互通式立交主線段行車風險分布

摘 要：文章通過對互通式立交進行安全性分析，采用制動加速度作為立交主線段行車風險的評價指標。結合工程實例，得到立交主線段行車風險分布類型。

關鍵詞：互通式立交；行車風險；事故分布；交通安全

近年來，隨著我國國民經濟的不斷發展，高速公路的總里程數不斷上升。發生在互通式立交上的事故也逐年增加，其安全性已受到國內外的關注。由于高速公路互通式立交的安全影響范圍并沒有統一的規定，給互通式立交的安全性分析和事故預測模型的建立帶來了極大的不便。文章在高速公路出入口安全性研究的基礎上，對互通式立交的安全影響范圍及行車風險分布進行分析[1]。

1 互通式立交安全影響范圍

國內對高速公路互通式立交的研究越來越多，但是對立交的安全影響范圍的卻沒有統一的標準[2]。美國公路通行能力手冊[3]規定，合流區對高速公路主線的影響范圍是進口匝道連接處的上游150m到下游450m區域，而分流區的影響范圍則是出口匝道連接處的上游450m到下游150m區域。由于美國的研究是基于自身的交通組成和車輛構成的基礎上，并不完全適用于我國實際情況。

北京工業大學的研究[4]認為，在建立事故預測模型把立交作為影響因素時，可以認為立交安全影響區的范圍為2km。但是由于該研究中交通事故記錄較為粗糙，事故地點不夠精確，未能徹底地對進出口進行單獨的分析，對于立交主線段的安全分析尤顯不足。

2 互通式立交主線段安全分析

2.1 高速公路出入口風險分析

由于高速公路立交的事故記錄較為模糊，事故記錄的地點為某某立交，對立交主線段交通安全的研究存在較大的影響。因此國內對于立交事故的分布研究成果并不多，而關于高速公路出入口行車風險的研究成果較為成熟。其中，文獻[5]中對高速公路分流路段進行仿真試驗，以不安全密度指數作為行車風險評價標準，得到以下結論：不限速時，主線模擬路段不安全密度指數最大值出現在分流點前100m至150m路段；除限速為65km/h時不安全密度指數最大值出現在分流點前200m至250m路段外，其他限速條件下不安全密度指數最大值均出現在50m至100m路段。

2.2 立交交通事故分布

而文獻中，由于從交警獲得的事故資料中，部分發生在立交匝道或者立交范圍的交通事故會以立交中心樁號作為事故地點，其結論為事故在立交區范圍內的分布是從中心向兩側遞減的，即在立交中心發生的事故較多，而立交的兩側發生的事故較少，近似于正態分布。

但是無論從互通式立交主線段微觀分析，還是從交警的事故記錄中都可以發現，立交主線段的行車風險較大的位置基本集中在立交合流、分流處，發生在立交中心的事故相對較少。因此，立交主線段的行車風險分布需要進一步的研究。

3 立交行車風險分析

為了進行一步研究立交主線段的行車安全，文章利用仿真軟件從微觀進行交通模擬。由于在交通仿真當中車輛是安全行駛的，這就意味著車輛之間不會出現追尾、碰撞等情況[6]。當遇到危險的情況時，車輛會自動采取減速措施，結合同濟大學盛彥婷關于行車安全評價指標的研究成果，文章采用安全制動減速度作為評價行車風險的指標。

在交通仿真過程中收集車輛（總數為m）通過特定樁號瞬時加速度a，提取其中制動的加速度a（即a<0），則該樁號處安全制動減速度為

隨著向后加速度的增加，駕駛員的反應也就越顯著，對車輛的控制能力降低，行車也就越危險。結合論文[7]中關于加速度與線形質量評價準備的關系，文章提出在交通仿真過程中行車風險與制動減速度的關系如表1所示。

4 工程實例

4.1 交通仿真

文章以廣東省廣湛高速某立交為建模背景，該路段屬于平原區，公路線形條件良好，設計速度為120km/h。該立交路段在2008年到2012年共發生交通事故105起，事故數量遠高于同一路段其他立交。

根據該立交線形情況在VISSIM中建立交通路網，如圖1所示。

結合該立交實際交通量與限度標志情況進行交通仿真，制動加速度情況如圖2、圖3。

從圖1可知，該立交往湛江方向的出口區域為K167+044～K167+313，入口區域為K167+593～K167+944；往廣州方向的出口區域為K167+270～K167+622，入口區域為K167+993～K168+261。通過對比可以得到以下結論：

（1）制動加速度值較大的地方是該立交出入口處，由于車輛分流與合流均對主線上的車輛造成一定的影響，因此該位置行車風險較大。

（2）從制動加速度值可以發現，同一行車方向立交出入口之間的路段行車風險較小，這與該路段的交通量較小、車流較為穩定有關。

（3）立交合流處對主線的影響大于分流處。從圖2、圖3可以看出合流處對主線下行方向的影響約為300m，分流處對主線上行方向的影響區域約為150m。

（4）由于該立交交通量并不大，制動加速度均小于1.3m/s2，整體而言該立交主線段行車風險較小。

4.2 事故統計

根據交警的事故記錄可知該立交范圍2008年到2012年共發生交通事故105起，其中往湛江方向57起，廣州方向48起。結合事故數、加速度及樁號，可得圖2、圖3。

4.3 小結

從圖2、圖3可以得到以下結論：

（1）通過交通仿真得到的行車風險分布接近“馬鞍形”，與實際交通事故統計的結果基本一致。

（2）交通事故多發段與行車風險較大的路段并不重合，事故多發段往往離立交中心較遠。其原因有以下三點：

a.導致交通事故的原因較多，制動加速度是基于車輛交通行為的行車風險參數，并不能完全等同于交通事故數。

b.由于事故地點的記錄是百米樁號，事故地點精確度不高，進行事故統計時以300m為一個統計單元。

c.進行交通仿真時，駕駛的決策點的位置以交通標志牌為準，與實際駕駛員的駕駛行為有所差別。

（3）立交分流點對主線的影響范圍是出口匝道連接處到上游1000m，而立交合流點的影響范圍則是進口匝道連接處到下游1000m。

5 結論與展望

文章通過對互通式立交主線段進行行車風險分析，并與實際的交通事故分布進行對比，得到了立交主線段行車風險分布的形式——馬鞍形；立交的安全影響范圍是分合流點向外延伸約1000m。

立交安全分析的研究仍在發展之中，還需要進一步深入研究和探討：（1）對立交區域的車輛進行實地監測，獲取車輛在該區域內的速度變化和變換車道情況，進一步對行車風險指標進行修正；（2）建立立交段行車風險模型，為立交的安全設計和安全治理提供理論支持。

參考文獻

[1]王曉飛，符鋅砂，葛婷.高速公路立交入口區域行車風險評價模型[J].交通運輸工程學報，2011，5：88-92.

[2]李嘉，方霞.高速公路出入口設計與安全性研究[J].中南公路工程，2003，2：31-34.

[3]Transportation Research Board. Highway capacity manual[M].Washington DC： National Research Council，2000：327-340.

[4]鐘連德，徐秋實，孫小端，等.高速公路立交安全影響區范圍確定[J].北京工業大學學報，2009，35（6）：780-784.

[5]閻瑩，盛彥婷，袁華智，等.高速公路出入口區域行車風險評價及車速控制[J].交通運輸工程學報，2011，2：90-96.

[6]李鐵柱，李文權，周榮貴，等.高速公路加減速車道合流分流特征分析[J].公路交通科技，2001，4：89-91.

[7]高建平，郭忠印.基于運行車速的公路線形設計質量評價[J].同濟大學學報（自然科學版），2004，7：906-911.