田畢江 梁 超 鮑彥蒞 楊文臣* 賈現(xiàn)廣

(云南省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院陸地交通氣象災(zāi)害防治技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室1) 昆明 650041) (昆明理工大學(xué)交通工程學(xué)院2) 昆明 650500)

0 引 言

受復(fù)雜地形地貌、自然環(huán)境等因素限制，我國(guó)西部山區(qū)高速公路的平縱橫線形指標(biāo)較低，且平縱、直曲等特殊組合線形較為常見(jiàn)，局部路段設(shè)計(jì)甚至需要采用低限、極限乃至超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求的設(shè)計(jì)指標(biāo).在安全防護(hù)設(shè)施、監(jiān)管技術(shù)與應(yīng)急管理不到位的情況下，重特大交通事故頻繁，容易造成極大的經(jīng)濟(jì)損失和惡劣的社會(huì)影響[1].當(dāng)前，我國(guó)西部地區(qū)高速公路建設(shè)里程的不斷推進(jìn)和交通量的逐年上升，使得山區(qū)高速公路行車安全的潛在威脅進(jìn)一步擴(kuò)大.開(kāi)展山區(qū)高速公路運(yùn)營(yíng)安全隱患及風(fēng)險(xiǎn)特征辨識(shí)，定量評(píng)估其安全性，針對(duì)性地制定優(yōu)先處置措施，是我國(guó)公路建設(shè)和運(yùn)營(yíng)管理水平提升的關(guān)鍵.

許多學(xué)者研究交通事故的影響因素及交互作用關(guān)系.Amundsen等[2]分析了挪威天氣、公路條件、交通量、隧道長(zhǎng)度與事故類型、事故發(fā)生區(qū)段之間的關(guān)系.文獻(xiàn)[3]詳細(xì)整理了美國(guó)在道路安全理論、管理、預(yù)測(cè)方法及修正模型、處置對(duì)策等方面的最新研究成果.Hakkert等[4]系統(tǒng)回歸了道路交通安全研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，指出需重視交通安全新技術(shù)及新設(shè)施安全性及有效性的分析與檢驗(yàn).李文權(quán)等[5]分析了交通事故小時(shí)時(shí)間分布曲線的特征.陳寬民等[6]以西安市為例，研究了城市道路交通事故分布特點(diǎn).馬壯林等[7]采用相關(guān)性分析方法，研究了潛在影響因素與連續(xù)下坡路段交通事故時(shí)空分布的相關(guān)性.何松柏等[8]采用主成分分析法解析了道路交通事故時(shí)間分布規(guī)律，提出相應(yīng)時(shí)間節(jié)點(diǎn)的對(duì)策.然而，受路段環(huán)境、線形、交通量、交通管理等不同因素的影響，每個(gè)事故多發(fā)點(diǎn)段有其公性和特殊性，有關(guān)整改措施在山區(qū)高速公路的適用性及安全性仍有待檢驗(yàn).

本文借鑒這些學(xué)者的研究成果，對(duì)云南某山區(qū)高速公路的事故特征進(jìn)行分析，研究其致因機(jī)理，并提出改善山區(qū)高速公路安全行車條件的處置措施，評(píng)估其實(shí)施效果，可為提高運(yùn)營(yíng)期山區(qū)高速公路交通安全性能提供一定的參考和借鑒.

1 數(shù)據(jù)描述

選取云南省山區(qū)A高速公路為研究對(duì)象，其平縱圖見(jiàn)圖1.該高速主線全長(zhǎng)85.4 km，設(shè)計(jì)速度80 km/h，采用4車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，具有明顯的山區(qū)高速公路的工程特點(diǎn)：線形指標(biāo)中多處參數(shù)中使用了極限值，多個(gè)平曲線半徑采用規(guī)范極限值，縱斷面上存在多個(gè)5%以上縱坡；海拔落差高達(dá)1 500 m，存在38 km的特長(zhǎng)連續(xù)縱坡路段；全線橋梁、隧道等特殊構(gòu)造物多，橋隧比高達(dá)72.3%，部分橋隧群區(qū)段的橋隧比高達(dá)95%以上；線位高差懸殊，垂直變化較為明顯，雨霧不良?xì)夂驐l件多發(fā).

圖1 山區(qū)A高速公路平縱圖

調(diào)研了A高速公路2010—2014年的交通事故數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)資料、現(xiàn)場(chǎng)道路條件等基礎(chǔ)數(shù)據(jù).交通事故數(shù)據(jù)字段包括以下內(nèi)容：事故編號(hào)、事故發(fā)生時(shí)間、事故地點(diǎn)、死亡人數(shù)、受傷人數(shù)、財(cái)產(chǎn)損失、天氣、事故行態(tài)、事故認(rèn)定原因.

2 交通事故時(shí)間分布特性

2.1 月分布

山區(qū)高速公路交通事故月分布特性見(jiàn)圖2.發(fā)生在8，9月份的交通事故最多，11月份最少，春運(yùn)期間整體則維持在相對(duì)較低水平.這可能是因?yàn)?，9月份處于雨季和旅游旺季，雨霧等惡劣天氣嚴(yán)重影響行車安全；春運(yùn)期間受物流運(yùn)輸交通量減小，加之交管部門的多方強(qiáng)力管控，有效控制了交通事故發(fā)生.

圖2 山區(qū)高速公路交通事故月分布

2.3 時(shí)分布

山區(qū)高速公路交通事故時(shí)分布特性見(jiàn)圖3.08：00-09：00交通事故的發(fā)生次數(shù)最少，此后呈上升態(tài)勢(shì)，至15：00-17：00達(dá)最高，此后呈下降趨勢(shì).其中，08：00-09：00事故少是因?yàn)樵绯狂{駛員工作狀態(tài)較好，交通量相對(duì)較小，此后隨著出行交通量的增加以及駕駛時(shí)間的持續(xù)增長(zhǎng)，發(fā)生交通事故風(fēng)險(xiǎn)呈遞增態(tài)勢(shì).20：00-21：00交通事故較明顯增加，此后整體呈下降態(tài)勢(shì).在02：00-03：00，以及06：00-07：00事故發(fā)生次數(shù)明顯增加，這是因?yàn)?0：00-21：00，夜間短程出行/返回的交通量增加形成晚高峰，發(fā)生交通事故的風(fēng)險(xiǎn)增大，而在02：00-06：00事故多發(fā)則多是因?yàn)檫B續(xù)疲勞駕駛誘發(fā).

圖3 山區(qū)高速公路交通事故時(shí)分布

3 交通事故空間分布特性

3.1 平曲線半徑

不同曲線半徑下該道路交通事故分布特性見(jiàn)圖4.整體來(lái)看，平曲線半徑與事故發(fā)生頻數(shù)呈雙“駝峰”曲線分布，二者并不存在嚴(yán)格的正負(fù)相關(guān)關(guān)系.

圖4 不同曲線半徑下交通事故分布

由圖4可知：

1) 直在小半徑曲線(R≤500 m)的條件下，400～500 m小半徑曲線下交通事故發(fā)生概率最大.這是因?yàn)樵跇O限小半徑曲線(200

2) 在500

3) 在R>1 200 m的條件下，隨平曲半徑的增加，交通事故數(shù)呈下降態(tài)勢(shì)，并維持在相對(duì)較穩(wěn)定的水平.

3.2 平曲線偏角

不同平曲線偏角下交通事故分布見(jiàn)圖5.整體而言，與相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)平曲偏角與事故頻率間呈大致的拋物線關(guān)系不同，二者間并未呈唯一的拋物線關(guān)系，而是呈分段拋物線關(guān)系，具有明顯的多峰特征，在30°～40°，70°～80°和100°～110°偏角條件下，事故發(fā)生頻數(shù)最高.

圖5 不同平曲偏角下交通事故分布

由圖5可知：

1) 在低偏角時(shí)，公路線形一致性和行駛平順性相對(duì)較好，事故發(fā)生率較低；當(dāng)偏角增加到一定程度(30°～40°)，此時(shí)偏角已對(duì)平曲線半徑、駕駛視距等產(chǎn)生較顯著的影響，但并未引起駕駛員的重視，這種認(rèn)知上的錯(cuò)覺(jué)常促使駕駛員誤操作而導(dǎo)致高事故率.

2) 當(dāng)偏角進(jìn)一步增大時(shí)(60°)，駕駛員心理認(rèn)知上的重視促使駕駛員按正常規(guī)則駕駛，交通事故率大幅降低.然而，隨著偏角的再次增大(至70°)時(shí)，平曲線半徑已較大幅度降低，由于駕駛員對(duì)路段行車風(fēng)險(xiǎn)預(yù)判嚴(yán)重不足，交通事故發(fā)生頻率增加，至偏角(90°)時(shí)，駕駛員容易意識(shí)到行車安全風(fēng)險(xiǎn)而提前采取適當(dāng)操作，交通事故率再次下降.

3) 當(dāng)偏角大于100°時(shí)，車輛將在極限小半徑曲線上行車，交通事故處于較高水平.

3.3 縱坡坡度

不同縱坡坡度下交通事故分布見(jiàn)圖6.下坡路段交通事故發(fā)生的頻率要遠(yuǎn)大于上坡路段.

圖6 不同縱坡坡度下交通事故分布

由圖6可知：

1) 對(duì)長(zhǎng)下坡路段，大縱坡(±5.5%)交通事故處于較高水平，中間坡(-3%)的交通事故發(fā)生頻率最高，這是因?yàn)樵诖罂v坡條件下，雖然駕駛員已充分認(rèn)識(shí)到行車的安全風(fēng)險(xiǎn)，但坡度實(shí)在太大，部分大車車輛面臨失控風(fēng)險(xiǎn)，加之小車仍保持較高行車車速，當(dāng)遇到不良平縱組合時(shí)，極易誘發(fā)交通事故，此時(shí)交通事故較高；而當(dāng)坡度降低到-3%左右，此坡度山區(qū)公路占比高，加之，駕駛員主觀判斷行車條件大幅改善而放松了警惕，在不規(guī)范的駕駛行為和特殊道路條件的綜合作用下，中間坡條件下交通事故最高發(fā).

2) 對(duì)長(zhǎng)上坡路段，受車輛動(dòng)力學(xué)性能的影響，大小型車的車速離散性、車速極差比等變差，交通事故與縱坡坡度呈現(xiàn)分段拋物線關(guān)系，在縱坡3.5%和6%時(shí)交通事故發(fā)生頻率最高.

3.4 組合路段

平曲線與縱坡、平曲線和偏角、平曲偏角-縱坡等不同復(fù)雜程度的組合線形條件顯著影響高速公路的安全性.就組合線形而言，平曲線與縱坡組合路段的安全性最低，這表現(xiàn)山區(qū)連續(xù)彎坡路段的交通事故率高，這是因?yàn)樵谶@些路段上，駕駛員通常視線受阻，轉(zhuǎn)彎時(shí)小汽車車輛速度較高，而部分貨車駕駛員存在彎道借道超車存等不正確駕駛行為.在單一線形路段中，平曲段和縱坡段的安全性較差.以平曲半徑和平曲偏角的平曲線指標(biāo)參數(shù)組合下交通事故分布為例，見(jiàn)圖7.

圖7 平曲線指標(biāo)參數(shù)組合對(duì)交通事故影

氣泡圖的密集程度表征交通事故多發(fā)，圓的半徑表征事故發(fā)生頻率.交通事故多發(fā)的平曲經(jīng)指標(biāo)參數(shù)組合表現(xiàn)出較明顯的集聚分類特征，大偏角(α：70°～110°)與小半徑曲線(R：200～500 m)組合，小偏角(α：20°～50°)與中等半徑曲線(R：800～1 200 m)組合下，交通事故較多發(fā).

4 安全改善對(duì)策及效果

4.1 高風(fēng)險(xiǎn)線形指標(biāo)參數(shù)

根據(jù)上述不同線形指標(biāo)及其組合條件下交通事故的分布特性，山區(qū)高速公路交通事故的時(shí)空分布具有其獨(dú)特性和多樣性，難以采用統(tǒng)一的范式或關(guān)系規(guī)律進(jìn)行描述，往往表現(xiàn)出較明顯的分段集聚特征，提取的高風(fēng)險(xiǎn)線型指標(biāo)參數(shù)，結(jié)果見(jiàn)表1.

表1 高風(fēng)險(xiǎn)線形指標(biāo)參數(shù)及組合

4.2 安全改善對(duì)策

根據(jù)國(guó)內(nèi)外高速公路交通安全管理策略及實(shí)踐的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)[9-11]，高風(fēng)險(xiǎn)路段的安全改善對(duì)策可分為“交通安全設(shè)施、交通流控制、交通安全管理和風(fēng)險(xiǎn)主動(dòng)防控”四類，采取何種措施需要根據(jù)實(shí)際事故致因及其嚴(yán)重度，結(jié)合環(huán)境條件、施工預(yù)算等多方面因素共同決定，分階段有序地實(shí)施安全提升工程.代表性對(duì)策見(jiàn)表2.

表2 高風(fēng)險(xiǎn)路段交通安全改善對(duì)策

4.2 改善效果評(píng)估

針對(duì)A高速公路交通事故的分布特征，結(jié)合運(yùn)營(yíng)單位的年度養(yǎng)護(hù)預(yù)算，采用被動(dòng)安全管理策略，重點(diǎn)針對(duì)連續(xù)長(zhǎng)下坡的高風(fēng)險(xiǎn)路段進(jìn)行了行車條件提升和安全改善，主要包括局部路段的V型震蕩標(biāo)線、彩色瀝青路面和隧道進(jìn)洞前的速度管理等措施.

安全提升措施實(shí)施前后，選取A高速公路交通事故數(shù)和事故管制總時(shí)長(zhǎng)為性能指標(biāo)，分析安全改善措施的有效性,見(jiàn)圖8.統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，通過(guò)有關(guān)措施的綜合應(yīng)用，事故總起數(shù)和事故管制時(shí)長(zhǎng)都有效減小，同期分別降低20%和35%，交通安全狀況得到有效改善.

圖8 A高速公路安全改善效果評(píng)估

5 結(jié) 論

1) 在時(shí)間分布上，1年中發(fā)生在雨季8、9月份的交通事故明顯增多，每天15：00-17：00發(fā)生的事故最多，而在夜間，由于連續(xù)疲勞駕駛，02:00和06：00的交通事故高發(fā).

2)在空間分布上，平曲線半徑與事故發(fā)生頻數(shù)呈“雙駝峰”曲線分布，平曲線偏角與事故發(fā)生頻數(shù)呈分段拋物線規(guī)律，下坡路段交通事故發(fā)生的次數(shù)多于上坡路段，坡度-3%左右路段交通事故發(fā)生頻率最高，而不同復(fù)雜程度的線形組合將顯著影響高速公路的安全性.

3)根據(jù)統(tǒng)計(jì)的事故空間分布規(guī)律，提取了高風(fēng)險(xiǎn)線形指標(biāo)參數(shù)及組合，歸納了高風(fēng)險(xiǎn)路段的交通安全改善的技術(shù)對(duì)策，并以實(shí)際高危路段安全改善為例，提出了適用于安全保障技術(shù)實(shí)施效果評(píng)估的性能指標(biāo)，評(píng)估其效果.值得注意的是，在復(fù)雜道路條件、多樣氣候、駕員行為、特殊構(gòu)造物等多因素的綜合作用下，高速公路交通事故的分布特性具有時(shí)空異質(zhì)性，未來(lái)需要收集更多的數(shù)據(jù)樣本，研究交通事故分布規(guī)律的時(shí)空移值特性，并針對(duì)性地提出安全改善對(duì)策、控制技術(shù)和系統(tǒng)裝備.