張碧琴++黃富斌++孟杰??

摘 要：為了保障公路施工區(qū)的交通安全，通過(guò)分析施工區(qū)不同區(qū)段的安全狀況，提出了以沖突率和速度偏差變化系數(shù)作為安全評(píng)價(jià)指標(biāo)，并構(gòu)建VISSIM仿真模型，根據(jù)有限的交通信息，運(yùn)用灰色聚類法對(duì)施工區(qū)各區(qū)段進(jìn)行沖突率和CVSD指標(biāo)的安全評(píng)價(jià)。所得結(jié)果能夠反映施工區(qū)各區(qū)段的總體安全程度，進(jìn)而為公路施工者提供改進(jìn)的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：施工區(qū)；灰色聚類法；安全評(píng)價(jià)；沖突率

中圖分類號(hào)：U418 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

Evaluation of Highway Work Zone Safety Based on Gray Clustering Method

ZHANG Bi- qin， HUANG Fu- bin， MENG Jie

（School of Highway， Changan University， Xian 710064， Shaanxi， China）

Abstract： In order to improve the traffic safety of highway work zone， the security situation of different sections of work zone was analyzed. The security evaluation indices based on collision rate and coefficient of variation of the speed deviation were put forward. The VISSIM simulation model was built. Based on limited traffic information， gray clustering method was used to evaluate the safety in work zone of each section with collision rate and CVSD. The results reflect the overall security level of work zone and provide road builders with improvement basis.

Key words： work zone； gray clustering method； security evaluation； collision rate

0 引 言

公路施工區(qū)普遍存在通行能力下降以及行車難度增加等問(wèn)題，從而使作業(yè)區(qū)成為交通瓶頸路段，交通事故時(shí)有發(fā)生。因此，合理的交通組織方案對(duì)于提高交通運(yùn)行效率和安全程度具有重要的意義。當(dāng)前對(duì)于公路施工區(qū)安全的研究多集中在對(duì)限速方案的安全評(píng)價(jià)或施工區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方面，這都在一定程度上提高了施工區(qū)的安全水平。但施工區(qū)的車流特性處于變化之中，且因交通組織而異，因此各個(gè)區(qū)段的安全指標(biāo)并非呈現(xiàn)出一致性。故應(yīng)對(duì)不同區(qū)段的安全指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)定，從而得出不同區(qū)段的安全水平[1- 4]。

施工區(qū)的道路幾何條件、交通量、大車率和車輛運(yùn)行速度等數(shù)據(jù)是可以事先采集的。根據(jù)有限的交通信息對(duì)施工區(qū)進(jìn)行安全評(píng)價(jià)，找出影響交通安全的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，灰色聚類法無(wú)疑是可行的方法之一[5- 6]。本文結(jié)合施工區(qū)的交通特點(diǎn)，對(duì)施工區(qū)的交通組織方案進(jìn)行VISSIM軟件仿真，并對(duì)各區(qū)段各項(xiàng)安全指標(biāo)進(jìn)行灰色聚類評(píng)價(jià)。

1 安全指標(biāo)的確定

由于公路施工區(qū)要封閉一部分車道，這必然造成道路交通條件惡化，通行能力和服務(wù)水平降低，極易發(fā)生追尾、刮擦等交通事故。因此本文選擇了能突出反映公路安全狀況的沖突率[7]和速度偏差變化系數(shù)（coefficient of variation of the speed deviation，CVSD）[8]作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。

1.1 沖突率

交通沖突實(shí)質(zhì)上是不安全交通行為的表現(xiàn)形式，如果沖突雙方皆不采取措施，其發(fā)展結(jié)果將是發(fā)生事故[9]。為了客觀地反映施工區(qū)的交通安全水平，選擇時(shí)均沖突數(shù)、斷面的交通實(shí)際通過(guò)量、區(qū)段長(zhǎng)度的比值即沖突率作為評(píng)價(jià)公路施工區(qū)各區(qū)段的安全性評(píng)價(jià)指標(biāo)。

f=TCQ×L（1）

式中：f為沖突率；TC為時(shí)均沖突次數(shù)（次）；Q為斷面的交通實(shí)際通過(guò)量（pcu·h-1）；L為路段凈距（km）。

1.2 速度偏差變化系數(shù)

速度的離散性與安全密切關(guān)聯(lián)，車速標(biāo)準(zhǔn)偏差越大的地點(diǎn)其安全性能越差。由于公路施工區(qū)不同區(qū)段上車輛的平均速度是不一樣的，為了消除車輛平均速度的影響，采用

CVSD（記為CVSD）來(lái)評(píng)價(jià)公路施工區(qū)各區(qū)段的安全性。

（3） 確定聚類權(quán)。對(duì)各灰類進(jìn)行無(wú)量綱化處理，按式（7）求出各指標(biāo)的不同灰類的權(quán)值，見(jiàn)表2。

（4） 灰色聚類分析。對(duì)該施工作業(yè)區(qū)的27個(gè)區(qū)段的交通安全情況進(jìn)行聚類，由聚類矩陣σ*ik=max{σi1，σi2，σi3 }得到各個(gè)聚類最大評(píng)估值。圖4～6分別為灰類A、B和C所對(duì)應(yīng)的路段及相應(yīng)的聚類值。

結(jié)果分析：施工區(qū)有8個(gè)區(qū)段處于安全水平 ，12個(gè)區(qū)段處于臨界安全水平，7個(gè)區(qū)段處于不安全水平。在A級(jí)區(qū)段中，100 m、200 m和300 m路段大約有40%處于C級(jí)；1 700 m路段約有45%處于B級(jí)，無(wú)C級(jí)成分；其它路段全部或幾乎全部處于A級(jí)。在B級(jí)區(qū)段中，500 m、600 m、700 m、900 m和1 000 m路段約有40%處于C級(jí)；2 300 m和2 700 m路段分別有20%和15%處于C級(jí)成分；其他路段無(wú)C級(jí)成分。對(duì)評(píng)價(jià)為C級(jí)的路段，必須采取嚴(yán)格的安全措施，對(duì)非C級(jí)但C級(jí)成分較高路段要采取改善措施。

4 結(jié) 語(yǔ)

（1） 從算例分析可知，施工區(qū)組織者可以根據(jù)有限的交通信息，通過(guò)灰色聚類法構(gòu)建安全評(píng)價(jià)模型。這不僅可以反映施工區(qū)各區(qū)段的總體安全程度，而且可以根據(jù)具體數(shù)值，識(shí)別影響各區(qū)段安全等級(jí)的關(guān)鍵指標(biāo)，進(jìn)而提供改進(jìn)的依據(jù)。

（2） 本文僅從沖突率和CVSD兩個(gè)指標(biāo)評(píng)價(jià)了施工區(qū)不同區(qū)段的安全狀況，而實(shí)際道路安全狀況還受交通擁堵、管制等因素的影響，后續(xù)研究中應(yīng)著重考慮這些因素影響下的道路安全評(píng)價(jià)。

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[責(zé)任編輯：杜敏浩]