高速公路互通立交是一种具有连续流特性的交通工程设施,承担了高速公路路网内交通流的转向功能,在提升高速公路服务能力方面,互通立交发挥了重要作用。长期以来,学者研究互通立交的重点在于提升通行能力,以此来提升整个高速公路网的通行能力,而关于互通立交的交通安全方面研究较为不足。《国家公路网规划(2013年—2030年)》要求高速公路网的连通性更强、进出高速路网更快捷,这必然需要增加互通立交的数量。在此背景下,研究互通立交的交通安全分析方法有助于提升新建和改建互通立交的交通安全水平。交通事故评价方法是一种宏观的交通安全评价方法,因交通事故记录存在统计不规范、不系统和样本量少等特点,较难用于高速公路互通立交的交通安全分析。交通冲突技术具有可观测、效率高、定量化等特点,是一种非事故的交通安全分析方法。在无人机技术支持下可以获取互通立交的交通流视频,视频追踪技术能够实现交通流的交通参数获取功能,由此完成互通立交区域交通冲突数据采集任务,以数据为基础,本文研究交通冲突应用于高速公路互通立交的若干关键技术,从而形成了基于交通冲突的高速公路互通立交交通安全分析方法。高速公路互通立交按照构造形式分为连接部、基本路段和匝道;尤以连接部的交通流不稳定现象突出,故将高速公路互通立交的交通安全研究限定在连接部的三个功能区,即交织区、合流区和分流区。本文将重点研究这三个区域内交通冲突的关键技术,在三个功能区建立交通冲突分析模型,以期分析高速公路互通立交的交通安全。(1)选择交通冲突指标。归纳分析三个功能区的交通冲突类别和发生位置,将交通冲突划分为侧击冲突和追尾冲突,定义不同功能区的交通冲突,选取TTC(time to collision)作为交通冲突评价指标。(2)交通冲突严重性划分。培训交通冲突观测人员,对交通冲突达到一致认知;进而共同判断所有交通冲突的种类和严重程度。利用航模高空俯拍采集交通流高清视频,经观测员判断为冲突后,利用轨迹追踪软件Tracker分别计算追尾冲突和侧击冲突的冲突指标TTC。剔除异常点,依据帕累托法取85%位值作为交通冲突的上限阈值。(3)小时交通冲突风险指数。以高速公路基础路段事故资料及不同等级事故的直接经济损失值为依据,建立高速公路互通立交的交通冲突在不同类别不同严重程度时的交通风险指数,以小时交通冲突风险指数为指标来表征交通冲突的严重程度。(4)交通仿真试验设计。利用交通仿真软件VISSIM和SSAM(Surrogate Safety Assessment Model)获得较多的交通冲突数据。采用“行程时间-交通冲突”两步骤,依据交通调查数据完成各功能区的交通仿真模型的参数标定。选用正交试验法设计交通仿真试验方案,以较少的试验次数,获取有足够代表性的交通运行条件的交通冲突数据,奠定建模的数据基础。(5)交通冲突分析模型构建。以控制变量法设计仿真试验,分析道路条件和交通条件与交通冲突的相关关系;以正交试验方法设计仿真试验,用于数据建模。在三个功能区分别选取常见的构造形式:交织区选用集散形式和四车道交织形式,合/分流区选取单车道匝道车道和双车道匝道形式。通过数据回归分析建立对应形式的交通冲突分析模型。通过实测数据验证分析模型的有效性。(6)交通冲突评价模型体系构建。分别选取符合三个功能区特性的交通冲突率作为的交通安全的评价指标,根据灰色聚类法划分不同指标的交通安全评价等级,并定义了不同等级的交通安全服务水平。(7)基于交通冲突的互通立交交通安全评价方法的应用。以依托项目的示范工程为例,提出交通安全改善提升策略。以交通仿真获取改善前后的交通冲突指标,应用交通安全评价方法评价改善效果。