城市道路綠化對交通安全影響研究

陳大山,陳　昕,楊家盛，王　珂

(淮陰工學院 交通運輸與安全保障重點建設實驗室，江蘇 淮安 223003)

道路綠化作為城市道路的組成部分，越來越受到人們的重視，成為研究的熱點，但目前大部分都側(cè)重于美化、降噪防塵等功能的研究。隨著交通安全問題的日益突出，國內(nèi)外學者開始關注道路綠化帶來的交通安全問題，佛羅里達交通研究中心的一項研究對未設置綠化的路段，設置符合規(guī)范的綠化路段和設置不符合規(guī)范的綠化路段的事故發(fā)生率做比較[1]，部分學者深入探索事故發(fā)生率和道路綠化之間的關系[2,3]，得到以下結(jié)論：合理的道路綠化對能夠減少交通事故的發(fā)生,不合理的道路綠化設計往往會增加交通事故的發(fā)生率，國內(nèi)一些學者淺談了道路綠化存在的交通安全問題，給出了一些改善的建議[4-6]，部分學者進行了深入的研究，得出了道路綠化設置的相關規(guī)范如綠化植物株距、高度的計算方法等[7-9]，目前，學者對城市道路綠化安全評價方面研究相對較少，關于城市道路綠化對交通安全的影響分析不夠全面，思考角度較為單一。本文深入剖析城市道路綠化設置不合理帶來的交通安全問題，從人、車、路、環(huán)境多個角度考慮，從防眩效果、視線視距、行車緩沖效果、駕駛員心理效果和侵入道路情況五個方面建立城市道路綠化的評價體系，采用熵權(quán)法確定各指標的權(quán)重，結(jié)合TOPSIS模型建立安全評價模型，減少了評價規(guī)則過多，評價主觀性較強等對評價結(jié)果的負面影響，為道路綠化安全評價提供一些參照。

1　城市道路綠化對交通安全的影響

1.1　引起眩光

眩光主要指駕駛員在行駛過程中視野范圍內(nèi)對人眼無法適應的強光，導致駕駛員厭惡、不舒服甚至喪失明視度[10]。產(chǎn)生眩光主要有三個原因，一是株距設計較大，二是綠化高度設計不合理，車輛較高時，無法對其發(fā)出的燈光起到遮擋作用，三是植物的成活率較低，植物死亡后失去遮光功效，株距變大，導致駕駛員的視線與對向車輛照射的光線與分隔帶中軸線間的夾角不符合最小遮光角的標準。

1.2　造成交通混亂

路側(cè)綠化帶開口隨意設置，導致行人橫穿馬路的現(xiàn)象十分普遍，而且沒有在相應位置設置人行道、減速帶等警示標志，駕駛員無法及時反應，經(jīng)常造成交通混亂，誘發(fā)交通事故。

1.3　影響行車視距和視線

城市道路的幾何線形比較復雜，車流量大，交通成分復雜，尤其是在交叉口等沖突點較多的地點，植物品種選擇不當，綠化帶高度和株距設計不合理往往會影響駕駛?cè)藛T的視野，對其他車道上的交通狀況難以把握，加大了交通事故的發(fā)生風險。

1.4　遮擋交通基礎設施

道路綠化未進行及時養(yǎng)護或者選擇品種時未考慮植物的生長屬性，導致綠化植物過分高大茂密，遮擋交通信號燈、交通標志牌，引起駕駛員違反交通規(guī)則，遮擋路燈，引起照明度下降，增加了行車環(huán)境的危險系數(shù)，誘發(fā)交通事故，引發(fā)惡劣的交通影響。

1.5　侵占道路空間

部分道路綠化經(jīng)常種植高大的樹木，植物侵占道路空間，車輛變道避讓時加大了事故風險率，道路空間的減少對駕駛員的心理也會產(chǎn)生一定影響，此外，在極端天氣下，樹木傾倒對交通產(chǎn)生巨大影響，留下交通隱患。

1.6　影響駕駛員心理

合理的綠化組合可以幫助駕駛員減輕壓力，提供更好的視覺質(zhì)量，提高道路的安全性。在某些道路綠化設置中，綠化組合的節(jié)奏和韻律不合理，這樣不但沒有緩解疲勞，提高觀賞性的作用，反而形成了強烈的刺激，分散駕駛員的注意力，對駕駛員形成干擾，降低駕駛員對道路信息的敏感性，延長駕駛員的反應時間，無法及時做出判斷。

2　城市道路綠化安全評價體系的建立

2.1　道路綠化安全評價體系建立

城市道路綠化安全評價應從人、車、路、環(huán)境四個角度進行考慮。人對綠化應從生理和心理考慮，主要體現(xiàn)在舒適性和美觀性,車輛對綠化應從行駛環(huán)境考慮,體現(xiàn)在夜間防眩光、視線視距、視野等行車安全方面;路對綠化應從養(yǎng)護功能考慮，體現(xiàn)在保持路基穩(wěn)固和防止水土流失等方面;環(huán)境對綠化應從降噪、防塵等方面考慮。通過對道路綠化對交通安全的影響分析，結(jié)合相關學者對這方面的一些研究[11-14]，本文從防眩效果、視線視距、行車緩沖效果、駕駛員心理效果、侵入道路情況五個方面建立道路綠化安全評價體系，如圖1所示。

圖1　城市道路綠化安全評價體系

2.2　評價指標評分標準的確定

評價指標體系中綠化隔離帶開口設置、綠化隔離帶植物成活率、綠化密集度、交通基礎設施遮擋、路側(cè)緩沖、分流緩沖、明暗過渡緩沖、橫向通透性、植物搭配合理、植物多樣性、植被覆蓋率、凈寬和凈高，采用專家打分法，對指標值進行定量，綠化隔離帶的防眩高度，綠化隔離帶植物株距，綠化高度，綠化株徑和綠化植物間距的評分根據(jù)其實測值進行標定，評價指標評分標準如表1所示。

表1　評價指標評分標準

3　城市道路綠化安全評價模型的建立

根據(jù)道路綠化安全評價指標的特點，本文結(jié)合熵權(quán)法[15]和TOPSIS法[16]建立安全評價模型，采用熵權(quán)法確定各評價指標的權(quán)重，最大程度反映指標的原始信息，運用TOPSIS法計算相對接近度，反應評價結(jié)果；該評價模型減少了評價規(guī)則過多，評價主觀性較強等對評價結(jié)果的負面影響，提高了道路綠化安全評價的準確性。

3.1　指標權(quán)重的計算

采用熵權(quán)法設置權(quán)重，假設需要評價的道路條數(shù)為n，評價的指標為m個，對每條道路的各個指標進行定量，由此可以得到一個n×m的初始數(shù)據(jù)矩陣A

.

(1)

將該矩陣進行標準化，矩陣的每一列記為Ai，標準化后矩陣各元素記為bij，標準化的公式如下所示

(2)

根據(jù)標準化矩陣的值，計算每個指標下每個評價對該指標的特征比重cij，從而求出該指標的熵值Ej，進而求出這個指標的權(quán)重ωj，具體計算公式如下

(3)

(4)

(5)

3.2　TOPSIS法評價步驟

該評價方法通過將原始數(shù)據(jù)歸一化，結(jié)合熵權(quán)法求得的各評價指標的權(quán)重構(gòu)建加權(quán)規(guī)范矩陣，將加權(quán)規(guī)范矩陣的最大值和最小值記為正理想解和負理想解，根據(jù)歐式距離公式求得評價對象的指標值與正負理想接的距離，從而可得出評價對象與正理想解的相對接近程度，反應評價對象的優(yōu)劣性。具體步驟如下：

步驟一：將上述初始矩陣A進行規(guī)范化，規(guī)范后矩陣中每一個元素變?yōu)閥ij，利用求得的各指標的權(quán)重，構(gòu)造加權(quán)規(guī)范化矩陣B，具體計算公式如下

(6)

(7)

步驟二：確定正理想解和負理想解，將矩陣B的每一個值記為Bij，Bij越大，則表示評價越好，將正理想解記為B+，負理想解記為B-，則

(8)

(9)

步驟三：計算各評價對象指標值與為正理想解和負理想解的距離

(10)

(11)

步驟四：計算各評價對象指標值與正理想解和負理想解的相對接近程度值Li，相對接近度計算公式如下

(12)

通過比較相對接近的大小，判定道路綠化安全評價結(jié)果，Li∈[0,1]，相對接近度越高，則表示道路綠化安全度越高。

4　實例分析

本文以淮安市城市道路綠化為例進行研究，選取了淮海東路、承德北路、枚皋路、明遠路、開元路和淮海南路作為研究對象，進行道路綠化安全評價，驗證評價模型的可行性。根據(jù)各指標對六條路的道路綠化進行打分，得到的初始評價數(shù)據(jù)如表2所示。

表2　道路綠化評價初始數(shù)據(jù)

對初始數(shù)據(jù)進行規(guī)范化，運用熵權(quán)法求得各指標的權(quán)重，得到的數(shù)據(jù)如表3所示。

確定了各權(quán)重后，結(jié)合TOPSIS評價模型，對初始數(shù)據(jù)歸范化，構(gòu)造加權(quán)規(guī)范矩陣，結(jié)果如表4所示。

根據(jù)加權(quán)規(guī)范矩陣，計算各評價對象指標值與理想解的相對接近度，結(jié)果如表5所示。

根據(jù)表5得到的各道路綠化安全評價的相對接近度可以看出，開元路的相對接近度最高，說明其道路綠化安全評價最高，淮海東路，承德北路，明遠路，淮海南路道路綠化安全評價較好，枚皋路安全評價較低，由權(quán)重可以看出，防眩效果對道路交通安全影響最大，視線視距次之，防眩效果主要由分隔綠化帶的特性決定，視線視距主要受到植物種植間距，遮擋設施情況等因素的影響，因此，枚皋路安全評價較低的主要原因為該道路缺少綠化隔離帶和遮擋設施現(xiàn)象嚴重，存在較大交通安全隱患，希望該評價結(jié)果能夠為面向交通安全的道路綠化改造提供依據(jù)。

表3　道路綠化安全評價指標權(quán)重

表4　加權(quán)規(guī)范矩陣

表5　道路綠化安全評價結(jié)果

5　結(jié)束語

本文通過分析城市道路綠化對交通安全的影響，考慮道路綠化引發(fā)交通事故的多種原因，從防眩效果、視線視距、行車緩沖效果、駕駛員心理效果、侵入道路情況等方面建立了城市道路綠化安全評價體系。采用熵權(quán)法對各個評價指標進行權(quán)重設置，保證了評價指標比重的合理性，結(jié)合TOPSIS模型建立城市道路綠化安全評價模型。選取淮安市的六條道路作為評價對象，利用建立的評價模型對其進行評價，為城市道路綠化的安全評價提供一些參照。在該論文中對道路綠化評價打分時存在一定主觀性，可能會產(chǎn)生誤差，在接下來的研究中，將研究重點如何利用客觀的方法對道路綠化安全評價量化，提高評價的準確性。

參考文獻：

[1]CHEN H, FABREGAS A, LIN P S. Landscaping of highway medians and roadway safety at unsignalized intersections [J]. Accident Analysis and Prevention, 2016, 90(10):63-72.

[2]FITZPATRICK C D, HARRINGTON C P, JR M A K, et al. The influence of clear zone size and roadside vegetation on driver behavior [J]. Journal of Safety Research, 2014, 49(6):97-104.

[3]ZHAO X, RONG J. The relationship between driver fatigue and monotonous road environment [C]. Presented at the 91st Annual Meeting of the Transportation Research Board, Washington, D.C, 2012.

[4]田青.城市道路綠化與交通安全關系研究[D].南京：南京林業(yè)大學,2012.

[5]崔翠.城市道路綠化與交通安全關系分析[J].現(xiàn)代園藝,2014(8):163-163

[6]張勇.城市道路綠化與交通安全關系研究[J].民營科技,2015(8):91-91.

[7]周昊.城市道路分隔綠化帶對交通安全影響的分析[J].城市道橋與防洪,2014(12):18-23.

[8]唐桂蘭.城市道路綠化對行車視線誘導的植物合理種植間距[J].南京林業(yè)大學學報(自然科學版),2017,41(5):180-184.

[9]方偉均.東莞市區(qū)道路綠化的安全設計探討[J].綠色科技,2017(13):77-79.

[10] 肖代全,馬榮國,李鐵強.高等級公路中央分隔帶綠化植物的防眩效果[J].西南交通大學學報,2010,45(3):470-475.

[11] 肖代全.公路綠化對行車安全的典型影響及其評價[J].公路,2011(2):169-175.

[12] 王軍鋒.道路景觀評價指標體系研究[D].西安:長安大學,2005.

[13] 袁黎.公路路側(cè)景觀綠化評價指標體系研究[J].華東交通大學學報,2017,34(5):72-80.

[14] 聞龍,吳高南.基于交通安全的公路路側(cè)綠化景觀評價[J].科技視界,2014(29):312-313.

[15] 朱可寧，龔波．高速公路特長隧道出口段駕駛?cè)诵睦碡摵勺兓?guī)律[J]．交通科技與經(jīng)濟，2017，19(3)：6-9．

[16] 郭禮照，楊三強，周良川，等．基于模糊層次分析法的高速公路交通安全綜合評價[J]．交通科技與經(jīng)濟，2017,19(2):8-12.

[17] 趙麗娜,王立曉.基于灰關聯(lián)TOPSIS法的交通方式選擇模型[J].交通科技與經(jīng)濟,2017,19(3):10-13.

[18] 李慧穎，盧冬生，張騰，等．基于VISSIM 仿真的重型車混入率對干線公路安全影響分析[J]．交通科技與經(jīng)濟，2017，19(3)：1-5．