長大下坡路段安全評價(jià)方法研究

王春正（衡水公路工程總公司，河北 衡水 053000）

長大下坡路段安全評價(jià)方法研究

王春正
（衡水公路工程總公司，河北 衡水 053000）

通過對國內(nèi)高速公路長大坡路段事故特點(diǎn)及行車安全影響因素的分析，提出連續(xù)下坡路段的安全評價(jià)方法。

長大下坡;安全評價(jià);研究

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.11.027

1　引言

我國的山地丘陵約占全國土地總面積的43%，山區(qū)修建公路往往出現(xiàn)連續(xù)長大下坡路段。實(shí)踐表明，長大下坡路段重特大交通事故發(fā)生率高，且多是由于連續(xù)制動(dòng)造成剎車失靈，引起追尾、墜崖或穿越中分帶與對向車輛相撞的重大惡性事故。

結(jié)合國內(nèi)長大下坡路段交通事故的特點(diǎn)，分析交通事故特征及安全影響因素，研究長大下坡路段平縱線形指標(biāo)及其組合對運(yùn)行車速及駕駛員心生理的影響，提出連續(xù)長下坡路段的安全評價(jià)方法，為以后高速公路連續(xù)長下坡路段的安全評價(jià)和安全隱患的整治提供參考和科學(xué)依據(jù)。

2　長大下坡路段事故特點(diǎn)的分析

根據(jù)國內(nèi)多條高速公路如八達(dá)嶺高速、西漢高速、石太高速、福銀高速、漳龍高速、蘭海高速、玉溪—元江—磨黑高速等的長大下坡路段事故的統(tǒng)計(jì)分析看，長大下坡路段事故的成因及特點(diǎn)如下。

1）長大下坡路段長度大都在10km以上，部分平縱曲線采用了設(shè)計(jì)極限指標(biāo)值，平均縱坡都在3%以上，最大縱坡都在5%以上，甚至有的達(dá)到6%，部分甚至是連續(xù)下坡和彎道的組合。由于道路線形條件差，降低了該路段的行車安全水平，增加了事故率和事故傷亡率。

2）在連續(xù)長大下坡路段的眾多交通事故中，車輛的制動(dòng)失效造成的事故所占比例最大，即長大下坡路段的事故多為剎車失靈造成的。

3）在連續(xù)長大下坡路段的眾多交通事故中，重載貨車在事故車輛中所占比例最大，即重載貨車容易在連續(xù)長大下坡路段出現(xiàn)制動(dòng)失效的狀況。

4）最為嚴(yán)重的事故形態(tài)是追尾相撞，其次是翻車和碰撞固定物，這3種事故形態(tài)的嚴(yán)重程度均與車速控制、下坡路段的平縱線形組合有密切關(guān)系。

3　長大下坡行車安全影響因素分析

3.1坡度、坡長對行車安全的影響

從上面的分析看，長大下坡路段的大多數(shù)交通事故多為重載車輛剎車失靈后造成的，由這些事故分析可知車輛一旦出現(xiàn)剎車失靈，則認(rèn)為其將要發(fā)生交通事故。因此，坡度、坡長對行車安全的影響，主要從坡度、坡長對車輛制動(dòng)性能的影響進(jìn)行分析。

車輛在長大下坡路段的運(yùn)行特征主要受該路段的坡度和坡長的影響。受坡度和坡長的影響較大，坡度越大，坡長越長，溫升越明顯，從而導(dǎo)致車輛失控、發(fā)生交通事故的幾率就越大。

3.2車輛條件對行車安全的影響

影響制動(dòng)器溫度升高的因素實(shí)際上包括制動(dòng)器的材料和構(gòu)造、車輛的裝載質(zhì)量、制動(dòng)時(shí)間和制動(dòng)次數(shù)。其中，制動(dòng)器材料和構(gòu)造是由各汽車制造廠家根據(jù)一定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)和制定的，對于固定的車型一般是不變的，但是隨著使用的時(shí)間增長，剎車片和制動(dòng)鼓的質(zhì)量厚度會(huì)發(fā)生變化（逐漸減少），其溫度會(huì)更容易升高；制動(dòng)器的構(gòu)造在一定程度上影響了溫度分布形式和散熱效果。

另外，車輛質(zhì)量對制動(dòng)器的溫度影響也很大，在坡度和坡長條件一定的情況下，車輛的質(zhì)量越大，制動(dòng)器的溫升就越高。從事故資料來看，出現(xiàn)制動(dòng)失效的車輛多為質(zhì)量大的車輛，說明車輛的總質(zhì)量也是制動(dòng)失效事故的關(guān)鍵影響因素之一。

3.3平曲線對行車安全的影響

受地形條件影響，在實(shí)際道路中連續(xù)下坡路段往往設(shè)有平曲線，并且平曲線的半徑可能較小，這樣就使車輛通過時(shí)存在一個(gè)橫向穩(wěn)定性的問題。車輛在平曲線路段的橫向受力與車速、平曲線半徑及橫向超高有著直接關(guān)系，當(dāng)貨車以正常的安全速度駛?cè)肫角€時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)安全問題，但連續(xù)下坡可能使車輛特別是重載貨車的速度增幅較快，當(dāng)超出平曲線的安全通過速度時(shí)，可能導(dǎo)致車輛的翻車、碰撞安全設(shè)施等事故發(fā)生。要保障貨車安全通過平曲線路段，就應(yīng)該控制貨車的最大行駛速度，車輛超過這個(gè)最大速度值時(shí)，在平曲線路段就有可能發(fā)生事故。平曲線半徑越小，貨車安全通過平曲線的速度限值就越低，在長大下坡線形與平曲線組合時(shí)，將降低長大下坡路段的行車安全性，增加該路段的事故率。

3.4駕駛心理與行為對行車安全的影響

在利益驅(qū)動(dòng)下，駕駛員在駕駛車輛時(shí)往往期望車輛的速度較高，在長大下坡路段時(shí)，大多司機(jī)很少采取安全的低擋下坡，而是讓車輛下坡加速，達(dá)到一定速度時(shí)再采取制動(dòng)措施將速度控制在一定的范圍內(nèi)，由于頻繁的制動(dòng)將導(dǎo)致車輛剎車失靈，增加事故概率。另外，在速度較快的行駛狀態(tài)下，駕駛員遇到情況后從發(fā)現(xiàn)情況、反應(yīng)到作出措施的時(shí)間將更長，往往來不及采取措施，也容易導(dǎo)致事故發(fā)生。

在駕駛員急躁心理和僥幸心理的影響下，大多數(shù)駕駛員下坡的速度較快，且不使用安全的低擋（低擋時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)效果明顯）下坡，而是采取頻繁的剎車制動(dòng)以控制車速，剎車次數(shù)和時(shí)間的增多導(dǎo)致了制動(dòng)器溫度升高，制動(dòng)效能的降低甚至失效，從而導(dǎo)致事故的發(fā)生。

3.5其他因素對行車安全的影響

從對長大下坡路段事故車輛的所屬地區(qū)進(jìn)行了調(diào)查分析，分析發(fā)現(xiàn)長大下坡的事故車輛中大部分為外地車輛，說明駕駛員對道路條件不熟悉，往往采取高擋位下坡，從而造成事故。另外，長大下坡路段車輛剎車失靈的情況經(jīng)常出現(xiàn)，剎車失靈后車輛在其自身重力分力的作用下將不斷加速，若沒有設(shè)置合理的強(qiáng)制減速設(shè)施迫使車輛減速并停車，將直接造成追尾、翻車墜車或碰撞固定障礙物等惡性事故的發(fā)生。

因此，影響長大下坡路段行車安全的因素還包括此路段安全設(shè)施的設(shè)置與否及合理性，如減速設(shè)施和避險(xiǎn)車道設(shè)施等。這些設(shè)施的合理設(shè)置將有效提醒和告知駕駛員在長下坡路段行車時(shí)應(yīng)采取的安全措施，對長大下坡路段的安全行車具有重要意義。

1）橫向減速標(biāo)線主要設(shè)置在長大下坡路段坡度大的起始位置前端、長大下坡路段平曲線的前端及其他需減速的位置，用以提醒駕駛員減速行駛。

2）限速標(biāo)志可采用分車型限速或統(tǒng)一限速標(biāo)志，用以告知駕駛員行車時(shí)速度應(yīng)控制在安全速度限制值以內(nèi)，從而確保行車安全。

3）警告標(biāo)志可同時(shí)搭載輔助說明，用于向駕駛員提示路段的道路條件，使駕駛員熟悉前方道路條件，從而能合理地的采取操作方式。

4）此外，監(jiān)控和實(shí)時(shí)測速設(shè)施對駕駛員的行為影響非常重要，也是長大下坡行車安全的重要保障。

3.6避險(xiǎn)車道對行車安全的影響

根據(jù)國內(nèi)外應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，避險(xiǎn)車道是連續(xù)長大下坡路段剎車失靈車輛的有效防護(hù)設(shè)施，合理設(shè)置避險(xiǎn)車道可以大大減少長大下坡路段的交通事故率，是長大下坡路段安全行車的重要保障。

4　安全評價(jià)指標(biāo)

我們知道，交通事故是行車安全最直觀的表現(xiàn)形式，但交通事故是一個(gè)綜合的宏觀指標(biāo)，包含了事故次數(shù)、傷亡人數(shù)和經(jīng)濟(jì)損失等基本指標(biāo)參數(shù)，其中事故次數(shù)又是最基本的指標(biāo)，而傷亡人數(shù)和經(jīng)濟(jì)損失則又都受事故次數(shù)的影響。

目前，交通管理部門公布的交通安全統(tǒng)計(jì)數(shù)字中包含了4項(xiàng)具體指標(biāo)：年事故次數(shù)、年死亡人數(shù)、年受傷人數(shù)和年直接經(jīng)濟(jì)損失。這,4項(xiàng)目指標(biāo)中，年事故次數(shù)和年死亡人數(shù)指標(biāo)常被用于道路安全性評價(jià)中，但對于某一條高速公路或其中某一路段的安全評價(jià)來說，這2個(gè)指標(biāo)并不能真實(shí)地反映其安全水平，因?yàn)檫@2個(gè)指標(biāo)均沒有考慮道路長度和交通量等因素的影響。

綜合考慮路段長度和交通量的影響，確定以下4項(xiàng)評價(jià)指標(biāo)用于長大下坡路段行車安全程度的評價(jià)：

1）年公里事故數(shù)（X1）；

2）百萬車年公里事故率（X2）；

3）年公里死亡人數(shù)（X3）；

4）百萬車年公里死亡率（X4）。

4.1年公里事故數(shù)（X1）

年公里事故數(shù)表示評價(jià)路段上每年平均每公里長度范圍內(nèi)發(fā)生的剎車失靈交通事故的次數(shù)，其計(jì)算公式為：

式中,X1為年公里事故數(shù)；NE計(jì)算路段的年事故次數(shù)，次/a；L為計(jì)算路段的長度，km。

對于已建公路來說，年事故次數(shù)可通過實(shí)際的事故調(diào)查獲得，對于在建公路來說，則主要通過事故的預(yù)測獲得。

4.2百萬車年公里事故率（X2）

百萬車年公里事故率由年公里事故次數(shù)派生計(jì)算獲得，其計(jì)算公式為：

式中，Qj為年交通量，輛/a。

4.3年公里死亡人數(shù)（X3）

年公里死亡人數(shù)表示評價(jià)路段上每年平均每公里長度范圍內(nèi)發(fā)生的交通事故的死亡人數(shù)，其計(jì)算公式為：

式中，X3為年公里死亡人數(shù)，人/（a·km）；ND為計(jì)算路段的年事故總死亡人數(shù)，人/a；L為計(jì)算路段的長度，km。

對于已建公路，事故總死亡人數(shù)ND可通過事故資料獲得；對于沒有詳盡的死亡調(diào)查數(shù)據(jù)或新建公路來說，可通過以往單次事故的死亡率由公式(4)估算：

式中，ND為計(jì)算路段的年總死亡人數(shù)，人/a；β為平均單次事故的死亡率,人/次；NE為計(jì)算路段的年總事故次數(shù),次/a。

根據(jù)公安部2010年發(fā)布的《道路交通事故統(tǒng)計(jì)年報(bào)》中的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，取其平均值作為每起事故的死亡率：β=0.21人/起。

4.4百萬車年公里死亡率（X4）

百萬車年公里死亡率為在年公里死亡人數(shù)的基礎(chǔ)上考慮交通量的影響，其計(jì)算公式為：

式中，Qj為年交通量，輛/a。

5安全評價(jià)模型及評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

5.1長大下坡劃分

我國現(xiàn)行的公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的最大縱坡坡度和坡長取值主要是從車輛的爬坡動(dòng)力性能考慮的，而缺少對下坡行車安全性的考慮，特別是車輛下坡時(shí)制動(dòng)失效的安全性。當(dāng)某一路段的平均縱坡坡度大于或等于3%時(shí)，該路段內(nèi)將出現(xiàn)連續(xù)的下坡，且將會(huì)存在大坡度的坡段。有研究表明，車輛在連續(xù)下坡路段不易發(fā)生制動(dòng)失控的平均縱坡最大限值為3%，累計(jì)坡長最小限值為3.75km。從安全的角度考慮并結(jié)合實(shí)際，將滿足下列條件要素的路段稱為連續(xù)長大下坡路段：

1）該路段內(nèi)的所有坡段均為下坡；

2）該路段的累計(jì)下坡坡長大于4km；

3）該路段的平均縱坡大于3%。

5.2評價(jià)模型與標(biāo)準(zhǔn)

5.2.1評價(jià)模型

安全評價(jià)就是對道路安全程度的判斷。前面提出安全程度要用年公里事故次數(shù)、百萬車年公里事故率、年公里死亡人數(shù)和百萬車年公里死亡率4項(xiàng)事故指標(biāo)來體現(xiàn)，但獨(dú)立地以這4項(xiàng)事故指標(biāo)判斷有時(shí)又難以真實(shí)地體現(xiàn)其安全程度大小，比如，在相同10km的長度范圍內(nèi)，每年發(fā)生200起交通事故、日交通量2萬輛的長下坡路段（4項(xiàng)指標(biāo)值分別為：X1=20，X2=2.74，X3=4.2，X4=0.58），并不比每年發(fā)生100起交通事故、日交通量0.5萬輛（4項(xiàng)指標(biāo)值分別為：X1=10，X2=5.48，X3= 2.1，X4=1.15）的長大下坡路段安全性差。因此，需要采用一個(gè)能同時(shí)體現(xiàn)4項(xiàng)評價(jià)指標(biāo)的綜合指數(shù)來進(jìn)行判定，本研究采用“安全度”作為這個(gè)綜合指數(shù)。我們知道，當(dāng)4項(xiàng)評價(jià)指標(biāo)的取值越大，則安全度越小，當(dāng)不發(fā)生事故時(shí)，則安全度最高，因此，可將安全度指數(shù)取值范圍定義為（0，1］的區(qū)間內(nèi)，則各評價(jià)指標(biāo)與安全度指數(shù)的關(guān)系可表示為：

式中,D（Xj）為各評價(jià)指標(biāo)對應(yīng)的分項(xiàng)安全度；Xj為各評價(jià)指標(biāo)，即X1、X2、X3和X4；Kj為各評價(jià)指標(biāo)下的待定系數(shù)。

根據(jù)公安部交通管理局發(fā)布的《2010年道路交通事故統(tǒng)計(jì)年報(bào)》的數(shù)據(jù)，可以分析出全國高速公路的4項(xiàng)評價(jià)指標(biāo)平均值，這組評價(jià)指標(biāo)的取值即為全國道路安全度的平均水平，相應(yīng)安全度指數(shù)取值0.5，從而可計(jì)算出各評價(jià)指標(biāo)下的Kj取值，見表1。

表1　四項(xiàng)評價(jià)指標(biāo)的待定系數(shù)Kj的取值

前面分析，根據(jù)單一的評價(jià)指標(biāo)的安全度難以對路段的安全水平作出準(zhǔn)確的評價(jià)，因此采用各評價(jià)指標(biāo)的分項(xiàng)安全度的加權(quán)平均和作為路段安全水平的綜合評價(jià)指數(shù)，記為綜合安全度，其計(jì)算公式為：

式中,D為綜合安全度；D(Xj)為各評價(jià)指標(biāo)對應(yīng)的分項(xiàng)安全度；cj為各分項(xiàng)安全度的權(quán)值,取專家問卷調(diào)查結(jié)果的多數(shù)：

5.2.2評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

綜合安全度是反映路段安全水平的一個(gè)綜合指數(shù)，該值越大說明越安全，但綜合安全度取某一值時(shí)，如何判斷其對應(yīng)的路段安全水平程度呢？因此需要確定一個(gè)安全水平與安全度指數(shù)對應(yīng)的判定標(biāo)準(zhǔn)。

前面提出，安全度指數(shù)的取值區(qū)間為（0，1］，參照公路安全運(yùn)行的限速特征值劃分原則（15位車速、中位車速和85位車速），將綜合安全度水平劃分為4個(gè)區(qū)間，同時(shí)結(jié)合我國公路安全水平的實(shí)際狀況，根據(jù)這4個(gè)區(qū)間將路段安全水平劃分為4個(gè)等級，見表2。

表2　安全水平等級標(biāo)準(zhǔn)

6　結(jié)語

通過本文的研究，得到了以下結(jié)論：

1）通過對長大下坡路段行車安全影響因素的分析，確定了長大下坡路段的安全評價(jià)指標(biāo)：年公里事故數(shù)、年公里死亡人數(shù)、百萬車年公路事故率及百萬車年公里死亡率，并提出相應(yīng)的計(jì)算模型。

2）提出采用安全度作為各評價(jià)指標(biāo)的綜合指數(shù)進(jìn)行長大下坡路段安全水平的評價(jià)，并根據(jù)國內(nèi)實(shí)際安全狀況建立了安全度與各評價(jià)指標(biāo)之間的關(guān)系模型。

3）根據(jù)我國實(shí)際道路的安全水平現(xiàn)狀，確定了長大下坡路段的安全水平等級標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)我國實(shí)際事故數(shù)據(jù)分析并參照相關(guān)研究，劃分了與綜合安全度指數(shù)一一對應(yīng)的4個(gè)安全水平等級。

Study on Safety EvaluationMethodof Long and SteepSlope

WANG Chun-zheng
（Hengshui HighwayEngineeringCorporation,Hengshui 053000,China）

Grew up through to the domestic highway slope road accident characteristics and the analysis of the factors affecting drivingsafety,continuousdownhillroadsafetyevaluationmethod isputforward.

longandsteepslope；safetyevaluation；study

U412.36+6

A

1007-9467（2016）11-0094-04

王春正（1973～），男，河北衡水人，高級工程師，從事公路工程施工研究。

2016-04-22