论文总字数：29088字

摘 要

交叉口是道路交通中重要的咽喉节点，对道路交通通行至关重要。无信号控制交叉口又是各种以控制方式划分的交叉口中最为复杂的类型。与此同时，交叉口机动车左转通行是左直右三种基本转向通行中冲突最多的一种。而通行时间又是一个可以很好的反映交叉口各车的运行的指标。

因此，本文通过实地测量与拍摄视频获取原始数据资料，并用tracker软件读取出视频资料中次路左转车辆轨迹坐标与通行时间。然后从道路、车辆、交通特性和环境四个方面考虑对无信号公路平面交叉口次路左转机动车穿越主路所需时间的主要影响因素，最终选定天气、车型、时段、是否停车、是否首车、左转行驶轨迹是否正常、次路机动车在决策区内时主路是否有车、初速度和车头时距作为协变量，然后运用生存分析法进行统计分析研究，最后对主要影响因素建立COX风险比例模型。

通过本文研究可以明确各影响因素对左转通行时间的影响程度，并为以后交叉口研究奠定基础。

关键词：无信号控制平面交叉口，左转，通行时间，生存分析

THE REQUIRED TIME OF THE TURN LEFT VEHICLE IN THE SECONDARY ROAD THROUGH MAIN ROAD IN THE UN-SIGNALIZED INTERSECTION

Abstract

Intersection is the important throat node in road transportation, which is essential for road traffic passing. The intersection without signal control is the most complex type of the intersection. At the same time, turn left vehicle has the most conflicts of the “right straight left” three basic ways. And the passing time can reflect the running state of the car in the intersection.

Therefore, this paper obtains the raw data from the field measurement and the shot video, and uses the tracker software to read out the video data of the left turn vehicle track coordinate with the passage time. Then from the road, vehicle, traffic and environment four aspects considered of no signal Road intersection road left turn vehicles crossing the main road the time required for the main influencing factors. Ultimately selected weather, vehicle types, time, parking or not, whether the first turn left car, turn left traveling track is normal or not, whether the main road are cars when the second road motor vehicles in the decision-making area, the initial velocity and the headway as covariant, and statistical analysis with the survival analysis, finally establish COX proportional hazard model with the main influencing factors.

Through this study, we can clearly the main influence factors of the time of left turn, and lay the foundation for the future research.

KEY WORDS: un-signalized intersection, left turn, passing time, survival analysis

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪 论 1

1.1 研究背景与意义 1

1.2 国内外研究概况 2

1.2.1 驾驶行为研究背景 2

1.2.2 生存分析法 3

1.3 主要内容 4

1.3.1 无信号公路平面交叉口次路机动车左转停车决策时间研究 4

1.3.2 无信号公路平面交叉口次路机动车左转穿越主路时间研究 4

1.4 技术路线 4

1.5 本章小结 6

第二章 无信号公路平面交叉口数据采集 7

2.1 无信号公路平面交叉口分类 7

2.2 无信号公路平面交叉口数据获取 7

2.2.1调查地点与时间 7

2.2.2 数据采集方法 9

2.2.3 视频数据读取 10

2.2.3.1 基础信息读取 10

2.2.3.2 车辆轨迹读取 11

2.2.3.3 次路左转机动车穿越主路通行时间读取 11

2.2.3.4 主路机动车车头时距读取 12

2.2.4 数据初步筛选 12

2.3 本章小结 12

第三章 无信号公路平交口次路机动车左转穿越主路所需时间影响因素分析 14

3.1 左转通行时间整体分析 14

3.1.1 晴雨天对左转通行时间的影响 15

3.1.2 车型对左转通行时间的影响 16

3.1.3 早晚高峰时段对左转通行时间的影响 18

3.1.4 是否停车对左转通行时间的影响 19

3.1.5 是否正常行驶对左转通行时间的影响 20

3.1.6 左转停车决策时间内主路是否有车对左转通行时间的影响 21

3.2 左转停车决策时间研究 22

3.2.1 晴雨天对左转停车决策时间的影响 24

3.2.2 车型对左转停车决策时间的影响 24

3.2.3 早晚高峰时段对左转停车决策时间的影响 25

3.2.4 是否停车对左转停车决策时间的影响 26

3.2.5 是否正常行驶对左转停车决策时间的影响 27

3.2.6 左转停车决策时间内主路是否有车对左转停车决策时间的影响 28

3.3 左转穿越主路时间研究 29

3.3.1 晴雨天对左转穿越主路时间的影响 30

3.3.2 车型对左转穿越主路时间的影响 31

3.3.3 早晚高峰时段对左转穿越主路时间的影响 32

3.3.4 是否停车对左转穿越主路时间的影响 33

3.3.5 是否正常行驶对左转穿越主路时间的影响 34

3.3.6 左转停车决策时间内主路是否有车对左转穿越主路时间的影响 35

3.4 本章小结 36

第四章 模型建立与检验 37

4.1 COX比例风险模型 37

4.2 建立模型 37

4.3 本章小结 39

第五章 总结与展望 40

5.1 总结 40

5.2 展望 40

参考文献（References） 42

致谢 44

第一章 绪 论

1.1 研究背景与意义

21世纪以后，世界步入了一个全球化的世界，世界各国的经济贸易活动变的更加紧密与频繁。与此同时，我国的经济发展水平也在不断提升，城市化进程也在不断推进，人民生活水平不断改善。这样，随之而到来了机动车保有量空前大增长时期。据相关报道，近十年是中国的机动车保有量井喷期，而其中机动车的增长又以汽车为主。2013年，在中国道路上奔驰的汽车数量已经超过10年前 1亿多辆，是10年前汽车保有量的5倍多。这样随之而产生的是巨大的交通量，但是，道路基础设施的更新建设速度远远跟不上交通需求的迅速增长，以致道路服务水平难以满足人们正常生活的需求。目前我国各等级道路上短暂性的交通拥堵时常发生，大规模的交通拥堵也时有发生，与此同时，交通事故的发生率也随之不断增长。据2001年统计资料汇编表明，从1970--2000年的31年间，全国共发生道路交通事故6257096起，死亡1289930人，受伤4094117人，道路交通安全问题非常严峻。这不仅影响人们的生活质量、出行效率，甚至会对人们的安全产生严重的影响。

平面交叉口是道路交通系统的重要节点，各个进口道的车辆在交叉口处合流、分流、转向、穿越，通行期间通行效率低，交通冲突严重，且容易发生交通事故。由于无信号控制平面交叉口没有信号灯控制，没有明确的路权分配规则，驾驶员须凭借自身判断来确定是否继续通行，容易导致交通秩序混乱，甚至造成交通事故的发生。大量国内外研究数据表明，无信号控制平面交叉口是公路交通系统最薄弱的一个环节，是交通事故特别是恶性交通事故的多发地点之一。道路、车辆、交通特性和环境是组成道路交通系统的四个主要方面，也是对本论文研究的次路机动车穿越主路通行时间的四个主要影响方面，应从这四个方面进行分析。其中“道路”主要是道路因素如有无中间带以及车道划分，“车辆”主要是主次路上行驶车辆的车型构成，“交通特性”主要是由车辆产生的交通量等一系列交通因素，而“环境”主要是分晴天还是雨天。

对于无信号控制平面交叉口的研究是对平面交叉口研究的前提与基础，而左转通行是交叉口“左直右”三种转向通行方式里面最为复杂的一种，存在较多的安全隐患与交通冲突，最易发生交通事故，所以将其作为研究对象，通过从交通规划、交通设计、交通管理方面优化设计以改善交通状况将极为重要。

通过实地调查与拍摄视频采集数据，确定并分析影响次路左转车辆停车等待时间和穿越时间的主要因素，可为降低公路交通事故的发生率提供理论基础。而且对左转车辆通行时间的预测，结合实际交叉口左转车辆到达率与时空分布，可以设计更有效的交通管理措施与布置更合理的交通诱导设施，最终到达提高整体通行效率与减少交通堵塞的目的。

1.2 国内外研究概况

1.2.1 驾驶行为研究背景

依据道路网规划、交通量以及交通组织方式等方面的差异，建设的平面交叉口有多种多样的形式，一般可分为十字型、T字型、X型、Y型、错位和多路交叉^[1]。其中十字型和T字型交叉口型式最简单，故我国各等级公路和城市道路大多采用这两种基本型式，而其他型式的平面交叉口也都是由其演变而来^[2]。根据平面交叉口是否有信号灯控制可以分为信号控制平面交叉口与无信号控制平面交叉口。其中十字型无信号平面交叉口内机非混行，交通冲突形式多样，而且行人与非机动车都是随机到达交叉口，除了基本的道路交通安全法的相关规定之外没有更多有效控制。因此车辆从在路段中的有序通行，往往会在到达无信号交叉口后演变成无序状态^[3]。在无信号控制平面交叉口没有交通控制信号的情况下，车辆具有相同的通行权，但往往会发生抢道先行的现象。这种现象的发生不但使交叉口中的车辆存在较大的安全隐患，以致极易诱发交通事故，而且会导致道路通行能力的明显下降^[4]。而在交叉口驾驶员的驾驶行为将会对交叉口的通行效率与交通安全产生很大程度上影响。

蒋丽^[5]认为道路交通事故的主要原因是驾驶员不安全的驾驶行为。在道路交通环境中，驾驶行为将会受到多种因素的交互影响。其将对不安全驾驶行为的影响因素概括为：认知因素、环境因素以及人格。

常书金^[6]则将不安全驾驶行为的影响因素归纳为驾驶员的情绪、态度、价值观、交通意识、认知、驾驶技能与外界环境。

张晖^[7]提出一种利用LandXML模型进行快速建立场景的方法，并结合我国相关道路路线设计规范按照正交实验设计表的要求，选择高速公路作为道路设计对象，然后进行平纵横设计，再建立相应的实验场景。通过正交实验的展开，相关分析结果表明：当驾驶人连续驾驶6h时，车速、油门、档位三个数据的集中程度渐渐升高，离合和刹车的变化则不明显，前轮转角的变化区间逐渐变小，横向偏移值逐渐变大。

葛兴^[8]综合考虑到每种驾驶行为将对交叉口安全产生不同的影响，运用数据统计的方法赋予每种不同驾驶行为以不同的权重。根据实际调查的数据，统计分析交叉口不同驾驶行为的分布情况，并提出驾驶行为特征值的分析方法和模型，并以驾驶行为的特征值为自变量，建立了驾驶行为和冲突的关系模型。最终这个模型表明冲突率和驾驶行为的特征值能够较好的符合线性关系。

骆勇^[9]结合认知心理学理论的相关知识，分析了驾驶任务和驾驶层次。他认为驾驶行为不但是信息感知、判断决策和动作三个阶段综合反应的瞬时综合体现，而且还是由它们所组成的动态循环信息处理过程。从认知能力和信息加工的角度，采用并行分布加工范式和认知加工的非线性特性，建立了驾驶员的攻击性驾驶行为社会信息加工模型，从而从认知基础上揭示了攻击性驾驶行为发生发展的规律与机制。

祝站东等^[10]基于驾驶模拟舱，分析驾驶员的行车速度与相关心理指标数据。首次定量研究了能见度对行车速度的影响，即在一定的范围里面，能见度每降低50米，行车速度大约会降低15%。首次具体研究了驾驶员在各种天气条件下的心理状况，研究发现在中雨条件下最为紧张，然后依次为雾天与大雨天。晴天条件下驾车最为舒适驾驶员的呼吸率与天气条件之间没有发现相关性。

Jun Wang^[11]等对设置了停车让行指示牌的交叉口进行了车辆的减速行为研究。作者按照不同的初始速度对减速行为进行了分类，分析了不同初始速度下车辆减速时间、减速距离、减速度的变化。总结出随着初速度的增大，车辆的减速时间、减速距离均会越来越大；较大的初速度，减速开始阶段减速度也会较大，随着速度的逐渐减小，初速度对减速度的影响会逐渐减小。

Harkey和Carter^[12]研究了环形交叉口处的车辆避让行为，并将避让行为划分为了三类：主动避让、被动避让和不避让。作者研究了避让行为与环形交叉口的进出口道、信号控制的类型、车道数的关系。

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