安全风险严重程度很高，进口车道车流量很大，交通运行秩序混乱，交叉口参与者的交通安全心理压力很大。

4 结论

（1）围绕交叉口交通安全进行多维度分析，根据冲突点空间分布特征及其风险严重程度确定了冲突点和安全区域的等级划分标准，构建了基于交通冲突分级的城市平面交叉口安全风险评估方法，解决了传统方法数据获取难度大、实用性不强等弊端。

（2）充分考虑不同风险等级冲突点对交叉口安全水平的影响程度，利用专家评分法实现了交叉口综合冲突指数的量化计算，并提出交叉口安全风险等级的划分标准，有助于交通管理部门实现对交叉口交通管制效果更加直观、规范的评估，有效指导后续改善工作。