基于可靠性評價的交安設(shè)施改進(jìn)優(yōu)化措施研究

杜苗苗

（山西路橋集團(tuán)試驗(yàn)檢測中心有限公司，山西 太原 030006）

0 引言

山西省地形總體復(fù)雜，境內(nèi)山地、丘陵、高原、盆地地貌縱橫交錯，這種地形特點(diǎn)給高速公路施工和公路運(yùn)營均帶來極大的安全挑戰(zhàn)。縱觀山西省已通車的高速公路發(fā)現(xiàn)，路域環(huán)境復(fù)雜、橋隧比高、自然環(huán)境多變是其突出特征，這種天然劣勢對高速公路的安全運(yùn)營提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，同時也給公路交通安全設(shè)施的可靠性和安保能力提出了更高的要求[1]。為了切實(shí)提升高速公路尤其是復(fù)雜地形地區(qū)高速公路的總體安全運(yùn)營水平，本文聚焦公路交安設(shè)施優(yōu)化改進(jìn)問題，擬通過分析影響交安設(shè)施可靠性的主要因素，提出相應(yīng)的可靠性評價模型，并基于模型評價結(jié)果，提出更具有針對性的交安設(shè)施優(yōu)化改進(jìn)措施。

1 公路交安設(shè)施可靠性影響因素評價

1.1 層次分析理論概述

層次分析理論主要用于多因素影響下的目標(biāo)評價決策問題，其核心是通過構(gòu)建層次分析模型，將目標(biāo)評價問題劃分為若干指標(biāo)層級，從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)問題的層級化、指標(biāo)化；通過不同影響因素間的兩兩對比，給出量化對比結(jié)果，以量化對比指標(biāo)為元素構(gòu)建對應(yīng)決策層的判斷矩陣，計算判斷矩陣的權(quán)向量和最大特征值，最終得到滿足邏輯一致性檢驗(yàn)要求的不同影響因素權(quán)重指標(biāo)[2]。

在具體應(yīng)用過程中，為了提高影響因素重要性兩兩對比結(jié)果的客觀性和權(quán)威性，常采用專家咨詢法對影響因素對比結(jié)果進(jìn)行客觀評價，隨機(jī)邀請行業(yè)權(quán)威專家若干名，對全部影響因素的重要性進(jìn)行評價后，剔除最大值和最小值后求均值作為最終結(jié)果；量化對比結(jié)果采用1～9標(biāo)度賦值法，不同標(biāo)度值對應(yīng)的重要性評價標(biāo)準(zhǔn)詳見表1所示[2]。

表1 不同標(biāo)度值對應(yīng)的重要性評價標(biāo)準(zhǔn)

以標(biāo)度結(jié)果作為元素構(gòu)造對應(yīng)決策層的判斷矩陣，計算判斷矩陣的特征向量即可得到對應(yīng)影響因素的權(quán)重指標(biāo)，為了避免因素間出現(xiàn)邏輯錯誤，需計算特征向量對應(yīng)的最大特征值進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。本文采用求根法近似計算特征向量，并同時計算特征向量對應(yīng)的最大特征值。特征向量計算公式如式（1）所示：

式中：Dij為比較標(biāo)度；ωi為特征向量元素。

假定某決策層構(gòu)建的判斷矩陣為A，則判斷矩陣A對應(yīng)的特征向量近似值如式（2）：

與特征向量W對應(yīng)的最大特征值λmax計算公式如式（3）：

1.2 基于層次分析理論的部分公路交安設(shè)施可靠性影響因素分析

公路交安設(shè)施是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，一套完善的公路交安體系由標(biāo)志標(biāo)線、護(hù)欄、視線誘導(dǎo)標(biāo)識及其他輔助設(shè)施組成。目前，工程界研究重點(diǎn)主要集中在標(biāo)志標(biāo)線的可靠性方面，針對護(hù)欄和視線誘導(dǎo)標(biāo)識的研究則相對不足；而護(hù)欄作為公路交安設(shè)施中的一項(xiàng)重要物理保護(hù)設(shè)施，對于公路交通安全具有重要的“兜底”作用，視線誘導(dǎo)標(biāo)識則為惡劣環(huán)境下的安全行車提供了重要保障，因此，本節(jié)擬主要分析護(hù)欄和視線誘導(dǎo)標(biāo)識的可靠性影響因素。

1.2.1 護(hù)欄可靠性影響因素量化分析

以最常見的路側(cè)波形防撞護(hù)欄為例，經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，影響護(hù)欄可靠性的主要因素包括：護(hù)欄強(qiáng)度等級、護(hù)欄高度、護(hù)欄布設(shè)連續(xù)性3方面，影響因素對應(yīng)的層次分析決策模型如表2所示。

表2 影響因素對應(yīng)的層次分析決策模型

以表2中給出的3項(xiàng)影響因素為元素構(gòu)造層次分析判斷矩陣，判斷矩陣基本形式如式（4）：

影響因素兩兩遍歷對比采用專家咨詢法，邀請行業(yè)內(nèi)若干專家完成調(diào)查問卷，經(jīng)統(tǒng)計后得到最終的對比標(biāo)度結(jié)果，并構(gòu)造相應(yīng)的判斷矩陣。路側(cè)波形護(hù)欄可靠性影響因素判斷矩陣A如式（5）：

經(jīng)計算，得到判斷矩陣A對應(yīng)的特征向量W如式（6）：

為了保證層次分析評價的邏輯正確性，需對權(quán)重計算結(jié)果進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，一致性檢驗(yàn)公式如式（7）：

經(jīng)計算，一致性指標(biāo)CI=0.005，CR=0.008，二者均小于0.1的限值要求，計算結(jié)果通過一致性檢驗(yàn)，故三因素對應(yīng)的影響權(quán)重指標(biāo)分別為：0.70、0.19、0.11。

1.2.2 視線誘導(dǎo)標(biāo)識影響因素量化分析

視線誘導(dǎo)標(biāo)識主要保障駕駛?cè)藛T在不良駕駛環(huán)境下的駕駛安全，通常是公路交安設(shè)施的短板之一。影響視線誘導(dǎo)標(biāo)識可靠性的主要因素包括：誘導(dǎo)標(biāo)識布置是否滿足規(guī)范要求、誘導(dǎo)標(biāo)識是否具備主動誘導(dǎo)能力、誘導(dǎo)標(biāo)識是否與周圍環(huán)境相適配3方面，影響因素對應(yīng)的層次分析決策模型如表3所示。

表3 影響因素對應(yīng)的層次分析決策模型

計算及一致性檢驗(yàn)過程同上，此處不再贅述，經(jīng)一致性檢驗(yàn)通過后的判斷矩陣B、特征向量W如式（8）、式（9）：

故三因素對應(yīng)的影響權(quán)重指標(biāo)分別為：0.59、0.32、0.09。

2 基于可靠性評價結(jié)果的交安設(shè)施改進(jìn)優(yōu)化措施

2.1 基于可靠性評價結(jié)果的路側(cè)波形護(hù)欄改進(jìn)優(yōu)化措施

通過影響因素權(quán)重計算結(jié)果可知，護(hù)欄強(qiáng)度等級權(quán)重指標(biāo)達(dá)到70%，故其對護(hù)欄可靠性的影響非常重要，必須最大限度提高護(hù)欄的防撞等級指標(biāo)，護(hù)欄最低強(qiáng)度原則不低于A級，成本允許的前提下，在臨險路段盡可能使用SA級或SS級波形護(hù)欄，在提高護(hù)欄立柱直徑的前提下，縮短立柱間距[3]；此外，還應(yīng)適當(dāng)提高護(hù)欄的有效防護(hù)高度，在臨險路段改用三波形護(hù)欄，護(hù)欄布置應(yīng)連續(xù)，避免中間被隔斷，端部應(yīng)做好鈍化處治，兩端采用地錨式固定方法，以加強(qiáng)護(hù)欄整體的穩(wěn)定性和可靠性。

2.2 基于可靠性評價結(jié)果的視線誘導(dǎo)標(biāo)識改進(jìn)優(yōu)化措施

通過影響因素權(quán)重計算結(jié)果可知，視線誘導(dǎo)標(biāo)識的合規(guī)性與主動性二者總占比超過90%，必須引起足夠的重視。首先，應(yīng)加強(qiáng)合規(guī)性設(shè)計，以長距離平直路段為例，應(yīng)在路側(cè)和中分帶立柱上等距離粘貼反光標(biāo)識，標(biāo)識寬度為300 mm，布設(shè)間距為12 m，反光膜的反光強(qiáng)度應(yīng)滿足規(guī)范要求；此外，為了提高標(biāo)識的主動誘導(dǎo)能力，在濃霧多發(fā)路段應(yīng)加強(qiáng)霧區(qū)誘導(dǎo)防撞系統(tǒng)、能見度儀的推廣普及力度，在隧道群路段，由于車輛頻繁進(jìn)出隧道，導(dǎo)致光線強(qiáng)弱變化過于頻繁，一旦疊加大霧影響，必然威脅行駛安全，建議在隧道間路段布設(shè)霧燈，以妥善誘導(dǎo)駕駛?cè)藛T，輔助駕駛?cè)藛T判斷車道線形變化趨勢[4]；最好在設(shè)計視線誘導(dǎo)標(biāo)識布設(shè)方案時，加強(qiáng)協(xié)同設(shè)計，強(qiáng)調(diào)標(biāo)識與路域環(huán)境之間的協(xié)調(diào)性。

3 結(jié)語

綜上，本文采用層次分析理論，定量研究了波形護(hù)欄和視線誘導(dǎo)標(biāo)識兩種交安設(shè)施的可靠性影響因素，計算結(jié)果表明，波形護(hù)欄強(qiáng)度對其可靠性影響最大，權(quán)重達(dá)70%，而視線誘導(dǎo)標(biāo)識的合規(guī)性和主動性則幾乎決定了其可靠性，合計權(quán)重達(dá)91%.最后，本文基于權(quán)重指標(biāo)大小，針對性給出了改進(jìn)優(yōu)化措施建議，希望進(jìn)一步提高公路交安設(shè)施的安防能力。