長大下坡路段安全評價方法研究

王春正（衡水公路工程總公司，河北 衡水 053000）

長大下坡路段安全評價方法研究

王春正
（衡水公路工程總公司，河北 衡水 053000）

通過對國內(nèi)高速公路長大坡路段事故特點及行車安全影響因素的分析，提出連續(xù)下坡路段的安全評價方法。

長大下坡;安全評價;研究

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.11.027

1　引言

我國的山地丘陵約占全國土地總面積的43%，山區(qū)修建公路往往出現(xiàn)連續(xù)長大下坡路段。實踐表明，長大下坡路段重特大交通事故發(fā)生率高，且多是由于連續(xù)制動造成剎車失靈，引起追尾、墜崖或穿越中分帶與對向車輛相撞的重大惡性事故。

結(jié)合國內(nèi)長大下坡路段交通事故的特點，分析交通事故特征及安全影響因素，研究長大下坡路段平縱線形指標及其組合對運行車速及駕駛員心生理的影響，提出連續(xù)長下坡路段的安全評價方法，為以后高速公路連續(xù)長下坡路段的安全評價和安全隱患的整治提供參考和科學依據(jù)。

2　長大下坡路段事故特點的分析

根據(jù)國內(nèi)多條高速公路如八達嶺高速、西漢高速、石太高速、福銀高速、漳龍高速、蘭海高速、玉溪—元江—磨黑高速等的長大下坡路段事故的統(tǒng)計分析看，長大下坡路段事故的成因及特點如下。

1）長大下坡路段長度大都在10km以上，部分平縱曲線采用了設計極限指標值，平均縱坡都在3%以上，最大縱坡都在5%以上，甚至有的達到6%，部分甚至是連續(xù)下坡和彎道的組合。由于道路線形條件差，降低了該路段的行車安全水平，增加了事故率和事故傷亡率。

2）在連續(xù)長大下坡路段的眾多交通事故中，車輛的制動失效造成的事故所占比例最大，即長大下坡路段的事故多為剎車失靈造成的。

3）在連續(xù)長大下坡路段的眾多交通事故中，重載貨車在事故車輛中所占比例最大，即重載貨車容易在連續(xù)長大下坡路段出現(xiàn)制動失效的狀況。

4）最為嚴重的事故形態(tài)是追尾相撞，其次是翻車和碰撞固定物，這3種事故形態(tài)的嚴重程度均與車速控制、下坡路段的平縱線形組合有密切關(guān)系。

3　長大下坡行車安全影響因素分析

3.1坡度、坡長對行車安全的影響

從上面的分析看，長大下坡路段的大多數(shù)交通事故多為重載車輛剎車失靈后造成的，由這些事故分析可知車輛一旦出現(xiàn)剎車失靈，則認為其將要發(fā)生交通事故。因此，坡度、坡長對行車安全的影響，主要從坡度、坡長對車輛制動性能的影響進行分析。

車輛在長大下坡路段的運行特征主要受該路段的坡度和坡長的影響。受坡度和坡長的影響較大，坡度越大，坡長越長，溫升越明顯，從而導致車輛失控、發(fā)生交通事故的幾率就越大。

3.2車輛條件對行車安全的影響

影響制動器溫度升高的因素實際上包括制動器的材料和構(gòu)造、車輛的裝載質(zhì)量、制動時間和制動次數(shù)。其中，制動器材料和構(gòu)造是由各汽車制造廠家根據(jù)一定的技術(shù)標準設計和制定的，對于固定的車型一般是不變的，但是隨著使用的時間增長，剎車片和制動鼓的質(zhì)量厚度會發(fā)生變化（逐漸減少），其溫度會更容易升高；制動器的構(gòu)造在一定程度上影響了溫度分布形式和散熱效果。

另外，車輛質(zhì)量對制動器的溫度影響也很大，在坡度和坡長條件一定的情況下，車輛的質(zhì)量越大，制動器的溫升就越高。從事故資料來看，出現(xiàn)制動失效的車輛多為質(zhì)量大的車輛，說明車輛的總質(zhì)量也是制動失效事故的關(guān)鍵影響因素之一。

3.3平曲線對行車安全的影響

受地形條件影響，在實際道路中連續(xù)下坡路段往往設有平曲線，并且平曲線的半徑可能較小，這樣就使車輛通過時存在一個橫向穩(wěn)定性的問題。車輛在平曲線路段的橫向受力與車速、平曲線半徑及橫向超高有著直接關(guān)系，當貨車以正常的安全速度駛?cè)肫角€時，不會出現(xiàn)安全問題，但連續(xù)下坡可能使車輛特別是重載貨車的速度增幅較快，當超出平曲線的安全通過速度時，可能導致車輛的翻車、碰撞安全設施等事故發(fā)生。要保障貨車安全通過平曲線路段，就應該控制貨車的最大行駛速度，車輛超過這個最大速度值時，在平曲線路段就有可能發(fā)生事故。平曲線半徑越小，貨車安全通過平曲線的速度限值就越低，在長大下坡線形與平曲線組合時，將降低長大下坡路段的行車安全性，增加該路段的事故率。

3.4駕駛心理與行為對行車安全的影響

在利益驅(qū)動下，駕駛員在駕駛車輛時往往期望車輛的速度較高，在長大下坡路段時，大多司機很少采取安全的低擋下坡，而是讓車輛下坡加速，達到一定速度時再采取制動措施將速度控制在一定的范圍內(nèi)，由于頻繁的制動將導致車輛剎車失靈，增加事故概率。另外，在速度較快的行駛狀態(tài)下，駕駛員遇到情況后從發(fā)現(xiàn)情況、反應到作出措施的時間將更長，往往來不及采取措施，也容易導致事故發(fā)生。

在駕駛員急躁心理和僥幸心理的影響下，大多數(shù)駕駛員下坡的速度較快，且不使用安全的低擋（低擋時發(fā)動機制動效果明顯）下坡，而是采取頻繁的剎車制動以控制車速，剎車次數(shù)和時間的增多導致了制動器溫度升高，制動效能的降低甚至失效，從而導致事故的發(fā)生。

3.5其他因素對行車安全的影響

從對長大下坡路段事故車輛的所屬地區(qū)進行了調(diào)查分析，分析發(fā)現(xiàn)長大下坡的事故車輛中大部分為外地車輛，說明駕駛員對道路條件不熟悉，往往采取高擋位下坡，從而造成事故。另外，長大下坡路段車輛剎車失靈的情況經(jīng)常出現(xiàn)，剎車失靈后車輛在其自身重力分力的作用下將不斷加速，若沒有設置合理的強制減速設施迫使車輛減速并停車，將直接造成追尾、翻車墜車或碰撞固定障礙物等惡性事故的發(fā)生。

因此，影響長大下坡路段行車安全的因素還包括此路段安全設施的設置與否及合理性，如減速設施和避險車道設施等。這些設施的合理設置將有效提醒和告知駕駛員在長下坡路段行車時應采取的安全措施，對長大下坡路段的安全行車具有重要意義。

1）橫向減速標線主要設置在長大下坡路段坡度大的起始位置前端、長大下坡路段平曲線的前端及其他需減速的位置，用以提醒駕駛員減速行駛。

2）限速標志可采用分車型限速或統(tǒng)一限速標志，用以告知駕駛員行車時速度應控制在安全速度限制值以內(nèi)，從而確保行車安全。

3）警告標志可同時搭載輔助說明，用于向駕駛員提示路段的道路條件，使駕駛員熟悉前方道路條件，從而能合理地的采取操作方式。

4）此外，監(jiān)控和實時測速設施對駕駛員的行為影響非常重要，也是長大下坡行車安全的重要保障。

3.6避險車道對行車安全的影響

根據(jù)國內(nèi)外應用經(jīng)驗，避險車道是連續(xù)長大下坡路段剎車失靈車輛的有效防護設施，合理設置避險車道可以大大減少長大下坡路段的交通事故率，是長大下坡路段安全行車的重要保障。

4　安全評價指標

我們知道，交通事故是行車安全最直觀的表現(xiàn)形式，但交通事故是一個綜合的宏觀指標，包含了事故次數(shù)、傷亡人數(shù)和經(jīng)濟損失等基本指標參數(shù)，其中事故次數(shù)又是最基本的指標，而傷亡人數(shù)和經(jīng)濟損失則又都受事故次數(shù)的影響。

目前，交通管理部門公布的交通安全統(tǒng)計數(shù)字中包含了4項具體指標：年事故次數(shù)、年死亡人數(shù)、年受傷人數(shù)和年直接經(jīng)濟損失。這,4項目指標中，年事故次數(shù)和年死亡人數(shù)指標常被用于道路安全性評價中，但對于某一條高速公路或其中某一路段的安全評價來說，這2個指標并不能真實地反映其安全水平，因為這2個指標均沒有考慮道路長度和交通量等因素的影響。

綜合考慮路段長度和交通量的影響，確定以下4項評價指標用于長大下坡路段行車安全程度的評價：

1）年公里事故數(shù)（X1）；

2）百萬車年公里事故率（X2）；

3）年公里死亡人數(shù)（X3）；

4）百萬車年公里死亡率（X4）。

4.1年公里事故數(shù)（X1）

年公里事故數(shù)表示評價路段上每年平均每公里長度范圍內(nèi)發(fā)生的剎車失靈交通事故的次數(shù)，其計算公式為：

式中,X1為年公里事故數(shù)；NE計算路段的年事故次數(shù)，次/a；L為計算路段的長度，km。

對于已建公路來說，年事故次數(shù)可通過實際的事故調(diào)查獲得，對于在建公路來說，則主要通過事故的預測獲得。

4.2百萬車年公里事故率（X2）

百萬車年公里事故率由年公里事故次數(shù)派生計算獲得，其計算公式為：

式中，Qj為年交通量，輛/a。

4.3年公里死亡人數(shù)（X3）

年公里死亡人數(shù)表示評價路段上每年平均每公里長度范圍內(nèi)發(fā)生的交通事故的死亡人數(shù)，其計算公式為：

式中，X3為年公里死亡人數(shù)，人/（a·km）；ND為計算路段的年事故總死亡人數(shù)，人/a；L為計算路段的長度，km。

對于已建公路，事故總死亡人數(shù)ND可通過事故資料獲得；對于沒有詳盡的死亡調(diào)查數(shù)據(jù)或新建公路來說，可通過以往單次事故的死亡率由公式(4)估算：

式中，ND為計算路段的年總死亡人數(shù)，人/a；β為平均單次事故的死亡率,人/次；NE為計算路段的年總事故次數(shù),次/a。

根據(jù)公安部2010年發(fā)布的《道路交通事故統(tǒng)計年報》中的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，取其平均值作為每起事故的死亡率：β=0.21人/起。

4.4百萬車年公里死亡率（X4）

百萬車年公里死亡率為在年公里死亡人數(shù)的基礎上考慮交通量的影響，其計算公式為：

式中，Qj為年交通量，輛/a。

5安全評價模型及評價標準

5.1長大下坡劃分

我國現(xiàn)行的公路工程技術(shù)標準中規(guī)定的最大縱坡坡度和坡長取值主要是從車輛的爬坡動力性能考慮的，而缺少對下坡行車安全性的考慮，特別是車輛下坡時制動失效的安全性。當某一路段的平均縱坡坡度大于或等于3%時，該路段內(nèi)將出現(xiàn)連續(xù)的下坡，且將會存在大坡度的坡段。有研究表明，車輛在連續(xù)下坡路段不易發(fā)生制動失控的平均縱坡最大限值為3%，累計坡長最小限值為3.75km。從安全的角度考慮并結(jié)合實際，將滿足下列條件要素的路段稱為連續(xù)長大下坡路段：

1）該路段內(nèi)的所有坡段均為下坡；

2）該路段的累計下坡坡長大于4km；

3）該路段的平均縱坡大于3%。

5.2評價模型與標準

5.2.1評價模型

安全評價就是對道路安全程度的判斷。前面提出安全程度要用年公里事故次數(shù)、百萬車年公里事故率、年公里死亡人數(shù)和百萬車年公里死亡率4項事故指標來體現(xiàn)，但獨立地以這4項事故指標判斷有時又難以真實地體現(xiàn)其安全程度大小，比如，在相同10km的長度范圍內(nèi)，每年發(fā)生200起交通事故、日交通量2萬輛的長下坡路段（4項指標值分別為：X1=20，X2=2.74，X3=4.2，X4=0.58），并不比每年發(fā)生100起交通事故、日交通量0.5萬輛（4項指標值分別為：X1=10，X2=5.48，X3= 2.1，X4=1.15）的長大下坡路段安全性差。因此，需要采用一個能同時體現(xiàn)4項評價指標的綜合指數(shù)來進行判定，本研究采用“安全度”作為這個綜合指數(shù)。我們知道，當4項評價指標的取值越大，則安全度越小，當不發(fā)生事故時，則安全度最高，因此，可將安全度指數(shù)取值范圍定義為（0，1］的區(qū)間內(nèi)，則各評價指標與安全度指數(shù)的關(guān)系可表示為：

式中,D（Xj）為各評價指標對應的分項安全度；Xj為各評價指標，即X1、X2、X3和X4；Kj為各評價指標下的待定系數(shù)。

根據(jù)公安部交通管理局發(fā)布的《2010年道路交通事故統(tǒng)計年報》的數(shù)據(jù)，可以分析出全國高速公路的4項評價指標平均值，這組評價指標的取值即為全國道路安全度的平均水平，相應安全度指數(shù)取值0.5，從而可計算出各評價指標下的Kj取值，見表1。

表1　四項評價指標的待定系數(shù)Kj的取值

前面分析，根據(jù)單一的評價指標的安全度難以對路段的安全水平作出準確的評價，因此采用各評價指標的分項安全度的加權(quán)平均和作為路段安全水平的綜合評價指數(shù)，記為綜合安全度，其計算公式為：

式中,D為綜合安全度；D(Xj)為各評價指標對應的分項安全度；cj為各分項安全度的權(quán)值,取專家問卷調(diào)查結(jié)果的多數(shù)：

5.2.2評價標準

綜合安全度是反映路段安全水平的一個綜合指數(shù)，該值越大說明越安全，但綜合安全度取某一值時，如何判斷其對應的路段安全水平程度呢？因此需要確定一個安全水平與安全度指數(shù)對應的判定標準。

前面提出，安全度指數(shù)的取值區(qū)間為（0，1］，參照公路安全運行的限速特征值劃分原則（15位車速、中位車速和85位車速），將綜合安全度水平劃分為4個區(qū)間，同時結(jié)合我國公路安全水平的實際狀況，根據(jù)這4個區(qū)間將路段安全水平劃分為4個等級，見表2。

表2　安全水平等級標準

6　結(jié)語

通過本文的研究，得到了以下結(jié)論：

1）通過對長大下坡路段行車安全影響因素的分析，確定了長大下坡路段的安全評價指標：年公里事故數(shù)、年公里死亡人數(shù)、百萬車年公路事故率及百萬車年公里死亡率，并提出相應的計算模型。

2）提出采用安全度作為各評價指標的綜合指數(shù)進行長大下坡路段安全水平的評價，并根據(jù)國內(nèi)實際安全狀況建立了安全度與各評價指標之間的關(guān)系模型。

3）根據(jù)我國實際道路的安全水平現(xiàn)狀，確定了長大下坡路段的安全水平等級標準：根據(jù)我國實際事故數(shù)據(jù)分析并參照相關(guān)研究，劃分了與綜合安全度指數(shù)一一對應的4個安全水平等級。

Study on Safety EvaluationMethodof Long and SteepSlope

WANG Chun-zheng
（Hengshui HighwayEngineeringCorporation,Hengshui 053000,China）

Grew up through to the domestic highway slope road accident characteristics and the analysis of the factors affecting drivingsafety,continuousdownhillroadsafetyevaluationmethod isputforward.

longandsteepslope；safetyevaluation；study

U412.36+6

A

1007-9467（2016）11-0094-04

王春正（1973～），男，河北衡水人，高級工程師，從事公路工程施工研究。

2016-04-22