□白家豪

一、限速區(qū)段相關(guān)概述

(一)限速區(qū)的概念?，F(xiàn)在國內(nèi)最常見的限速方式是全線統(tǒng)一限速，但由于受道路條件、路面的使用情況、交通安全情況、路測環(huán)境條件、是否有特殊路段、駕駛?cè)饲闆r、氣候或天氣情況以及資金等條件的影響，不可能采取統(tǒng)一的限速。因此需要根據(jù)具體路段的實(shí)際情況建立相應(yīng)的限速區(qū)，使得要求規(guī)范的限速值與駕駛員預(yù)期的相一致，并通過相應(yīng)交通調(diào)查，及時(shí)更新限速區(qū)的設(shè)置。

(二)當(dāng)前限速區(qū)段存在的問題。目前，我國限速區(qū)路段存在以下問題：一是各個(gè)限速區(qū)的劃分沒有充分考慮到當(dāng)?shù)氐缆窏l件、路面的使用情況、交通安全情況、路測環(huán)境條件、是否有特殊路段、駕駛?cè)饲闆r、氣候或天氣情況等，因地制宜。二是限速區(qū)內(nèi)的限速值大多以一線工作人員的主觀經(jīng)驗(yàn)指定，沒有很好地參考當(dāng)?shù)厥鹿拾l(fā)生情況進(jìn)行改進(jìn)。三是在道路的幾何線形、事故等方面的數(shù)據(jù)資料還不夠充分。四是相鄰限速區(qū)路段之間的速度變化率大，因此不可能在限速區(qū)之間平滑過渡。

(三)限速區(qū)的劃分標(biāo)準(zhǔn)。目前國內(nèi)絕大多數(shù)車輛的主表盤以20、40、60、80為刻度并指示數(shù)字，10、30、50為輔助刻度，不指示數(shù)字。因此，駕駛員在駕駛過程中難以準(zhǔn)確讀取和控制車速，通常在限速區(qū)以10km/h的速度增減車速。

同時(shí)根據(jù)《指南》的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)可得：如果相鄰限速區(qū)間的限速差在10km/h以內(nèi)時(shí)，表明相鄰兩個(gè)限速區(qū)路段之間的車速變化率較低，協(xié)調(diào)性較好，行車很安全；如果相鄰限速區(qū)路段之間的限速差在10～15km/h，表明相鄰限速區(qū)路段的車速變化率較低，協(xié)調(diào)性好，行車安全；但如果相鄰限速區(qū)路段的限速差在20km/h以上，則說明相鄰限速區(qū)路段的速度變化率較大，協(xié)調(diào)性差，危險(xiǎn)駕駛，容易造成交通事故。因此，要根據(jù)具體的道路條件、路面的使用情況、交通安全情況、路測環(huán)境條件、是否有特殊路段、駕駛?cè)饲闆r、氣候或天氣情況以及資金等合理地進(jìn)行路面限速區(qū)段的劃分。

(四)限速區(qū)的劃分原則。限速區(qū)路段的劃分，須按照以下原則進(jìn)行：一是限速區(qū)內(nèi)的限速值不得超過道路法定最高限速值。二是限速區(qū)內(nèi)限速信息必須保證車輛在各個(gè)限速區(qū)路段之間的平滑過渡，防止出現(xiàn)車速突變現(xiàn)象，最終導(dǎo)致交通事故。三是限速區(qū)的限速值應(yīng)明確標(biāo)識(shí)，在駕駛過程中讓司機(jī)清晰可見。四是限速區(qū)內(nèi)的車速限制不應(yīng)頻繁更改，容易使駕駛員產(chǎn)生疲勞感，加劇了潛在的危險(xiǎn)性。

(五)限速區(qū)段的劃分。依據(jù)道路交通的幾何線形、車輛的運(yùn)行速度等并通過衛(wèi)星電圖初步進(jìn)行初始限速區(qū)的一般劃分，對于那些特殊路段、事故多發(fā)地點(diǎn)進(jìn)行限速區(qū)段的局部劃分。

此外，通過對影響限速區(qū)劃分的各種因素進(jìn)行梳理總結(jié)，基于物權(quán)理論，熵權(quán)的限速值物元TOPSIS決策對各種影響因素進(jìn)行權(quán)重分析和標(biāo)準(zhǔn)化處理，得到各限速區(qū)最佳限速值，然后對相近限速值的限速區(qū)路段進(jìn)行合并，得到最佳的道路限速區(qū)段的劃分方案。

基于有序聚類的方法，進(jìn)行個(gè)限速區(qū)域得優(yōu)化組合，為確保所有的限速區(qū)均符合最小長度要求，最后通過檢驗(yàn)限速區(qū)段間的速度變化率來檢驗(yàn)運(yùn)行速度的協(xié)調(diào)性。

(六)影響道路限速區(qū)段劃分的各種因素。對道路限速區(qū)段劃分方法研究，首先要考慮影響限速區(qū)劃分的各種影響因素，文章通過歸納總結(jié)國內(nèi)外參考文獻(xiàn)里的各個(gè)因素進(jìn)行分析。

1.道路的幾何線形及路面的使用性能。主要指道路的幾何線形，路側(cè)條件對限速區(qū)段的影響，尤其在一些特殊路段：平交口，隧道，長下坡等易引發(fā)交通事故的地方，要單獨(dú)劃分限速區(qū)，確保相鄰限速區(qū)之間車速的平穩(wěn)過渡。

2.易發(fā)生事故的路段。相鄰限速區(qū)路段之間速度變化率較大，引起的交通事故數(shù)量較多。如：連接小半徑圓曲線路段的長直線、長下坡路段、穿村鎮(zhèn)路段、平交路口路段和立交出口路段的長直線、長隧道路段、視距不足路段等，需要進(jìn)行限速區(qū)的局部劃分。

3.周邊氣候條件的影響。由于雨雪、大霧等不利條件的影響，駕駛員在駕駛過程中的視距以及路面的附著系數(shù)會(huì)隨之變化，因此遇到經(jīng)常發(fā)生此類特殊天氣，為保證行車安全，應(yīng)當(dāng)建立適當(dāng)?shù)南匏賲^(qū)并單獨(dú)分析，以減少一些特殊天氣信息條件下的事故發(fā)生。

4.駕駛員運(yùn)行速度與期望速度。道路條件以及交通通行情況影響著駕駛員的運(yùn)行速度，有時(shí)可能存在駕駛員的期望速度比設(shè)計(jì)速度高有的比設(shè)計(jì)速度低。因此，應(yīng)合理劃分限速區(qū)，使駕駛員的道路速度與預(yù)期速度一致。

5.相關(guān)道路交通法規(guī)。限速標(biāo)志及交通安全設(shè)施的設(shè)立應(yīng)當(dāng)清楚醒目，限速區(qū)段的劃分不易頻繁，應(yīng)保障每個(gè)小限速區(qū)滿足最小長度需求，保證駕駛員的駕駛舒適度以及相鄰限速區(qū)段間運(yùn)行速度的平順銜接，以及其他道路交通法規(guī)定的內(nèi)容。

二、限速區(qū)最佳限速值的確定及最佳道路限速區(qū)段劃分方案的選擇

本文引用Hwang等提出的TOPSIS決策分析方法，借助多屬性決策相關(guān)問題的理想解和負(fù)理想解，對各個(gè)設(shè)計(jì)方案的研究需求進(jìn)行排序。比較最佳限速區(qū)內(nèi)限速劃分方案的物元與理想解負(fù)理想解之間的距離，得到最優(yōu)方案結(jié)果。最后將限速值相近的限速區(qū)合并，得到道路限速區(qū)段的最佳劃分。

(一)構(gòu)造初始限速值矩陣方案。對于各種限速值劃分方案，初始指標(biāo)矩陣如下：

式中：m=限速值劃分方案的數(shù)量；

n=影響限速值的各種因素；

rmn=第m個(gè)限速劃分方案中第n個(gè)影響因素指標(biāo)的特征值。

(二)各影響因素的標(biāo)準(zhǔn)化處理。由于各個(gè)限速值影響因素指標(biāo)的單位、屬性、數(shù)量級(jí)等可能均有不同，各個(gè)影響因素需標(biāo)準(zhǔn)化處理，具體公式如下：

1.一般來說，成本型屬性的影響因素指標(biāo)越小越好，例如：事故的發(fā)生率、路面的通行時(shí)間等。

2.對于區(qū)間型屬性的影響因素指標(biāo)，例如：相鄰限速區(qū)之間的速度變化率等。

3.對于偏離型屬性的影響因素指標(biāo)，影響因素指標(biāo)偏離某個(gè)值越小越好，例如：駕駛員的預(yù)期速度、周圍氣候環(huán)境及路面使用情況等。

由此得到標(biāo)準(zhǔn)化處理后的矩陣：

(三)影響因素權(quán)重的計(jì)算。權(quán)重分析主要采用熵權(quán)理論，j指標(biāo)的指標(biāo)值分布越分散，對應(yīng)指標(biāo)的重要性越高；反之，j指標(biāo)的指標(biāo)值分布越集中，指標(biāo)對結(jié)果的影響越小，重要性越低。

在(m,n)的評(píng)價(jià)問題中，定義第i個(gè)影響因素指標(biāo)的熵權(quán)ωi為:

(四)決策矩陣的計(jì)算。將影響因素的標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)值與其對應(yīng)的權(quán)重值相乘，得到?jīng)Q策矩陣：

(六)相對接近度計(jì)算。根據(jù)公式，各劃分方案與正理想解的距離為：

各劃分方案與負(fù)理想解的距離為：

由于Di是各劃分方案到正理想解的距離與正負(fù)理想解之間存在距離的比，所以Di的值越小，劃分方案越接近正理想解，越遠(yuǎn)離負(fù)理想解。

(七)選擇最佳的限速值劃分方案。將Di值進(jìn)行排序，選擇最小值，就是限速值劃分的最佳方案。

(八)依據(jù)最佳限速值進(jìn)行限速區(qū)段的劃分。通過上述方法得到各個(gè)限速區(qū)路段最佳的限速值，然后具有相似限速值的路段合并，得到道路限速區(qū)段最佳劃分方法。

三、通過有序聚類的方法進(jìn)行優(yōu)化組合

為使每個(gè)限速區(qū)的限速區(qū)長度均滿足最小限速區(qū)段長度要求。運(yùn)用有序聚類的方法，將各個(gè)限速區(qū)進(jìn)行優(yōu)化組合。通過數(shù)學(xué)方法定量找出相鄰樣本之間的親屬關(guān)系，進(jìn)行合理比較并合并分類。具體分類步驟是：第一步，建立n各類，每個(gè)類只包含一個(gè)樣本；第二步，計(jì)算n個(gè)樣本之間的距離；第三步，將距離相近的兩個(gè)類組合成一個(gè)新的類；第四步，計(jì)算新類和當(dāng)前類之間的距離，如果類數(shù)為1，則繼續(xù)下一步。否則回到第三步再次進(jìn)行組合；第五步，確定類的數(shù)量并得到分類結(jié)果。

現(xiàn)在假設(shè)整條路段被分成n個(gè)路段，每個(gè)路段之間的距離為l1,l2,…,ln，對應(yīng)限速區(qū)各路段的限速為v1,v2,…,vn

依此類推直至各個(gè)限速區(qū)段均滿足最小限速區(qū)長度要求。

依此類推直至各個(gè)限速區(qū)段均滿足最小限速區(qū)長度的要求。

依此類推，直到每個(gè)限速區(qū)路段滿足最小限速區(qū)長度的要求。

四、基于駕駛舒適度對限速區(qū)段進(jìn)行協(xié)調(diào)性檢驗(yàn)

式中RV表示相鄰限速區(qū)路段限速值的變化率，Vi表示當(dāng)前該限速區(qū)的限速值，Vi-1表示上一個(gè)限速區(qū)的限速值。

表1

五、限速區(qū)段劃分的意義

本文首先通過初始限速區(qū)以及衛(wèi)星電圖等進(jìn)行大限速區(qū)段的劃分，然后基于分析查驗(yàn)影響限速區(qū)內(nèi)限速值各種影響因素，引用物元的概念，熵權(quán)的限速值物元TOPSIS決策方法，給限速區(qū)段劃分存在的各種方案進(jìn)行集中排序，通過比較與正負(fù)理想解之間的距離，得到最佳限速值的劃分方案，并對相近的限速區(qū)進(jìn)行合并，得出了最佳道路限速區(qū)段劃分方法；同時(shí)，為了保證每個(gè)限速區(qū)長度滿足最小長度要求，通過有序聚類的方法進(jìn)行相鄰限速區(qū)之間的優(yōu)化組合；最后為保障駕駛員的駕駛舒適度與安全性，提供更加人性化的服務(wù)，通過相鄰限速區(qū)車速協(xié)調(diào)性檢驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

道路限速區(qū)段劃分方法的研究，將有利于保障道路交通安全進(jìn)行各限速區(qū)段的合并分立，優(yōu)化組合。具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：提高道路通行能力，減少交通事故，增強(qiáng)了駕駛員的駕駛舒適度，有利于降低與緩解交警部門的執(zhí)法難度與強(qiáng)度問題，同時(shí)通過推廣也將有助于形成一套較完整的限速區(qū)理論體系。