长大下坡路段安全评价方法研究

王春正（衡水公路工程总公司，河北 衡水 053000）

长大下坡路段安全评价方法研究

王春正
（衡水公路工程总公司，河北 衡水 053000）

通过对国内高速公路长大坡路段事故特点及行车安全影响因素的分析，提出连续下坡路段的安全评价方法。

长大下坡;安全评价;研究

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.11.027

1　引言

我国的山地丘陵约占全国土地总面积的43%，山区修建公路往往出现连续长大下坡路段。实践表明，长大下坡路段重特大交通事故发生率高，且多是由于连续制动造成刹车失灵，引起追尾、坠崖或穿越中分带与对向车辆相撞的重大恶性事故。

结合国内长大下坡路段交通事故的特点，分析交通事故特征及安全影响因素，研究长大下坡路段平纵线形指标及其组合对运行车速及驾驶员心生理的影响，提出连续长下坡路段的安全评价方法，为以后高速公路连续长下坡路段的安全评价和安全隐患的整治提供参考和科学依据。

2　长大下坡路段事故特点的分析

根据国内多条高速公路如八达岭高速、西汉高速、石太高速、福银高速、漳龙高速、兰海高速、玉溪—元江—磨黑高速等的长大下坡路段事故的统计分析看，长大下坡路段事故的成因及特点如下。

1）长大下坡路段长度大都在10km以上，部分平纵曲线采用了设计极限指标值，平均纵坡都在3%以上，最大纵坡都在5%以上，甚至有的达到6%，部分甚至是连续下坡和弯道的组合。由于道路线形条件差，降低了该路段的行车安全水平，增加了事故率和事故伤亡率。

2）在连续长大下坡路段的众多交通事故中，车辆的制动失效造成的事故所占比例最大，即长大下坡路段的事故多为刹车失灵造成的。

3）在连续长大下坡路段的众多交通事故中，重载货车在事故车辆中所占比例最大，即重载货车容易在连续长大下坡路段出现制动失效的状况。

4）最为严重的事故形态是追尾相撞，其次是翻车和碰撞固定物，这3种事故形态的严重程度均与车速控制、下坡路段的平纵线形组合有密切关系。

3　长大下坡行车安全影响因素分析

3.1坡度、坡长对行车安全的影响

从上面的分析看，长大下坡路段的大多数交通事故多为重载车辆刹车失灵后造成的，由这些事故分析可知车辆一旦出现刹车失灵，则认为其将要发生交通事故。因此，坡度、坡长对行车安全的影响，主要从坡度、坡长对车辆制动性能的影响进行分析。

车辆在长大下坡路段的运行特征主要受该路段的坡度和坡长的影响。受坡度和坡长的影响较大，坡度越大，坡长越长，温升越明显，从而导致车辆失控、发生交通事故的几率就越大。

3.2车辆条件对行车安全的影响

影响制动器温度升高的因素实际上包括制动器的材料和构造、车辆的装载质量、制动时间和制动次数。其中，制动器材料和构造是由各汽车制造厂家根据一定的技术标准设计和制定的，对于固定的车型一般是不变的，但是随着使用的时间增长，刹车片和制动鼓的质量厚度会发生变化（逐渐减少），其温度会更容易升高；制动器的构造在一定程度上影响了温度分布形式和散热效果。

另外，车辆质量对制动器的温度影响也很大，在坡度和坡长条件一定的情况下，车辆的质量越大，制动器的温升就越高。从事故资料来看，出现制动失效的车辆多为质量大的车辆，说明车辆的总质量也是制动失效事故的关键影响因素之一。

3.3平曲线对行车安全的影响

受地形条件影响，在实际道路中连续下坡路段往往设有平曲线，并且平曲线的半径可能较小，这样就使车辆通过时存在一个横向稳定性的问题。车辆在平曲线路段的横向受力与车速、平曲线半径及横向超高有着直接关系，当货车以正常的安全速度驶入平曲线时，不会出现安全问题，但连续下坡可能使车辆特别是重载货车的速度增幅较快，当超出平曲线的安全通过速度时，可能导致车辆的翻车、碰撞安全设施等事故发生。要保障货车安全通过平曲线路段，就应该控制货车的最大行驶速度，车辆超过这个最大速度值时，在平曲线路段就有可能发生事故。平曲线半径越小，货车安全通过平曲线的速度限值就越低，在长大下坡线形与平曲线组合时，将降低长大下坡路段的行车安全性，增加该路段的事故率。

3.4驾驶心理与行为对行车安全的影响

在利益驱动下，驾驶员在驾驶车辆时往往期望车辆的速度较高，在长大下坡路段时，大多司机很少采取安全的低挡下坡，而是让车辆下坡加速，达到一定速度时再采取制动措施将速度控制在一定的范围内，由于频繁的制动将导致车辆刹车失灵，增加事故概率。另外，在速度较快的行驶状态下，驾驶员遇到情况后从发现情况、反应到作出措施的时间将更长，往往来不及采取措施，也容易导致事故发生。

在驾驶员急躁心理和侥幸心理的影响下，大多数驾驶员下坡的速度较快，且不使用安全的低挡（低挡时发动机制动效果明显）下坡，而是采取频繁的刹车制动以控制车速，刹车次数和时间的增多导致了制动器温度升高，制动效能的降低甚至失效，从而导致事故的发生。

3.5其他因素对行车安全的影响

从对长大下坡路段事故车辆的所属地区进行了调查分析，分析发现长大下坡的事故车辆中大部分为外地车辆，说明驾驶员对道路条件不熟悉，往往采取高挡位下坡，从而造成事故。另外，长大下坡路段车辆刹车失灵的情况经常出现，刹车失灵后车辆在其自身重力分力的作用下将不断加速，若没有设置合理的强制减速设施迫使车辆减速并停车，将直接造成追尾、翻车坠车或碰撞固定障碍物等恶性事故的发生。

因此，影响长大下坡路段行车安全的因素还包括此路段安全设施的设置与否及合理性，如减速设施和避险车道设施等。这些设施的合理设置将有效提醒和告知驾驶员在长下坡路段行车时应采取的安全措施，对长大下坡路段的安全行车具有重要意义。

1）横向减速标线主要设置在长大下坡路段坡度大的起始位置前端、长大下坡路段平曲线的前端及其他需减速的位置，用以提醒驾驶员减速行驶。

2）限速标志可采用分车型限速或统一限速标志，用以告知驾驶员行车时速度应控制在安全速度限制值以内，从而确保行车安全。

3）警告标志可同时搭载辅助说明，用于向驾驶员提示路段的道路条件，使驾驶员熟悉前方道路条件，从而能合理地的采取操作方式。

4）此外，监控和实时测速设施对驾驶员的行为影响非常重要，也是长大下坡行车安全的重要保障。

3.6避险车道对行车安全的影响

根据国内外应用经验，避险车道是连续长大下坡路段刹车失灵车辆的有效防护设施，合理设置避险车道可以大大减少长大下坡路段的交通事故率，是长大下坡路段安全行车的重要保障。

4　安全评价指标

我们知道，交通事故是行车安全最直观的表现形式，但交通事故是一个综合的宏观指标，包含了事故次数、伤亡人数和经济损失等基本指标参数，其中事故次数又是最基本的指标，而伤亡人数和经济损失则又都受事故次数的影响。

目前，交通管理部门公布的交通安全统计数字中包含了4项具体指标：年事故次数、年死亡人数、年受伤人数和年直接经济损失。这,4项目指标中，年事故次数和年死亡人数指标常被用于道路安全性评价中，但对于某一条高速公路或其中某一路段的安全评价来说，这2个指标并不能真实地反映其安全水平，因为这2个指标均没有考虑道路长度和交通量等因素的影响。

综合考虑路段长度和交通量的影响，确定以下4项评价指标用于长大下坡路段行车安全程度的评价：

1）年公里事故数（X1）；

2）百万车年公里事故率（X2）；

3）年公里死亡人数（X3）；

4）百万车年公里死亡率（X4）。

4.1年公里事故数（X1）

年公里事故数表示评价路段上每年平均每公里长度范围内发生的刹车失灵交通事故的次数，其计算公式为：

式中,X1为年公里事故数；NE计算路段的年事故次数，次/a；L为计算路段的长度，km。

对于已建公路来说，年事故次数可通过实际的事故调查获得，对于在建公路来说，则主要通过事故的预测获得。

4.2百万车年公里事故率（X2）

百万车年公里事故率由年公里事故次数派生计算获得，其计算公式为：

式中，Qj为年交通量，辆/a。

4.3年公里死亡人数（X3）

年公里死亡人数表示评价路段上每年平均每公里长度范围内发生的交通事故的死亡人数，其计算公式为：

式中，X3为年公里死亡人数，人/（a·km）；ND为计算路段的年事故总死亡人数，人/a；L为计算路段的长度，km。

对于已建公路，事故总死亡人数ND可通过事故资料获得；对于没有详尽的死亡调查数据或新建公路来说，可通过以往单次事故的死亡率由公式(4)估算：

式中，ND为计算路段的年总死亡人数，人/a；β为平均单次事故的死亡率,人/次；NE为计算路段的年总事故次数,次/a。

根据公安部2010年发布的《道路交通事故统计年报》中的数据统计，取其平均值作为每起事故的死亡率：β=0.21人/起。

4.4百万车年公里死亡率（X4）

百万车年公里死亡率为在年公里死亡人数的基础上考虑交通量的影响，其计算公式为：

式中，Qj为年交通量，辆/a。

5安全评价模型及评价标准

5.1长大下坡划分

我国现行的公路工程技术标准中规定的最大纵坡坡度和坡长取值主要是从车辆的爬坡动力性能考虑的，而缺少对下坡行车安全性的考虑，特别是车辆下坡时制动失效的安全性。当某一路段的平均纵坡坡度大于或等于3%时，该路段内将出现连续的下坡，且将会存在大坡度的坡段。有研究表明，车辆在连续下坡路段不易发生制动失控的平均纵坡最大限值为3%，累计坡长最小限值为3.75km。从安全的角度考虑并结合实际，将满足下列条件要素的路段称为连续长大下坡路段：

1）该路段内的所有坡段均为下坡；

2）该路段的累计下坡坡长大于4km；

3）该路段的平均纵坡大于3%。

5.2评价模型与标准

5.2.1评价模型

安全评价就是对道路安全程度的判断。前面提出安全程度要用年公里事故次数、百万车年公里事故率、年公里死亡人数和百万车年公里死亡率4项事故指标来体现，但独立地以这4项事故指标判断有时又难以真实地体现其安全程度大小，比如，在相同10km的长度范围内，每年发生200起交通事故、日交通量2万辆的长下坡路段（4项指标值分别为：X1=20，X2=2.74，X3=4.2，X4=0.58），并不比每年发生100起交通事故、日交通量0.5万辆（4项指标值分别为：X1=10，X2=5.48，X3= 2.1，X4=1.15）的长大下坡路段安全性差。因此，需要采用一个能同时体现4项评价指标的综合指数来进行判定，本研究采用“安全度”作为这个综合指数。我们知道，当4项评价指标的取值越大，则安全度越小，当不发生事故时，则安全度最高，因此，可将安全度指数取值范围定义为（0，1］的区间内，则各评价指标与安全度指数的关系可表示为：

式中,D（Xj）为各评价指标对应的分项安全度；Xj为各评价指标，即X1、X2、X3和X4；Kj为各评价指标下的待定系数。

根据公安部交通管理局发布的《2010年道路交通事故统计年报》的数据，可以分析出全国高速公路的4项评价指标平均值，这组评价指标的取值即为全国道路安全度的平均水平，相应安全度指数取值0.5，从而可计算出各评价指标下的Kj取值，见表1。

表1　四项评价指标的待定系数Kj的取值

前面分析，根据单一的评价指标的安全度难以对路段的安全水平作出准确的评价，因此采用各评价指标的分项安全度的加权平均和作为路段安全水平的综合评价指数，记为综合安全度，其计算公式为：

式中,D为综合安全度；D(Xj)为各评价指标对应的分项安全度；cj为各分项安全度的权值,取专家问卷调查结果的多数：

5.2.2评价标准

综合安全度是反映路段安全水平的一个综合指数，该值越大说明越安全，但综合安全度取某一值时，如何判断其对应的路段安全水平程度呢？因此需要确定一个安全水平与安全度指数对应的判定标准。

前面提出，安全度指数的取值区间为（0，1］，参照公路安全运行的限速特征值划分原则（15位车速、中位车速和85位车速），将综合安全度水平划分为4个区间，同时结合我国公路安全水平的实际状况，根据这4个区间将路段安全水平划分为4个等级，见表2。

表2　安全水平等级标准

6　结语

通过本文的研究，得到了以下结论：

1）通过对长大下坡路段行车安全影响因素的分析，确定了长大下坡路段的安全评价指标：年公里事故数、年公里死亡人数、百万车年公路事故率及百万车年公里死亡率，并提出相应的计算模型。

2）提出采用安全度作为各评价指标的综合指数进行长大下坡路段安全水平的评价，并根据国内实际安全状况建立了安全度与各评价指标之间的关系模型。

3）根据我国实际道路的安全水平现状，确定了长大下坡路段的安全水平等级标准：根据我国实际事故数据分析并参照相关研究，划分了与综合安全度指数一一对应的4个安全水平等级。

Study on Safety EvaluationMethodof Long and SteepSlope

WANG Chun-zheng
（Hengshui HighwayEngineeringCorporation,Hengshui 053000,China）

Grew up through to the domestic highway slope road accident characteristics and the analysis of the factors affecting drivingsafety,continuousdownhillroadsafetyevaluationmethod isputforward.

longandsteepslope；safetyevaluation；study

U412.36+6

A

1007-9467（2016）11-0094-04

王春正（1973～），男，河北衡水人，高级工程师，从事公路工程施工研究。

2016-04-22