第!"

卷!

第#

期

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年&

月

交 通 运 输 工 程 学 报

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4

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7

0+88*0+

7

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7

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收稿日期!

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基金项目!国家自然科学基金项目!

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作者简介!郭延永!

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"$男$河北邢台人$英属哥伦比亚大学博士后$从事主动交通安全和贝叶斯统计方法研究%

通讯作者!刘!

攀!

!D"D>

"$男$江苏扬州人$东南大学教授$工学博士%

文章编号!

!E"!>!E?"

!

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"

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基于交通冲突模型的信号交叉口渠化岛设置方法

郭延永!

!

$

!刘!

攀!

!吴!

瑶!

!周继彪?

!

!:

东南大学 交通学院$江苏 南京!

$!%%DE

#

$:

英属哥伦比亚大学 土木工程系$英属哥伦比亚

温哥华!

9E/!P#

#

?:

宁波工程学院 建筑与交通工程学院$浙江 宁波!

?!@$!!

"

摘!

要!为了优化信号交叉口渠化岛!提出了一种基于交通冲突模型的信号交叉口渠化岛设置方

法#提取了昆明市$%

个信号交叉口交通冲突数据"交通流数据"交通控制方式数据和几何设计数

据!采用贝叶斯方法!构建了贝叶斯固定参数交通冲突模型和贝叶斯随机参数交通冲突模型!分析

了模型的拟合优度和显著影响因素#基于随机参数交通冲突模型!确定了期望交通冲突数计算公

式#绘制了信号交叉口渠化岛设置标准曲线!给出了信号交叉口渠化岛类型选择流程$分析结果表

明%随机参数交通冲突模型比固定参数交通冲突模型拟合结果更好#交通量'直行交通量和右转交

通量("渠化岛类型与右转设计要素'右转让行标志和右转半径(变量系数服从正态分布#每增加

!c

的直行交通量!交通冲突增加%=@Ec

#每增加!c

的右转交通量!交通冲突增加%=@?c

#

#

种类

型渠化岛的设置可以使交通冲突分别降低!$="@c

"

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"

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"

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#右转让行标志可

使交通冲突降低!@=%?c

#右转半径增加!c

!直右交通冲突降低!:"$c

$可见!基于交通冲突模

型的渠化岛设置方法是可行的$

关键词!交通规划#信号交叉号#渠化岛#设置方法#交通冲突模型

中图分类号!

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文献标志码!

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7

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4

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7

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7

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$

,2830

7

+

,

44

*(,1N(.1N,++8-0_8203-,+2Y,382(+5*,..011(+.-015I(28-3\,3

4

*(

4

(382=/*,..011(+.-015

2,5,

$

5*,..01.-(\2,5,

$

5*,..011(+5*(-2,5,

$

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7

+2,5,\8*81(--81582,55\8+5

U

30

7

+,-0_820+58*38150(+30+b)+I0+

7

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4

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7

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U

830,+I85N(2

$

H,

U

830,+.0V

4

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1(+.-015I(28-,+2H,

U

830,+*,+2(I

4

,*,I858*5*,..011(+.-015I(28-\8*81(+35*)1582=/N8.0550+

7

7

((2+83383,+230

7

+0.01,+50+.-)8+10+

7

.,15(*3(.5N8I(28-3\8*8,+,-

U

_82=H,382(+5N8*,+2(I

4

,*,I858*5*,..011(+.-015 I(28-

$

5N8.(*I)-,(.1,-1)-,50+

7

5N88V

4

81582+)IY8*(.5*,..01

1(+.-0153 \,32858*I0+82=/N82830

7

+35,+2,*21)*W83(.1N,++8-0_8203-,+23,530

7

+,-0_82

0+58*38150(+3\8*82*,\+

$

,+25N85

U4

838-8150(+

4

*(182)*8(.1N,++8-0_8203-,+23\,3

4

*(

4

(382=

第#

期 郭延永!等%基于交通冲突模型的信号交叉口渠化岛设置方法

<+,-

U

303*83)-53N(\35N,55N8*,+2(I

4

,*,I858*5*,..011(+.-015I(28-

U

08-23Y8558*.0550+

7

*83)-5

5N,+5N8.0V82

4

,*,I858*I(28-=/N8W,*0,Y-81(8..0108+53(.5*,..01W(-)I83

!

1*(330+

7

5N*()

7

N

5*,..01W(-)I8,+2*0

7

N5>5)*+5*,..01W(-)I8

"$

1N,++8-0_8203-,+25

U4

83

$

,+2*0

7

N5>5)*+2830

7

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8-8I8+53

!

*0

7

N5>5)*+

U

08-20+

7

30

7

+,+2*0

7

N5>5)*+*,20)3

"

(Y8

U

+(*I,-2035*0Y)50(+3= N̂8+5N8

1*(330+

7

5N*()

7

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U

!c

$

5N85*,..011(+.-015.*8

`

)8+1

U

0+1*8,383Y

U

%:@Ec= N̂8+5N8*0

7

N5>5)*+5*,..01W(-)I80+1*8,383Y

U

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$

5N85*,..011(+.-015.*8

`

)8+1

U

0+1*8,383Y

U

%:@?c=/N8.()*5

U4

83(.1N,++8-0_8203-,+231,+*82)185N85*,..011(+.-015

.*8

`

)8+1

U

Y

U

!$="@c

$

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$

!E:!&c,+2??:E#c

$

*83

4

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U

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7

N5>5)*+

U

08-20+

7

30

7

+

1,+*82)185N85*,..011(+.-015Y

U

!@:%?c= N̂8+5N8*0

7

N5>5)*+*,20)30+1*8,383Y

U

!c

$

5N8*0

7

N5>5)*+

5*,..011(+.-015.*8

`

)8+1

U

*82)183Y

U

!:"$c=/N8*838,*1N1(+1-)30(+0+201,5835N,55N82830

7

+,

44

*(,1N

(.1N,++8-0_8203-,+23Y,382(+5N85*,..011(+.-015I(28-303.8,30Y-8=?5,Y3

$

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7

3

$

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5*,..01

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7

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1N,++8-0_8203-,+2

#

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44

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#

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8%/.(00&-%5&-

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4

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$

4

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$

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4

,+

#

38)=82)=1+=

;

!

引!

言

信号交叉口是道路网络交通流转向节点$也是

交通冲突聚集点)

!>$

*

%合理的交叉口渠化可以将交

通流从空间进行分离$减少道路使用者之间的相互

干扰$不仅降低了车辆延误$提高了交叉口的运行效

率和通行能力$而且提升了交通安全水平%渠化岛

设置是交叉口渠化的重要手段$其设置类型!硬渠化

和软渠化"$以及与之匹配的出口车道布局!右转加

速车道和直右共用车道"决定了交叉口渠化效果的

优劣)

?

*

$因此$信号交叉口渠化岛设置方法的研究具

有重要意义%

传统信号交叉口渠化岛设置仅依据路口流量和

交叉口设计特征$很少考虑交通安全的影响%即使

对事故常发交叉口进行渠化改造时$也是定性的以

减少交通冲突点为目的$而对于渠化岛类型的选择$

并无明确的定量标准%此外$这种渠化岛设计是在

交通事故发生后进行的$是一种被动的/事后0设计

方法%目前$交通冲突作为事故替代指标获得了广

泛应用)

#

*

$交通冲突与事故存在稳定的关系)

@

*

$可以

有效反映交通设施安全水平%依据交通冲突进行渠

化岛设计$不仅考虑交通安全的影响$而且不需要等

到事故发生后进行$是一种主动的/事前0设计方法%

本文通过构建信号交叉口直右冲突模型$定量分析

交通冲突与渠化岛(交通量以及其他设计因素之间

的关系$并绘制渠化岛设置标准曲线$基于交通安全

角度为信号交叉口渠化岛设置提供定量化依据%

国内外学者对渠化岛设计进行了大量的研究$

并且形成了一系列可以用于指导工程实践的纲领$

其中针对渠化岛的设置提出了设计标准与推荐参

数)

E>"

*

%渠化岛一般分为软渠化和硬渠化)

E

*

$软渠化

岛可以在入口车速较高(行人流较低的情况下使用$

然而绘制标线需要经常养护维修%硬渠化岛可以在

交通量较大(直行与右转车辆车速相差明显的情况

下使用$并且渠化岛同时可以作为行人安全岛或者

用于安装标志或信号控制设施%

<->],03

U

等对信号

交叉口右转车道渠化进行了实践性审查)

&

*

#杨静

等讨论了典型信号交叉口右转渠化岛设计模式的

适用性)

D

*

#梁潇研究了信号交叉口渠化区的可变

车道设计)

!%

*

%

理论上$渠化岛的设置可以有效降低交通事

故)

!!>!$

*

%

Z0V(+

等分析了交叉口渠化@

种入口车道

布局和E

种出口车道布局对交通安全的影响)

!!

*

#吴

瑶指出通过设置渠化岛进行信号交叉口优化设计可

明显减少交叉口内部冲突点)

!?

*

%然而这类结果也受

到了挑战$一些研究发现设置右转渠化岛的交叉口直

右交通事故多于无渠化岛的交叉口$这种不一致的研

究结果可能是由于渠化岛设置类型不同引起的%

基于安全角度的渠化岛主动/事前0设计方法需

要依托交通冲突模型$交通冲突模型的研究尚处于

初级阶段$研究成果较少$并集中于简单线性回归方

程和广义线性回归模型%

G,

U

82

等选择加拿大英属

哥伦比亚省D#

个信号和无信号交叉口$建立了交通

冲突频次与流量的线性回归方程$方程拟合优度达

到%=E&

$

%="D

)

!#

*

$但该交通冲突线性回归方程都忽

略了因变量的连续性且服从正态分布的假设#

!#!

交!

通!

运!

输!

工!

程!

学!

报$%!"

年

6->H,3

U

()+

U

等在构建基于冲突频数谱光变量的交

通事故模型时$采用泊松回归建立冲突频数与交通

量之间的关系模型)

!@>!E

*

#

PN,+

7

等探讨了简单线性回

归和广义线性回归在交通冲突模型构建时的效果$并

建立了基于负二项模型的直左交通冲突模型)

!"

*

#郭

延永等采用随机参数负二项交通冲突模型$对右转交

通设施的安全影响因素进行了评估)

!&

*

%

综上所述$信号交叉口渠化岛设置时通常依据

现有标准或规范$仅注重交通流量流向和交叉口几

何设计要素$很少考虑交通安全的影响$并且对渠化

岛设置类型选择随意%基于交通安全的渠化岛设置

需要依托交通安全模型$交通冲突技术作为事故替

代指标方法$可以为渠化岛主动/事前0设计提供安

全依据%然而$现有的交通冲突模型构建方法仅是

利用简单统计模型$由于交通冲突数非负(随机并且

离散的特征$可能会导致模型背景假设不合理$从而

引起拟合结果的偏差或造成错误的统计推断%本文

从交通安全角度出发$采用先进的贝叶斯方法$构建

直右交通冲突模型$根据交通冲突模型计算结果绘

制渠化岛设置标准曲线$为信号交叉口渠化岛设置

提供定量化安全依据%

<

!

数据准备

为了研究渠化岛的设置方式$选取$%

个信号交

叉口进行数据采集%

$%

个交叉口中既包含了无渠

化岛信号交叉口$又包括#

种类型渠化岛信号交叉

口$基本涵盖了所有渠化岛设置类型$见图!

$

#

%

为了获取交通冲突数据$采用录像法对信号交叉口

交通运行进行了连续记录$数据采集在工作日进行$

共采集了$%%N

的视频数据%

图!

!

信号交叉口渠化岛类型!

X0

7

=!

!

/

U4

8!(.1N,++8-0_8203-,+2,530

7

+,-0_820+58*38150(+

<=<

!

交通冲突数据提取

交通冲突数据提取的关键是冲突识别和判定%

采用避险行为识别交通冲突)

!D>$%

*

&相互干扰的运行

车辆$如果其中一方采取刹车(转向(换道(减速等行

图$

!

信号交叉口渠化岛类型$

X0

7

=$

!

/

U4

8$(.1N,++8-0_8203-,+2,530

7

+,-0_820+58*38150(+

图?

!

信号交叉口渠化岛类型?

X0

7

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!

/

U4

8?(.1N,++8-0_8203-,+2,530

7

+,-0_820+58*38150(+

图#

!

信号交叉口渠化岛类型#

X0

7

=#

!

/

U4

8#(.1N,++8-0_8203-,+2,530

7

+,-0_820+58*38150(+

为$则记录一次避险行为%采用距离碰撞时间

!

/0I85(F(--030(+

$

//F

"作为交通冲突的判定指

标%本文中当距离碰撞时间小于?3

时记录一次交

通冲突事件)

$!>$$

*

%

利用9028(G5)20(

对视频进行观测$该软件以

帧的速度播放视频$可以精确查看车辆避险行为%

在视频播放时$插入虚拟网格$对不同帧时车辆占据

的网格数量和处于网格的位置进行比较$从而获取

冲突距离和车辆速度参数$进而计算//F

指标%

通过对视频进行观测$提取了不同类型交通冲

突数和//F

$结果表明&在信号交叉口渠化岛处主

要发生的冲突类型为直右交通冲突!右转车辆与相

交道路直行车辆冲突$见图!

"$占总冲突的&"c

$其

$#!

第#

期 郭延永!等%基于交通冲突模型的信号交叉口渠化岛设置方法

他的冲突类型包括追尾冲突(右转车辆与掉头车辆

冲突(右转车辆与对向左转车辆冲突等$仅占!?c

$

因此$本文仅采用直右交通冲突数据进行交通冲突

建模%共采集了$""!

起直右交通冲突$

//F

范围

在%=!!

$

$:&@3

$均值为!=@"3

%同时$通过视频观

测提取了@I0+

各流向的交通量和大车比例%

<=@

!

交通冲突影响因素与变量

交通冲突除了受到渠化岛类型的影响$交叉口几

何设计要素(右转控制方式和交通流特性等也可能影

响交通冲突的发生%通过查看卫星地图可以收集几

何设计要素$本文采集了车道数(车道宽度(渠化岛类

型(右转半径参数和右转加速车道长度(以及中央分

隔带类型等设计要素%通过查看视频$采集了交通

量(平均车速和大车比例等参数%通过现场观测时

记录信号交叉口右转控制方式%交通冲突影响因素

变量统计性描述见表!

(

$

$表$

中直行交通量和右

转交通量采用!@I0+

时间段的标准小汽车数%

表<

!

分类自变量

>,7=<

!

L,/&

3

(0

+

1":&

)

&":&"/4,01,7$&-

分类变量 频数 频率,c

渠化岛类型

直行方向中央

分隔带类型

右转信号相位

右转让行标志

无渠化岛$$# $&=%

类型!

渠化岛!"$ $!=@

类型$

渠化岛!!$ !#=%

类型?

渠化岛!@E !D=@

类型#

渠化岛!?E !"=%

双黄线?%? ?&=%

隔离栅??" #$=%

绿化带分割!E% $%=%

无右转相位E!$ "E=@

有右转相位!&& $?=@

无右转标志@E% "%=%

有右转标志$#% ?%=%

@

!

基于贝叶斯随机参数的交通冲突模型

@=<

!

模型的建立

单位时间内的交通冲突数是计数数据$因此$本

文采用计数模型建立交通冲突模型%传统的计数模

型中自变量系数是固定值$即假定影响交通冲突的

变量在不同观测样本具有同质性%然而$在不同类

型渠化岛处$由于交通条件(控制条件和设计要素的

影响$导致驾驶人行为的差异$同一变量对交通冲突

的影响可能会有所差异%传统计数模型忽略了这一

特点$从而导致模型的有偏估计%随机参数计数模

型假设变量系数不是固定值$而是服从某一种分布$

表@

!

连续自变量

>,7=@

!

L("/1"%(%-1":&

)

&":&"/4,01,7$&-

连续变量 均值 标准差

直行交通量,4

1) !??=%% "?=?@

右转交通量,4

1) ?"=%% !@=!$

直行车道数,个$="& %=DE

右转车道数,个!=!E %=$E

右转车道宽度,I ?=@@ %=$!

右转加速车道长度,I E#=@% #=@$

直行车道宽度,I ?=?@ %=!?

右转半径,I $%=&% E=&%

右转车道比例,c %=#$ %=??

右转大车比例,c %=%" %=%&

直行大车比例,c %=!! %=%"

直行平均车速,!

]I

'

N

f!

"

#%=?% D=D&

右转平均车速,!

]I

'

N

f!

"

?!=@% #=?&

因此$可以更好地刻画交通冲突异质性%

计数模型家族中最基础模型是泊松模型$在该模

型的基础上可以推演出众多适应不同需求的模型$为

更好地阐释建模过程$先从泊松模型开始推导%

假设\

2

表示单位时间段2

内的交通冲突次数$

并且不同时间段2

内的期望交通冲突次数\

2

相互

独立$且服从参数为'

2

的泊松分布$则单位时间段2

内实际发生;2

次交通冲突的概率R

!'"为

R

!

\

2

&

;2

]'

2

"

&'

;

2

2

8

('

2

,

;

2

1 !

!

"

!!

泊松分布中假设均值等于方差$表示为

%

!

\

2

"

&

T-,

!

\

2

"

&'

2

!

$

"

式中&

%

!

\

2

"为\

2

的均值#

T-,

!

\

2

"为\

2

的方差%

然而$由于交通冲突数据具有离散性$导致交通

冲突均值不等于方差$由此产生误差项$此时链接函

数可表示为

'

I

2

&

0

2

8

!

2

!

?

"

式中&

'

I

2

为引入误差项后的链接函数#

!

2

为误差项#

0

2

为中间链接函数%

链接函数通常定义为影响交通冲突因素!如交

通量(交通与几何设计特征"的函数$采用指数链接

函数$可以表示为

0

2

g8V

4

*

%

a

*

!

C

!

a

4

a

*

X

C

X

a

4

a

*

L

C

! "

L

!

#

"

式中&

C

X

为交通冲突影响因素的解释变量$

C

%

g!

#

*

X

为解释变量C

X

的系数%

当式!

?

"中!

2

服从均值为%

$方差为"

$

!

2

的对数正

态分布时$可以得到\

2

服从均值为0

2

(方差为"

$

!

2

的

泊松H

对数正态分布回归模型%

?#!

交!

通!

运!

输!

工!

程!

学!

报$%!"

年

泊松H

对数正态分布回归模型的均值和方差可

以表示为

!

%

!

\

2

"

g

0

2

8V

4

!

%#@

"

$

!

2

" !

@

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T-,

!

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2

"

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2

"

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!

\

2

"*

$

)

8V

4

!

"

$

!

2

"

f!

* !

E

"

!!

以上泊松回归模型和泊松H

对数正态回归模型

均为固定参数计数模型$其假设影响交通冲突变量

具有同质性%为刻画交通冲突的异质性$推导以下

随机参数交通冲突模型%

假设交通冲突发生的渠化岛可以分为P

类$

第2

个时间段内发生的直右交通冲突属于1

!

2

"!

1

!

2

"

5

2

!

$

$

$4$

P

3"类渠化岛%考虑渠化岛设施的变化引

起交通冲突的差异$将泊松H

对数正态分布回归模型

的链接函数$式!

#

"改写为

-+

!

0

3

2

"

&

*

1

!

2

"$

%

'

*

1

!

2

"$

!

C

!

'

4

'

*

1

!

2

"$

X

C

X

'

4

'

*

1

!

2

"$

L

C

L

!

"

"

式中&

0

3

2

为新的中间链接函数#

*

1

!

2

"$

X

为变换后解释变

量C

X

的系数%

从式!

"

"可以看出模型的回归系数*

1

!

2

"$

X

不再是

固定的$而是一个随机参数$从而得到随机参数模

型$通常假设该参数服从均值为*

X

$方差为"

$

X

的正

态分布)

$?H$#

*

%随机参数模型的均值和方差分别为

!

%

!

\

2

"

g

0

2

8V

4

!

%#@

"

$

X

" !

&

"

!

T-,

!

\

2

"

g%

!

\

2

"

a

)

%

!

\

2

"*

$

)

8V

4

!

"

$

X

"

f!

* !

D

"

@=@

!

模型的贝叶斯估计

采用贝叶斯估计方法求解模型中待估计参数

*

X

(

"

$

X

和"

$

!

2

$该方法是根据参数先验信息和样本数

据信息估计参数后验分布%需要设定模型参数的先

验概率分布%本文采用如下无信息先验概率分布&

*

X

服从均值为%

$方差为!%

E 的正态分布#

"

$

X

服从均

值为-

f

(方差为N

f 的逆伽马分布#

"

$

!

2

服从均值为1

f

(

方差为=

f

的逆伽马分布$

-

f

$

=

f

的取值均为%:%%!

%

上述各个均值和方差参数中带有横线的为超参数%

根据贝叶斯理论$结合带估计参数的先验概率

分布$待估计参数的后验联合概率分布可以推导为

)

!

6%

\

2

"

6

)

!

\

2

%6

"

7

!

6

"

g

)

!

\

%6

"

7

L

X

&

!

"

!

*

X

]

%

$

!%

E

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" '

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*

!

"

$

X

%

-

f

$

N

f

"

*

!

"

$

!

2

%

1

f

$

=

f

" !

!%

"

式中&

)

!

6%

\

2

"为在给定样本数据\

2

条件下参数6

的后验概率分布#

)

!

\

2

%6

"为模型的似然函数#

7

!

6

"

为在获取样本数据\

2

前模型中参数6

的先验概率

分布#

"

!'"为正态分布概率密度函数#

*

!'"为逆

R,II,

分布概率密度函数%

模型中待估参数的后验概率分布可采用马尔科

夫链>

蒙特卡罗!

C,*](WFN,0+C(+58F,*-(

$

CFCF

"

仿真方法求取%

@=B

!

模型的拟合优度

模型的拟合优度检验可以采用方差信息准则

!

Z8W0,+18L+.(*I,50(+F*058*0(+

$

ZLF

"

)

$@

*

%

ZLF

综

合量化了贝叶斯模型的拟合优度和复杂度$常用于

比较模型的优度$

ZLF

的值越小$模型拟合度越高$

可表示为

6

&

6

(

'

0

!

!!

"

式中&

6

为ZLF

的值#

6

f

为模型贝叶斯方差的后验

均值#

0

为模型中有效参数的数量$反映了模型的复

杂程度%

B

!

模型标定结果分析

采用贝叶斯方法构建随机参数交通冲突模型$

为了对比模型效果$同时构建了固定参数交通冲突

模型%利用0̂+HKRG

软件对模型待估参数进行标

定$构造$

条包含$%%%%

次迭代的马尔科夫链进行

贝叶斯推断$通过检查$

条链的/迭代历史图0确定

CFCF

算法是否达到收敛$采用!

H*((]R8-I,+

[)Y0+

$

HR[

"作为算法及函数检验计量$当HR[

值

小于!:$

时认为CFCF

算法达到收敛%将最初

#%%%

次迭代作为/燃烧样本0$不参与模型参数的

估计$利用#%%%

迭代后的仿真值进行模型参数估

计$模型标定结果见表?

%从表?

可以看出&模型收

敛时随机参数交通冲突模型ZLF

值!

$&$#

"小于固

定参数交通冲突模型ZLF

值!

$&"D

"$表明随机参数

交通冲突模型具有更好的拟合效果%鉴于此$以下

结论分析均依据随机参数交通冲突模型标定结果%

表?

中列出了显著影响因素估计系数的后验均

值!

D%c

置信区间不包含%

"$可以看出&随机参数交

通冲突模型中有D

个显著变量$然而$固定参数交通

冲突模型中仅有&

个显著变量$因此$随机参数交通

冲突数模型可以扑捉更多交通冲突影响因素#在随

机参数交通冲突模型中$交通量(渠化岛类型(让行

标志和右转半径等变量系数具有随机性!标准差显

著"$表明这些变量在不同类型渠化岛设施处的交通

冲突影响具有差异%

直行交通量和右转交通量系数均为正值$结果

表明&直行交通量增加!c

时$导致交通冲突增加

%:@Ec

#右转交通量增加!c

时$导致交通冲突增加

%:@?c

#直行交通量和右转交通量系数分别服从参

数为!

%:@E

$

%:?$

"和!

%:@?

$

%:?#

"的正态分布$说明

##!

第#

期 郭延永!等%基于交通冲突模型的信号交叉口渠化岛设置方法

表B

!

交通冲突模型标定结果

>,7=B

!

L,$170,/1("0&-%$/(#/0,##1''("#$1'/5(:&$-

变量 符号固定参数模型 随机参数模型

参数均值D%c

置信区间 参数均值D%c

置信区间 弹性系数

常数项

直行交通量

对数

右转交通量

对数

渠化岛

类型!

渠化岛

类型$

渠化岛

类型?

渠化岛

类型#

右转让行

标志

右转专用

相位

右转半径

系数*

%

f!#&& f$#$!E f!#@%$ f!#EE f$#!#$ f!#!@"

系数标准差"

$

%

%#?! %#!&! %##!?

系数*

!

%#@! %##!" %#@&# %#@E %##&$ %#E!! %#@E

系数标准差"

$

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系数*

$

%#@@ %#?$@ %#"## %#@? %##$? %#E%# %#@?

系数标准差"

$

$

%#?# %#$## %#?"E

系数*

?

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系数标准差"

$

?

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系数*

#

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系数标准差"

$

#

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系数*

@

f%#!E f%#$E" f%#%@$ f%#!@ f%#!&@ f%#!%E f!E#!&

系数标准差"

$

@

系数*

E

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系数标准差"

$

E

系数*

"

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系数标准差"

$

"

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系数*

&

f%#$& f%#?#! f%#!D# f%#$$ f%#?!% f%#!## f$##E!

系数标准差"

$

&

系数*

D

f%#%" f%#%&@ f%#%#D f%#%D f%#!$E f%#%E$ f!#"$

标准差"

$

D

%#%@ %#%?" %#%@D

模型参数

方差"

$

!

2

%#@" %##$

ZLF

值6 $&"D $&$#

观测数! &%% &%%

交通量对交通冲突的影响存在差异#若保持右转交

通量不变$在DEc

的渠化岛设施交通冲突随着直

行交通量的增大而增加$然而$在#c

的渠化岛设

施随着直行交通量的增大交通冲突反而减小#如

保持直行交通量不变$在D#=%@c

的渠化岛设施交

通冲突随着右转交通量的增大而增大$然而$在

@:D@c

的渠化岛设施随着右转交通量的增大交通

冲突反而降低%

渠化岛变量系数均为负值$结果表明&渠化岛可

以显著降低交通冲突$然而不同类型渠化岛的作用

效果也存在差异#弹性系数表明#

种类型渠化岛的设

置可以使交通冲突分别降低!$:"@c

(

$?:?"c

(

!E:!&c

(

??:E#c

#渠化岛类型!

(

$

的变量系数分别

服从参数为!

f%:!$

$

%:%"

"和!

f%:$!

$

%:!!

"的正态

分布$说明约#:?$c

渠化岛类型!

和$:&!c

的渠化

岛类型$

会造成交通冲突增高%

右转让行标志变量系数为负值$结果表明&设置

右转让行标志时$可使渠化岛设施交通冲突降低

!@:%?c

#右转专用相位变量系数为负值$弹性分析

结果表明设置右转专用相位的渠化岛设施比无专用

相位的交通冲突低$#:E!c

#右转标志变量系数服

从参数为!

f%:!#

$

%:%E

"的正态分布$在%:D&c

的

渠化岛设施$有右转让行标志反而会增大交通冲突

的可能性%

右转半径系数为负值$弹性分析结果表明&右转

半径增加!c

$直右交通冲突降低!:"$c

#右转半径

变量的系数服从参数为!

f%:%D

$

%:%@

"的正态分布$

右转半径对交通冲突的影响存在差异$在DE:#c

的

渠化岛设施处交通冲突随着右转半径的增大而减

少$然而$在?:Ec

的渠化岛设施处随着右转半径的

增大交通冲突反而增加%

C

!

基于交通冲突模型的渠化岛设置方法

根据随机参数交通冲突模型标定结果$期望交

@#!

交!

通!

运!

输!

工!

程!

学!

报$%!"

年

通冲突数%

1

计算公式为

%

1

g%:!D

*

%:@E

!

*

%:@?

$

8V

4

!

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*

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*

#

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*

@

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*

E

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*

"

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*

&

f%:%D

*

D

" !

!$

"

!!

假定信号交叉口右转无任何控制!

*

"

g%

$

*

&

g

%

"$右转半径为观测均值!

*

D

g$%:&

"$计算设置不同

渠化岛时$给定不同直行交通量和右转交通量组合

的交通冲突数$根据计算结果绘制渠道岛设置标准

曲线$见图@

$

&

$按照以下流程设置交叉口渠化岛%

图@

!

渠化岛类型!

标准曲线

X0

7

=@

!

G5,+2,*21)*W83(.5

U4

8!(.1N,++8-0_8203-,+2

图E

!

渠化岛类型$

标准曲线

X0

7

=E

!

G5,+2,*21)*W83(.5

U4

8$(.1N,++8-0_8203-,+2

图"

!

渠化岛类型?

标准曲线

X0

7

="

!

G5,+2,*21)*W83(.5

U4

8?(.1N,++8-0_8203-,+2

G58

4

!

&确定交通冲突阈值%

G58

4

$

&根据设计直行交通量$在渠道岛设置标

准曲线中选择直行交通量曲线%

图&

!

渠化岛类型#

标准曲线

X0

7

=&

!

G5,+2,*21)*W83(.5

U4

8#(.1N,++8-0_8203-,+2

G58

4

?

&在渠道岛设置标准曲线中查询对应冲

突阈值的理论右转交通量%

G58

4

#

&比较设计右转交通量与理论右转交通量%

G58

4

@

&根据比较结果确定渠化岛类型%

为了方便设计者使用图@

$

&

进行渠化岛设置

类型选择$案例说明为&直行交通量与右转交通量均

为!@I0+

时间段的交通量%假定设计渠化岛时基

于安全考虑$要求!@I0+

时间段的交通冲突数阈值

为@

#设计直行交通量为?%%

4

1)

$设计右转交通量

为E@

4

1)

#选择冲突阈值为@

$并做向上的垂线#选

择直行交通量为?%%

4

1)

的曲线!称为目标直行交

通量曲线"$直行交通量曲线与垂线的交点#以交点

为原点$做向左纵轴的垂线$并查找交通冲突数为@

时对应的理论右转交通量#查询结果显示$对应#

种

渠化岛类型的右转交通量分别为@%

(

E%

(

@@

(

"%

4

1)

%

比较设计右转交通量与图@

$

&

中理论右转交通量$

发现&

E%

4

1)

&

E@

4

1)

&

"%

4

1)

$即设计右转交通量

落在渠化岛类型$

和渠化岛类型#

之间$因此$在信

号交叉口渠化岛设计时$应该选择渠化岛类型$

%

E

!

结!

语

!

!

"本文构建了贝叶斯随机参数直右交通冲突

模型$不仅拟合优度优于传统固定参数模型$而且可

以有效解析变量异质性%根据交通冲突模型标定结

果$对渠化岛设施(冲突交通量(右转控制方式等因

素的安全影响进行了分析%

!

$

"基于交通冲突模型标定结果$绘制了信号交

叉口渠化岛设置标准曲线$并给出了渠化岛设置流

程$研究成果一方面为信号交叉口渠化岛设置提供

了定量化安全依据$另一方面为交通冲突技术在交

通设计中的应用提供了新思路%

!

?

"交通冲突模型标定结果表明&交通量!直行交

通量和右转交通量"(渠化岛类型!类型!

(

$

"以及右转

E#!

第#

期 郭延永!等%基于交通冲突模型的信号交叉口渠化岛设置方法

设计要素!右转让行标志和右转半径"变量系数服从

正态分布%信号交叉口设置渠化岛(右转让行标志(

右转专用相位和大右转半径可降低交通冲突$而直行

和右转交通量与交通冲突存在显著的正相关关系%

!

#

"本文仅构建了直右交通冲突模型$其他类型

的交通冲突模型如追尾冲突模型(横向冲突模型等

需要进一步研究$并且如何将不同类型交通冲突模

型进行综合$以反映交叉口整体安全水平也亟待解

决%信号交叉口设计要素繁多$如车道功能划分(中

央分隔带设置(视距三角形(宁静设施等$如何采用

综合交通冲突模型指导交叉口设计也是未来的研究

方向%

参考文献!

M&#&0&"'&-

!

)

!

*

!

-中国公路学报.编辑部=

中国交通工程学术研究综述)

'

*

=

中国公路学报$

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$

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6205(*0,-Z8

4

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7

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4

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7

0+88*0+

7

*838,*1N

4

*(

7

*833

)

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*

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7

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4

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0+FN0+838

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7

$

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$

H<LM)

$

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7

N5*)++0+

7

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U

1-83,530

7

+,-0_820+58*38150(+30+

FN0+,

)

'

*

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4

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$

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)

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*

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赵!

靖$付晶燕$杨晓光=

信号控制交叉口动态车道功能优化

方法)

'

*

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同济大学学报&自然科学版$

$%!?

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7

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7

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7

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7

+,-0_82

0+58*38150(+3

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*

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7T

0 K+0W8*305

U

&

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7

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7

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U

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'

*

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U

303,+2A*8W8+50(+

$

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7

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.*8

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$

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$城市道路交叉口规划规范)

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4

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$城市道路交叉口设计规程)

G

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F''!@$

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7

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4

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)

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*

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7

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4

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7

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U

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7

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7

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4

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$

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*

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杨!

静$史玉茜$杨晓光=

典型信号交叉口右转渠化岛设计模

式的适用性研究)

'

*

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交通与运输&学术版$

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5N8,

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信号交叉口渠化区可变车道设计原理研究)

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长春&吉林大学$

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7

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7

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"交通运输工程学报#是长安大学主办的$国务院学位委员会交通运输工程学科评议组(西南交通大学与东南大学共

同协办的权威性学术刊物!

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"$主要刊载道路与铁道工程(载运工具运用工程(交通运输规

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"交通运输工程学报#%英文版&是长安大学主办的$国务院学位委员会交通运输工程学科评议组(韩国道路工程师学

会(西南交通大学与东南大学共同协办的权威性学术刊物!

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载运工具运用工程(交通运输规划与管理(交通信息工程与控制等领域的英文学术论文%-交通运输工程学报.!英文版"

为双月刊$大!E

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"筑路机械与施工机械化#是长安大学主办的权威性技术刊物!

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"$主要刊载国内外

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工和管理等方面的论文%-筑路机械与施工机械化.为月刊$大!E

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"长安大学学报%自然科学版&#是长安大学主办的权威性学术刊物!

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"长安大学学报%社会科学版&#是长安大学主办的权威性学术刊物!

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"地球科学与环境学报#是长安大学主办的权威性学术刊物!

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术论文%-地球科学与环境学报.为双月刊$大!E

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"建筑科学与工程学报#是长安大学主办的权威性学术刊物!

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"$主要刊载建筑结

构(建筑材料(岩土工程(桥梁与隧道工程(地下建筑与基础工程(防灾减灾工程(城市规划等领域的学术论文%-建筑科

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