李愛民

（交通運輸部公路科學(xué)研究院 北京100088）

0 引 言

針對我國重特大道路交通事故多發(fā)的山區(qū)公路網(wǎng)，《國家道路交通安全科技行動計劃》課題二應(yīng)用科學(xué)和技術(shù)的手段，分析了山區(qū)公路網(wǎng)交通事故的產(chǎn)生原因，通過技術(shù)創(chuàng)新和集成應(yīng)用，構(gòu)建了山區(qū)公路網(wǎng)安全保障技術(shù)體系，形成了一系列國家和行業(yè)山區(qū)公路安全保障技術(shù)指南和標準，達到降低交通事故的發(fā)生率，特別是大幅度的減少群死群傷等重特大交通事故的目標。

1 山區(qū)公路網(wǎng)安全問題特征分析

為了進一步改善山區(qū)公路網(wǎng)交通安全環(huán)境，針對山區(qū)高速公路、國省干線及農(nóng)村公路，首先開展山區(qū)公路網(wǎng)安全問題特征分析。

1．1 山區(qū)高速公路

山區(qū)高速公路具有大型車輛比例上升、超載嚴重、客貨車運行速度差大等交通特征。在事故特征方面，呈現(xiàn)“死亡人數(shù)上升、萬車死亡率下降”的趨勢（見圖1），追尾、撞固定物、對撞是主要事故形態(tài)，貨車在連續(xù)下坡路段制動失靈導(dǎo)致的重特大事故越來越突出，不利氣象條件對行車安全的影響明顯，見圖2［1－2］。

1．2 山區(qū)國省干線

山區(qū)國省干線技術(shù)等級低，車型以客貨車為主。其事故特征是：①貨車和摩托車是重特大事故主要肇事車型（見圖3）；②大客車、中型客車是一次死亡10人以上的特大事故主要肇事車型；③墜車事故是1次死亡10人以上的特大事故的主要事故類型，見圖4；④惡劣氣象引發(fā)的事故多［2］。

圖1 1994～2011年高速公路事故死亡人數(shù)變化Fig．1 Fatalities of expressway crashes 1994～2011

圖2 2011年高速公路交通事故形態(tài)分布Fig．2 Morphological distribution of expressway crashes in 2011

圖3 重特大事故主要肇事車型分布圖Fig．3 Perpetrator vehicle type distribution in serious crahes

圖4群死群傷事故形態(tài)分析Fig．4 Serious crash morphology analysis

1．3 山區(qū)農(nóng)村公路

山區(qū)農(nóng)村公路傍山臨崖，技術(shù)等級及指標均低，交通量小，運行速度低，見圖5。其事故特征是：①重大事故中，刮撞行人事故最多；②墜車是農(nóng)村公路死亡10人以上特大交通事故的主要事故形態(tài)；③摩托車是一般事故、重特大事故肇事比例最高的車型；④中型客車是1次死亡10人以上肇事比例最高的車型，見圖6［3］。

圖5 農(nóng)村公路道路等級比例圖Fig．5 Proportion of rural highway grade

圖6 農(nóng)村公路死亡10人以上特大交通事故肇事車型分布圖Fig．6 Perpetrator vehicle type distribution in serious crahes with more than 10fatalities in rural highway

2 山區(qū)公路網(wǎng)安全保障技術(shù)體系

根據(jù)山區(qū)公路網(wǎng)安全問題特征分析，針對山區(qū)高速公路、國省干線及農(nóng)村公路的特點，從設(shè)施（靜態(tài)）和路網(wǎng)運行（動態(tài)）2個方面，提出成套安全保障支撐技術(shù)，構(gòu)成山區(qū)公路網(wǎng)安全保障技術(shù)體系及標準體系，見圖7。

圖7 山區(qū)公路網(wǎng)安全保障技術(shù)體系架構(gòu)圖Fig．7Mountain highway network safety enhancement technology architecture diagram

該體系與以往安全保障技術(shù)應(yīng)用模式的區(qū)別在于：

1）通過開展路網(wǎng)級的交通安全風(fēng)險評估和路段級的安全評價，能夠?qū)崿F(xiàn)區(qū)域安保工程實施路段的科學(xué)選取。

2）通過應(yīng)用安保決策支持技術(shù)，能夠合理安排區(qū)域年度安全保障實施計劃，實現(xiàn)區(qū)域安全保障效果與安全效益的最優(yōu)。

3）該體系對于設(shè)施安全保障能力的提升給出了以路網(wǎng)風(fēng)險評估為支撐的周期性循環(huán)模式，構(gòu)建了持續(xù)改進的區(qū)域安全保障實施體系。

4）該體系給出了針對路網(wǎng)運行日常監(jiān)管和惡劣氣象條件下的安全保障技術(shù)支撐。

2．1 交通安全風(fēng)險評估技術(shù)

路網(wǎng)風(fēng)險評估是從道路基礎(chǔ)設(shè)施提供的平均交通運行風(fēng)險水平角度，量化測評路網(wǎng)各組成部分交通事故發(fā)生情況及損失的可能程度并分級，基于評估結(jié)果制定最優(yōu)化的安全完善策略，量化未來安全效果。主要研究成果有：

1）研發(fā)了先進的公路網(wǎng)交通安全風(fēng)險評估信息采集技術(shù)及裝備，可實現(xiàn)公路線形、標志標線特征等40多個風(fēng)險評估要素進行連續(xù)、動態(tài)、標準化采集和分析提取。

2）對采集到的公路線形、防護設(shè)施、路側(cè)情況等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，按照各項數(shù)據(jù)要素的閾值進行分類編碼。

3）首次建立了適合我國國情的山區(qū)公路網(wǎng)交通安全風(fēng)險評估模型，包含風(fēng)險評估變量17個，囊括綜合交通事故、道路設(shè)施、交通運行3方面特征指標。

4）集成上述成果，研發(fā)了公路網(wǎng)交通安全風(fēng)險評估系統(tǒng)，可直觀展現(xiàn)路網(wǎng)交通安全風(fēng)險時空演化規(guī)律，制定路網(wǎng)安全保障工程策略，見圖8、9。

圖8 交通安全風(fēng)險評估信息采集車及車載系統(tǒng)界面Fig．8 Traffic safety risk assessment information collection vehicles ＆on board system interface

圖9 公路網(wǎng)交通安全風(fēng)險評估系統(tǒng)軟件界面Fig．9 Highway network traffic safety risk assessment system software interface

2．2 安全評價技術(shù)

通過交通事故資料、交通流數(shù)據(jù)以及駕駛操作行為等的分析，建立基于交通事故因聯(lián)關(guān)系、駕駛期望、交通流特性和三維動態(tài)視距的安全評價技術(shù)。對現(xiàn)有基于安全檢查表的安全評價方法進行了補充和完善，對基于安全性能預(yù)測的評價方法進行了驗證分析。針對山區(qū)公路橋梁、隧道、連續(xù)長下坡、跨線橋等特殊路段較多的特點，提出了相應(yīng)的交通安全與運行安全評價技術(shù)，以及山區(qū)公路養(yǎng)護路段的安全評價技術(shù)?；谏鲜龀晒?，構(gòu)建了山區(qū)公路網(wǎng)安全評價技術(shù)體系，見圖10。

2．3 主動誘導(dǎo)技術(shù)

主動誘導(dǎo)技術(shù)的目的是通過靜態(tài)安全保障設(shè)施的設(shè)置，創(chuàng)造安全、滿足駕駛期望的行車環(huán)境，其主要支撐技術(shù)包括標志標線設(shè)置技術(shù)和速度管理技術(shù)。

圖10 山區(qū)公路網(wǎng)安全評價技術(shù)體系結(jié)構(gòu)圖Fig．10 Mountain highway network safety evaluation technology architecture diagram

1）標志標線設(shè)置技術(shù)。交通標志是預(yù)防交通事故的成本效益比最高的安全設(shè)施。依托指路標志信息分級技術(shù)構(gòu)建了基于路網(wǎng)功能屬性的指引系統(tǒng)，實現(xiàn)了高速公路、國省干線公路網(wǎng)、鄉(xiāng)村公路網(wǎng)的指路標志的系統(tǒng)銜接。研發(fā)了解體消能交通標志結(jié)構(gòu)（見圖11）、低風(fēng)載交通標志板新結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，開創(chuàng)了我國標志寬容設(shè)計的理念。

圖11 解體消能交通標志結(jié)構(gòu)Fig．11 Disintegration of the energy dissipation of traffic signs structure

標線是適用各種環(huán)境的低成本誘導(dǎo)設(shè)施，標線與標志、輪廓標、警示樁等誘導(dǎo)警告設(shè)施配合使用能夠增強誘導(dǎo)功效。

2）速度管理技術(shù)。速度管理技術(shù)主要解決公路限速值決策與行駛速度控制2類技術(shù)問題：通過運行速度預(yù)測模型，限速值確定方法與程序，基于安全、高效、節(jié)能、減排的限速值決策模型和公路運行速度協(xié)調(diào)控制策略軟件系統(tǒng)等實現(xiàn)了公路限速值決策技術(shù)；通過薄層鋪裝、減速標線、視錯覺標線以及考慮駕駛員心生理因素的新型速度管理設(shè)施實現(xiàn)了車輛行駛速度控制技術(shù)，見圖12、13。

圖12 急彎路段速度管理設(shè)施Fig．12 Sharp bends sections speed management facilities

圖13 交叉口速度管理設(shè)施Fig．13 Intersection sections speed management facilities

2．4 被動防護技術(shù)

被動防護技術(shù)的目的是通過路側(cè)、中央分隔帶及橋梁防護設(shè)施等被動安全防護設(shè)施設(shè)置，當發(fā)生路側(cè)事故時，降低事故嚴重程度，其主要支撐技術(shù)包括新安全性能評價標準，路側(cè)危險程度評價技術(shù)，在用防護設(shè)施的驗證，新型防護設(shè)施開發(fā)。

以當前交通參數(shù)為基礎(chǔ)，建立了新的公路交通安全設(shè)施安全性能評價標準。增加活動護欄、護欄端頭、護欄過渡段碰撞實驗條件，細化完善護欄碰撞試驗一般規(guī)定，制定新的設(shè)施安全性能評價指標體系，形成了公路護欄安全性能評價標準（JTG／T F83）修訂報批稿。

建立了路側(cè)安全性量化分級體系，考慮可操作性和易用性，將路側(cè)安全等級定為4級（I級，II級，III級，IV級），等級越高表示路側(cè)危險程度或安全隱患越大。

應(yīng)用本研究制訂的《公路護欄安全性能評價標準》（JTG／T F83修訂報批稿）、美國標準（MASH2009）和歐盟標準（EN1317）［4－5］對目前普遍使用的15種安全設(shè)施的安全性能進行驗證評價，對于不通過的設(shè)施提出改進措施，達到護欄安全性能評價標準。

研發(fā)了箱式填石護欄、延展式基礎(chǔ)護欄、橋梁輕質(zhì)防側(cè)翻護欄等9種適用于國省干線及農(nóng)村公路的新型安全防護設(shè)施（見圖14～17），構(gòu)建了國省干線及農(nóng)村公路多級防護體系。

圖14 箱式填石護欄Fig．14 Box－type fill stone guardrail

圖15 橋梁輕質(zhì)防側(cè)翻護欄Fig．15 Bridge lightweight anti－rollover guardrail

圖16 延展式基礎(chǔ)護欄Fig．16 Extended foundation guardrail

圖17 改進型鋼筋混凝土護欄Fig．17 Improved reinforced concrete guardrail

基于上述研究形成了我國的安全防護體系，提出了“高速公路無縫安全防護、國省干線針對性防護、農(nóng)村公路誘導(dǎo)為先”的理念。

2．5 安保決策支持技術(shù)

被動防護技術(shù)的目的是基于安全保障決策模型，實現(xiàn)有限資源條件下科學(xué)有效的開展山區(qū)公路網(wǎng)安全保障工程，優(yōu)化利用資源。

通過山區(qū)公路網(wǎng)安全保障工程總體效果和典型措施效果分析，實現(xiàn)對典型措施的成本效益分析，形成安全保障決策技術(shù)，建立了對策庫，在安保資金預(yù)算約束條件下，實現(xiàn)公路網(wǎng)安全保障效益最大。完善了《公路安全保障工程實施技術(shù)指南》，編寫了《農(nóng)村公路安全保障工程實施技術(shù)指南》。

2．6 區(qū)域路網(wǎng)監(jiān)管技術(shù)

為提升山區(qū)公路網(wǎng)區(qū)域路網(wǎng)監(jiān)管水平，重點從路網(wǎng)監(jiān)測、路網(wǎng)運行狀態(tài)評價、設(shè)施運行狀態(tài)評價、區(qū)域公路網(wǎng)態(tài)勢分析等方面建立區(qū)域路網(wǎng)監(jiān)管技術(shù)體系。在路網(wǎng)監(jiān)測方面，重點面向高速公路及國省干線，對路網(wǎng)監(jiān)測點位布設(shè)和監(jiān)測內(nèi)容提出具體指導(dǎo)性要求；從用戶和管理部門兩類用戶群體出發(fā)，建立路段及路網(wǎng)交通狀態(tài)評價指標體系；提出了設(shè)施運行狀態(tài)評價方法及養(yǎng)護決策支持技術(shù)，以及區(qū)域公路網(wǎng)態(tài)勢分析技術(shù)；通過構(gòu)建公路網(wǎng)運行于設(shè)施狀態(tài)監(jiān)管系統(tǒng)（見圖18），實現(xiàn)對公路安全和設(shè)施異常狀態(tài)報警和區(qū)域公路網(wǎng)安全運行監(jiān)管決策支持，實現(xiàn)對重大事件條件下的大范圍山區(qū)公路網(wǎng)交通安全協(xié)調(diào)、組織和應(yīng)急指揮策略支持。

圖18 公路網(wǎng)運行與設(shè)施狀態(tài)監(jiān)管系統(tǒng)設(shè)計圖Fig．18 Highway network operation ＆facilities state regulatory system design

2．7 惡劣氣象條件下安全保障技術(shù)

1）公路交通氣象預(yù)報預(yù)警技術(shù)。通過新型能見度與路面狀態(tài)傳感器的研發(fā)與應(yīng)用（見圖19），并與現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)進行整合，增強公路交通氣象監(jiān)測水平；實現(xiàn)公路交通氣象精細化預(yù)報（見圖20），使1km以下能見度預(yù)測精度達到80%，路面溫度誤差在±3℃內(nèi)的累計頻率達到70%；實現(xiàn)雨雪霧等典型不利氣象條件對交通安全和路網(wǎng)運行影響評價，綜合災(zāi)害天氣、公路設(shè)施、交通狀況、地形條件等因素，實現(xiàn)公路網(wǎng)惡劣氣象交通影響分級預(yù)警。

2）惡劣氣象交通管控技術(shù)。建立了惡劣氣象條件下速度管理與安全控制對策庫，給出霧天、雨天、冰雪天不同能見度和交通流下的推薦限速值，實現(xiàn)典型惡劣氣象條件下的交通安全管理決策支持。并在此基礎(chǔ)上建立惡劣氣象條件下交通安全管理預(yù)案。

圖19 主被動一體化路面?zhèn)鞲衅鱂ig．19 Active and passive integrated pavement sensors

3）惡劣氣象安全保障技術(shù)。提出霧區(qū)行車安全智能引導(dǎo)技術(shù)，通過控制布設(shè)在路側(cè)的主動發(fā)光誘導(dǎo)設(shè)施的發(fā)光亮度、顏色、閃爍頻率等工作狀態(tài)，實現(xiàn)不同能見度和交通狀況下道路輪廓強化、行車主動誘導(dǎo)、防止追尾警示等多種引導(dǎo)策略。

圖20 路面狀況預(yù)報技術(shù)方案Fig．20 Pavement condition forecasting technology program

3 成果轉(zhuǎn)化及應(yīng)用效果

對山區(qū)公路網(wǎng)安全保障技術(shù)體系中各項技術(shù)進行總結(jié)提升，形成山區(qū)公路網(wǎng)安全保障技術(shù)標準規(guī)范體系，共包括19項標準規(guī)范。

在云南、貴州、四川、重慶、廣東、湖北、河南、河北、新疆、北京、安徽共11個省市地區(qū)進行山區(qū)公路網(wǎng)安全保障技術(shù)體系的工程示范。經(jīng)驗證：與示范工程實施前3年相比，示范工程實施后事故整體億車公里事故率下降幅度達到23．3%，重特大事故億車公里事故率下降幅度達到33．1%；惡劣氣象條件下的交通通行效率平均提高28%，應(yīng)急物資到位平均時間縮短23%。

圖21 防止追尾警示系統(tǒng)示意圖Fig．21 Rear－end collision warning system schematic diagram

表1 山區(qū)公路網(wǎng)安全保障技術(shù)標準規(guī)范Tab．1 Mountain highway network safety technology standards

圖22 云貴渝3省市示范路網(wǎng)億車km事故率變化情況Fig．22 Demonstration highway network billion vehicle kilometers crash rate changes in Yunnan，Guizhou ＆Chongqing Province

圖23 惡劣氣象條件下的交通通行效率變化Fig．23 Traffic efficiency under harsh weather conditions change

［1］ 公安部交通管理局．我國道路交通事故統(tǒng)計資料匯編（1993～2002）［G］．北京：公安部交通管理局，2003．

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［5］ Neuman T R，Pfefer R，Slack K L，et al．Volume 6：aguide for addressing run－off－road collisions，NCHRP500report［R］．Washington，D．C：Transportation Research Board of the National Academies，2003．