探讨公路运营阶段通行条件指数

钟小明，解建华，徐 婷，张 健

(1.华杰工程咨询有限公司，北京 100029;2.宇恒可持续交通研究中心，北京 100004;3.长安大学，西安 710064)

《道路交通安全法》第三章道路通行条件的第二十九条规定:道路、停车场和道路配套设施的规划、设计、建设，应当符合道路交通安全、畅通的要求，并根据交通需求及时调整.公路所涉及的通行条件包括:交通标志、交通标线、交通设施和事故防范措施等.公路的通行条件是反映公路及其交通设施是否具备安全通行的前提［1］，但是迄今为止，由于交通拥堵和环境问题得到了充分的重视，因此多数学者注重研究交通拥堵指数、气象指数、环境指数［2-6］.随着交通的发展，人们也越来越重视是否具备安全通行条件，但是对通行条件进行量化研究很少，管理人员和技术人员急需量化对比路段的安全通行条件.为此，本文作者在实践经验的基础上，探讨性地提出通行条件指数的概念，结合公路状况、自然光环境条件和气候条件对通行条件的影响，探讨了量化通行条件的计算方法，最后通过实证分析说明通行条件指数的应用.

1 通行条件指数定义

通行条件指数(Passable Conditions Index for Highway and Environment，PCI)是根据公路状况和自然环境状况等客观条件，计算有利于车辆安全通行的概念性指标值.通行条件指数PCI用公路状况指数、自然光环境条件指数、气候条件指数及相应分项指标表示，其值域为0～100.各分项指标权重和影响程度是依据专家咨询意见、模糊评价方法和数据分析确定的.

公路状况指数由路线、路基路面、桥梁、隧道、互通立交、平面交叉、交通工程、沿线设施、限速等构成，各项由多项影响因素组成，并根据其对安全通行的影响程度评定其得分值.如在公路状况指数中，路线分项的权重为0.15.如在基本评价单元中存在一处急弯路段，但对通行条件影响小，将在该分项中扣除10分，如果存在连续长大下坡路段，则对通行条件影响大，将在该项扣除30分.

表1 公路状况扣分标准表

结合历史交通事故分析和文献［7-9］的结论，本文作者认为自然光环境条件指数考虑自然光环境对通行条件的影响.自然光主要影响东西方向的眩光和隧道出入口黑洞和白洞效应.因此，根据处于东西方向路段长度、隧道接近段减光措施或引道照明效果对安全通行的影响程度评定其得分值.如在基本评价单元中处于正东、正西方向路段长度占评价单元长度的比例＜50%，但对通行条件影响小，将在该分项中扣除10分.如果处于正东、正西方向路段长度占评价单元长度的比例＞50%，则对通行条件影响大，将在该项扣除30分.

表2 自然光环境条件扣分标准表

结合历史交通事故分析和文献［12-13］的结论，气候条件指数考虑不良气候对安全通行条件的影响，并根据其对通行的影响程度评定其得分值.若该地区一年中雾、雨、雪、大风(6级以上)等不利天气占总天气的比例小于20%，认为这类气候条件对该公路的通行条件影响小，将在该项扣除20分;反之，不利天气占总天气的比例大于等于20%，则认为这类气候条件对该公路的通行条件影响大，将在该项扣除50分.

表3 气候条件扣分标准表

2 计算方法

2.1 基本评价单元PCI及其计算方法

通行条件指数评定可以1 km路段为基本评价单元，对于连续长大下坡路段、特大桥、隧道路段、互通立交路段或事故易发路段，基本评价单元长度可根据路段特点进行调整.PCIj分别按照上行、下行方向进行调查和评定.通行条件指数PCIj按照式(1)计算.通行条件指数越高表示越有利于行车安全，通行条件指数PCI可分为高、中、低3个等级，表4列出了通行条件指数评定标准.

式中:PCIj为基本评价单元j(j=1，2，3，…)的通行条件指数;ωHCI为HCIj在PCIj中的权重，其中，高速公路和一级公路取0.80，二级公路、三级公路、四级公路取0.85;HCIj为基本评价单元j的公路状况指数，反应公路及其设施是否有利于安全;ωLCI为LCIj在PCIj中的权重，其中，高速公路、一级公路、二级公路、三级公路、四级公路均取0.05;LCIj为基本评价单元j的自然光环境条件指数，反应自然光环境是否有利于行车安全;ωCCI为 CCIj在 PCIj中的权重，其中，高速公路和一级公路取0.15，二级公路、三级公路、四级公路取0.10;CCIj为基本评价单元j的气候条件指数，反应气候条件是否有利于行车安全.

表4 通行条件指数评定标准

1)公路状况指数HCIj按式(2)计算.

式中:ωi为分项i在HCIj中的权重，按照表1取值;TDiHCI分项 i在 HCIj中的总扣分，每项扣分为0～100分，按照表1的规定计算.

2)自然光环境条件指数LCIj按照式(3)计算.

式中:TDiLCI分项i在LCIj中的总扣分，每项扣分为0～100分，按照表2的规定计算.

3)气候条件指数CCIj以地区行政区划的县或市气象统计资料为基础，按照式(4)计算.

式中:TDiCCI分项i在CCIj中的总扣分，每项扣分为0～100分，按照表3的规定计算.

2.2 路段PCI及其计算方法

路段通行条件指数PCI按照式(5)计算包含所有评价单元的加权平均值作为结果，并按照表4评定等级.

式中:Lj为基本评价单元 j(j=1，2，3，…)的路段长度(m).

3 工程应用案例

某项目为浙江交通的动脉，高速公路设计速度100 km/h，双向4车道，整体式路基宽度24.5 m，分离式路基宽度2×12.5 m.项目影响区属亚热带季风性湿润气候，四季分明.年平均气温17℃，年降水量1 550 mm，5—6月为梅雨季节，夏秋之交台风活动较频繁.该项目经过13年左右的通车运营、养护、道路改善工程等，部分路段的公路条件、路面状况以及交通工程设施等与竣工时的通行条件有了较大差异.如设计之初交通量20 000 pcu/d左右，随着经济的发展，车流量持续增加，现已在40 000～50 000 pcu/d，大交通量使得事故率增加.为了评估现在的通行条件，作者对全路段进行了现场调查，并对其通行条件指数进行评价.按照上文的计算方法，表5列出了K1600—K1615路段通行指数结果.实践表明，提出的计算方法具有可操作性，可以得出各个评价单元的通行条件指数并进行横向对比，如K1601—K1603、K1610—1611相比其他路段的通行条件指数偏低.进一步分析K1603—K1610评价单元为长下坡、隧道群路段、隧道进出口路面有破损、交通工程设施相对不足.对比表4可知，评价单元的通行指数虽然属于中等，但是相比其他单元来说偏低，这一单元现有的公路及其附属设施与大交通量很难适应，这一点也在事故率偏高中得到了证实.

表5 上行方向通行条件指数评价结果

4 结论与建议

作者提出了道路通行条件指数的概念，并提出了量化的方法，通过实际项目进行了实证分析，结论表明这种方法简单易行，工程上可操作，能客观反映或对比道路的安全通行条件，在评估公路是否具备安全通行条件和通行条件优劣方面具有重要作用.建议在实践中进一步细化描述影响因素和验证各项指标权重，更加完善其理论.

［1］杨世伟，高永东.道路通行条件优化制度的建立［J］.河南公安高等专科学校学报，2007(1):119-120.

［2］郭继孚，刘梦涵，于雷，等.北京市交通拥堵宏观评价指标体系开发及其应用［A］.第三届中国智能交通年会论文集［C］.南京:东南大学出版社，2007:26-30.

［3］WEN Huimin，HU Zhongwei，GUO Jifu，et al.Traffic Congestion Index and the Evaluation of Transportation Demand Managementin Beijing［A］.Advancesin Artificial Intelligence(Volume 5)——Proceedings of 2011 International Conferenceon ManagementScienceand Engineering(MSE 2011)［C］，2011:172-176.

［4］黄静静.北京交通拥堵指数的多标度扩散熵分析［J］.北京信息科技大学学报:自然科学版，2014，29(6):69-71.

［5］严明良，沈树勤.环境气象指数的设计方法探讨［J］.气象科技，2005，33(6):583-588.

［6］丁蕾，孟祥飞，靳奎峰.交通气象指数预报模型技术研究［J］.气象科技，2005，33(6):589-593.

［7］赵炜华，刘浩学.我国高速公路隧道照明问题研究［J］.公路，2013(4):217-221.

［8］张亚林.高速公路中短隧道照明研究［D］.湖南大学，2008.

［9］孔令铮.交通事故致因中的人为因素分析［J］.中国安全科学学报，2013，23(1):28-34.

［10］李长城，张高强，汤筠筠.高速公路交通气象灾害预警管理系统研究［J］.道路交通与安全，2008(3):16-19.

［11］潘娅英，陈武.引发公路交通事故的气象条件分析［J］.气象科技，2006，34(6):778-782.

［12］谢静芳，吕得宝，王宝书.高速公路路面摩擦气象指数预报方法［J］.气象科技，2005，33(6):18-21.

［13］沈树勤，严明良，尹东屏，等.江苏省环境气象指数开发技术初探［J］.气象，2003，29(2):17-20.