云南省改扩建低等级公路运营安全性评价方法研究

摘 要：通过对低等级公路改扩建前后道路特征和事故特征的分析，得到改扩建低等级公路交通事故的主要致因；对比不同评价方法的适用性，选择安全审查与设计一致性相结合的危险指数评价法对改扩建低等级公路进行安全评价，基于云南省改扩建低等级公路交通事故主要致因，选择接入口、路侧、路面、交通设施等作为评价指标。

关键词：改扩建 低等级公路 安全评价 危险指数法

中图分类号：U492 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）02（a）-0075-05

由于低等级公路在改扩建后等级提高、通行能力增大、行车速度提高，容易诱发交通安全事故。云南省低等级公路受山区道路地形地质条件的影响，部分路段出现长下坡，小半径弯道等特殊路段，因此改扩建后运营初期更易引发交通事故。为更好地解决低等级公路改扩建工程存在的交通安全问题，根据云南省低等级公路改扩建工程的特点，针对性地进行安全性评价方法研究具有以下重要的意义。

（1）运营初期阶段通过进行安全性评价，找出改扩建低等级公路交通安全特征变化规律，明确道路交通安全运行要点，提高道路安全水平，为减小事故发生概率，降低事故严重程度及合理的安全改善提供基础。

（2）通过低等级公路改扩建工程安全性评价的实施，以较少的投入获得道路全寿命周期的安全效益最大化。

（3）通过实施道路交通安全评价，使各方更关注低等级公路改扩建工程运营阶段的安全性，促进该领域道路安全技术、标准方法的进步。

综上所述，以创造安全道路施工环境和检查改扩建道路交通安全隐患为目的的低等级公路改扩建工程安全性评价，具有重大的研究意义和实践价值。

1 国内外研究现状

国外对道路交通安全评价的研究较早，且十分丰富。20世纪40年代后，发达国家普遍开展了交通量的调查工作，拥有了交通量数据以后，开始了对道路交通安全进行评价。Norden[1]，J·S·CHEN和S·C·WANG[2]分别提出了质量控制法和临界率法来鉴别危险路段；Smeed R·J·[3]根据欧洲20个国家的交通事故调查事故数据，对事故次数与机动车及人口数量进行了回归分析，建立了Smeed模型；但由于利用事故数据评价具有“大样本，长周期”的缺点，Haydn[4]提出了非事故统计的交通冲突技术评价法；在20世纪80年代中期后，安全审核是一种较成熟而有效的道路安全性评价方法。英国、美国、德国政府皆制定了道路安全核查规范和程序，并向全国推广。另外，一些学者致力于设计一致性评价法，Lamm[5]首先提出了基于运行车速的三个线形一致性评价标准：线形单元中运行车速与设计车速的差；相邻连续断面的85%位车速差；车辆稳定性评价，用预测的侧向摩擦系数与所需侧向摩擦系数的差值来表示。Krammes[6]则分析了线形设计的连续性对安全的影响。

我国对道路安全性的研究起步较晚，主要采取的是借鉴国外较成熟的方法，对其加以改进，使之适应我国的国情。郭应时[7]，祁素升[8]分别从投资收益和交通安全仿真技术的角度对安全审计评价法在我国高等级公路上的应用进行了探讨；陈永胜[9]等结合湖北省公路的道路要素资料与公路事故资料，对安全审计法进一步的安全取值区间进行了划定；王广山[10]根据其搜集的事故资料，以路段平均半径、路段最大最小半径之比、路段曲线相对长度、路段平均竖曲率四个路段线形指标以及路段长度为参数建立了国内高速公路设计一致性模型；徐道涵[11]等对双车道公路线形进行安全评价研究，揭示了线形一致性和速度连续性的内在关系；张宇辉[12]提出了具体的基于运行车速的路线一致性设计流程，并对辽宁省某拟建高速公路进行了分析。

在山区低等级公路安全评价方面，雷燕[13]以事故数、伤亡人数和财产损失为评价指标，从点、线、面三个层次对云南省道路交通安全给予了评价；鲁巍巍[14]通过对交通事故统计数据中的四项统计数据进行研究，利用主成份分析法对湖南西部山区公路交通事故发生的时间、原因、形态、发生交通事故的道路线形和天气状况分别进行了综合评价；赵磊[15]将山区公路分成直线段、纵坡段、平曲线段、平纵结合段四种路段，利用设计一致性评价法对交通流在每种路段上的运行速度进行建模预测，计算各路段安全度，并得出全路交通安全度；翟东营[16]同样利用基于运行速度的设计一致性方法对农村公路进行了安全评价；任晓佳[17]则利用模糊评价法和层次分析法建立农村公路交通安全评价模型。

可以看出国外开展道路交通安全评价的相关研究已经较为全面，而我国的道路交通安全评价研究主要集中于高速公路和一级公路的研究较多，目前也出现了一些针对山区公路和低等级公路的交通安全评价研究，但评价方法较为单一，多是改进高等级公路评价方法，尚未针对低等级公路和山区公路的特点进行系统和全面的评价，对于山区改扩建低等级公路的相关研究则更少。因此，有必要针对山区改扩建公低等级路的交通安全特点进行研究，在国内外现有安全评价研究的基础上，寻找适合山区改扩建低等级公路交通安全评价的方法。

2 改扩建低等级公路安全特征分析

2.1 道路特征分析

低等级公路在改扩建后的运营初期阶段存在以下几种问题。

（1）车道数增加，客观上大小车由混合行驶变为分车道行驶，快慢车道的速度差变大，危险程度相对提升，同时，车道变换也将更加频繁，安全隐患增加。

（2）路面加宽，驾驶员对沿线道路交通设施的视认性将发生变化。

（3）交叉口扩大、增加或形式发生变化，交通冲突路段增多，甚至出现交织区，这对行车安全构成新的威胁。

（4）道路条件的改善必将吸引更多的交通量，交通组成的复杂性、交通流的随机性及交通管理的困难性增大等。

2.2 事故特征分析

本文选取云南省文天线、文都线、珠西公路、昆禄公路2007年至2011年交通事故资料进行统计分析，四条公路改扩建之前为三级公路，2011年改扩建完成后为二级公路。所得结论有以下几点。

（1）事故数量。旧路经过改扩建以后，线形、路面状况等都发生了巨大的变化，运营初期交通安全设施还没有完善，驾驶员对新改建完成的道路不熟悉，又因为新修路面状况良好，线形较以前的旧路有了很大的提高，行车速度也随之提高，因此交通事故数量急剧增加。2011年公路改扩建完成后事故数量剧增到达119起，大大超过了2007年至2010年年平均交通事故数量67起。

（2）事故伤亡。由于路面加宽、路面状况改进等条件优化之后，交通量与之前的低等级公路有了较大的增长，行车速度也随之提高，新改扩建完成的公路在短期时间内存在一段逐步适应的过程，在该时期内单位车辆事故发生率和单位车辆伤亡率比旧路更高。2011年公路改扩建完成后死亡人数为73人，受伤人数总数为128人，超过2007年至2010年平均每年死亡58人，受伤106人。

（3）事故路段分布。改扩建公路的事故多发路段主要以高路堤、单个急弯、连续急弯以及接入口这四种路段为主，有接入口的路段极易引发交通事故，占到事故多发路段比例的55%高路堤路段，单个急弯和连续急弯所占比例分别为37%，13%和5%。

（4）交通事故形态分布。改扩建低等级公路交通事故的形态主要有碰撞、碾压、刮擦、翻车和坠车等，其中碰撞和碾压事故分别占到57.45%和14.89%。碰撞事故主要是由于改扩建公路依山而建，急弯路段经常受山体、植被等遮挡，路侧环境良严重影响驾驶员的行车视距。碾压事故主要是因为改扩建公路经过的集镇较多，这些路段接入口设置大都不规范，而公路升级改建后，行车速度提高，这对横穿公路的当地居民构成了很大的安全隐患。

3 安全评价指标选取

目前，云南省改扩建公路运营时间短，交通事故数据量少，事故严重程度不一，影响因素多。历史事故数据是衡量道路安全性能的重要指标，但是其弱点是高度随机性。鉴于这种高度随机性，使用1至3年的事故数据，这是一个相对持续时间较短的样本，它难以用来预测长期的事故发生率。有的改扩建公路路段和接入口在几年时间内，许多地方的都没有发生事故，或至多发生过一起事故，如果仅从该路段没有事故数据，就判断它是安全的，这是不正确的，并且从该路段提供的事故数据来估计其长期预期的安全性能，依据也不足。因此，单一的事故指标不足以表征调查道路的安全状况。

基于线形设计一致性来鉴别道路的危险路段，这种方法采用理论和实验的模型来评估线形设计的一致性，分析的结果尽管能确定线形不一致的路段，但是不能够将潜在的事故产生的因素凸显出来。

安全审查评价方法虽然有助于评价人员发现潜在事故因素，在评价时按一定的逻辑进行，避免遗漏问题，但仍属于定性的评价，受主观因素和经验影响，局限性较大，无法对系统做整体动态性评价。

综上所述，我们需要一种既能鉴别出危险路段，凸显潜在的事故因素，有能便于评价人员评价的方法，以达到最佳的成本效益比。因此，针对这种现状，对于云南省改扩建公路安全评价，本文采用危险指数评价法[18]，结合道路安全审查法和设计一致性评价，根据云南省改扩建低等级公路的安全特征，从改扩建公路的交通量，车辆运行速度、接入口、几何线形、路侧环境、交通安全设施等多个因素来对改扩建公路进行安全评价。

4 危险指数评价法

Salvatore Cafiso[18]的危险指数评价法最初是用于双车道农村公路，本文在其基础上，针对云南省改扩建低等级公路的安全特征，改进了危险指数评价法，使之适用于云南省低等级改扩建公路。危险指数由三个风险因素组成：曝露于道路危险环境的因素（安全曝露度因子），汽车发生事故的可能性（事故发生的可能性因子），事故导致的严重程度（事故严重性因子）。

危险指数公式如下：

危险指数=安全曝露度因子×事故发生的可能性因子×事故严重性因子

4.1 安全暴露度因子

安全曝露度因子用来衡量道路使用者暴露于危险道路的程度，综合考虑了交通量和路段长度情况，公式如下：

4.2 事故发生的可能性因子

事故的频率因子取决于路段的安全设施，这可由两种分析方法进行评估：道路安全审查和设计一致性评价。

4.2.1 道路安全审查

（1）道路安全审查的内容。

改扩建公路运营阶段的安全审查，从安全的角度进行系统检查，以评价接入口、路侧、道路设施等是否合理。将调查路段每200 m划分为一段，安全问题分级如下：高层次问题（得分等于1），低层次问题（得分等于0.5），没有问题（得分等于0）。

表1用来定义安全问题的评估标准：接入口，路侧，急弯，标志，轮廓标，标线，路面，视距，路肩，窄桥。为了提高对安全问题的评价，对每个项目又分的更为详细（见表1）。

（2）计算每个安全问题的得分。

2为考虑到两个方向的因素。

（3）计算PAj。

①接入口。

有直接入口的道路，可以显着增加意外事故的发生率。接入点（例如，平曲线的入口）的位置是非常危险的。我国交通部公路科学院进行了接入口因素事故修正因子的研究做了一些基础工作[19]，给出了接入口密度与事故之间的关系，即接入口密度每增加一个单位，总事故率增加69.14%，总事故率随着接入口密度的增加而增加。

②标志。

对交通安全的影响最大的是警告标志。他们引起道路使用者关注那些意想不到的道路条件和情况，提供有关安全行为的建议。禁令标志，如车速限制，可以将影响安全行车行为的重要信息传达给道路使用者。对于没有或无效的标志，相对危险因素被假定为等于20%[20]。

③轮廓标。

白天道路的轮廓一般可以由路面标线有效地显示出来。在夜间和阴雨条件下，往往需要采用不同的方法来显示远程路线的轮廓。在任何情况下，轮廓标都是一个重要的安全因素，在平曲线上，尤其是孤立的一个小半径曲线，它是至关重要的。人字形线形诱导标志是一个重要的交通设施，用来警告司机曲线的严重程度轮廓标。缺少或无效的人字形线形诱导标志，损坏、丢失的路标或护栏轮廓标可导致发生事故的风险增加30%[21]。

④标线。

一项调查研究了道路标线在交通事故的作用，得出的结论是改善标线状况是有较好的成本效益。如果没有或无效的边缘线和中线，事故风险相对增加20%[20]。

⑤路面。

摩擦是对铺装道路安全影响的最大因素。路面的抗滑性能是一个重要的安全因素，尤其是当路表面是潮湿的。一些研究表明，当摩擦值低于一定值时，发生事故的风险增加，摩擦不均匀也会影响道路安全，已被很多的研究证明。均匀度和摩擦相对不足，ΔAF被确定为10%[18]。

⑥视距。

平曲线和竖曲线视距不足，是一种常见的事故促成因素。文献报道视距改善措施的效果广泛不同的价值，考虑到这种变化，在本文中，平曲线和竖曲线视距不足的情况下ΔAF被选定为50%。

⑦路肩宽度。

这里的路肩所指的是尽管铺装的硬路肩。路肩宽度对高交通流量的影响十分明显，如果AADT超过2000辆/天，很窄的路肩相较于理想的路肩，有关事故发生的概率增加50%。如果AADT小于400辆/天，有关事故发生的概率增加15%[22]。AADT值在100～400辆/天之间时，ΔAF采用插值法确定。

⑧宽路窄桥。

国内外研究表明[23]，桥梁自身的宽度与交通事故率的关系并不大，而桥梁与道路宽度的差值却与交通事故率有很大的关系，根据统计资料，当道路宽度大于桥梁宽度时，相对交通事故率急剧增加，如表2所示。

将上文所述的事故风险相对增加量进行汇总（见表3）。

（4）计算道路安全审查事故发生的可能性因子（RSI PA）。

4.2.2 设计一致性评价

设计一致性评估安全模块定义了三个设计等级：不好，一般，好。本安全模块结合了两个安全标准，见表4。

标准一：运行速度与设计速度的偏差值。运行速度是在特定路段上，在干燥、潮湿的条件下，85%的驾驶员行车不会超过的行驶速度，简称V85。通常选用在速度累计分布曲线上的第85%百分位点的车辆行驶速度作为运行速度V85。

标准二：相邻路段间运行速度V85的偏差值。

安全评价模块，好的设计等级对应的权重因子为“+1”，一般设计等级对应的权重因子为“0”，不好的设计等级对应的权重因子为“-1”。对每个路段多次测速得到的结果进行处理得到V85，处理方法参考文献[18]，当x≥0.5设计等级是好的，几何设计元素分数（）等于0；如果-0.5

事故的严重程度作为衡量严重事故（伤害或致命）在事故总数的比例。有两个因素被认为是显著名的：一个是运行速度，另一个是路侧的危险。

5 结语

本文通过对改扩建后低等级公路道路条件特征变化分析和安全特征变化分析，从定性角度分析低等级公路改扩建给车辆运行带来的变化，并研究道路安全特征的改变及可能产生的安全问题。以云南省内若干条新建或改扩建多车道低等级公路运营初期阶段收集的交通运行、事故数据为基础，运用统计分析和因果联系等方法，对低等级公路运营初期阶段的交通运行特征、交通事故特征进行科学分析和严密推理，进而推断运营初期阶段低等级公路交通安全的主要问题和影响因素。对比不同评价方法的适用性，选择了安全审查与设计一致性相结合的危险指数评价法进行评价，并在云南省改扩建低等级公路安全特征分析的基础上，选取了相应的评价指标。本文进一步研究的重点是对安全评价结果进行分级处理，并给出相应等级的安全保障措施。

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