双车道公路平面交叉口静态运行风险描述模型

王维利 叶 青

(贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司 山地交通安全与应急保障技术交通运输行业研发中心,贵州 贵阳 550014)



双车道公路平面交叉口静态运行风险描述模型

王维利 叶 青

(贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司 山地交通安全与应急保障技术交通运输行业研发中心,贵州 贵阳 550014)

为了客观评价双车道公路平面交叉口的静态风险特性，从几何线形、路面状况、路侧环境与交通工程设施安全性能四方面，对平交口路段静态运行环境属性进行风险描述，筛选了影响安全性的显著性因素，给出了相应的评估内容与评估建议值，并基于风险矩阵建立了静态运行环境风险评估模型，为平交口安全设计和安全评估提供了方法。

平面交叉口，运行环境，静态风险，评估模型，风险矩阵

0 引言

平面交叉口路段是双车道公路交通系统结构的重要组成部分，虽然在空间上占双车道公路的较小部分，但是从所发生交通事故角度看,平面交叉口事故却占整个双车道公路事故的很大比例。据统计我国双车道公路上的交通事故有1/3发生在平面交叉口[1]。目前国内外交叉口交通安全评价方法主要有事故数法、事故率质量控制法、安全系数法、回归模型法等基于事故数据的直接评价方法[2,3]和基于交通冲突技术的间接评价方法[4]。事故数据评价方法受事故资料统计影响，交通冲突评价方法存在观测数据精度差、人力成本大等缺陷。因此，本文基于交叉口静态运行结构属性风险特性，提出了双车道公路平面交叉口静态运行风险描述模型，从运行结构静态风险角度，对平面交叉口的交通安全状况进行了客观评价。

1 静态运行风险属性集

平交口路段属性包括4大类10小类静态运行风险属性，如表1所示。记双车道公路平面交叉口静态运行结构属性集为IS，可表示为：

IS=AISi+PISj+RISk+TISl。

其中，AISi为几何线形属性集，i=1，2；PISj为路面属性集，j=3，4，5；RISk为路侧属性集，k=6，7；TISl为交通工程设施属性集，l=8，9，10。

表1 双车道公路平面交叉口静态运行结构属性

2 静态运行风险评估指标

2.1 评估指标体系建立

平面交叉口静态运行结构对交通安全的影响因素及其组合因素众多，为使风险评估描述更加合理，本文引入多级综合评估指标，提出三层次的静态运行风险评估指标。第一层为目标层，即静态运行风险评估。第二层为对象层，包括四个结构单元，分别为线形、路面、路侧、交通工程设施，其要素集为U={U1，U2，U3，U4}，其中，Ui为第一层的第i个子要素集。第三层为指标层，包括n个元素，即Ui={Ui1，Ui2，Ui3，…，Uin}，i=1，2，3，4。建立平面交叉口静态运行风险评估指标，如图1所示。

2.2 静态运行风险评估指标的检验

依据双车道公路静态运行结构属性的安全特性初选的评估指标体系应进行进一步检验，即分析对象层指标U={U1，U2，U3，U4}以及指标层指标Ui={Ui1，Ui2，Ui3，…，Uin}的确定方法的合理性，并对各指标进行检验。

指标的代表性、重要性与完整性对于建立指标体系至关重要，因此主要从这三个角度出发，可采用德尔菲法对拟出的平面交叉口静态运行风险评估指标进行研究。若某指标体系中某层次有n个指标，请k位专家对其进行评议。设Ei表示专家对第i个指标的综合评估结果;wij表示第j个专家在评估第i个指标时的权重系数；Eij(Eij=1，2，3，4;i=1，2，…，n；j=1，2，…，k)表示第j个专家在评估第i个指标时的评估结果，如式(1)所示。

(1)

其中，Ei的大小确定了指标i重要程度的大小，反映了k个专家的综合评估期望值。

2.3 静态运行风险评估指标界定

根据国内外相关研究成果[5-7]，提出双车道公路平面交叉口静态运行风险评估指标建议值。由于风险评估指标体系中各个指标统计量纲的单位有所差异，需要对各类指标进行无量纲化统一处理，根据前述将风险等级划分为五个等级，可将指标也分为五个等级，最低等级分值为2分，最高等级分值为10分，运行结构风险评估指标值的界定与量化分值表见表2。

2.4 权重集的确定

AHP是确定多个权向量的较为有效的方法，本文利用该方法和专家打分法，确定平面交叉口路段运行结构风险评价指标体系总排序权重。其结果为：U={U1，U2，U3，U4}结构指标权重为w={0.580 6,0.121 3,0.066 3,0.231 8}；U1={U11，U12}结构指标权重为w1={0.666 7,0.333 3}；U2={U21，U22，U23}结构指标权重为w2={0.558 4,0.122 0,0.319 6}；U3={U31，U32}结构指标权重为w3={0.75,0.25}；U4={U41，U42，U43}结构指标权重为w4={0.648 3, 0.122 0,0.229 6}；在整个指标体系中的权重为{0.387 1，0.193 5，0.067 7，0.014 8，0.038 8，0.049 7，0.016 6，0.150 3，0.028 3，0.053 2}。

表2 平交口路段静态运行风险评估指标值的界定与量化分值表

3 静态运行风险描述模型构建

3.1 模型构建思路

双车道公路平面交叉口静态运行风险描述模型的构建，综合考虑各具体指标的风险影响，采用综合性标度化指标集中体现评估对象的风险程度。由于双车道公路交通功能、地理位置和设施构造等的差异，平面交叉口的运行结构风险也不尽相同，通过对静态运行风险的评估，可以对整条路线平面交叉口局部脆弱性区域进行判断。

3.2 静态运行风险等级划分

双车道公路平面交叉口静态运行结构对行车安全的潜在风险，其影响可划分为可忽略影响、较小影响、中等影响、较大影响、严重影响五种风险影响模式，如表3所示。

表3 双车道公路平面交叉口静态运行结构对行车安全的潜在风险影响

在风险评估中，对风险发生概率大小的估计可采用相对的尺度，可采用主观概率的估计法[8]，其是基于经验、知识或类似事件比较的专家推断概率。按照静态运行结构潜在风险发生的可能性，可以将风险概率划分为五个尺度，如表4所示。

表4 平面交叉口静态运行结构潜在风险发生概率

依据表4，潜在风险发生概率依据运行结构组合单元对行车安全的潜在风险发生可能性大小分为五个等级：0%～10%，11%～30%，31%～70%，71%～90%，91%～100%。这五个等级百分比间距依次为：10，20，40，20，10，为对称比例，符合运行结构组合单元潜在风险发生可能性大小的划分。

为了采取风险应对措施，应确定风险可接受性评估标准，对应于风险程度划分，将可接受评估划分为五个等级：可以忽略的、接受的、可接受的、不希望接受的、不可接受的，潜在风险可接受性评估的具体情况如表5所示。

表5 基于风险矩阵方法的潜在风险可接受性评估等级划分

为了获取平面交叉口静态运行结构的总体风险水平的评估结果，应将风险等级尺度进行量化，如表6所示。

表6 潜在风险等级量化标准

根据各指标体系中指标量化的结果，应用双车道公路平面交叉口静态运行风险描述模型，计算各个平面交叉口路段静态运行风险度，将静态运行风险度划分为五个等级，同时描述各个风险度分区的特征，如表7所示。

表7 静态运行风险等级划分

4 结语

双车道公路平面交叉口静态运行风险描述模型可根据运行结构的评估指标数据进行总体的风险评估，是一种较为简单实用的风险评估模型，评估结果是由主观和客观评价得到，可大致反映平面交叉口静态运行风险分布，间接表明了平面交叉口设施的安全服务水平，静态运行风险越低则反映安全服务水平越高。因此，可通过描述模型研究建立风险与设施安全服务水平的关系模型，这对道路设施安全评价、安全养护管理与规划领域的工程化应用具有积极意义。

[1] 交通运输部公路科学研究院.2013年中国道路交通安全蓝皮书[M].北京：人民交通出版社，2013.

[2] 刘 利.道路交通事故统计分析及预测模型研究[D].重庆：重庆大学硕士学位论文,2004.

[3] 郭忠印.道路安全工程[M].北京：人民交通出版社，2012.

[4] 刘淼淼,鲁光泉,王云鹏,等.交叉口交通冲突严重程度量化方法[J].交通运输工程学报,2012,12(3):120-126.

[5] 陆 键,张国强,项乔君,等.公路平面交叉口交通安全设计理论与方法[M].北京：人民交通出版社，2009.

[6] Tindale S.A.,Noyce D.A.,Seyfried R.K.,et al.Toolbox on Intersection safety and Design[D].washington D.C.,Institute of Transportation Engineers,2004.

[7] 方 勇.双车道公路交通系统运行风险评估模型与应用研究[D].上海：同济大学博士学位论文,2014.

[8] 李存建.风险评估——理论与实践[M].北京：中国商务出版社，2012.

Static risk description model of two-lane highway intersections

Wang Weili Ye Qing

(GuizhouTransportationPlanningSurvey&DesignAcademeCo.，Ltd,ResearchandDevelopmentCenterofMountainTrafficSafetyandEmergencySupportTechnologyTransportationIndustry,Guiyang550014,China)

An analysis was made of the operation environment of two-lane highway intersection in terms of the geometric alignment, pavement condition, roadside environment and traffic engineering safety facilities to ensure static risk. An analysis of the significant influence factors and related assessment contents were proposed. According to the relationship between these factors and operation risk, a risk calculation method was established to describe the static risk characteristic of two-lane highway intersections. Risk assessment model for static environment was established which based on risk matrix. The research results can provide a method for intersections safety design and safety assessment.

intersection, operational environment, static risk, evaluation model, risk matrix

1009-6825(2016)22-0137-03

2016-05-24

王维利(1985- )，男，工程师

U412.35

A