基于加乘混合模型的校園交通安全定量評價及優(yōu)化措施
——以東北林業(yè)大學(xué)為例

孔德璇 王憲彬 臧明哲

(東北林業(yè)大學(xué) a.交通學(xué)院 b.信息與計算機工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040)

基于加乘混合模型的校園交通安全定量評價及優(yōu)化措施
——以東北林業(yè)大學(xué)為例

孔德璇a王憲彬a臧明哲b

(東北林業(yè)大學(xué) a.交通學(xué)院 b.信息與計算機工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040)

隨著我國居民機動車保有量的快速增長，大學(xué)校園中機動車與行人的沖突日益顯著?，F(xiàn)有大學(xué)校園交通安全研究普遍僅從定性分析入手，本文以定量評價大學(xué)校園交通安全為目的，根據(jù)現(xiàn)行國家標準及校園交通狀況確定各指標量化方法，并采用加乘混合模型，以東北林業(yè)大學(xué)為例進行綜合交通安全指數(shù)及各指標的定量評價，旨在根據(jù)數(shù)據(jù)有針對性地提出校園交通安全優(yōu)化措施，以期為從規(guī)劃與管理角度提升大學(xué)校園交通安全水平提供參照。

校園交通安全；評價指標；定量評價；加乘混合模型；優(yōu)化措施

隨著我國人均收入水平的提高，居民機動車保有量呈井噴式增長。我國的大學(xué)校園多建于上世紀機動車尚未普及的年代，且至今保持著教學(xué)區(qū)與家屬區(qū)并存的狀態(tài)，家屬區(qū)機動車保有量的增長及外來車輛使大學(xué)校園內(nèi)日益增長的交通需求與校園落后的基礎(chǔ)設(shè)施及規(guī)劃管理水平間的矛盾十分突出，校園交通安全存在諸多隱患。

鑒于大學(xué)校園占地面積和區(qū)域功能劃分已經(jīng)確定，不宜實施大范圍改造，本項目組從定量評價角度入手，根據(jù)評價結(jié)果客觀地指出校園交通安全存在的問題，進而提出有針對性的規(guī)劃與管理措施。

1 評價指標與評價方案

1.1 指標體系及權(quán)重

在《基于AHP的大學(xué)校園交通安全定量評價研究》一文中，考慮到指標的目的性、科學(xué)性、可操作性、可比性等，筆者選取了如下校園交通安全定量評價指標體系(如表1)，并采用AHP法，將專家與校內(nèi)普通調(diào)查對象的判斷結(jié)果按照7∶3的比例計算，得出如表2所示的指標權(quán)重及排序[1]。

1.2 各指標含義及評價方法

1.2.1 道路線形(C11)

道路線形是道路中心線的空間描繪。道路中心線在水平面上的投影稱為平面線形，平面線形包括直線、圓曲線和緩和曲線。道路中心線在垂直平面上的投影稱為縱斷面線形，縱斷面線形包括直線、凸形豎曲線和凹形豎曲線[2]。

傳統(tǒng)大學(xué)校園的交通網(wǎng)絡(luò)中，直線最為常見。直線長度過短時，線形變化過快，在增加駕駛員工作繁復(fù)程度的同時，也容易引發(fā)交通事故；直線長度過長時，單調(diào)的線形易使駕駛員超速駕駛或引發(fā)駕駛員的視覺疲勞，從而導(dǎo)致反應(yīng)遲鈍。此外，校園內(nèi)存在的其他線形及其組合也會對交通安全產(chǎn)生不同程度的影響。

道路線形的定量評價以《公路路線設(shè)計規(guī)范》為主，將符合標準的路段長度占路段總長的比例作為此項指標的評價依據(jù)。

1.2.2 路面抗滑性(C12)

路面抗滑性能是指車輛輪胎受到制動時沿表面滑移所產(chǎn)生的摩擦力的大小。在校園道路上，對某一輛機動車而言，當(dāng)其以相同的起始制動車速進行制動時，路面的抗滑性能越差，制動距離也就越長，這對步行的學(xué)生群體的安全十分不利。通常，抗滑性能被視為路面的表面特性，其評價標準可采用汽車輪胎與路面之間的摩阻系數(shù)，并用專用儀器進行測量。

表1 校園內(nèi)部交通安全評價指標體系

1.2.3 路面平整度(C13)

當(dāng)路面不平整不能從遠處被發(fā)現(xiàn)時，正駛過不平整路段的汽車車速突然降低，極易導(dǎo)致其后間距不遠的車輛發(fā)生追尾。同時，嚴重不平整的路面會使車輛的振幅增加，可能造成駕駛員身體不適，使其工作復(fù)雜化。

評價路面平整度可采用試驗路段上的垂直加速度與同一汽車在平整路段上的垂直加速度之比K來衡量。平整度較好的路段K=1，尚滿意的路段K=1-2，不滿意的路段K>2[3]。

表2 總體排序及權(quán)重

續(xù)表

層次B1B2B3B4B50.20710.17080.22880.10490.2884組合權(quán)重排序C230.00000.18380.00000.00000.00000.031415C310.00000.00000.34050.00000.00000.07795C320.00000.00000.30470.00000.00000.06976C330.00000.00000.35470.00000.00000.08124C410.00000.00000.00000.34630.00000.036313C420.00000.00000.00000.26190.00000.027516C430.00000.00000.00000.39190.00000.041112C510.00000.00000.00000.00000.45620.13161C520.00000.00000.00000.00000.34480.09952C530.00000.00000.00000.00000.19900.05748

1.2.4 橫斷面設(shè)置(C14)

城市道路橫斷面通常由車行道、人行道、分隔帶、綠化帶及路緣石、路拱等其他部分組成。大學(xué)校園內(nèi)的道路多為單幅路，通常僅包括車行道和人行道。

在大學(xué)校園內(nèi)機動車數(shù)量增長的同時，校園內(nèi)師生總數(shù)迅速增長，在早、中、晚的上、下課高峰，狹窄的人行道難以滿足師生步行的交通需求，行人占用車道現(xiàn)象嚴重。因此，大學(xué)校園內(nèi)橫斷面設(shè)置的定量評價主要依據(jù)人行道寬度。標準的人行道寬度可按下式計算：

ωp=Nw/Nwi

式中：ωp—人行道寬度，m；

Nw—人行道高峰小時行人流量，P/h；

Nwi—單位寬度人行道設(shè)計通行能力，P/(h·m)。

通常認為街道總寬與單側(cè)人行道寬度之比保持在5∶1-7∶1最為合適[4]。

1.2.5 照明條件(C21)

機動車交通道路照明有多項評價指標，在大學(xué)校園中我們以路面平均亮度為主要評價依據(jù)。路面平均亮度是按國際照明委員會有關(guān)規(guī)定在路面上預(yù)先設(shè)定的點上測得或計算所得各點亮度的平均值。測量路面平均亮度時，觀測點高度距地面1.5m，縱向位置距第一橫排測量點60m，橫向位置應(yīng)位于距右側(cè)路緣1/4路寬處[5]，將測量結(jié)果與《城市道路照明標準》進行比對。

1.2.6 通視條件(C22)

機動車輛行駛時，駕駛?cè)藛T為保證交通安全必須保持的最短距離稱為行車視距。行車視距分為停車視距、會車視距、錯車視距和超車視距等，其中停車視距是指駕駛員發(fā)現(xiàn)前方障礙物進行制動時所需最小安全距離[6]。不同車速下的停車視距不同，當(dāng)校園內(nèi)限速20 km/h時，停車視距取20m。

校園內(nèi)交叉口通常是無控制交叉口或停車讓行交叉口，以停車視距繪制交叉口的通視三角區(qū)，滿足不存在高于1.2m物體的三角形區(qū)域邊長分別為20m、15m、10m、5m和0m，分別賦予5-1的評分。

1.2.7 排水條件(C23)

當(dāng)?shù)缆放潘芰^差時，汽車輪胎需要穿透水膜才能與路面直接接觸。汽車高速行駛過有積水層的路面時，若胎面下動水壓力的升力等于垂直載荷，則會產(chǎn)生危險的滑水現(xiàn)象[7]。

根據(jù)《公路項目安全性評價指南》可知，道路條件主要根據(jù)排水設(shè)施進行評價。考慮到校園內(nèi)路面材料的一致性及排水設(shè)施的單一性，在定量評價東北林業(yè)大學(xué)校園交通安全時，此項取相等評價值。

1.2.8 標志覆蓋率(C31)

交通標志包括主標志和輔助標志，其中主標志又分為警告標志、禁令標志、指示標志、指路標志等。當(dāng)前大學(xué)校園內(nèi)交通標志的設(shè)置缺乏統(tǒng)一的標準，存在危險地點缺乏有效標識、交通標志被其他物體遮擋等問題。在實際評價過程中，定義標志覆蓋率為交通標志起作用的有效距離占路段全長的比率，并以此作為量化依據(jù)。

1.2.9 標線覆蓋率(C32)

道路交通標線是用不同顏色、線條、符號、箭頭、文字、立面標記、突起路標和路邊輪廓標線等所組成，按功能可分為指示標線、禁止標線和警告標線三類。當(dāng)前大學(xué)校園內(nèi)的道路標線往往具有使用率不高或因長期使用已經(jīng)難以辨認的情形，起不到對車輛和行人的有效引導(dǎo)作用。定義交通標線有效長度占路段總長的比例為標線覆蓋率，作為該項指標的量化依據(jù)。

1.2.10 交通安全防護設(shè)施安裝比例(C33)

定義交通安全防護設(shè)施作用的有效距離占路段總長的比例為交通安全防護設(shè)施安裝比例。大學(xué)校園內(nèi)最常見的交通安全防護設(shè)施是減速帶，在適宜的位置設(shè)置減速帶可迫使駕駛員降低車速，從而使師生安全通過。但并非所有防護設(shè)施都具有積極作用，在較狹窄的道路上設(shè)護欄分隔車輛與行人時，由于分給行人的空間較窄，部分行人仍會選擇在車行道上行走，同時護欄削減了原有的車道寬度，雙向皆有車輛通過時會產(chǎn)生更大的安全隱患。

1.2.11 交通量(C41)

交通量是指單位時間內(nèi)通過道路某一地點、某一斷面或某一車道的交通實體數(shù)[8]。在校園內(nèi)進行交通量調(diào)查時，應(yīng)選取若干適宜地點，在不同的時段采取人工計數(shù)法進行計量，并換算為當(dāng)量交通量。標準車型和折算系數(shù)均按照《公路工程技術(shù)標準》執(zhí)行。

1.2.12 車流密度(C42)

車流密度又稱交通密度，是指一條車道上車輛的密集程度，即某一瞬時單位長度一條車道上的車輛數(shù)[9]。在實際測量中，可由下式進行計算：

式中：K—車流密度，輛/km；

Q—單車道上的交通量，輛/h；

1.2.13 平均時速(C43)

地點車速是指汽車通過某個地點的瞬間速度。單位時間內(nèi)測得的通過道路橫斷面各車輛的地點車速的算數(shù)平均值，即為該斷面的時間平均車速[10]。地點車速可由雷達測速計測得，測量時應(yīng)注意將雷達測速計安排在與車輛行駛線成某一固定角度(約20度)處，并從行駛車輛正面接收反射波，以保證測量的準確性。

1.2.14 停車占用車道比率(C51)

道路上非停車位被停泊車輛覆蓋的總面積占路段總面積的比例稱為停車占用車道比率。評價時應(yīng)在不同時間段收集此項數(shù)據(jù)，以獲取違規(guī)停車現(xiàn)象隨時間變化而變化的規(guī)律。

1.2.15 行人占用車道比率(C52)

行人群體距道路邊線最遠處的距離與道路寬度之比稱為行人占用車道比率。不同于違規(guī)停車，占用車道的行人群體具有流動性，對機動車正常行駛的干擾更加明顯。此項數(shù)據(jù)同樣需要在不同路段及同一路段的不同時段進行收集，以全面掌握校園內(nèi)步行的交通需求隨時間變化的規(guī)律。

1.2.16 監(jiān)控設(shè)施安裝比例(C53)

監(jiān)控設(shè)施作用的有效范圍與路段總面積之比稱為監(jiān)控設(shè)施安裝比例。

2 以東北林業(yè)大學(xué)為例的定量評價

2.1 校園交通概況

東北林業(yè)大學(xué)始建于1952年，校園內(nèi)的路網(wǎng)以網(wǎng)格型為主，家屬樓、學(xué)生公寓分布較為集中，校園內(nèi)各區(qū)域功能劃分清晰。由于建成之初居民機動車保有量尚低，校園道路采用單幅路。如今變得人行道狹窄，且人行道上多植有樹木，剩余部分寬度遠不能滿足日常步行需求。

圖1 校園內(nèi)主要道路示意圖

2.2 交通安全指數(shù)計算方法及結(jié)果

項目組以交叉口為節(jié)點，將校園內(nèi)主要道路劃分為8個基本路段(圖1)，按上述指標及評價方法進行數(shù)據(jù)收集。考慮到加法模型適用于各指標對目標值的貢獻彼此獨立的情形，且某些指標的下降可由另一些指標的提高來補償，對評價值變動反應(yīng)的靈敏度較差；而乘法合成模型適用于各指標強烈相關(guān)的情形，且合成結(jié)果受較小評價值影響較大[11]，實際進行目標層評價值的計算時采用了加乘混合模型，同類指標相乘、異類指標相加，按如下公式進行合成：

式中：Z—校園綜合交通安全指數(shù)；

Wj—第j項指標的權(quán)重；

Yj—第j項指標的評價值；

n—一級指標個數(shù)；

m—某個一級指標下的二級指標個數(shù)。

計算過程中，將各類型的測量數(shù)據(jù)進行一致化和無量綱化處理，全部轉(zhuǎn)化成不受單位影響的極大型指標，且各指標的評價值均在[0,100]范圍內(nèi)，得出的目標層評價值亦屬極大型數(shù)值。計算得到的部分具有指導(dǎo)意義的評價值(如表3)。

3 存在問題及改進措施

3.1 存在問題

通過對上述目標層及各指標的比對分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前校園交通安全主要存在以下幾方面的問題：

(1)上、下課高峰期間，臨近主要教學(xué)區(qū)的路段綜合交通安全狀況普遍較差；

(2)高峰期間臨近教學(xué)區(qū)的路段上交通量大，同時路邊停車、行人占用車道現(xiàn)象也較其他路段嚴重，通行能力普遍弱于其他路段；

(3)監(jiān)控設(shè)施覆蓋率較高的路段并未有效減少停泊車輛占用車道的現(xiàn)象。

3.2 優(yōu)化措施

在分析總結(jié)出以上問題的同時，考慮到校園規(guī)模及土地功能劃分難以更改，從規(guī)劃與管理角度提出了以下幾點優(yōu)化策略。

3.2.1 加強停車管理

盡管校園主要道路上多處設(shè)有全線禁停標志，路邊違章停車現(xiàn)象仍不能完全消除。加強停車管理，可從優(yōu)化停車場規(guī)劃和加強監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用兩方面入手。

表3 晚高峰期間目標層及部分指標評價值匯總

從優(yōu)化停車場規(guī)劃的角度出發(fā)，可將校園內(nèi)的停車場按照距主要教學(xué)區(qū)由遠及近劃分為若干不同區(qū)域。如圖1所示，A,B,C三個區(qū)域?qū)λ熊囕v免費開放，D,E,F三個區(qū)域僅對師生及校內(nèi)工作人員開放，或?qū)λ熊囕v開放但除上述三類以外的車輛按時間收取停車費用，以此保證校園內(nèi)人流最密集處沒有車輛長時間在路邊停放。同時晚高峰期間學(xué)校班車會在固定時段于D區(qū)附近的路邊?？?，不利于過路行人注意到沿道路正常行駛的車輛和行駛車輛及時發(fā)現(xiàn)過路行人并減速。針對此現(xiàn)象，可在距D區(qū)最近且車位相對較多的E區(qū)劃出班車專用停車位，并在早、晚上、下班高峰期間嚴格禁止其他車輛占用。

在監(jiān)控設(shè)施應(yīng)用方面，可在校園范圍內(nèi)以現(xiàn)有監(jiān)控設(shè)施為基礎(chǔ)，采用車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)車輛從進入校園到最終停車的全過程引導(dǎo)。當(dāng)車輛到達校園的某一入口時，會被RFID技術(shù)設(shè)備識別為師生、校內(nèi)工作人員或家屬區(qū)住戶車輛，還有一些無電子標簽的外來車輛，系統(tǒng)可根據(jù)車輛類型及即時更新的各停車場剩余車位數(shù)量為其快速匹配適宜的停車場，并通過可變LED標識指引車輛前往。對于違停車輛，由監(jiān)控設(shè)施的視頻引導(dǎo)單元傳至控制中心并留存記錄，有兩次以上記錄的車輛欲進入校園時，對其按規(guī)定收取一定金額的罰款。

3.2.2 優(yōu)化公共交通

下課高峰特別是晚下班下課高峰期間，學(xué)生群體的流動具有很強的方向性，許多學(xué)生會沿校園西路前往位于南校區(qū)的新食堂就餐。由于人行道過窄，行人占用車道現(xiàn)象嚴重。盡管學(xué)校配備在校園內(nèi)運送乘客的校車，但乘坐校車的學(xué)生占少數(shù)，多數(shù)學(xué)生仍選擇步行并侵占車道，干擾校車及其他車輛的正常行駛。

針對此情形，學(xué)?？蓮牡竭_車站步行距離、候車時間、乘車安全性、車輛運行速度、車內(nèi)擁擠程度、票價合理性等角度作出調(diào)整[12]，以增加校園公共交通吸引的客流量。校車站點應(yīng)盡可能設(shè)在靠近教學(xué)樓的位置，并設(shè)置護欄使學(xué)生有序等待；在高峰期增加校車的班次，使大部分學(xué)生能夠快速乘車離開。由于行人總數(shù)的減少和機動車交通量的增加，剩余的少部分學(xué)生占用車行道的現(xiàn)象將會有所緩解。

3.2.3 維護步行系統(tǒng)

當(dāng)前校園中已有純步行道路，即學(xué)生公寓區(qū)前方道路全天禁止車輛通行，有效保障了學(xué)生在學(xué)生公寓區(qū)附近活動時的交通安全。與學(xué)生公寓區(qū)不同，教學(xué)區(qū)附近機動車交通量較大，不宜長時間禁止車輛通行。可采用分時段實行人車分離的方法，在高峰期間臨時禁止車輛進入校園西路中段，對于已經(jīng)停放在教學(xué)區(qū)附近的車輛，引導(dǎo)其通過與夏馨路平行的成棟路及與校園西路平行的校園東路駛出校園，同時還應(yīng)在人流量大的局部道路上構(gòu)建分時段的步行系統(tǒng)。

4 結(jié)語

大學(xué)校園內(nèi)部交通系統(tǒng)較普通城市道路交通復(fù)雜程度低，但人車之間的沖突卻更為顯著，因此應(yīng)引起管理者高度重視。本文從定量評價的角度入手，以規(guī)劃與管理的思路為發(fā)現(xiàn)的問題提供了相應(yīng)的改進措施。在校園道路難以大幅度修整的背景下，系統(tǒng)化、一體化的管理思想和智能化、信息化的管理模式之間的相互配合，是建設(shè)校園交通安全的主要發(fā)展方向，也是建設(shè)可持續(xù)發(fā)展校園的必由之路。

[1]孔德璇，王憲彬，臧明哲.基于AHP的大學(xué)校園交通安全定量評價研究[J].哈爾濱職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2017(1):128-130.

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責(zé)任編輯：李增華

Quantitaive Evaluation and Improvement Measures on Campus Traffic Safety Based on Additive/Multiplicative Mixed Model——With the example of Northeastern Forestry University

KONG De-xuan, WANG Xian-bin, ZANG Ming-zhe

(School of Transportation,School of information and Computer Engineering,Northeast Forestry University, Harbin,150040, China)

With the speeding acceleration of residents′ motor vehicle ownership, the conflict between motor vehicle and pedestrians on campus become more striking. Most researches on campus traffic safety are confined to qualitative analysis, starting from the quantitative aspect,based on national standards and current situation of campus traffic, the paper defines quantification methods of various indexes, and together with additive/multiplicative mixed model, and make a quantitative evaluation on comprehensive traffic safety index number and various indexes through the experimental study accomplished in Northeastern Forestry University. Based on the statistics, it aims at proposing effective improving measures on campus traffic safety, and providing references on improving campus traffic safety from the perspective of management.

Campus traffic safety; Evaluation index; Quantitative evaluation; Additive/multiplicative mixed model; Improvement measures

10.3969/j.issn.1674-6341.2017.04.013

2017-05-05

2016年度黑龍江省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目“面向東北林業(yè)大學(xué)的校園內(nèi)部交通安全評價研究”(201610225134)。

孔德璇(1996—)，女，黑龍江哈爾濱人，在讀本科生。

TU984.14

A

1674-6341(2017)04-0037-04