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交通安全設施運營評價方法和具體應用

時間:2019-10-11 11:42作者:冉濤 李俊德 廖疆平
本文導讀:這是一篇關于交通安全設施運營評價方法和具體應用的文章,隨著我國現代化進程加快,高速公路運營里程已躍居世界第一,快速增長的運營里程在給人們出行帶來便利的同時,也給道路運營安全帶來壓力和挑戰。

  摘    要: 交通安全設施是高速公路系統的重要組成部分, 對其開展運營階段適用性分析具有重要意義。本文運用多目標跟蹤雷達開展試驗研究, 采集高速公路上危險路段的平均車速, 通過車速變化情況來分析交通安全設施適應性問題。通過試驗研究發現, 交通安全設施存在適用性較差的情況, 有較大的改進空間, 如安全設施位置不合理、路段安全防護需求偏高而防護能力弱、路面減速標志設置偏后等情況。

  關鍵詞: 公路運營; 交通安全設施; 適用性; 車速變化;

  隨著我國現代化進程加快,高速公路運營里程已躍居世界第一,快速增長的運營里程在給人們出行帶來便利的同時,也給道路運營安全帶來壓力和挑戰。高速公路是集人、車、道路和環境于一體的有機系統,而交通安全設施是高速公路系統的重要組成部分,是保證高速公路發揮“高效、舒適、安全、經濟”作用的關鍵因素,交通安全設施設置合理與否,決定著高速公路預期功能的實現,因此分析交通安全設施設置的合理性和適用性具有重大意義。

  由于各地區、各路段道路運營實際情況千差萬別,導致對不同路段的安全需求不同,如何有效評價不同路段的安全防護設施的適用性,一直是工程界不斷探索的問題,常用的方法有專家經驗法、指標體系法、層次分析法等等。

  為了有效開展運營階段高速公路交通安全設施適用性分析,本文采用多目標跟蹤雷達對昆楚高速上行線開展試驗研究,通過全天候車流量和車速的數據統計分析,找出隧道出口段、長下坡轉彎段、道路岔口及隧道進口段等危險路段車速變化規律,以期通過車速變化規律分析交通安全設施的適用性。

  1、 交通安全設施概述

  交通安全設施主要包括信號燈、路面標線、照明設施、護欄、交通標志、防眩設施和導向標志等。交通安全設施的設置是為了有效地誘導駕駛員的視線,清除車流之間的相互干擾,達到交通暢通的目的,主要以不熟悉高速公路及其沿線路網系統的司機為使用對象。對于急彎、陡坡、高填路堤、視距不良以及一些自然地形險峻的路段,設置安全設施,可以起到一定的防護作用,有效地保障行車安全。因此,高速公路交通安全設施在設計和設置時,不但要從保證安全、降低事故損失、實行有效規范引導的角度出發;還應考慮到交通安全設施使用的方便性,使交通參與者在使用交通設施時感到方便、快捷、安全,即實現交通安全設施的人性化。

  1.1、 護欄設施

  高速公路防撞護欄是高速公路不可缺少的部分,對預防交通安全事故和減輕事故嚴重程度有著不可替代的作用。根據護欄的受力特性,常分為半剛性、剛性和柔性護欄。半剛性護欄通過碰撞系統間的相互摩擦吸能,實現能量消耗,達到降低事故嚴重程度的目的,最終從而確保乘務人員安全和減少車輛破壞;剛性護欄,即碰撞時變形較小的護欄,主要形式為混凝土護欄,混凝土護欄主要通過改變車輛行駛方向,實現車輛爬升,從而降低傷害程度;對于柔性護欄,通過纜索的變形達到西能目的,這時易產生較大變形。
 

交通安全設施運營評價方法和具體應用
 

  1.2、 交通標志

  道路交通標志是高速公路系統重要組成部分,其在確保道路交通安全中發揮著不可替代的作用。其一般設置在路旁或道路的上方,使交通參與者獲得確切的道路交通情報,從而達到交通的安全、暢通、迅速、低公害和節約資源的目的。交通標志主要有導向標志、車道標志、車距標志、輪廓標志等,是以一定的形式對交通實施調節、控制或傳遞有關道路交通信息,并對交通安全、順暢以及提高運輸效率起著非常重要的作用。

  1.3、 視線誘導設施

  視線誘導設施按功能大致可分為輪廓標、分流合流誘導標、指示和警告性線形誘導標、突起路標四類。輪廓標以指示道路線形輪廓為主要目的;分流合流誘導標以指示交通分流、合流為主要目的;線形誘導標以指示或警告改變行駛方向為主要目的;突起路標以輔助和加強標線作用,保證行車安全,提高道路服務質量為主要目標。它們以不同路側重點來誘導駕駛員視線,使行車更趨安全、舒適。

  1.4、 防眩設施

  防眩設施是指設置在道路中央分隔帶上用于清除汽車前照燈夜間炫光影響的道路交通安全設施。其布設一般要根據當地自然條件、地理條件以及路段條件,考慮采用不同防眩設施。對于氣候條件較好的地區,一般在普通路段采用中央植樹的辦法進行防眩,在長度大于30m的構造物上采用中央分隔帶設置防眩板方式進行防眩;對于氣候條件較差的地區,一般在全段采用中央分隔帶設置防眩板的方式進行防眩。防眩設施按構造可分為防眩板、防眩網、植樹等。

  1.5、 隔離設施

  隔離設施主要作用是減少外界環境對高速公路運營系統的干擾,防止外界的人畜等進入,進而提高高速公路的通行能力,通常設置于高速公路建筑限界處。考慮到提高高速公路的安全性,一般要求全線隔離設施應進行全封閉布設,在遇到橋梁通道或天然障礙物時應斷開封死,不應留有人、畜進入的空隙,如遇到小涵洞或小障礙物時,隔離設施應直接跨過。

  2、 交通安全設施運營評價方法

  交通安全設施運營評價具有重要意義,一方面可以為設施的改造提供依據,另一方面針對設計階段和施工階段提出改進意見。目前,交通安全設施運營效果評價通常采用指標法和構建評價模型等方式,如郭延永提出基于屬性識別理論的高速公路交通安全設施系統屬性綜合評價模型;沙明華從道路線形、道路狀態、交通設施、沿線環境等4個方面共14項危險因素進行界定,提出危險度的概念;邊浩毅運用滿意度理論和調查法對防護類設施進行評價。

  在影響交通安全的眾多因素中,車流車速是重要的因素,車速的快慢直接影響著事故發生的可能性和事故嚴重程度,而交通安全設施的作用可以從控制車速上體現出來,因此,車速的變化規律,可系統的反映出交通安全設施的適用性。在某一路段,設置了限速標志,經現場測試,車輛在經過該限速標志時,出現車流速度增加的情況,這可解釋為限速標志設置的位置不合理,沒有起到提示警示作用,也就是交通安全設施適用性差。本文采用多目標跟蹤雷達對高速公路危險路段開展試驗研究,通過車流經過某一里程段車速的變化規律,來研究交通安全設施的適用性。

  3、 工程試驗

  為了開展高速公路交通安全設施適用性現場試驗,經對現場實際調查比選確定,共選取昆楚高速上行線的4段作為試驗路段,分別是K73+860大紅田隧道出口段、K74+003大紅田隧道出口轉彎段、K77+300匝道岔口段、K90+000欖板凳隧道進口端。

  3.1、 K73+860大紅田隧道出口段

  昆楚高速上行線大紅田隧道出口端,里程樁號為K73+860,為了采集車輛出隧道后車速變化情況,分析驗證道路交通安全設施的適用性,本試驗采用多目標追蹤雷達對4個目標斷面進行數據收集,得到各斷面的平均速度。

  圖1 K73+860現場試驗圖片
圖1 K73+860現場試驗圖片

  多目標雷達安裝示意圖和道路交通安全設施示意圖如圖2所示。

  圖2 K73+860位置處示意圖
圖2 K73+860位置處示意圖

  圖3 K73+860大紅田隧道出口段車速變化圖
圖3 K73+860大紅田隧道出口段車速變化圖

  由圖3可知,出隧道后,車輛處于加速狀態,加速段長約100m,在第一個導向標志處達到最大,然后出現減速。從各時間段來看,白天平均速度整體較高,夜晚由于視線受阻,駕駛人員潛意識中降低速度,確保運行安全。駕駛人員在注意到第一個導向標志后,未采取減速措施,而是繼續加速通過,反映出導向標志設置的位置存在滯后,適用性不強。因此,為了提高交通安全設施均衡性,可將導向標志前移,使其與駕駛員、車速、路況等有機統一起來。

  3.2、 K74+003大紅田隧道出口轉彎段

  試驗過程中,因多目標追蹤雷達設備監測距離限制,儀器安裝于隧道頂無法監測到轉彎路段,因此再距離隧道頂143m的路側再次架設儀器監測。

  具體儀器安裝位置和交通安全標志如圖4所示。

  圖4 K74+003位置處示意圖
圖4 K74+003位置處示意圖

  圖5 K74+003大紅田隧道出口段車速變化圖
圖5 K74+003大紅田隧道出口段車速變化圖

  從各監測斷面車速變化情況看,進入轉彎路段過程中車速一直降低,路面減速標志前30m范圍內車速降低較快,而進入路面減速標志后車速變化不大,這反映出路面減速標志的提示作用。當司機看到路面減速標志后,采取減速行為,而進入減速區域后,反而不減速。為了提高車輛進入彎道安全性,可將路面減速標志前移,達到盡早提示駕駛員減速的目的。

  3.3、 K77+300匝道岔口段

  高速公路匝道岔口和車流匯入點是高速公路危險路段之一,常因車速較快、交通通行信息復雜和觀察視線不好等因素易造成交通事故。因此,這些危險路段對交通安全設施要求更高,如導向標志、減速標志標牌、提示標志標牌、三角區防撞設施等等。為了研究道路分岔口車速變化情況,找出與速度變化規律相一致的交通安全設施設置規律。在距離岔口三角區172m的地方安裝多目標跟蹤雷達,監測4個斷面的車速變化規律。

  圖6 K77+300現場試驗圖片
圖6 K77+300現場試驗圖片

  具體儀器安裝位置如圖7所示。

  圖7 K77+300位置處示意圖
圖7 K77+300位置處示意圖

  圖8 K77+300匝道岔口車速變化圖
圖8 K77+300匝道岔口車速變化圖

  由圖8可知,岔口前約172m范圍內,車速呈先加速后減速的趨勢,而并非一直處于減速中。在岔口前60m范圍內,速度降低較快,為此可增加路面減速標志以滿足速度降低的需求。同時,岔路口交通安全事故多發,對交通安全防護設施需求能力偏高,因此可增加岔口三角區域的防撞能力,努力尋找需求能力和供給水平的最佳結合點。

  3.4、 K90+000欖板凳隧道進口端

  隧道進口時常因暗洞效應,司機一時無法適應洞內環境,常發生交通事故,為了確保隧道段的營運安全,常采取隧道開頭燈、限速、禁止變道等等措施。為了探究車輛進入隧道前一段距離內車速變化情況,以昆楚高速上行線K90+000位置處 (欖板凳隧道進口) 安裝多目標追蹤雷達,監測車流變化規律。

  由圖11中可知,車輛進入隧道前132m范圍內一直處于減速中,因隧道前92m位置處存在80km/h限速標志,因此車速在限速標志前40m范圍內降低較快,這說明限速標志的作用明顯,起到警示作用。

  圖9 K90+000現場試驗圖片
圖9 K90+000現場試驗圖片

  圖1 0 K90+000位置處示意圖
圖1 0 K90+000位置處示意圖

  圖1 1 K90+000欖板凳隧道進口端車速變化圖
圖1 1 K90+000欖板凳隧道進口端車速變化圖

  綜上,通過對昆楚高速4個交通安全設施適用性研究發現,存在安全設施防護需求與供給能力不匹配的情況。如K73+860大紅田隧道出口段第一個導向標志設置的位置滯后,與車速不匹配;K74+003大紅田隧道出口轉彎段的路面減速標志同樣滯后,起不到很好的減速效果;K77+300匝道岔口段防護需求旺盛,可增加路面減速標志和防撞裝置;K90+000欖板凳隧道進口端交通安全設施適用性較好,限速標志設置合理。

  4 、結語

  交通安全設施是高速公路系統重要組成部分,發揮著不可替代的作用,而交通安全設施適用性評價是設計、施工、運營維護等階段整改的重要依據。車速是高速公路安全運營的關鍵,車速過快易引發惡性交通安全事故,而控制車流和車速是交通安全設施的重要作用之一。本文采用多目標跟蹤雷達采集高速公路上危險路段的車速變化規律,用于交通安全設施適用性分析,通過試驗研究發現,交通安全設施存在適用性較差的情況,有很大的改進空間,如安全設施位置不合理、路段安全防護需求偏高而防護能力弱、路面減速標志設置偏后等。

  參考文獻

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