孫亞南 胡立偉 祁首銘 程 浩
(昆明理工大學(xué)交通工程學(xué)院 昆明 650500)
準(zhǔn)確劃分城市道路交通流狀態(tài),能為交通信息發(fā)布與服務(wù)水平評(píng)價(jià)提供重要依據(jù),是交通控制與管理的前提,對(duì)緩解城市道路交通壓力、提高運(yùn)行效率具有現(xiàn)實(shí)意義.Pattara等[1]將交通狀態(tài)劃分為3個(gè)等級(jí):通暢、中等擁塞及高度擁塞;王建玲等[2]將交通擁塞度定義為車(chē)流運(yùn)行狀態(tài)相對(duì)于暢行狀態(tài)的損失率;楊梅[3]將交通擁塞的空間分布分為孤立交叉口擁塞、線狀主干道擁塞和區(qū)域擁塞;呂非等[4]采用基于遺傳算法的模糊聚類(lèi)劃分城市快速路交通流狀態(tài)并確定了閾值;郝媛等[5]基于測(cè)試數(shù)據(jù)和交通流模型劃分了6種典型交通狀態(tài):穩(wěn)定自由流、準(zhǔn)自由流、臨界流、擁擠流、平均車(chē)速在10km/h 以下的擁擠、交通流模型不應(yīng)存在的嚴(yán)重?fù)頂D狀態(tài).在駕駛?cè)瞬僮餍袨榉矫?,Timo 等[6]研究發(fā)現(xiàn)交通擁塞加劇侵犯性駕駛行為的發(fā)生,建議在培訓(xùn)中引入誘導(dǎo)駕駛?cè)藨B(tài)度變化的教育課程;Wakita等[7]研究了駕駛?cè)说牟僮鲃?dòng)作、熟練程度、車(chē)速快慢、心理緊張狀態(tài)等與駕駛行為的關(guān)系;John 等[8]用因子分析技術(shù)分析駕駛環(huán)境對(duì)駕駛?cè)藟毫Φ挠绊?,指出女性及老年人易產(chǎn)生心理壓力,具有事故發(fā)生經(jīng)歷的駕駛?cè)嗽诓涣捡{駛條件下易產(chǎn)生壓力;Parker[9]指出多數(shù)交通事故的發(fā)生與機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛?cè)说那址格{駛行為有關(guān);閻瑩等[10]指出在危險(xiǎn)路段及復(fù)雜交通狀況下,駕駛?cè)藭?huì)神經(jīng)緊張,理解、判斷與處理信息的能力下降;魏麗英[11]認(rèn)為駕駛?cè)俗陨砩硇睦硪蛩赜绊戃?chē)道變換行為,在允許范圍內(nèi)盡量提高車(chē)速是其主要?jiǎng)訖C(jī);鄭華榮[12]等人提出駕駛員在憤怒駕駛時(shí)車(chē)輛的運(yùn)行速度、運(yùn)行軌跡等與正常駕駛時(shí)不同.綜上,國(guó)內(nèi)外都提出了一些調(diào)節(jié)駕駛?cè)松硇睦硖匦缘姆椒?但缺乏在該方面實(shí)測(cè)依據(jù)和定量分析方法.
建立城市道路擁塞狀態(tài)判別的因素集為:U{u1,u2,u3,u4}.式中:u1為平均行程速度;u2為交叉路口阻塞率;u3為平均延誤;u4為排隊(duì)長(zhǎng)度.判斷集為:V{v1,v2,v3}.式中:v1為輕度擁塞;v2為中度擁塞;v3為中度擁塞.
設(shè)某個(gè)交通擁塞狀態(tài)的評(píng)價(jià)因素是x,隸屬函數(shù)為u(x),則4個(gè)因素對(duì)各級(jí)交通擁塞狀態(tài)評(píng)價(jià)集的隸屬度u1(x),u2(x),u3(x),u4(x)為:
1)平均行程速度的隸屬函數(shù) 根據(jù)公安部交通管理局發(fā)布《城市道路的交通管理評(píng)價(jià)》[13]中平均車(chē)速的界定(見(jiàn)表1),由于本文研究對(duì)象是大城市的城市道路,所以按照A 類(lèi)城市來(lái)建立平均行程速度的隸屬函數(shù).
2)交叉路口阻塞率的隸屬函數(shù) 根據(jù)《城市道路交通管理評(píng)價(jià)》中交叉路口阻塞率的界定(見(jiàn)表2),建立交叉路口阻塞率隸屬函數(shù)如下.
3)平均延誤的隸屬函數(shù) 根據(jù)我國(guó)信號(hào)交叉口建設(shè)的服務(wù)水平分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[14](見(jiàn)表3)建立平均延誤的隸屬函數(shù)如下.
表1 高峰時(shí)段建成區(qū)主干道平均車(chē)速分級(jí)表
表2 高峰期交叉路口阻塞率分級(jí)表
表3 我國(guó)信號(hào)交叉口建設(shè)的服務(wù)水平分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)
4)排隊(duì)長(zhǎng)度的隸屬函數(shù) 根據(jù)表3建立排隊(duì)長(zhǎng)隊(duì)的隸屬函數(shù)如下.
1)設(shè)W=[w1,w2,w3,w4]為權(quán)重集,w1,w2,w3,w4分別為平均行程速度、交叉路口阻塞率、平均延誤、排隊(duì)長(zhǎng)度所占的比重.w1,w2,w3,w4還需滿足歸一化的要求,即w1+w2+w3+w4=1.建立成對(duì)比較矩陣為
2)計(jì)算層次單排序的權(quán)重和一致性檢驗(yàn)矩陣A的最大特征值λ=4.187 253 741,該特征值對(duì)應(yīng)的歸一化特征向量w={0.104,0.129,0.448,0.318}則CR=(λ-n)/(n-1)=4.187.其中:n為A的對(duì)角線元素之和,也為A的特征值之和.RI=0.9,故表明A通過(guò)了一致性驗(yàn)證.
3)利用之前建立的評(píng)價(jià)矩陣評(píng)價(jià)
則評(píng)價(jià)的結(jié)果D=W·R.即:
采用最大隸屬度原則,即取d1,d2,d33者中最大值所代表的交通擁塞狀態(tài),作為道路交通擁塞模糊綜合評(píng)價(jià)的最終結(jié)果.
由統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析得出2種駕齡的駕駛?cè)嗽趽砣麪顟B(tài)下的操作行為規(guī)律十分相似且在在輕度擁塞和重度擁塞下更加突出.而中度擁塞路況的不定性更明顯,駕駛?cè)说牟僮餍袨楹茈y有規(guī)律可循.所以下面對(duì)駕齡在3年以上的駕駛?cè)嗽谳p度和重度擁塞下的操作行為進(jìn)行分析.
在輕度擁塞和重度擁塞下駕駛?cè)瞬僮鬓D(zhuǎn)向盤(pán)(轉(zhuǎn)向盤(pán)的左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn))的次數(shù)規(guī)律見(jiàn)圖1.
對(duì)輕度擁塞下駕駛?cè)瞬僮鬓D(zhuǎn)向盤(pán)次數(shù)進(jìn)行回歸分析見(jiàn)表4.
表4 輕度擁塞下駕駛?cè)瞬僮鬓D(zhuǎn)向盤(pán)次數(shù)回歸分析
對(duì)重度擁塞下駕駛?cè)瞬僮鬓D(zhuǎn)向盤(pán)次數(shù)進(jìn)行回歸分析見(jiàn)表5.
表5 重度擁塞下駕駛?cè)瞬僮鬓D(zhuǎn)向盤(pán)次數(shù)回歸分析
圖1 輕度和重度擁塞下駕駛?cè)瞬僮鬓D(zhuǎn)向盤(pán)變化規(guī)律
在輕度擁塞和重度擁塞下駕駛?cè)瞬僮鳈n位的次數(shù)變化規(guī)律見(jiàn)圖2.
圖2 輕度和重度擁塞下駕駛?cè)瞬僮鳈n位變化規(guī)律
對(duì)輕度擁塞、重度擁塞下駕駛?cè)瞬僮鳈n位的次數(shù)進(jìn)行回歸分析見(jiàn)表6、表7.
表6 輕度擁塞下駕駛?cè)瞬僮鳈n位的次數(shù)回歸分析
表7 重度擁塞下駕駛?cè)瞬僮鳈n位的次數(shù)回歸分析
在重度擁塞和輕度擁塞下駕駛?cè)送\?chē)次數(shù)的變化規(guī)律見(jiàn)圖3.
圖3 輕度和重度擁塞下駕駛?cè)送\?chē)次數(shù)的變化規(guī)律
對(duì)輕度擁塞、重度擁塞下駕駛?cè)送\?chē)的次數(shù)進(jìn)行回歸分析見(jiàn)表8、表9.
本文利用路段總的停車(chē)時(shí)間與整條路段的行車(chē)時(shí)間之比來(lái)更好地分析交通擁塞對(duì)駕駛?cè)瞬僮餍袨榈挠绊?,其影響效果?jiàn)圖4.
表8 輕度擁塞下駕駛?cè)送\?chē)的次數(shù)回歸分析
表9 重度擁塞下駕駛?cè)送\?chē)的次數(shù)回歸分析
圖4 路段停車(chē)頻率圖
分析得出:(1)在輕度擁塞下駕駛?cè)瞬僮鬓D(zhuǎn)向盤(pán)、檔位和停車(chē)的次數(shù)明顯比在重度擁塞下操作轉(zhuǎn)向盤(pán)、檔位和停車(chē)的次數(shù)多;(2)在不同的擁塞度下駕駛?cè)藢?duì)轉(zhuǎn)向盤(pán)、檔位和停車(chē)操作次數(shù)都在一定的范圍之內(nèi);(3)在重度擁塞下?lián)矶聡?yán)重車(chē)輛停車(chē)時(shí)間長(zhǎng),所以駕駛?cè)说牟僮餍袨檩^少;(4)在重度擁塞下檔位操作次數(shù)和停車(chē)次數(shù)在同樣的時(shí)間段內(nèi)是相同的,這是由于擁堵程度過(guò)重,檔位只用來(lái)啟動(dòng)車(chē)子和停車(chē);(5)重度擁塞的路段停車(chē)頻率比輕度擁塞的路段停車(chē)頻率高出很多,說(shuō)明重度擁塞下駕駛?cè)说臅r(shí)間出行成本很高.
本文以平均行程速度、交叉路口阻塞率、平均延誤和排隊(duì)長(zhǎng)度為評(píng)價(jià)因素用模糊綜合評(píng)價(jià)法將城市道路交通擁塞狀態(tài)進(jìn)行了劃分為輕度擁塞、中度擁塞和重度擁塞.并在此基礎(chǔ)上根據(jù)實(shí)際調(diào)查、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析出不同擁塞度下駕駛?cè)瞬僮鬓D(zhuǎn)向盤(pán)、檔位及停車(chē)次數(shù)的變化規(guī)律和路段停車(chē)頻率圖.得出結(jié)論:駕駛?cè)嗽诮煌〒砣麪顟B(tài)的駕駛操作行為是有規(guī)律可循的;在不同的擁塞度下駕駛?cè)藢?duì)駕駛車(chē)輛有關(guān)部件的操作次數(shù)在一定的范圍之內(nèi);擁塞程度越嚴(yán)重相應(yīng)的操作次數(shù)越少.對(duì)交通擁塞狀態(tài)下駕駛?cè)瞬僮餍袨橐?guī)律的研究能為從駕駛?cè)说慕嵌忍岢鼍徑饨煌〒矶虏呗蕴峁├碚撝С趾鸵罁?jù),從而有助于提高交通安全.
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武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)(交通科學(xué)與工程版)2014年6期