郭紅濤(石家莊交通勘察設(shè)計(jì)院,石家莊050000)

多孔瀝青路面與密實(shí)瀝青路面高速公路雨天事故風(fēng)險(xiǎn)分析

郭紅濤
(石家莊交通勘察設(shè)計(jì)院,石家莊050000)

分析了道路改造前后多孔路面和密實(shí)路面上事故數(shù)量與天氣之間的關(guān)系。數(shù)據(jù)采集于河北省內(nèi)一條高速公路，路段全長(zhǎng)43km。數(shù)據(jù)分道路改造之前與道路改造之后2個(gè)時(shí)期進(jìn)行收集。改造前路面采用的是密實(shí)瀝青混合，而改造之后路面采用的則是多孔瀝青混合料。多孔路面系統(tǒng)相對(duì)于傳統(tǒng)的路面系統(tǒng)來說，主要是考慮了多孔結(jié)構(gòu)和環(huán)境友好性。安全性分析是通過分析事故數(shù)量得出的，事故數(shù)據(jù)來源于2個(gè)降雨量檢測(cè)儀器檢測(cè)到的數(shù)據(jù)以及交通量數(shù)據(jù)。結(jié)果顯示，無論是在多孔瀝青路面上還是在密實(shí)瀝青路面上，事故發(fā)生的頻率都與降雨量的密集程度有著較大的相關(guān)性。在密實(shí)路面上，當(dāng)降雨量達(dá)到0.5mm/h時(shí)事故率就會(huì)上升，而在重降雨量的情況下，可能由于駕駛員采取了更為謹(jǐn)慎的措施，事故率反而會(huì)有所下降。多孔路面的應(yīng)用使得無論在輕降雨量還是重降雨量的情況下事故率均有所下降。

安全情況；多孔瀝青路面；密實(shí)瀝青路面

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.12.028

1 引言

迅速移除路面上雨水對(duì)駕駛員的安全來說是非常必要的，大量的雨水造成輪胎與路面之間的黏附性消失的風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)增加，此時(shí)移除路面雨水就顯得尤為重要。多孔瀝青路面的誕生就為解決路面雨水移除問題帶來了曙光[1]。研究者提供了一項(xiàng)多孔瀝青路面相對(duì)于過量雨水造成水膜的對(duì)比：這是一個(gè)擁有高孔隙率（高于20%）的瀝青路面表層。Barett和Shaw在他們的實(shí)驗(yàn)分析中提出一種多孔的瀝青混合料罩面，也稱為滲透性磨耗層（PFC）或者開級(jí)配磨耗層（OGFC），是1層大約50mm厚的多孔瀝青混合料，大多應(yīng)用于傳統(tǒng)高速公路瀝青路面的表層來提高安全性并減少噪聲。

多孔路面使路面有了更強(qiáng)的吸水能力，并將這些水導(dǎo)向路面邊緣進(jìn)而過濾排出。對(duì)于全年降雨豐富地區(qū)的道路是十分理想的[2]。這種高滲透性的混合料可以在第一時(shí)間將水從路表面移除從而提高道路安全性。不過，大量的水流經(jīng)瀝青混合料也會(huì)對(duì)材料的膠結(jié)性能造成不利的影響，使得瀝青從集料上剝落。

許多研究人員已經(jīng)證實(shí)了影響道路駕駛安全性的一個(gè)重要參數(shù)之一就是速度的變異性。在許多文獻(xiàn)中，研究者已經(jīng)通過研究速度預(yù)測(cè)模型來分析真實(shí)的駕駛行為[3]。

2 數(shù)據(jù)收集

分析路段取自于河北省內(nèi)高速公路，起點(diǎn)樁號(hào)為K221+000，終點(diǎn)樁號(hào)為K264+000。路面縱坡最大不超過3%。

全國(guó)數(shù)據(jù)顯示，這條路每年有2.5%的交通量增長(zhǎng)率。研究區(qū)域的氣候特點(diǎn)是從氣象站獲取的，并得到涉及該地區(qū)降雨量的氣候狀況。交通數(shù)據(jù)通過每天記錄全天車輛數(shù)來獲取。事故數(shù)量數(shù)據(jù)是從公安部門獲取的。分析報(bào)告包含以下信息：

1)天氣狀況（如晴天、雨天、雪天等）;

2)路表狀況（如干燥、潮濕、結(jié)冰等）;

3)所涉及的車輛數(shù)量；

4)后果（如材料損傷、受傷人數(shù)、死亡人數(shù)）

5)類型（如追尾事故、碰擦、側(cè)翻等）。

通過分析數(shù)據(jù)獲得在每起事故中的平均降雨量的值。數(shù)據(jù)庫(kù)的建立遵循以下步驟：

6)將降雨量從0.2～到2.00mm/h的范圍分為10個(gè)等級(jí)，即每級(jí)0.2mm/h；

7)每級(jí)是按照頻率來定義的：頻率=降雨的小時(shí)數(shù)（該值要介于本等級(jí)范圍內(nèi)降雨小時(shí)數(shù)的限值）/實(shí)驗(yàn)持續(xù)的總小時(shí)數(shù)；

8)降雨過程中每小時(shí)的交通量會(huì)和相應(yīng)的降雨量等級(jí)（根據(jù)降雨量小時(shí)數(shù)來劃分的）；

9)類似地，每段下雨時(shí)間內(nèi)的事故數(shù)量也可以按照相應(yīng)的劇烈程度來劃分和分析，從而論證是否事故和相應(yīng)的降雨等級(jí)之間存在關(guān)聯(lián)。

3 數(shù)據(jù)分析

為了比較2個(gè)事故現(xiàn)場(chǎng)的安全狀況，需要先定義2個(gè)合成指數(shù)I1和I2。

式中，N為試驗(yàn)中的事故數(shù)；L為分析路段的總長(zhǎng),即43km；K1為每個(gè)觀測(cè)的降雨量等級(jí)中途經(jīng)車輛數(shù)與在整個(gè)觀測(cè)期內(nèi)降雨量的小時(shí)數(shù)的比值。

在式（1）中，基于小時(shí)的數(shù)據(jù)通過乘以365×24達(dá)到基于年的數(shù)值，交通流的單元假定為108N來對(duì)結(jié)果進(jìn)行解釋，因?yàn)槭鹿蕯?shù)量相對(duì)于交通量而言是一個(gè)很小的數(shù)值?？傊琁1指數(shù)描述試驗(yàn)期內(nèi)分析路段在相同的降雨情況下事故數(shù)量和交通流量之間的關(guān)系。

I2與I1的區(qū)別在于引進(jìn)了描述事故嚴(yán)重程度的參數(shù)SV，與事故引起的人員傷亡情況有關(guān)（受傷和/或死亡人數(shù)）。SV數(shù)值的定義見表1。

表1 SV數(shù)值

3.1 密實(shí)瀝青路面

根據(jù)上述方法采集道路現(xiàn)代化改造前的數(shù)據(jù)，表2和圖1、圖2詳細(xì)的描述了I1和I2值隨降雨量等級(jí)的變化。

從圖表中可以看出，降雨等級(jí)上升到0.5mm/h之前，2個(gè)指數(shù)都隨著降雨量的增大而增大。降雨等級(jí)為0.5mm/h時(shí)路面產(chǎn)生水膜的可能性比較大。

表2 不同降雨等級(jí)下的I1和I2值

試驗(yàn)結(jié)果與預(yù)期一致：在降雨過程中，在路面形成水膜之前，駕駛員在潮濕的路面上駕駛時(shí)能保持和在干燥路面上行駛時(shí)一致的狀態(tài)。這對(duì)行車安全性會(huì)有消極的影響，因?yàn)轳{駛員不能理解輪胎與路面之間附著力忽然降低的原因。

圖1 密實(shí)路面I1與降雨等級(jí)關(guān)系

圖2 密實(shí)路面I2與降雨等級(jí)關(guān)系

只有當(dāng)駕駛員發(fā)現(xiàn)了路面存在連續(xù)水霧時(shí),他們才會(huì)對(duì)駕駛和速度方面有了心理上的變化。在一些重大交通事件上，當(dāng)降雨量增大時(shí)事故有增多的趨勢(shì)。

3.2 多孔瀝青路面

采集多孔路面的數(shù)據(jù)時(shí)所采用的方法與采用密實(shí)瀝青路面的方法是一致的。I1和I2數(shù)據(jù)詳見表3和圖3～圖4。

表3 不同降雨等級(jí)下的I1和I2值

圖3 多孔瀝青路面I1與降雨等級(jí)關(guān)系

圖4 多孔瀝青路面I2與降雨等級(jí)關(guān)系

多孔瀝青路面中，I1和I2指數(shù)隨著降雨量的增加而持續(xù)減小，與圖2、圖3中描述密實(shí)瀝青路面的情況相似，較低的I1和I2指數(shù)值代表了相應(yīng)的較低的事故率，較高的交通安全性是由于路面不存在水膜的關(guān)系，導(dǎo)致駕駛員對(duì)天氣狀況不會(huì)給予重視，其后便是輪胎與地面之間的附著力起了對(duì)安全性有利的作用。

3.3 密實(shí)瀝青路面和多孔瀝青路面結(jié)果對(duì)比

表4提供了此次實(shí)驗(yàn)分析的定性總結(jié)，從下雨天氣下事故發(fā)生的頻率、嚴(yán)重程度及后果（傷亡人數(shù)）等方面得出使用多孔瀝青路面對(duì)提高路面安全性有很大的幫助，從表4可以看出，在分析路段上，受傷人數(shù)從48人降到了12人。另外，當(dāng)惡劣天氣來臨時(shí)，多孔瀝青路面大大提高了駕駛?cè)藛T的駕駛警覺程度，在天氣狀況良好時(shí)也能提高他們的安全駕駛行為。

表4 密實(shí)路面與多孔路面情況對(duì)比

4 結(jié)論

本文闡述了河北省內(nèi)長(zhǎng)43km的高速公路路段，駕駛員駕駛的安全情況。分析了駕駛時(shí)不同天氣狀況和在不同的路面類型與交通事故之間的關(guān)系。

從事故數(shù)量和事故嚴(yán)重程度方面衡量，多孔性瀝青路面的使用獲益高達(dá)70%。使用了多孔瀝青路面之后，駕駛者在移除了水膜之后的路面上行駛，安全性也得到了提高，即使在沒有惡劣天氣情況的時(shí)候，由于輪胎與底面直接的附著力提高了，駕駛也變得更加安全。

綜上所述，路面排水系統(tǒng)相對(duì)于傳統(tǒng)的瀝青路面系統(tǒng)和水泥混凝土路面，是一項(xiàng)更有利于環(huán)境效益的選擇。多孔路面不僅提高了環(huán)境效益，也有結(jié)構(gòu)上和經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)點(diǎn)。在暴雨天氣中它能為駕駛者提供更為干燥的路面從而提高駕駛安全性，也比在傳統(tǒng)路面上行駛產(chǎn)生更少的噪聲，并且原來的路面也不再需要對(duì)雨水進(jìn)行其他方式的處理。

【1】陳瑜.公路隧道高性能多孔水泥混凝土路面研究[D].長(zhǎng)沙：中南大學(xué)，2007.

【2】劉羽.大空隙透水瀝青路面錄用特性研究[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2014.

【3】郭勇.高速公路排水性瀝青混合料應(yīng)用研究[D].南京：東南大學(xué)，2006.

Rain-related Crash Risk onFreeway Pavements in Porous and Dense Asphalt

GUOHong-tao
（ShijiazhuangTrafficSurveyandDesignInstitute，Shijiazhuang050000，China)

The present paper analyses the correlation between the number of crashes on freeways and weather conditions on denseasphalt and porous asphalt before and after road modernization operations. Data was collected on 43km of the freeway located inJiangsu province. Data were collected for two periods: before the modernization operations with existing dense asphalt and aftermodernization using porous asphalt. Porous pavement system is a structural and environmental mindful alternative to a traditionalpavement system. Safetyanalyseswere carried out correlating the number of crashes to the rainfall detected using two rain gauges, andthe traffic data.The results showa considerabledependence ofcrashfrequencyonthe intensityof rainfall,bothinthepresence ofporousand dense asphalt. In the first case, the accident rate increases to a rainfall of 0.5 mm/h, and then decreases due to probable greaterprudence adopted by drivers in adversemeteorological events. The use of porous asphalt allows a reduction in the accident rate both inadversemeteorological conditionsandfor light rain.

safetyconditions;porousasphaltpavement;denseasphaltpavement

U416.217;U412.36+6;U418.5+4

A

1007-9467（2016）12-0103-03

2016-05-20

郭紅濤（1969～），女，河北石家莊人，高級(jí)工程師，從事交通公路工程設(shè)計(jì)與研究。