雙車道公路平面交叉口靜態運行風險描述模型

王維利 葉 青

(貴州省交通規劃勘察設計研究院股份有限公司 山地交通安全與應急保障技術交通運輸行業研發中心,貴州 貴陽 550014)

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雙車道公路平面交叉口靜態運行風險描述模型

王維利 葉 青

(貴州省交通規劃勘察設計研究院股份有限公司 山地交通安全與應急保障技術交通運輸行業研發中心,貴州 貴陽 550014)

為了客觀評價雙車道公路平面交叉口的靜態風險特性，從幾何線形、路面狀況、路側環境與交通工程設施安全性能四方面，對平交口路段靜態運行環境屬性進行風險描述，篩選了影響安全性的顯著性因素，給出了相應的評估內容與評估建議值，并基于風險矩陣建立了靜態運行環境風險評估模型，為平交口安全設計和安全評估提供了方法。

平面交叉口，運行環境，靜態風險，評估模型，風險矩陣

0 引言

平面交叉口路段是雙車道公路交通系統結構的重要組成部分，雖然在空間上占雙車道公路的較小部分，但是從所發生交通事故角度看,平面交叉口事故卻占整個雙車道公路事故的很大比例。據統計我國雙車道公路上的交通事故有1/3發生在平面交叉口[1]。目前國內外交叉口交通安全評價方法主要有事故數法、事故率質量控制法、安全系數法、回歸模型法等基于事故數據的直接評價方法[2,3]和基于交通沖突技術的間接評價方法[4]。事故數據評價方法受事故資料統計影響，交通沖突評價方法存在觀測數據精度差、人力成本大等缺陷。因此，本文基于交叉口靜態運行結構屬性風險特性，提出了雙車道公路平面交叉口靜態運行風險描述模型，從運行結構靜態風險角度，對平面交叉口的交通安全狀況進行了客觀評價。

1 靜態運行風險屬性集

平交口路段屬性包括4大類10小類靜態運行風險屬性，如表1所示。記雙車道公路平面交叉口靜態運行結構屬性集為IS，可表示為：

IS=AISi+PISj+RISk+TISl。

其中，AISi為幾何線形屬性集，i=1，2；PISj為路面屬性集，j=3，4，5；RISk為路側屬性集，k=6，7；TISl為交通工程設施屬性集，l=8，9，10。

表1 雙車道公路平面交叉口靜態運行結構屬性

2 靜態運行風險評估指標

2.1 評估指標體系建立

平面交叉口靜態運行結構對交通安全的影響因素及其組合因素眾多，為使風險評估描述更加合理，本文引入多級綜合評估指標，提出三層次的靜態運行風險評估指標。第一層為目標層，即靜態運行風險評估。第二層為對象層，包括四個結構單元，分別為線形、路面、路側、交通工程設施，其要素集為U={U1，U2，U3，U4}，其中，Ui為第一層的第i個子要素集。第三層為指標層，包括n個元素，即Ui={Ui1，Ui2，Ui3，…，Uin}，i=1，2，3，4。建立平面交叉口靜態運行風險評估指標，如圖1所示。

2.2 靜態運行風險評估指標的檢驗

依據雙車道公路靜態運行結構屬性的安全特性初選的評估指標體系應進行進一步檢驗，即分析對象層指標U={U1，U2，U3，U4}以及指標層指標Ui={Ui1，Ui2，Ui3，…，Uin}的確定方法的合理性，并對各指標進行檢驗。

指標的代表性、重要性與完整性對于建立指標體系至關重要，因此主要從這三個角度出發，可采用德爾菲法對擬出的平面交叉口靜態運行風險評估指標進行研究。若某指標體系中某層次有n個指標，請k位專家對其進行評議。設Ei表示專家對第i個指標的綜合評估結果;wij表示第j個專家在評估第i個指標時的權重系數；Eij(Eij=1，2，3，4;i=1，2，…，n；j=1，2，…，k)表示第j個專家在評估第i個指標時的評估結果，如式(1)所示。

(1)

其中，Ei的大小確定了指標i重要程度的大小，反映了k個專家的綜合評估期望值。

2.3 靜態運行風險評估指標界定

根據國內外相關研究成果[5-7]，提出雙車道公路平面交叉口靜態運行風險評估指標建議值。由于風險評估指標體系中各個指標統計量綱的單位有所差異，需要對各類指標進行無量綱化統一處理，根據前述將風險等級劃分為五個等級，可將指標也分為五個等級，最低等級分值為2分，最高等級分值為10分，運行結構風險評估指標值的界定與量化分值表見表2。

2.4 權重集的確定

AHP是確定多個權向量的較為有效的方法，本文利用該方法和專家打分法，確定平面交叉口路段運行結構風險評價指標體系總排序權重。其結果為：U={U1，U2，U3，U4}結構指標權重為w={0.580 6,0.121 3,0.066 3,0.231 8}；U1={U11，U12}結構指標權重為w1={0.666 7,0.333 3}；U2={U21，U22，U23}結構指標權重為w2={0.558 4,0.122 0,0.319 6}；U3={U31，U32}結構指標權重為w3={0.75,0.25}；U4={U41，U42，U43}結構指標權重為w4={0.648 3, 0.122 0,0.229 6}；在整個指標體系中的權重為{0.387 1，0.193 5，0.067 7，0.014 8，0.038 8，0.049 7，0.016 6，0.150 3，0.028 3，0.053 2}。

表2 平交口路段靜態運行風險評估指標值的界定與量化分值表

3 靜態運行風險描述模型構建

3.1 模型構建思路

雙車道公路平面交叉口靜態運行風險描述模型的構建，綜合考慮各具體指標的風險影響，采用綜合性標度化指標集中體現評估對象的風險程度。由于雙車道公路交通功能、地理位置和設施構造等的差異，平面交叉口的運行結構風險也不盡相同，通過對靜態運行風險的評估，可以對整條路線平面交叉口局部脆弱性區域進行判斷。

3.2 靜態運行風險等級劃分

雙車道公路平面交叉口靜態運行結構對行車安全的潛在風險，其影響可劃分為可忽略影響、較小影響、中等影響、較大影響、嚴重影響五種風險影響模式，如表3所示。

表3 雙車道公路平面交叉口靜態運行結構對行車安全的潛在風險影響

在風險評估中，對風險發生概率大小的估計可采用相對的尺度，可采用主觀概率的估計法[8]，其是基于經驗、知識或類似事件比較的專家推斷概率。按照靜態運行結構潛在風險發生的可能性，可以將風險概率劃分為五個尺度，如表4所示。

表4 平面交叉口靜態運行結構潛在風險發生概率

依據表4，潛在風險發生概率依據運行結構組合單元對行車安全的潛在風險發生可能性大小分為五個等級：0%～10%，11%～30%，31%～70%，71%～90%，91%～100%。這五個等級百分比間距依次為：10，20，40，20，10，為對稱比例，符合運行結構組合單元潛在風險發生可能性大小的劃分。

為了采取風險應對措施，應確定風險可接受性評估標準，對應于風險程度劃分，將可接受評估劃分為五個等級：可以忽略的、接受的、可接受的、不希望接受的、不可接受的，潛在風險可接受性評估的具體情況如表5所示。

表5 基于風險矩陣方法的潛在風險可接受性評估等級劃分

為了獲取平面交叉口靜態運行結構的總體風險水平的評估結果，應將風險等級尺度進行量化，如表6所示。

表6 潛在風險等級量化標準

根據各指標體系中指標量化的結果，應用雙車道公路平面交叉口靜態運行風險描述模型，計算各個平面交叉口路段靜態運行風險度，將靜態運行風險度劃分為五個等級，同時描述各個風險度分區的特征，如表7所示。

表7 靜態運行風險等級劃分

4 結語

雙車道公路平面交叉口靜態運行風險描述模型可根據運行結構的評估指標數據進行總體的風險評估，是一種較為簡單實用的風險評估模型，評估結果是由主觀和客觀評價得到，可大致反映平面交叉口靜態運行風險分布，間接表明了平面交叉口設施的安全服務水平，靜態運行風險越低則反映安全服務水平越高。因此，可通過描述模型研究建立風險與設施安全服務水平的關系模型，這對道路設施安全評價、安全養護管理與規劃領域的工程化應用具有積極意義。

[1] 交通運輸部公路科學研究院.2013年中國道路交通安全藍皮書[M].北京：人民交通出版社，2013.

[2] 劉 利.道路交通事故統計分析及預測模型研究[D].重慶：重慶大學碩士學位論文,2004.

[3] 郭忠印.道路安全工程[M].北京：人民交通出版社，2012.

[4] 劉淼淼,魯光泉,王云鵬,等.交叉口交通沖突嚴重程度量化方法[J].交通運輸工程學報,2012,12(3):120-126.

[5] 陸 鍵,張國強,項喬君,等.公路平面交叉口交通安全設計理論與方法[M].北京：人民交通出版社，2009.

[6] Tindale S.A.,Noyce D.A.,Seyfried R.K.,et al.Toolbox on Intersection safety and Design[D].washington D.C.,Institute of Transportation Engineers,2004.

[7] 方 勇.雙車道公路交通系統運行風險評估模型與應用研究[D].上海：同濟大學博士學位論文,2014.

[8] 李存建.風險評估——理論與實踐[M].北京：中國商務出版社，2012.

Static risk description model of two-lane highway intersections

Wang Weili Ye Qing

(GuizhouTransportationPlanningSurvey&DesignAcademeCo.，Ltd,ResearchandDevelopmentCenterofMountainTrafficSafetyandEmergencySupportTechnologyTransportationIndustry,Guiyang550014,China)

An analysis was made of the operation environment of two-lane highway intersection in terms of the geometric alignment, pavement condition, roadside environment and traffic engineering safety facilities to ensure static risk. An analysis of the significant influence factors and related assessment contents were proposed. According to the relationship between these factors and operation risk, a risk calculation method was established to describe the static risk characteristic of two-lane highway intersections. Risk assessment model for static environment was established which based on risk matrix. The research results can provide a method for intersections safety design and safety assessment.

intersection, operational environment, static risk, evaluation model, risk matrix

1009-6825(2016)22-0137-03

2016-05-24

王維利(1985- )，男，工程師

U412.35

A