云梧高速公路边缘率标线优化设计及改善效果预估开题报告

全文总字数：5656字

1. 研究目的与意义（文献综述）

1、 目的及意义（含国内外的研究现状分析）

1.1研究目的

为实现我国高速公路的畅通，打造“东部网络、中部联通、西部开通”的格局，2004年国务院审议通过了《国家高速公路网规划》。该规划 “五横七纵”的网络系统计划将在未来20年内连接大部分人口超过20万的城市，共覆盖10亿人口。据国家统计局发布的报告，中国高速公路总里程迅速增长(如图1.1)，截至2018年底，中国高速公路总里程达14.26万公里，里程规模居世界第一。

图1.12004-2018年我国高速公路里程

但也应意识到，随着高速公路总里程数的增加，发生的事故数量也逐渐增多。2016年我国高速公路交通事故共计8934起，受伤11956人，死亡5947人，经济损失超过3亿^[1]。有关研究表明，交通事故产生的主要因素包括道路条件、交通安全设施、交通流及驾驶人主观因素等。在现有关于交通安全改善方面，已经有学者证明了边缘率能有效改善事故风险、降低事故率，但是关于边缘率与道路条件关系的研究较少。本文将从该角度出发，针对道路线形条件对标线进行优化设计，从而优化交通状况。

通过此次研究达到以下几个目的：

(1) 将高速公路的道路空间特征、交通条件等特征进行参数化，并讨论其对交通安全的影响，从而筛选出影响交通安全的主要因素。

(2) 通过事故率与道路线形特征、交通条件参数、边缘率标线参数的关系研究，探究高速公路事故率与这三个因素之间的规律。

(3) 针对事故黑点路段，制定具体边缘率标线优化设计模型，并预估其改善效果。

1.2研究意义

根据交通工程理论，道路交通系统的基本要素是人、车、路和环境，因此研究事故率与道路线形、交通条件的规律，并基于驾驶员视知觉改善原理，根据道路特征和交通特征进行交通安全改善设计具有重大意义。

(1) 将道路线形指标进行量化，提取主要影响交通安全的指标，有利于在设计初期为高速公路线形合理性提供思路。

考虑平纵组合，通过分析高速公路纵断面线形均衡指标、平面线形均衡指标、视觉连续性指标和平纵组合协调指标讨论其对交通安全性的影响，并确定采取何种组合有利于减少安全事故的发生，这有利于在高速公路规划设计初期对线形合理性进行简单评估；而对于一些线形组合易导致交通事故的路段，在管理时可考虑加强标志标识等安全性措施。

(2) 通过建立事故率与道路线形指标、交通条件、标线相关参数的关系模型，能够明确事故率与人、车、路的关系，有利于在道路运行时期对路段安全性进行整体评估。

在仅考虑道路线形条件单一因素影响的基础上，定量讨论人的视认性、路、环境方面对事故率的影响，并建立事故率与视觉标线参数、交通流条件、线形指标之间的关系模型，有助于在高速公路运行初期对路段安全性进行中、长期的评估。

(3) 因路制宜，基于边缘率理论，结合道路线形条件，建立边缘率标线周期设计模型，能够针对性地解决事故黑点路段的安全问题。

建立边缘率标线周期设计模型，并将道路线形条件考虑在内，能针对性地缓解事故多发点的安全问题，为高速公路交通事故的预防和改善提供一定的理论支持。

1.3国内外研究现状

1.3.1国外研究现状

(1)交通安全与道路线形、交通流特征关系的研究

S.Joshua^[2]等人经过分析弗吉尼亚州的大货车事故数据后，表明一定的流量和公路几何特征可能与大货车事故的发生有关。为了确定它们对事故率的影响程度，团队通过多元线性和泊松回归分析得到交通事故数量与流量和几何特征的关系。Miaou S P^[3]在分析车辆事故与公路几何设计的关系时，将泊松回归模型与传统回归模型进行对比，表明泊松回归模型更能反映几何条件对事故影响。John Milton^[4]等人建立了一个公路事故频率预测回归模型，该模型是以华盛顿州的高速公路事故为基础，通过分离出道路几何特征与交通特征对事故率的影响，最终建立了负二项回归模型，可以有效预测事故频率。Abhishek Das^[5]等人建立了碰撞严重程度和碰撞次数的遗传规划模型，敏感性分析表明，ADT是城市主干道发生碰撞事故的最主要原因。

(2)交通安全与边缘率标线参数关系的研究

StuartT. Godley^[6]通过设计不同长度的边缘率模拟实验来研究标线对驾驶员对标线的适应程度和速度降低值。结果表明在总长度400m、周期长度4.5m的条件下驾驶员的平均速度降低11%，且驾驶员速度感知不受标线频率减少的影响。Katz^[7]为调查事故率较高的低等级公路的视知觉措施对驾驶员速度感知的影响，进一步确定有效措施。研究人员邀请42名驾驶员进行模拟实验，在150m的总长度、7.3m周期的标线实验中发现驾驶员会无意识降低速度，实验表明平均速度降低3.9%。

1.3.2国内研究现状

(1)交通安全与道路线形关系的研究

裴玉龙^[8]等人探究道路线形平纵断面等参数对交通安全的影响，经过充足的事故数据分析后得出陡坡路基和高路基更容易造成翻车事故，安全隐患较大的结论。同时对道路设计相关规范中的参数取值提出合理性建议。李长城^[9]等人在研究高速公路事故与线形条件的关系时，为求简介模型的优势，主要考虑了平面线形的超高、圆曲线和缓和曲线等指标，并以事故数据为因变量建立了回归模型，最后提出了线形安全的相关建议。张晓明^[10]分别整理了山区高速公路和平原高速公路事故率与平面线形指标、纵断面线形指标、组合线形指标的关系，并以负二项分布为基础建立了事故次数预测模型，为高速公路安全保障措施的制定提供了一定参考。宋春花^[11]在进行高速公路事故预测时，以道路集合线形为自变量，建立基于模糊逻辑理论；在此基础上，引入安全改进因子概念以识别突出事故诱导因素，对突出事故进行识别。

(2)交通安全与交通流特征关系的研究

王卫东^[12]等人在搜集了大车比例、速度标准差、平均速度与事故率的关系之后发现这三者与事故率存在较强的联系。侯树展^[13]等人研究了高速公路交通事故发生前后交通流特征对交通安全的影响，主要选取了流量、速度、大车比例与事故类型的分布规律，确定了在一定的大车比例范围、流量、速度范围内交通事故发生率较高。

(3)交通安全与边缘率标线参数关系的研究

刘兵^[14]等为分析边缘率表标线长度对驾驶员减速行为的影响，在高速公路直线段上开展路上实验，并运用结构方程模型探索影响机理。结论表明：长度的减小能增加标线的减速效果，驾驶员的减速行为主要受视觉暂留和标线扩张率的影响。朱顺应^[15]等人主要研究了边缘率标线的铺设角度和时间频率对驾驶员的减速行为的影响。团队采取路上实验，表明减速效果与边缘率标线的角度大小呈正相关，且标线角度与时间频率共同影响减速行为。刘兵^[16]等为构建边缘率标线周期长度模型，采取路上实验分析数据发现当标线的时间频率处于[10,18]HZ时与加速度呈线形相关，并以速度差最小为目标建立了周期长度设计模型，可用于设计高速公路的标线周期。彭武雄^[17]研究了高速公路线形诱导标的布设模型，主要探讨线形诱导标布设的合理间距。在模型中考虑驾驶员的视觉因素，以始终能看见四个诱导标为目标建立了布设模型，可针对具体的道路线形和交通条件布设诱导标。

1.3.3国内外研究综述

根据前文可以看到，国内外关于高速公路交通安全研究成果颇为丰富。国外由于高速公路发展较早，在上世纪九十年代就开始研究不同场景下的事故率与道路条件、交通条件的关系，并建立了多种模型来反映事故率的主要影响因素；国内虽起步较晚，但是在衡量公路线形安全性的指标更加全面。在边缘率标线的应用方面，各国学者对边缘率标线的设计、角度、横纵比等参数都已经系统地研究过，但研究领域主要集中在高速公路平直路段，少有联系到道路线形与标线设计方案的研究。而本文在两者的基础上，考虑事故与道路条件、交通条件、边缘率参数的关系，有助于提出更具针对性的缓解事故多发路段安全问题的有效措施。

2. 研究的基本内容与方案

1、 研究的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施

2.1研究内容

本文以云梧高速相关数据为基础，通过提取道路主要线形微观参数，分析了事故率与道路线形指标、边缘率标线参数、交通流参数的关系；建立了以事故率为因变量的回归模型，计算得到最佳时间频率后，对事故多发点进行标线优化设计并预估其改善效果。本文主要内容如下：

(1)提取道路特征参数。

以云梧高速为样本，通过分析事故率较高路段的道路线形参数，确定影响交通安全的主要因素。

(2)建立事故率与高速道路特征参数、交通流量参数、边缘率标线参数的回归模型。

获取云梧高速的事故率资料、道路线形资料、交通量资料、边缘率减速标线资料，建立以事故率为因变量、其他参数为自变量回归方程模型；根据回归方程模型计算出事故率取极值时的最佳时间频率值，为边缘率控速标线的设计提供理论方法。

(3)根据事故率与道路线形、交通条件、标线周期参数的关系，针对事故黑点进行边缘率标线设计并预估其效果。

以事故黑点的道路线形条件和交通条件为基础，根据边缘率标线效果的回归模型和边缘率相关理论进行标线改善设计，以事故率的减少来反映边缘率标线设计实施的效果。

2.2主要技术路线

根据研究目的和研究意义，本文的主要技术路线如下：

3. 研究计划与安排

第1—3周：查阅相关文献，撰写开题报告,完成外文文献翻译；

第4—6周：进一步收集资料和数据，并进行整理和分析；

第7—10周：完成论文初稿；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]公安部交通管理局.中华人民共和国道路交通事故统计年报[m].北京:人民交通出版社,2017.

[2]estimatingtruck accident rate and involvements using linear and poisson regressionmodels. s. joshua,n. garber. transportation planning and technology . 1990.

[3]modelingvehicle accident and highway geometric designrelationships. miaou sp,lum h.proceedings of the 83 rd trb annual meeting .