鐵路道口:一項為加州鐵路平交道口改良升級決策的策略

◎宋尊堯（翻譯）

鐵路道口:一項為加州鐵路平交道口改良升級決策的策略

◎宋尊堯（翻譯）

在過去的30年里，美國和加州的鐵路交通事故都有所減少。這在很大程度上是由于關閉了大量的平交道口，以及部署了一系列廣泛的應對措施，包括信號系統(tǒng)、門控和分級分離程序。然而，車禍數(shù)量及相應的受傷和死亡人數(shù)仍然高得令人無法接受。

鐵路道口提供了不同級別的警告, 從四象限的閘門到停車標志。為了了解加利福尼亞州如何通過聯(lián)邦交通運輸法案最好地利用州政府和聯(lián)邦政府的資金, 使國家的7719級鐵路公路道口更安全, 本報告對不同類型的鐵路交叉警告裝置的有效性進行了分析，并進行了成本效益比較。

背景

為了回應國會的指令, 美國交通部在1994年6月13日發(fā)布了一項新的國家鐵路-公路道口安全行動計劃。這一計劃的效果在其后的十年里顯而易見，道口事故的數(shù)量下降了 35%,從1995年底的4633起降到了2004年底的3026起。在加州，同一時期車禍的數(shù)量從201起降至 154起,下降了23%。根據(jù)1994年行動計劃取得的進展主要歸功于三個因素:關閉41070處公共和私人級別的道口,在3985個高危道口進行預警裝置升級, 以及由行動救生人（一個關于鐵路過境安全的非營利性公共教育項目）舉辦年度教育活動。

盡管這些努力有效地減少了每年的鐵路公路撞車事故率，但事故量仍然很高。從2000年到2004年5年間, 在加州發(fā)生了593起火車和機動車輛相撞的道口事故,導致99人死亡,205人受傷。盡管大多數(shù)碰撞事故只有一次碰撞，仍有相當數(shù)量的道口事故(28%)發(fā)生多次碰撞（2到12次）。593起事故展示了許多典型的特征，包括:73%的事故發(fā)生在裝有閘門的路口；26.8%的人駕車通過了降低的閘門；59.2%的涉事車輛正在穿越道口；20.9%的涉事車駕車通過了下降的關卡門, 甚至駛入周圍停止交通的區(qū)域和已經(jīng)降低的關卡門，其中一輛車卷入了火車。

在這些碰撞中，很大一部分是由于司機故意繞過警告設備造成了毀滅性的后果。這種行為包括忽略閃爍的燈光或其他活動的警告裝置，通過下降的障礙門，甚至是開車繞過交通堵塞和已經(jīng)降下的障礙門。幾乎所有加州的鐵路道口都提供了某種類型的警告及障礙，以在火車接近時阻止汽車司機們通行。目前在加州有7719個公共道口,其中43%使用被動預警設備(包括靜態(tài)標識),57%使用主動預警設備包括：train-activated警告設備(如二象限障礙門,閃爍的燈光,和公路交通信號)。綜上所述,活躍的警告信號,包括傳統(tǒng)的二象限障礙門,不足以威懾汽車司機。同時，火車駕駛員幾乎為避免撞車事故無能為力。一輛重達1200萬磅、以55英里每小時行駛的貨運列車，即使啟動緊急剎車，可能需要一英里以上的距離才能停下來。鑒于列車制動的困難和潛在的極其嚴重的碰撞的后果,我們必須確定有效的對策。

唯一能防止司機繞過或穿過障礙門的方法就是讓它在客觀上不可能做到這一點。這可以通過警示門等級分離，關閉交叉路口，或部署一個不可逾越的障礙來實現(xiàn)，以上這些都需要大量的貨幣或社會成本。還有許多其他的方法，雖然不是100%有效，但是可以用來找到一個問題的緩和方式，以防止更多的傷亡，同時可保持經(jīng)濟上的可行性。這些方式包括:欄桿門、中心線分隔器、四象限門系統(tǒng)和照片執(zhí)法。這四個方式是一項為在道口周圍監(jiān)控司機的行為的更大項目的一部分，該項目對各種類型的鐵路道口警告和保護裝置的有效性進行了研究, 并進行了成本效益比較。道口系統(tǒng)全面升級改造到二象限門系統(tǒng)后，在經(jīng)濟性和服務效果等方面對上述四種方法進行論證。成本效益方法用于比較在不同類別的交叉路口實施這些對策的相對價值。該分析的結果可以用于決策，使其能夠有效地利用地方和國家安全資金，以提高加州鐵路公路交叉的安全性。

決策方法

監(jiān)控設備/對策。通過對現(xiàn)有和目前已部署的道口安全對策的文獻研究。針對以下方面對各種對策進行了綜述: 典型的應用方式;研究假設的安全性有效性;成本;限制因素;維護要求。其中有效性指當設備安裝時，與裝有閃光燈和閘門的常規(guī)主動警報系統(tǒng)的同一交叉口相比, 預計的事故減少程度。如減少75% 意味著過去在一定時間段內(nèi)發(fā)生過四次碰撞的交叉路口,安裝設備后預計將只在類似的時間框架上發(fā)生一次碰撞。實施的限制因素可能是客觀方面的 (如通道太窄)、法律方面的(如對照片執(zhí)法的要求) 或社會方面的 (如通過關閉交叉路口來阻斷通行)。

加州事故和交叉設備數(shù)據(jù)。事故數(shù)據(jù)來自聯(lián)邦鐵路局(聯(lián)邦鐵路局)的安全分析網(wǎng)站，其數(shù)據(jù)來自加州公共事業(yè)委員會(CPUC)交叉庫存和加州市政和縣人員和網(wǎng)站的補充數(shù)據(jù)。聯(lián)邦鐵路局網(wǎng)站允許對鐵路安全信息進行訪問，包括事故和道口檢查數(shù)據(jù)。用戶可以運行動態(tài)查詢、下載各種安全數(shù)據(jù)庫文件、出版物和表單，并查看關于鐵路安全的當前統(tǒng)計信息。

成本效益分析

成本是通過在一個交叉路口升級(設備和初始安裝)的費用來衡量的，而收益則是用來衡量從拯救生命、傷害和財產(chǎn)損失中節(jié)省下來的潛在成本。用來定義潛在收益的價值是:死亡$ 305.2萬；受傷$ 104255；車輛損壞$ 4680 。不包括對列車、軌道或警告設備的損壞。

用于計算每個站點的潛在年度效益的公式為:

收益=(此站點的平均每年事故次數(shù)×升級的有效性)×在這種類型的交叉路口的平均成本。

在執(zhí)行這些計算的過程中，有兩個假設:同時采用多種方法是有效的，同時采用多種方法費用是附加的。

成本/效益分析僅限于在1995～2004年的10年間多次事故多發(fā)站點。這個限制因素是出于幾個原因而強加的。首先，升級鐵路的成本可能很高，而且資源有限。因此，升級所有道口的成本，甚至只是那些經(jīng)歷過事故的費用，代價高昂。即使是對252個多次發(fā)生事故的站點進行升級，也需要大量的資金投入。其次，在道口事故預測模型中經(jīng)常使用的是過去的事故次數(shù).最后，在美聯(lián)邦鐵路局數(shù)據(jù)庫中，日常交通工具的平均日交通量、平均日列車流量和最大列車速度等其他數(shù)據(jù)都已嚴重過時。

成本/收益分析本身只提供了一個一般的指導思路，以說明在特定的對策組合中可能期望的費用和收益的類型。不太可能所有的站點都得到相同的升級，因為每一個道口都有獨特的特征或條件，應分別決定最合適的處理方法。

決策結果

在此基礎上，決策提出相應的對策，包括成本和潛在的事故降低效率。

欄桿門。描述和典型的應用: 欄桿在封閉路口通常延伸到道路中心線，更長的大門臂系統(tǒng)，覆蓋了至少3/4的道路，已經(jīng)被證明是一種有效的方法來阻止“無停車”。

限制、要求和維護:欄桿門已成功部署在夏洛特和羅利之間的北卡羅萊納密封走廊上。從該部署中獲得的經(jīng)驗包括:

在道路兩側需要至少6個欄桿, 以防在下降的門下行駛的汽車在經(jīng)過軌道后可以繞過降低的其他欄桿。

欄桿不應該安裝在有大量卡車流量的地方，因為即使是卡車也可以通過合法的途徑(例如:在欄桿下降之前)截下欄桿，因為它的車身較長。

由于同樣的原因, 不應該在有較大車流量的地方安裝欄桿。

負責維護沿著走廊的預警設備的福南鐵路，為欄桿設置的最大的長度為38英尺。在較長的時間里，這些設備在大風中易受破壞。

功效和成本: 欄桿門估計功效為 75%,估計費用為5000美元。

中線隔離器。描述和典型應用: 中線隔離器是一種交通控制裝置, 在交通的對立車道之間充當物理分離器。對于本報告,中線特別提到了可裝載的中心線類型與設備。它可以直接應用于現(xiàn)有的巷道, 也可以是一個更復雜的結構的一部分, 由一個島上的反射器安裝在頂部。此類設備為司機提供了一種視覺提示, 目的是阻止交叉到相反的交通車道。該限制不超過六英寸的高度, 通常寬度小于十二英寸, 并建立了一個圓形設計, 在碰撞中產(chǎn)生最小的偏移。這種反射式的槳葉描繪器或管子，通常是24～36英寸高，在被擊中或被撞后能夠反彈回來。這些系統(tǒng)的設計初衷是為了讓緊急車輛越過反方向，回到相反的方向，但不是為了繞過十字路口的交通管制裝置。這樣的系統(tǒng)可以放在現(xiàn)有的道路上，而不需要擴大它們。

限制、要求和維護:目前，該設備正在大量的地點使用，包括北卡羅來納州的密封走廊和華盛頓州。這些設備的耐久性一直很好，維護要求也很低。在皮阿拉普，7個年平均日交通流量(AADT)9800的站點，每年需要更換3到4個直立管。在北卡羅萊納，平均每年有12000個，大約有16個支柱必須每年更換。

功效和成本: 中線隔離器估計功效為75% , 估計費用為1.4萬美元 。

四象限閘門系統(tǒng)。描述和典型應用:四象限門系統(tǒng)由一系列自動閃光信號和門組成, 這些門在道路通道的兩側延伸，它們穿過軌道。與二象限門系統(tǒng)不同的是,四象限閘門提供了額外的視覺約束,并且在門被降低后，幾乎所有的交通活動都被禁止。

限制、要求和維護:防止車輛在交叉路口被困的附加電路會增加初始成本和維護費用。

功效和成本: 四象限門的預計功效是82% , 預計費用范圍從12.5萬美元到30萬美元不等。與照片執(zhí)法一樣, 安裝四象限大門的費用也相差很大。對于單線道口從一個被動的十字路口或二象限門升級到四二象門的成本是由伯伯頓北方圣達菲鐵路公司(BNSF)給出的，“超過30萬美元”。一般而言, 由于現(xiàn)有設備和電路的存在,從二象限門的升級是完全升級的。

照片執(zhí)法。描述和典型應用: 加利福尼亞機動車代碼, 21455.5，授權政府和執(zhí)法機構在兩個方面操作自動執(zhí)行系統(tǒng)。

交通燈交叉路口和鐵路道口。在發(fā)生信號或門違規(guī)事件時, 此類系統(tǒng)可獲得違規(guī)、車輛牌照和車輛駕駛員的清晰照片。

照片執(zhí)法雖然沒有建立一個物理屏障，但仍然可以為高危鐵路道口提供強大的威懾力量。在洛杉磯，一個6個月的示范項目抓拍了84%的違規(guī)行為?？紤]到本來應該是一種強大的激勵措施來阻止事故的降低，結果卻讓人驚訝，罰款的威脅是行為的有效動機。然而，過去的交通罰單似乎比撞車的可能性更大，盡管撞車的后果可能是災難性的。

限制、要求和維護: 卡羅爾和沃倫注意到照片執(zhí)法的資金成本可能因社區(qū)服務的需求而變化很大。這些要求包括一張前/后車牌照的照片，司機的照片，車道的數(shù)量及位置。降低照片執(zhí)法成本的一種方法是在多個站點中移動一個攝像頭，而不需要司機知道在任何給定的時間內(nèi)哪些攝像頭是活動的。作者列出了以下節(jié)約成本的例子:

公路安全保險所列出的設備費用約為5萬美元, 用于一臺紅光照相機, 5000 美元用于安裝傳感器。

在北卡羅來納州, 一個十字路口的原型系統(tǒng)的費用為10萬美元, 其中包括四臺攝像頭、兩座塔、環(huán)形探測器、紅外線照明設備、軟件、控制器和機柜、打印機和連接設備, 以及兩個預先警告標志。

在佛羅里達州, 使用多臺攝像頭的四個地點的被動視頻監(jiān)控 (包括檢測車輛、火車、欄桿和信號燈的狀況), 費用近40萬美元, 其中20萬美元為設備費用。更多的費用用于現(xiàn)場分析和選擇，設備的建設與安裝及報告。

在伊利諾伊州, 安裝和維護一個站點的平均成本為每年30萬美元, 低端價格為26.3萬美元, 高端價格為34.4萬美元。當?shù)鼐觳块T也在與這個項目一起承擔費用。珀和伍德戴爾都表示, 他們每周花大約一整天的時間來處理文件并出庭。珀有一名官員負責, 由一名技術員協(xié)助, 而伍德戴爾已培訓五名人員使用該系統(tǒng)。

表1 升級加州鐵路道口設備的收益和成本

效果和成本: 照片執(zhí)法估計功效為 72%, 估計費用范圍從4萬美元到10萬美元。雖然根據(jù)地點和法律要求, 費用范圍很廣, 但用于費用分析的數(shù)字為5.5萬美元。

成本效益：在過去十年中, 在加利福尼亞鐵路道口的設備升級的收益和成本的計算結果見表1。給出了五種不同的升級組合。由于所涉費用極高, 即使在成本范圍的低端, 也沒有包括四象限門。高危站點的分組方式有兩種: 第一種是只包含發(fā)生三次及以上碰撞的道口;第二個包括有兩個或更多的碰撞 (包括第一組) 的所有通道。整個集團的所有交叉道口都有成本和節(jié)省。

如表1所示, 欄桿門的使用達到了最高的效益/成本比率, 緊隨其后的是在傳統(tǒng)的二象限門閘上增加了中間屏障。這兩種方法中的任何一種都適用于多個高危站點的運營，理論上在一年內(nèi)就可以為自己支付費用。照片執(zhí)法的效果更差, 而且不會在短時間內(nèi)有成本收益。因此，將照片執(zhí)法添加到欄桿或二象限門中，似乎會降低當前的收益/成本比率。

該表最有用的應用是, 通過幾種方法的對比以及它們可能的復合效果, 對這些對策進行評估, 以便在大量的道口處使用。在實踐中,對某一特定道口采取的最適當對策的選擇必須由大量其他因素驅(qū)動,包括列車和車輛交通量、選址、能見度等。除上述方法的其他措施，例如四象限門等，在某些情況下也可能是合適的。

綜上所示的預期利益,預期效益/成本比率是理想化的,因為他們都是基于假設252個站點與多個事故在過去十年,沒有設備升級，將繼續(xù)以其過去幾年的歷史速度持續(xù), 這當然是不可能的。然而, 即便這種相對粗糙的方法所帶來的好處被夸大了, 這些改良也會在相當短的時間內(nèi)帶來回報。

結論

決策應采取的策略。上述這些對策的決策過程中應該考慮在交通安全改善方面的競爭需求和有限的資源數(shù)量, 更重要的是要知道具體的防范措施的可能結果和費用, 以及不同地點的特定類型條件。做好現(xiàn)有資金的有效分配和未來的升級規(guī)劃也是很有必要的。本研究通過進行成本效益分析, 為決策提供了策略。

限制條件。未來的鐵路交叉研究以及設備升級需要更好的數(shù)據(jù)。用于本研究的資料和事故數(shù)據(jù)庫都受到不夠準確及不夠完整的限制。舉例來說, 在加利福尼亞, 7719級的公共路口的公路交通信息通常是過時的, 其中車輛交通量數(shù)據(jù)20世紀70年代數(shù)據(jù)占16%,20世紀80年代占17% ，20世紀90年代占67%。另外, 在2000年和2004年之間發(fā)生的593起重大公共交通事故中, 100起穿越事故的位置與信息事件報告列出的緯度和經(jīng)度不匹配,聯(lián)邦鐵路局庫存產(chǎn)生了一個道口的位置不匹配的信息或事件報告。雖然加州公共事業(yè)委員會維持著自己的事故和庫存數(shù)據(jù)庫。然而，由于缺乏資金，CPUC無法保持其庫存的最新狀態(tài)。

這種成本/效益分析僅限于只更改大型交叉路口所帶來的成本和收益的估計。在為個別道口選擇適當?shù)膶Σ? 或確定哪些交叉路口最有可能受益于改造時, 必須考慮到許多額外的因素。

建議。更新國家的鐵路道口車流數(shù)據(jù)和升級軌道交通是至關重要的。完成此任務后, 可以通過使用更復雜的選擇站點的方法來估計真實成本和收益的更精確估計。

原文出處：《Safe Transportation Research & Education Center》2006.11.15 “A Strategy to Select Countermeasure Improvements for Rail-Highway Crossings in California”

作者：Cooper, MacLeod, & Ragland

（翻譯者單位：蘭州鐵道設計院有限公司）