[发明专利]面向运行管理阶段信号交叉口相位切换交通安全评价方法

摘要

本发明属于道路交通安全领域。为提供相位切换时交通安全评价的方法，为达到上述目的，本发明采取的技术方案是，面向运行管理阶段信号交叉口相位切换交通安全评价方法，包括下列步骤：遭遇时间差PET的计算：PET＝(Y+AR+t_e)-t_c-T_e；碰撞动量损失的计算，假设两冲突车辆保持原来速度发生碰撞，根据碰撞动力学理论，碰撞前后的动量损失可通过公式5计算得到，系统碰撞前的动量P_m为：；冲突发生的概率P；相位切换时的交叉口交通安全评价。本发明主要应用于满足交通安全要求的道路设计。

主权项

1.一种面向运行管理阶段信号交叉口相位切换交通安全评价方法，其特征是，包括下列步骤：a)遭遇时间差PET的计算：PET是指两冲突车辆先后通过冲突点或者区域的时间差，针对绿间隔期间的交通冲突，PET是指黄灯起亮后通过停车线的最后一辆车与下一相位绿灯起亮后的第一辆车先后通过冲突点的时间差值，可通过公式2计算得到：PET＝(Y+AR+t_e)-t_c-T_e                        公式2式中，Y为黄灯时长，单位秒；AR为全红时间，单位秒；t_e为进入时间，单位秒；t_c为最后一辆车的清空时间，单位秒；T_e为黄灯启亮后前一相位最后一辆车通过停车线的时间，单位秒；黄灯启亮后，通过停车线的最后一辆车所用的清空时间t_c可以由下式计算得到，Y，AR，t_e和T_e均可通过观测直接得到：tc=Sc+LVc]]>公式3式中，S_c为停车线或等待地点到冲突点间的距离，单位米；L为车辆长度，单位米；V_c为清空速度，单位米/秒；其余参数同上；绿灯启亮后进入交叉口的第一辆车有可能是从停止状态，初速度为0出发，也可能带有一定的初始速度进入交叉口，则进入时间t_e可用公式4计算得出：te=H1+-V0+V02+2aSea]]>公式4式中，H₁为从绿灯开始到头车前轮通过停车线的时间，单位秒，V₀为初始速度，单位米/秒，S_e为进入车辆停车线到冲突点间的距离，单位米，a为进入车辆的加速度，单位米/秒²；式中各参数通过观测直接得到；b)碰撞动量损失的计算假设两冲突车辆保持原来速度发生碰撞，根据碰撞动力学理论，碰撞前后的动量损失可通过公式5计算得到，系统碰撞前的动量P_m为：Pm=(M1V1cosθ1+M2V2cosθ2)2+(M1V1sinθ1+M2V2sinθ2)2]]>公式5式中，M₁，M₂为冲突车辆的质量，单位千克；V₁，V₂为碰撞发生前的车辆速度，单位米/秒；θ₁，θ₂为车速与参考坐标系的夹角，θ₁，θ₂的范围在0到90度之间，而对于合流和分流冲突，则θ₁，θ₂的范围在0到45度之间；系统碰撞后的动量(P_n)为：P_n＝(M₁+M₂)V_C                      公式6式中，V_C为碰撞后两车的速度，单位米/秒；由动量守恒定律P_m＝P_n，可得：Vc=(M1V1cosθ1+M2V2cosθ2)2+(M1V1sinθ1+M2V2sinθ2)2M1+M2]]>公式7则碰撞前后的动能损失量ΔK可由下式得出：ΔK=Km+Kn-Kmn]]>=M1M2[V12+V22-2V1V2(cosθ1cosθ2+sinθ1sinθ2]2(M1+M2)]]>公式8式中，K_mn为碰撞后两车所构成系统的动能，单位焦耳；K_m、K_n分别为碰撞前车辆的动能，单位焦耳；c)冲突严重性指标I的开发冲突严重性指标I的计算方法如下：Ii=ΔKePETi=Km+Kn-KmnePETi]]>公式9式中，PET_i为某次冲突发生时，两冲突车辆相继通过冲突点/冲突区域的时间差，单位秒；d)冲突发生的概率P根据本发明中对冲突的定义，对运行中的交叉口进行观测，在计算冲突发生概率时，认为只要黄灯启亮以后有车辆继续驶入交叉口并且下一相位有车辆等待即认为发生了交通冲突，在观测时间内，有交通冲突的周期数量比上整个观测期间的周期数量就是交通冲突发生的概率，冲突发生概率P可由下式表示：公式10式中，N_cj为观察时间内发生第j类冲突的周期数；N为观察时段的周期数；e)相位切换时的交叉口交通安全评价根据公式1，冲突严重性指标I和冲突发生概率P相乘即得到一个周期的冲突严重程度指标R，把观测期间内所有周期的交通安全进行累加即得到观测期间内的交通安全，R的具体计算方法即公式11如下：R=]]>Σj=1kNcjN×(Σi=1Ncj1ePETij×MA1jMA2j[VA1ij2+VA2ij2-2VA1ijVA2ij(cosθA1ijcosθA2ij+sinθA1ijsinθA2ij]2(MA1j+MA2j))]]>式中，k为冲突类别数量；N_cj为第j类冲突发生的周期数；N为观察时段的周期数；M_A1j，M_A2j为第j类冲突中的冲突车辆的质量，单位千克；V_A1ij，V_A2ij为第j类冲突中第i个碰撞发生前的车辆速度，单位米/秒；θ_A1ij，θ_A2ij为车速与参考坐标系的夹角，θ_A1ij，θ_A2ij的范围在0到90度之间，而对于合流和分流冲突，则θ_A1ij，θ_A2ij的范围在0到45度之间；PET_ij为某冲突发生时，两冲突车辆相继通过冲突点/冲突区域的时间差，单位秒。