究
第37卷第12期
2009年12月
同济大学(自然科学版)
JOUI~NALOFTONGJIUNIVERSITY(NATURALSCIENCE)
V oI37No.12治皮肤病
Dec.2009
文章编号:0253—374X(2009)12—1627—06DOI:10.3969/j.issn.0253—374x.2009.12.012
城市道路人车冲突和碰撞概率微观模型研究
陆斯文，方守恩，李刚
(同济大学道路与交通工程教育部重点实验室,j海201804)
摘要：利用临界间隙理论，定义了城市道路行人过街的安全 感知特征；在此基础上，利用概率论方法，研究行人与机动车
之间的交通冲突和碰撞微观机理，分别推导出人车冲突和碰
撞概率微观模型.采用贝叶斯全概率公式和蒙特卡洛仿真方
法求出具体的概率值，来分析行人安全感知，驾驶人反应时
问，车流量及车速等对行人安全造成的影响.最后，基于人车
冲突概率的90%置信水平，建立了行人过街的危险度评价指
标，从而为交通管制实施提供最佳依据.
关键词：交通安全；行人；冲突和碰撞概率微观模型；蒙特
卡洛仿真方法；危险度评价指标
中图分类号:U491文献标识码:A StudyonProbabilisticMicroscopicModelsfor
Pedestrian.vehicleTrafileConflictandCollision
onUrbanRoad
LUSiwen.FANGShouen,LI (KeyLaboratoryofRoadandTrafficEngineeringoftheMinistryof Education.TongjiUniversity.Shanghai201804,China) Abstract:Thesafetyperceptioncharacteristicsofpedestrian crossingtheurbanroadwasdefinedaccordingtothecritical theory.Basedonastudyofthemicroscopicmechanismof pedestrian—vehicletrafficconflictandcollision,the probabilisticmicroscopicmodelsforpedestrian—vehicletraffic conflictandcollisionwereestablished.Then,theprobability valuewascalculatedbytheformulaofBayesianstatisticsand MonteCarlosimulationforananalysisoftheinfluenceof afficvolumesandvehicle speedonpedestrians.Finally,theindicatorofriskevaluation wasestablishedonthebasisof90%confidenceleve1of probability.Theresultscanprovidethebestfoundationfor theimplementationoftrafficregulation.
Keywords:trafficsafety;pedestrians;probabilistic microscopicmodelsfortrafficconflictandcollision;Monte Carlosimulation:indicatorofriskevaluation
近年来，在城市道路交通环境中随着机动车保
有量的迅速递增，行人事故也呈逐渐上升趋势.根据
交通冲突理论，行人与机动车辆发生的事故通常是
由两者之问发生的严重冲突所导致_1.目前利用交
通冲突技术来研究行人过街安全性主要方法就是通
过长期观测大量的人车冲突数来建立行人流量和车
流量的宏观回归模型，从而说明行人流量，车流量对
人脸识别门行人过街安全的影响[2，但缺少对人车冲突时空关
系的分析，而且忽略了行人过街方式，车道宽对行人
过街安全的影响.同时，人车事故宏观模型也存在同
样问题，忽略了驾驶人反应时间，车辆制动减速度等
影响l.因此，为了有效地解决行人过街安全问题,
最好应该从微观角度研究行人与机动车所发生的冲
突和碰撞规律.以此为基础，更好地分析人车事故发
生机理，并建立行人过街危险度评价指标，为交通管
制实施提供最佳依据.本文正是从这个角度出发，利
用临界间隙理论及有关的概率统计方法，分析行人
与机动车的交通冲突和碰撞规律，来建立相关的风
险概率模型.
1单车道冲突和碰撞概率微观模型的
建立
由于单车道人车冲突和碰撞概率微观模型是多
车道冲突和碰撞概率微观模型建立的基础.因此，为
了计算行人与机动车冲突的风险概率.首先建立单
收稿日期:2008—09—11
作者简介：陆斯文(1983)，男，博士生，主要研究方向为道路交通安全.E.mail:*********************
方守恩(1961)，男，教授，博士生导师.工学博士，主要研究方向为道路安全，道路规划与设{{
E—mail:******************
同济大学(自然科学版)第37卷
车道冲突和碰撞概率微观模型.
1.1行人过街特征
根据临界间隙理论，在城市道路上行人过街时
对其所穿越交通流到达的车头时距进行判断，如果
该交通流的车头时距大于行人穿越的临界间隙，则
行人认为安全，会进行穿越；如果小于临界间隙，则
行人认为穿越较危险，会在路边等待.这一认知过程
本文称为安全感知；反之，行人虽然对到达的车头时电子导盲仪
距作了判断，但其穿越小于临界间隙的交通流车头时距，则认为无安全感知.因此，将机非安全感知定
义为行人过街时对非机动车道和机动车道同时做安全感知，即非机动车道和机动车道到达的车头时距都大于其临界间隙，行人才会穿越.由于本文重点研究行人与机动车之问的冲突和碰撞机理，故将单机动车道无安全感知统一定义为如果存在着非机动车道，则行人对非机动车流做有无安全感知时，都穿越小于临界间隙的机动车流车头时距；如果无非机动车道，行人也会以相同方式穿越.因而，后面研究行
人与机动车的冲突和碰撞事故概率微观模型分别基于上述2种过街方式而建立.
1.2单机动车道无安全感知条件下的冲突和碰撞
概率微观模型
1.2.1单车道冲突概率微观模型
根据临界间隙的计算方法，在单机动车道无安dibase
全感知条件下，行人选择穿越交通流过程中存在着最小可接受间距，其值小于行人穿越的临界间隙，在此可接受车头时距范围内穿越非常危险l4-5].因此, 假设行人速度为，至冲突点的距离为d，则行人
到达冲突点的时问为t=dp/，车辆的速度为V,
车辆至冲突点的距离为d，则车辆到冲突点的时间为t=d/.当车辆到达冲突点的时间正好落在
行人穿越单机动车道时间范围之内时，即t<tv< t，则行人与车辆发生冲突.那么其冲突非条件概率
在有无非机动车道可表示为
fP.cf1=P(tpl<t<p2n
l,mm<t<t)?P(tn,rain<tn,v)…
lP=P(tpl<t<￡p2n
lt,min<t<t)
式中:t表示行人穿越机动车流的临界间隙;tv,mm和t，分别表示行人穿越机动车流和非机动车流的最
小可接受间距;P,m和P.分别指此种有无非机动
车流情况下做单机动车道无安全感知后的人车冲突概率.
mrow
1.2.2单车道碰撞概率微观模型
本文规定的人车碰撞是指在驾驶人与行人发生
冲突的前提下，驾驶人经过一段反应时间后，车辆与穿越的行人发生碰撞.设t为车辆减速时间,t为
驾驶人反应时间，那么其碰撞分别有以下几种可能情况:
注：虚线表示行人行走路线关
图1行人穿越机动车道示意图
Fig.1Pedestriancrossingthesinglelane
司令图
(1)当驾驶人反应时间t>t时，说明发生冲
突后，驾驶人仍然保持原速，驾驶至冲突点之前没有刹车制动，则必然与行人发生碰撞.其发生碰撞的非条件概率在有无非机动车道表示为
fP_c】s1=P(t>tntp1<t<tp2n
ltv.rain<t<tc)?P(tn,min<tn,v),
1P.ds2=P(t>tntp1<t<tp2nl
t,<t<tc)
式中:P.d和P分别表示在反应时间内有无非
机动车流情况下的人车碰撞概率.
(2)当t一t>/2a时，驾驶人觉察到了冲
突的发生，就迅速做出制动，其减速度为a，则到达
冲突点前使车辆完全制动停止.也就是说车辆到达冲突点前，避险行为生效，行人可以安全过街，不发
生碰撞.
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