田曦 牛帥

摘 要：本文通過分析立交區(qū)域交通事故誘因的特征，借鑒交通地理信息系統(tǒng)技術(shù)，論述了GIS在立交區(qū)交通安全分析與評價中應(yīng)用的可行性，并建立了滿足GIS空間分析技術(shù)條件的立交區(qū)交通安全分析平臺的總體框架，就基于GIS的立交區(qū)交通安全分析平臺的具體功能與實現(xiàn)技術(shù)等方面進(jìn)行了探討。

關(guān) 鍵 詞：互通式立體交叉；交通安全；地理信息系統(tǒng)；安全分析評價

0. 背景

立交區(qū)成為我國高速公路事故的多發(fā)區(qū)域，其重要原因是該區(qū)域復(fù)雜駕駛環(huán)境下行駛車輛車速的顯著變化。因此為減少高速公路立交區(qū)交通事故率，對立交區(qū)域的交通安全分析與評價應(yīng)引起足夠的重視，確定危險區(qū)域，劃分危險等級，為提出交通事故多發(fā)區(qū)域的治理措施提供合理依據(jù)。

1. 高速公路立交區(qū)域安全性的研究

美國提供了對立交區(qū)域內(nèi)交通安全分析的軟件ISAT（interchange safety analysis tool）該軟件主要評估現(xiàn)存立交及其周邊道路的幾何設(shè)計和交通控制特點的安全影響，也可以用來預(yù)測改建立交或新建立交的安全性能，它能分析輸出整個立交區(qū)域的預(yù)測事故量，以及立交各組成部分的預(yù)測事故量。然而這個評價系統(tǒng)也僅僅是從立交區(qū)域及立交周邊的道路的幾何特性的角度分析和評價立交的安全性。而忽視了駕駛員以及車輛性能對立交安全的影響。我國現(xiàn)階段采用的《公路項目安全性評價指南》也只是局限于對立交匝道，變速車道，交通標(biāo)志設(shè)置等方面進(jìn)行評價。

目前任何立交區(qū)交通安全的研究都只是著眼于上文中論述一個方面，并沒有全面分析立交事故誘因，綜合考慮不同因素間的聯(lián)系，給出合理的立交交通安全評價體系。

2. 基于GIS 的交通安全分析

為促進(jìn)交通安全領(lǐng)域信息化發(fā)展，地理信息系統(tǒng)（GIS）已經(jīng)廣泛應(yīng)用于交通行業(yè)，并根據(jù)交通信息特征形成了交通地理信息系統(tǒng)（GIS—T），其應(yīng)用主要側(cè)重于交通規(guī)劃、工程建設(shè)項目管理、公路養(yǎng)護(hù)、路政管理、公共交通管理和交通管理設(shè)施管理等方面，實踐表明，GIS在交通安全管理方面的應(yīng)用多側(cè)重于宏觀的安全分析和評價，我國學(xué)者李江等人認(rèn)為基于GIS的交通安全分析與管理應(yīng)具備的功能是顯示和檢索交通事故的數(shù)據(jù)，識別事故多發(fā)點，并且他們運(yùn)用GIS技術(shù)分析了交通事故與地理位置的關(guān)系（2000），廖軍洪等則探討了GIS 空間查詢技術(shù)、空間分析技術(shù)、空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)整合技術(shù)在公路設(shè)計階段和運(yùn)營階段交通安全評價中的應(yīng)用，闡述了GIS技術(shù)應(yīng)用于公路交通安全評價中的必要性和可行性。美國FHWA 提供了GIS 安全分析工具，這個工具可以提供不同的道路安全領(lǐng)域的分析技術(shù)和程序，除了大多國外研究所產(chǎn)生的GIS分析工具外，還有部分商業(yè)軟件可以完成GIS交通安全分析。

3. GIS在立交區(qū)域內(nèi)交通安全分析與評價中的可行性

傳統(tǒng)的道路交通安全特性可以采用GIS 技術(shù)進(jìn)行分析和評價，同樣交通地理信息系統(tǒng)也理應(yīng)可以為立交區(qū)的交通安全分析與評價提供技術(shù)支持，并且從引發(fā)立交區(qū)域交通事故的誘因來看，立交區(qū)的事故因素存在著明顯的空間分布特征，可以生成具有抽樣性、概括性、多態(tài)性、空間性特點的立交交通地理數(shù)據(jù)。這些地理數(shù)據(jù)可構(gòu)建立交區(qū)交通安全分析與評價的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。對某一區(qū)域的交通事故現(xiàn)狀和趨勢進(jìn)行分析與預(yù)測，交通事故的區(qū)域分布進(jìn)行劃分，以及交通事故產(chǎn)生機(jī)理的研究分析都與空間地理信息密切相關(guān)。Reut Sadia 和Abishai Polus運(yùn)用GIS手段提出立交復(fù)雜度模型，針對駕駛員的操縱強(qiáng)度，研究復(fù)雜駕駛環(huán)境的道路交通安全

4. 立交區(qū)域內(nèi)交通安全分析與評價中GIS的運(yùn)用

4.1數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

將GIS技術(shù)運(yùn)用于立交交通安全分析與評價的首要環(huán)節(jié)就是建立立交區(qū)域的的數(shù)據(jù)庫，主要包括基礎(chǔ)的地理數(shù)據(jù)、立交設(shè)計數(shù)據(jù)、公路的基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)、公路運(yùn)營數(shù)據(jù)以及交通事故特征數(shù)據(jù)

基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)，主要為符合GIS要求的矢量化數(shù)字地圖，立交所處的地理條件，相關(guān)聯(lián)的路網(wǎng)等

立交設(shè)計數(shù)據(jù)，主要為立交的設(shè)計形式，匝道的平、縱線形，變速車道流出角度及長度，道路路面材料等反應(yīng)立交幾何特性的數(shù)據(jù)；

公路的基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)，則主要為立交區(qū)的橋梁，安全設(shè)施，標(biāo)志標(biāo)線等交通設(shè)施；

道路運(yùn)營數(shù)據(jù)，即公路交通運(yùn)營相關(guān)的數(shù)據(jù)，例如交通事故量，交通量，運(yùn)行速度等；

交通事故特征數(shù)據(jù)，即立交區(qū)交通事故發(fā)生的時間與位置，駕駛員的特性，氣候條件，事故車輛相關(guān)參數(shù)等。

4.2 空間分析技術(shù)

空間分析功能是GIS的主要特征，空間分析技術(shù)主要依托于空間數(shù)據(jù)檢索，查詢滿足檢索條件的數(shù)據(jù)，通過分析統(tǒng)計數(shù)據(jù)，將信息系統(tǒng)立交數(shù)據(jù)庫中原始的數(shù)據(jù)進(jìn)行不同分類的統(tǒng)計分析，得出數(shù)據(jù)的分布規(guī)律。例如交通事故發(fā)生的點信息、立交加減速車道長度的線信息、立交所處區(qū)位的面信息，都是具有空間定位屬性的信息集合，根據(jù)分析對象的點、線、面位置信息或具有空間定位屬性的信息集合，自動建立它們周圍一定距離的帶狀區(qū)，用以識別這些道路安全信息之間的特殊關(guān)聯(lián)性或主體對鄰近對象的輻射的范圍及影響度，以便為立交交通安全分析和決策提供依據(jù)。找出立交區(qū)交通事故易發(fā)區(qū)及交通安全敏感區(qū)的空間分布及分布特性，并可用于分析立交群之間的間距和密集道路區(qū)立交選址的合理性。

4.3 立交安全分析和評價的技術(shù)方法

該部分是能夠充分利用數(shù)據(jù)平臺提供的數(shù)據(jù)資源，整合GIS的空間分析功能，從立交道路條件、駕駛員操縱情況、交通組織管理等方面構(gòu)建定量的分析評價方法。依托于數(shù)學(xué)理論模型，多方面分析計算空間網(wǎng)絡(luò)的交通安全特征，該部分的分析評價的數(shù)學(xué)模型可以采用多種成熟的數(shù)學(xué)理論分析算法，例如構(gòu)建多因素相互關(guān)聯(lián)性的灰度分析法，以及適用于非定量數(shù)據(jù)定量化處理的層次分析或模糊評判方法。也可以采用上文中已提出的立交安全性研究成果構(gòu)建綜合的評價方法。

4.4分析評價結(jié)果信息輸出

通過GIS平臺，圖形化展示立交安全隱患區(qū)域，輸出安全性分析和評價的結(jié)論報告等圖文給予評價及設(shè)計人員提供輔助性決策的支持。

5. 結(jié)語

傳統(tǒng)的立交區(qū)交通安全分析與評價只是從單一條件下出發(fā)研究立交區(qū)的事故發(fā)生機(jī)理，隨著GIS技術(shù)的不斷發(fā)展以及GIS空間建模技術(shù)應(yīng)用的主要研究，對于建立具有多屬性的分析平臺是存在可能性與可行性的。本文在以往國內(nèi)外研究成果的基礎(chǔ)上，借鑒已經(jīng)在道路整體的交通安全分析和評價的交通地理信息系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用，提出了在高速公路立交交通安全分析與評價中GIS技術(shù)運(yùn)用的必要性和可行性，為立交安全性評價提供了新的思路和方法。當(dāng)然GIS分析與評價的平臺的建立還是需要技術(shù)數(shù)據(jù)庫的建設(shè)和安全分析與評價方法的整合。還有待進(jìn)一步的研究和完善。

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