我国干线公路线形设计中的安全性评价研究

摘 要：公路交通事故与公路条件特别是线形条件有着密切联系，道路线形安全评价是交通安全领域的一个重要研究方向。本文简要介绍线形设计中安全性评价的国内外研究现状，详细阐述我国公路线形安全的评价指标，指出现行公路线形设计安全性评价工作中存在的问题，研究成果对进一步改进我国公路线形设计安全性评价方法有一定的借鉴作用。

关键词：线形设计；运行速度；安全性评价；评价指标

中图分类号：U412.3 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2017）06-0135-03

Safety Evaluation Research of Highway Alignment Design in Our Country

Gan Xinxin1 Wang Lei1 Wang Geng1 Ji Lianqing2

（1.Sippr Engineering Group Co.， Ltd.，Zhengzhou Henan 450007；

2.Mechanical and Electrical Engineering Institute，Zhengzhou University of Light Industry，Zhengzhou Henan 450002）

Abstract： Road traffic accidents are closely related to road conditions， especially the alignment conditions， and the road alignment safety assessment is an important research direction of the traffic safety. The status of safety evaluation in road alignment design at home and abroad was briefly introduced in this paper. The safety evaluation index of highway alignment in our country was expounded in detail，and the current problems existing in the safety evaluation of highway alignment design were pointed out. The research of this paper can be used as a reference for further improvement of the safety evaluation method for road alignment design in our country.

Keywords： alignment design；running speed；safety evaluation；evaluation index

公路交通事故与公路条件尤其是线形条件有着密切的联系，科学顺畅的线形、清晰醒目的行车指示、充分的视距保证和符合驾驶期望的路线是车辆行驶安全的基本保障[1]。近十几年来，随着人们生活水平不断提高，我国的公路交通事业和汽车工业都取得了巨大进步，但随之而来的交通事故次数、事故死亡及受伤人数以及所造成的经济损失也在不断攀升[2]。在交通安全问题研究中，人、车、路从来就是不可分割的整体，道路线形安全评价是交通安全的一个重要方向，对道路线形进行评价可以甄别路线设计中存在的不足和缺陷，为线形的优化和改善提供决策帮助，最终到达改善道路交通条件，减少交通事故的目的[3]。大小车型、运行速度、车道数量、平均日交通量、路基宽度、路肩宽度、接入口密度、大型车比例及路侧危险度、驾驶员疲劳程度等都直接影响公路上行驶车辆的安全性。因此，研究这些造成交通事故的影响因素及建立我国干线公路设计中的安全性评价指标具有重要的理论与现实意义。

1 线形设计中安全性评价国内外研究现状

20世纪80年代，英国、美国、澳大利亚等就开始应用道路安全审计与安全评估，其交通安全评价方法主要有质量控制法、交通冲突法和多元回归模型等[1]。而我國近些年才开始进行道路安全的评价探讨，围绕基于运行速度对道路安全进行评价[4-11]的研究较多；高建平，游宏，吴国雄2008年进行了基于预览视距的山区高速公路线形安全性评价研究[12]；2010年北京工业大学的龙伟峰进行了基于驾驶员工作负荷的公路平面线形设计安全评价研究[13]，华北水电水利学院的胡圣能等则进行了基于曲率变化率的公路线形设计安全评价研究[14]；2011年任秀欢等进行了基于人_车_路虚拟试验的道路线形安全性评价研究[15]；2012年安徽理工大学的王雪力进行了基于可靠度理论的公路线形安全性分析研究[16]，河南交通职业技术学院的潘威更是在道路线形设计安全诊断中引入了模糊理论[17]；2013年，于恩亚、吴德华、张诗波等分别进行了基于可能速度与层次分析法路线设计安全性评价研究[18]，基于动力学仿真的龙泉-浦城高速公路设计方案比选研究[19]，基于纬地软件的公路线形安全性评价方法研究[20]；2014年，北京交通大学的林声进行了基于线形设计一致性的公路安全设计研究[1]，长安大学的杨杰进行了基于熵值原理的高速公路线形安全评估方法研究[21]；2016年，山东建筑大学的李鑫磊进行了基于车辆行驶仿真对道路安全进行评价的探讨[3]。目前，国内研究人员已开始探讨基于运行速度安全的、基于车辆安全的、基于驾驶员安全的多指标评价公路设计方案的安全性评价方法和技术方面的研究[1]。可以看出，国内有关道路安全性评价的研究虽然起步较晚，但研究的范围正越来越广，研究的程度也越来越深，正迅速缩小着与国外在这类研究方面的差距。

2 公路线形安全评价指标

2.1 公路几何线形指标

林声[1]进行公路线形评价时，基于几何线形分析建立了三类不同评价指标，即线形综合指标f、空间曲率指标Kt和隧道进出口线形过渡指标Δf，并详细论述了这些指标建立的依据及相互之间的联系。于恩亚和蒋海燕[18]以道路交通事故统计数据为依据，深入研究分析了道路平曲线半径、行车视距及竖曲线半径等几何要素对交通安全的影响关系。

2.2 车速安全评价指标

林声[1]通过采集的数据和实际道路线形，从道路的几何线形过渡和车辆运行速度的特征，提出了大小车型车速极差比、车速变异系数等运行速度特征指标，通过提取路段各断面大小车型车速差的极大值以及平均值，分析其与路段事故率的相关关系。李鑫磊等[3-11]都采用了基于速度的对道路线形安全进行评价，有的文献是根据驾驶员最优预瞄控制理论计算道路运行速度[3]，有的是根据《公路项目安全性评价指南》进行运行速度计算及安全性评价[4-7，9，21]，有的则专门针对公路运行速度过渡段设计方法进行研究[8]，韩皓等[10]分别根据《公路项目安全性评价指南》和ISHDM预测了双车道公路的运行速度并进行了对比，认为期望速度宜取95～105km/hr，并对加（减）速度进行了修正，使《公路项目安全性评价指南》也适用于双车道公路等低等级道路线形评价中运行速度的计算。唐秋生和陈旭光[11]考虑交通量、视距等实际因素，对运行速度预测模型进行了相关修正。

2.3 车辆安全指标

车辆行驶稳定性是验证行驶中车辆安全性的重要指标，车辆行驶过程中常见的失稳现象是侧向滑移和侧向倾覆，也是危害程度最为严重的两种交通事故。李鑫磊[3]以Carsim软件作为仿真平台，以侧滑危险性指标、侧翻危险性指标作为车辆安全性指标，评价线形道路设计的安全性。

2.4 驾驶员安全评价指标

驾驶员作为交通行为的主导者和主要参与者，驾驶员的身心状态与行车的安全息息相关，李鑫磊[3]选用加速度作为标定驾驶舒适性参数来衡量驾驶员舒适性指标。龙伟峰[13]通过研究我国西部地区高速公路平曲线路段的线形指标，對驾驶员在行车过程中工作负荷产生原因以及驾驶行为对驾驶员工作负荷的影响进行研究。

2.5 综合评价指标

李鑫磊[3]也对以速度安全、车辆安全和驾驶员安全三类指标为基础建立的道路线形综合评价指标进行了一定的研究。

2.6 其他评价指标

除上述常用评价指标外，高健平[13]等提出了一种基于预览视距的山区高速公路线形安全性评价方法。胡圣能等[14]提出了一种基于曲率变化率的公路线形设计安全评价方法。任秀欢和何杰[15]提出了一种基于人-车-路虚拟试验的道路线形安全性评价方法，选取了轨道跟踪误差、转向任务间隔、方向盘峰值转速、侧向加速度指标，并构造了用以反映翻车危险性的垂直荷载指标。王雪力[16]提出来一种基于可靠度理论的行车视距设计选用标准，以及满足运行车速协调性检验标准的平曲线半径安全设计选用范围。潘威和都敬丽[17]提出一种用模糊理论在诊断道路线形设计的安全性方法。杨杰[21]提出了基于熵值原理的高速公路线形安全评估方法，从线形舒适性、安全性和运行速度连续性三个角度选取了评价指标，应用回归分析等方法建立了各指标评价标准；用熵值分析法对各评价指标进行赋权，建立了线形安全综合评价模型，并用模糊数学的方法建立了线形安全综合评价标准。

3 公路线形设计安全性评价工作中存在的问题

道路安全是一个复杂的系统工程，从所选文献可以看出，公路线形设计安全性评价工作还存在很多问题，集中表现在以下几方面。

①文献中的评价模型建立所用的试验样本数量有限，通常是以某条高速公路或某局部路段为例建立的评价模型，而实际道路条件、交通条件及地域等条件千差万别，模型的普适性存在一定问题，需要对道路线形资料开展大规模的调查，建立适用于《公路项目安全性评价指南》的普适性较高的评价模型，不仅可以适用于一般高速公路，还可适用于其他等级公路及互通立交桥区域与匝道等过渡段。

②很多文献侧重某一因素对公路线形安全评价的影响，如运行速度、视距、驾驶员驾驶舒适性及工作负荷等，这种由单一自变量建立的模型与由多个自变量的实际路况之间的预测误差较大，应综合分析人、车、道路及环境，建立移动坐标系统模型，基于模糊数学、遗传算法和层次分析的综合性评价方法，更全面、更准确地对公路路线设计进行安全性综合评价。

③部分文献中仿真模型和仿真路段的建立基于虚拟现实技术，仿真模型参考驾驶技术熟练稳定的驾驶员行进行建模，但实际驾驶员技术千差万别，难以用统一标准衡量，与真实驾驶行为还有一定差距。

④用经验模型预测的运行速度对公路线形进行检查和评价，只满足了85%车辆安全行驶的要求，有15%超速行驶车辆的安全性没有考虑，而这15%高速行驶的车辆才是更容易发生安全事故的一类，应加大这类运行速度对公路线形设计安全性评价的研究，减少道路安全事故的发生。

4 结语

本文从线形设计中的安全性评价国内外研究现状出发，详细分析了我国高速公路线形与安全协调度评价体系和评价指标，指出了现在公路线形设计安全性评价工作中存在的问题。合理的道路路线设计，能使司机在道路行驶中更加安全，视觉感受更为舒适安心，可以极大地保证行车安全，提高道路运行性能，具有较大的现实意义。

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