山区高速公路交通安全风险评估探讨

刘 佳

（山西交通控股集团有限公司，山西 太原 030006）

1 研究目的及意义

山地和丘陵占我国国土面积的70%以上，由于西部大开发等战略的实施，山区高速公路建设水平发展迅速，山区高速公路在我国高速公路网中占据较大比重[1]。受不良地形地貌及恶劣天气影响，山区高速公路线形条件较差、驾驶难度较高，导致其交通事故发生概率和严重程度远远高于其他地形高速公路。

为减少交通事故发生，降低事故严重程度，高速公路运营企业应将山区高速公路交通安全研究重点由事故发生后的“被动整改”转向事故发生前的“主动预防”，提前辨识评估出风险较高路段，并针对性地采取防控措施，有效提高山区高速公路运营安全管理水平。据此，通过收集山区高速公路交通事故分析研究有关资料，分析交通事故与道路线形、自然环境的关联性，针对性地提出风险评估对象，并对风险评估方法及等级划分进行探讨，以期为高速公路运营企业风险分级管控提供参考，有效提升交通事故“主动预防”能力。

2 评估对象确定

为使评估对象更具有针对性，以交通事故集中发生的道路状况不良路段及不利天气影响路段为风险评估对象。评估对象确定方法如下：通过采用文献阅读方式，收集山区高速公路交通事故分析研究有关论文，分析交通事故与道路线形、路面技术状况、自然环境的关联性，即交通事故集中发生在哪些不良道路线形、路面技术状况、自然环境路段，将其确定为山区高速公路交通安全风险评估对象，并对评估对象判定进行探讨。

2.1 交通事故资料收集整理

借助中国知网数据库平台，以“山区高速公路”、“交通事故”为关键词检索2010—2021年中文文献，共检索到相关文献31篇，其中涉及到重庆市、云南省、广东省、山西省等地区的山区高速公路交通事故情况，现仅摘录部分文献研究情况，所涉及的山区高速公路情况见表1。

表1 山区高速公路情况一览表

有关文献研究表明，西南山区地带的渝湘高速大观至南彭段主线交通事故主要集中在隧道出入口、连续急弯长下坡路段[2]；云南某山区高速公路路线长度85.4 km，线形指标中多处使用了极限值，海拔落差高，桥隧构造物占比高，根据2010—2014年的交通事故资料分析，平曲线路段、纵坡路段、弯坡路段安全性较差[3]；京珠高速公路粤北段交通事故资料中，77.3%的交通事故发生在平曲线处，不良天气状况下发生的交通事故占事故总数的10%～15%，平面线形和纵断面线形的不利组合对交通安全影响也较为显著[4]；山西省太佳高速公路和青银高速吕梁段交通事故多发生在急弯路段、长大下坡路段、隧道路段，且雨雪雾等恶劣天气加重了交通事故发生概率[5]。

此外，中国人民公安大学范贤涛对不利天气下（指雨、雪、雾）山西省山区高速公路交通事故情况进行收集，通过检索“公安交通管理综合应用平台”交通事故处理业务记录以及查阅交通事故案卷，共收集到2008—2018年共计3 588起一般程序山区高速公路交通事故资料，雨、雪、雾3种天气下发生的交通事故共计786起，占比高达22%，其中，雨天发生的交通事故最多，其次为雪天，最后是雾天，且不利天气对每起交通事故后果较晴、阴两种天气更为严重[6]。

2.2 评估对象探讨

通过交通事故资料收集、整理发现，交通事故主要集中发生在平、纵线形指标较差及其不利组合路段，以及隧道出入口路段、受不利天气影响路段，未见路面技术状况不良路段出现事故多发现象；但是据研究，路面抗滑性能与交通安全密切相关，因此本文将路面抗滑性能不足路段也作为评估对象[7]。评估对象具体分为低指标平曲线路段、长下坡路段、弯坡组合路段、隧道路段、路面抗滑性能不足路段、雾区影响路段、易积水路段、易结冰路段，鉴于尚无规范对上述路段进行定论，因此对每种路段判定方法探讨如下。

2.2.1 低指标平曲线路段

根据《公路路线设计规范》（JTG D20—2017），平曲线半径值一般介于极限值和不设超高的最小半径值之间，低指标平曲线路段指平曲线半径值介于极限值和满足中央分隔带停车视距要求的半径值之间的路段。

2.2.2 长下坡路段

虽然目前关于长下坡路段还没有统一定论，但是一般认为平均纵坡坡度大于3%且坡长大于5 km的路段即为长下坡路段[8]。

2.2.3 弯坡组合路段

根据《公路项目安全性评价规范》（JTG B05—2015，弯坡组合路段指圆曲线半径R≤1 000 m且纵坡坡度I≥3%的路段。

2.2.4 隧道路段

《公路路线设计规范》（JTG D20—2017）规定，隧道洞口内外侧各3 s设计速度行程长度范围内的平、纵线形应一致，因此隧道路段长度除包括隧道内长度外，尚应包含隧道洞口外3 s设计速度行程长度。

2.2.5 路面抗滑性能不足路段

根据《公路技术状况评定标准》（JTG 5210—2018）中路面抗滑性能等级划分标准，将路面抗滑性能指数SRI＜80的路段定为路面抗滑性能不足路段。

2.2.6 雾区影响路段

《雾天高速公路交通安全控制条件》（GB/T 31445—2015）规定，当雾天能见度值低于200 m时，要对高速公路采取交通安全管理与控制措施。根据有关文献，雾天能见度低于500 m时，就开始对高速公路交通安全产生影响[9]。因此，雾区影响路段指的是能见度低于200 m且出现1次以上的雾区路段，或者能见度低于500 m且出现3次以上的雾区路段。

2.2.7 易积水路段

通过收集部分山区高速公路积水路段资料，确定以1年内积水次数大于3次（含）的路段为易积水路段。

2.2.8 易结冰路段

通过收集部分山区高速公路结冰路段资料，确定1年内出现局部结冰3次以上（含）的路段为易结冰路段。

3 风险评估探讨

以低指标平曲线路段、长下坡路段、弯坡组合路段、隧道路段、路面抗滑性能不足路段、雾区影响路段、易积水路段、易结冰路段为评估对象，对评估对象进行评估单元划分，通过识别评估单元风险因素及构建指标体系，建立风险评估模型，最后提出风险等级分级标准建议。

3.1 评估单元划分

对评估单元的划分，有两种方法：一是按照固定长度进行分段，将评估对象划分成均匀的小路段，此类划分方法优点是简单易操作，缺点是破坏道路线形的连续性，如将长下纵坡路段截到两个评估单元内；二是按照道路线形、自然环境等因素的同质性进行划分评估单元，其优点是评估单元特征明确。

由于本文是按照道路因素和自然环境因素筛选评估对象，各类型评估对象在路段边界上可能会有重合，但如果将其视为两个评估对象，会存在不合理之处，所以本文在第二种评估单元划分方法基础上，进行了改进。评估单元划分原则如下：充分分析各评估对象关联性，若各评估对象在路段边界上没有重合，则将评估对象直接划定为评估单元；若各评估对象在路段边界有重合，则将评估对象按照重叠边界进行细化，细化后的路段作为评估单元。

图9—图12为区间右线施工时桩侧摩阻力及桩身轴力变化图。右侧隧道开挖时，同样在隧道中心线上下一定范围内的土体由于开挖卸载的影响，桩侧摩阻力会有局部下降，而在隧道下部由于土体卸载回弹的影响，桩侧摩阻力有少量的增大，但数值均较小。由于左侧隧道和右侧隧道开挖对1#墩都有一定的影响，因此，右线隧道掘进时1#墩桩侧摩阻力减小最大值达到约-1.6 kPa左右，而下部增大最大值为0.6 kPa左右。与左线隧道掘进时类似，桩身轴力变化不大，开挖会引起桩身轴力有所增加，变化趋势为先增大后减小，在桩长25 m左右最大，为80 kN。

3.2 指标体系构建

由于驾驶员和车辆信息不易获取，且具有随机性，因此本文仅从道路状况、自然环境以及交通环境因素进行风险辨识。根据有关研究，道路因素中的平面线形、纵断面线形、路面抗滑性能、交通安全设施[10]以及自然环境因素中雨、雪、雾和交通环境因素中的交通量、交通构成对交通安全有较大影响。因此提出以下风险因素及评估指标。

3.2.1 道路状况风险因素及指标

a）平面线形 主要风险因素为平曲线，评估指标有圆曲线半径、平曲线长度。圆曲线半径风险值将圆曲线最小半径和不设超高时圆曲线最小半径风险值作为赋值界限，其间按照梯度进行赋值。平曲线长度风险值将平曲线长度最小值和一般风险值作为赋值界限，其间按照梯度赋值。

b）纵断面线形 主要风险因素为纵坡，评估指标有纵坡坡度、坡长。纵坡坡度风险值将最大纵坡和最小纵坡风险值作为赋值界限，其间按照梯度赋值。坡长风险值将最大坡长和最小坡长风险值作为赋值界限，其间按照梯度赋值。

c）路面抗滑性能 主要评估指标有路面抗滑性能指数，其风险值确定方法为：将路面抗滑性能指数为优和差的风险值作为赋值界限，其间按照梯度赋值。

d）交通安全设施 完善的交通安全设施对降低事故发生概率和后果具有积极作用，一定程度上可以弱化道路线形及自然环境对交通安全的影响，保障交通安全。主要评估指标包括交通安全设施有效性，其风险值根据交通安全设施对弱化道路线形和自然环境对交通安全的影响程度进行赋值。

3.2.2 自然环境风险因素及指标

b）雪 主要评估指标为结冰次数，其风险值应结合道路历史结冰情况确定。

c）雾 主要评估指标为低能见度发生次数，其风险值应结合道路大雾天气记录资料确定。

3.2.3 交通环境风险因素及指标

交通环境主要风险因素由交通量和交通构成，评估指标界限值及对应风险值应根据道路交通情况，开展专项研究进行确定。

3.3 评估模型建立

构建风险评估模型的思路为：同时考虑对交通安全有利和不利的因素，构建风险评估模型。由于平面线形、纵断面线形、路面抗滑性能及自然环境方面的因素会对交通安全产生不利影响，所以将其定义为基础风险因素，将弱化基础风险因素（指交通安全设施）对交通安全影响的风险因素定义为基础风险因素折减因素，交通环境方面的风险因素定义为附加风险因素，风险评估模型见式（1）。

式中：F为评估单元风险值；Xij为第i类第j个基础风险因素的风险值，其取值范围介于0～100，i=1，2，j=1，2，3，4，5；γij为第i类第j个基础风险因素的权重系数，其取值范围介于0～1，i=1，2，j=1，2，3，4，5；Yij为第i类第j个基础风险因素折减因素的取值，其取值范围小于1，i=1，2，j=1，2，3，4，5；Zk为附加风险因素取值，k=1，2。

山区高速公路交通安全风险评估指标体系如图1所示。

图1 风险评估指标体系

3.4 风险等级划分

现有公路行业有关风险评估规范，均将风险等级划分为4级，因此本文建议将风险等级划分为4级，根据现阶段研究成果，建议风险等级划分标准见表2。

表2 风险等级划分标准

4 结语

为提升山区高速公路交通安全风险防控能力，确保高速公路安全有效运行，本文采用资料收集、有关文献及规范阅读、理论分析等手段，对山区高速公路交通安全风险评估技术开展研究。主要结论如下：

a）山区高速公路交通事故主要集中发生在平、纵线形指标较差及其不利组合路段，以及隧道出入口路段、受不良天气影响路段，具体分为低指标平曲线路段、长下坡路段、弯坡组合路段、隧道路段、雾区影响路段、易积水路段、易结冰路段。

b）除将山区高速公路交通事故集中发生的路段作为风险评估对象外，由于路面抗滑性能与交通安全密切相关，所以将路面抗滑性能不足路段也作为评估对象。

c）从道路状况、自然环境以及交通环境3方面提出风险评估指标体系，通过分析风险因素对交通安全的影响，构建出风险评估模型，并提出了风险等级划分建议。