于恩亞 姜海艷

(1.中交第二公路勘察設(shè)計研究院有限公司，湖北武漢 430056; 2.湖北城市建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北武漢 430023)

0 引言

隨著社會的發(fā)展，公路在社會發(fā)展中發(fā)揮著越來越重要的作用。但是公路運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展也帶來一些對環(huán)境和社會的負(fù)面影響，道路安全問題已經(jīng)成為全世界共同關(guān)心的問題。因此，對現(xiàn)有道路進(jìn)行安全分析、評價、尋找事故多發(fā)點，并采取可行的措施來改善道路安全狀況，具有重要的意義。

1 關(guān)于可能速度

1.1 可能速度的概念

可能速度是指在天氣良好、交通條件良好的情況下，技術(shù)較好的駕駛員駕駛汽車可能達(dá)到的速度。采用可能速度評價道路線形，能夠檢查路線的參數(shù)及要素設(shè)置是否合適、道路縱坡及平縱組合是否恰當(dāng)，進(jìn)而可以有針對性地調(diào)整各個指標(biāo)，使之達(dá)到較好的組合。利用可能速度的方法檢測道路線形，可以解決利用設(shè)計速度設(shè)計的不足，使道路線形更加協(xié)調(diào)、安全。

1.2 可能速度與運(yùn)行速度的區(qū)別

可能速度與運(yùn)行速度都可以指導(dǎo)、檢驗和評價線形設(shè)計，但是兩者是有區(qū)別的。運(yùn)行速度是道路上實測的數(shù)據(jù)，主要用于對已建公路的評價，可以指導(dǎo)公路改建或安全設(shè)施的設(shè)置;可能速度是汽車可能達(dá)到的最大速度，該數(shù)值不能在道路上實際獲得，只能利用公路平、縱線形指標(biāo)，通過建立理論預(yù)測模型獲得。可能速度為最大速度，運(yùn)行速度一般小于可能速度［1］。

1.3 引用可能速度的目的與可行性

引入可能速度線形設(shè)計的目的是檢查道路線形的連續(xù)、均衡和安全性，對存在安全隱患的路段的平縱指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整，從而達(dá)到控制車輛超速行駛的目的，并作為安全設(shè)施及其他指標(biāo)設(shè)計。因此，該方法是可行的。

1.4 可能速度預(yù)測方法簡介

1)加速度。

汽車行駛時存在三種加速度:分別為橫向加速度、軸向加速度、豎向加速度?？赡芩俣鹊拇笮∮奢S向加速度決定，但又受到橫向和豎向加速度的控制。乘客對加速度的反應(yīng)有:不能忍受、能忍受或舒服三種感受，因此加速度可以作為衡量可能速度的因素。

2)加速度標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)于加速度值大小對乘客感覺的影響，我國尚未作出相關(guān)的規(guī)定，但是一條路線應(yīng)該是連續(xù)的，反映到道路上是平面線形前后指標(biāo)應(yīng)該均衡，前后縱坡之間不存在較大變化。關(guān)于橫向加速度ah大小可以參考德國標(biāo)準(zhǔn):

ah=1.8m/s2舒適;ah=3.6m/s2能忍受;ah≥5.0m/s2不能忍受。

2 建立基于可能速度評價指標(biāo)體系

按照系統(tǒng)性、科學(xué)性、實用性等原則，建立基于可能速度的評價指標(biāo)，從驟變數(shù)量，最大速度量，相對速度差值，剩余橫向力等4個方面考慮，建立層次結(jié)構(gòu)的道路設(shè)計安全性評價指標(biāo)體系。

2.1 驟變數(shù)量

根據(jù)可能速度圖，可以統(tǒng)計可能速度驟變段落的數(shù)量。驟變數(shù)量可以反映該范圍內(nèi)路線平面線形圓曲線半徑的大小，受限路段的多少。驟變數(shù)量越多，汽車剎車的次數(shù)就越多，行車安全性越差。驟變數(shù)量可分為以下幾類分別統(tǒng)計:

速差量:ΔV≤10km/h的數(shù)量;10km/h＜ΔV≤ΔV max的數(shù)量;ΔV＞ΔVmax的數(shù)量。其中，ΔV max為最大速差量。

2.2 最大速度量

根據(jù)可能速度圖，可獲取路線方案的最大速差量ΔV＞ΔVmax值，此值反映車輛行駛的安全性程度。

2.3 相對速差值

相對速差值包括:最高可能速度與設(shè)計速度的差值，設(shè)計速度與最低可能速度的差值。

2.4 剩余橫向力

當(dāng)計算超高值大于最大超高值時，需要超高抵消的橫向力與實際采用超高值所能抵消的橫向力之間存在差值，該差值稱為剩余橫向力。

橫向力計算公式為［3］:

其中，X為橫向力;V為可能速度;RP為路線圓曲線半徑;ih為道路超高值;G為汽車重力。

當(dāng)ih≤ihmax時，不存在剩余橫向力，而當(dāng)ih＞ih max時，存在剩余橫向力。剩余橫向力給行車安全帶來很大威脅。

3 層次排序

3.1 構(gòu)造判斷矩陣

對準(zhǔn)則層各指標(biāo)的相對重要性進(jìn)行排序比較，計算相對權(quán)重，構(gòu)造判斷矩陣，如表1所示。

表1 判斷矩陣的一般形式

表1中aij表示指標(biāo)Ai與指標(biāo)Aj相比，對于指標(biāo)Aj的相對重要性程度［2］。

在層次分析法中可以用方根法計算最大特征值和特征向量。

1)計算每行元素的乘積Mi:

2)計算Mi的n次方根 ω(0)i:

得到所求向量 ω =(ω1，ω2，…，ωn)T。

4)最大特征值λmax:

3.2 一致性指標(biāo)

在計算出結(jié)果后要對每一個判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗，確保權(quán)重合理。計算公式如下:

其中，n為矩陣的階數(shù);λmax為最大特征值;R隨著n的變化而變化，具體數(shù)據(jù)見表2。

表2 R與判斷矩陣階數(shù)的關(guān)系

3.3 層次總排序

目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和方案層共同組成層次模型，準(zhǔn)則層C對目標(biāo)層A的絕對權(quán)重為:

對準(zhǔn)則層的各準(zhǔn)則C，方案層P中n個方案的相對權(quán)重為:

則各方案對目標(biāo)層A的絕對權(quán)重為:

其中，n為方案層方案的總個數(shù)。

4 評價結(jié)果計算

為了得到合理的評價結(jié)果，需建立一個評價標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)項目的特點設(shè)置了五級指標(biāo)值劃分等級，最優(yōu)的為一級，最差的為五級。并根據(jù)各個等級劃分了指數(shù)范圍，評價系統(tǒng)選擇的指數(shù)取值范圍為［0，100］，如圖1所示。

圖1 指標(biāo)分級值和指數(shù)分級值

在對公路的各項指標(biāo)確認(rèn)并統(tǒng)計后，根據(jù)重要性對其進(jìn)行分級標(biāo)定，并換算為相應(yīng)指數(shù)，利用加權(quán)求和可得:

式中:wi——單項指標(biāo)的權(quán)重值;

ui——單項指標(biāo)的指數(shù)值。

根據(jù)上面的計算結(jié)果，來確定道路的安全性水平等級(如表3所示)。

表3 道路線形安全性等級

5 實例應(yīng)用

以下以某一在建高速公路為例，對其進(jìn)行安全性評價，以檢驗其是否安全。根據(jù)上述步驟，首先確定各評價指標(biāo)，進(jìn)而根據(jù)各指標(biāo)的重要性程度確定各自權(quán)重，獲得相應(yīng)的指數(shù)值，指標(biāo)權(quán)重計算結(jié)果如表4所示。最后計算該道路線形方案設(shè)計綜合得分為88.56分，屬于二級優(yōu)秀，評價結(jié)果和該道路的實際情況是基本一致。

表4 道路設(shè)計安全性評價指標(biāo)權(quán)重、指標(biāo)值及指數(shù)換算

6 結(jié)語

道路路線決定了可能速度的大小，本文利用可能速度對道路方案進(jìn)行安全性評價，可以彌補(bǔ)利用設(shè)計速度設(shè)計的不足，使道路線形更加協(xié)調(diào)、安全。

［1］楊少偉.可能速度與公路線形設(shè)計方法研究［D］.西安:長安大學(xué)博士學(xué)位論文，2004.

［2］趙煥臣.層次分析法［M］.北京:科學(xué)出版社，2000.

［3］張雨化.道路勘測設(shè)計［M］.北京:人民交通出版社，1997.

［4］裴玉龍.道路交通安全［M］.北京:人民交通出版社，2004.