（交通运输规划与管理专业论文）道路交通安全评价研究.pdf

摘要 摘要 汽车作为交通工具已。泛深入人们生活的每一角落，特别是近几年，我国 人民的生活水平的提高，家庭汽车不断增加，对道路环境( 安全) 的要求也越来 越高。道路交通安全直接影响和制约着交通运输业的发展，要提高道路安全性能， 减少交通事故的发生，首先应客观地对道路的交通安全作出相应的评价，然后提 出处理方案，改善交通环境，提高道路的运营效益。本论文从点、线和面三个层 次建立道路交通评价体系和方法，试图对交通安全评价进行一个比较系统的分析 与研究，这种研究的基础是道路交通事故指标值，即事故数、伤亡人数和财产损 失，在此基础上综合考虑具体的交通条件，并将其合理的融入上述指标中进行评 价。点层次的评价是指同路线上爿i 同的点的安全评价，道路上事故多发点的确 定，结合原有方法的缺陷与不足提出新的方法。线的评价是指同一地区不同道路 的安全评价，比较某一地区内不同道路的安全性能，比较与判别不同道路的安全 性能等级，提出评价指标体系与方法。面层次的评价是指大区域内不同地区的道 路安全评价。通过对三个层次的评价，形成道路安全评价的体系。对一个比较大 的区域内的不同地区的道路安全性能进行比较，确定其安全性能等级，给出合理 的评价标准。 关健词交通安全：事故；事故曲线：危险曲线；灰色聚类分析 北京l ：业人学r ：学硕士学位论文 a b s tr a c t a u t o m o b i l e sh a v ea f f e c t e dd e e p l yt op e o p l e sl i f ef o re v e r yw a l kb e i n gat r a f f i c t 0 0 1 e s p e c i a l l y s i n c et h e y e a r s ，t h el i v i n g s t a n d a r dh a sb e e ni m p r o v e da n d a u t o m o b i l e sar enc e d e dg r e a t l ya n d t h er e q u i r e m e n t t o t h er o a ds a f e t yi sg r a d u a l l y h i g h ，a n dt h er o a ds a f e t yd i r e c t l ya f f e c t sa n dr e s t r i c t st h ed e v e l o p m e n to ft h et r a n s p o r t s e c t o r t oi m p r o v et h er o a ds a f ep e r f o r m a n c ea n dr e d u c et h et r a f f i ca c c i d e n t s ，t h e c o r r e s p o n d i n ge v a l u a t i o ns h a l lb em a d eo b j e c t i v e l yf i r s tt ot h er o a ds a f e t y , t h e nt h e d i s p o s a ls c h e m es h a l lb ew o r k e do u tt oi m p r o v et h et r a f f i ce n v i r o n m e n ta n dp r o m o t e t h er o a dt r a n s p o r t a t i o no p e r a t i o nb e n e f i t t h ea r t i c l et r i e st op r o v i d et h es y s t e m a t i c a l a n a l y s i st ot h et r a f f i cs a f e t ye v a l u a t i o n ，b ys e t t i n gu pt h er o a dt r a f f i ce v a l u a t i o n s y s t e ma n dm e t h o db a s e do nt h et h r e ec o u r s e ；s p o t s ，a l i g n m e n t sa n ds e c t i o n s ，w h i c h s t u d yb a s ew i l lb et h er o a dt r a f f i ca c c i d e n ti n d i c a t o rv a l u e ，i e n u m b e r so fa c c i d e n t s ， n u m b e r so ft h ew o u n d e da n dt h ed e a da n dt h ep r o p e r t yl o s s b a s e do ni t i st h e c o m p r e h e n s i v ec o n s i d e r a t i o nt ot h ed e t a i l e dt r a f f i cc o n d i t i o n ，t ob ee v a l u a t e da m o n g t h em e n t i o n e da b o v ei n d i c a t o r sr e a s o n a b l y t h ee v a l u a t i o nt ot h es p o ta n dc o u r s e r e f e r st ot h es a f e t ye v a l u a t i o no nd i f f e r e n ts p o t sont h es a m ea l i g n m e n t ，a sw e l lt h e d e t e r m i n a t i o nf o rm u l t i a c c i d e n t so nr o a d ，t or a i s et h en e wm e t h o db yc o m b i n i n gt h e s h o r t c o m i n go ft h ee x i s t i n gm e t h o d ，t h ee v a l u a t i o nt ot h ea l i g n m e n tr e f e r st ot h e s a f e t ye v a l u a t i o nt o d i f f e r e n tr o a do nt h es a m ez o n e ，t oc o m p a r ew i t ht h es a f e t y p e r f o r m a n c ef o rd i f f e r e n tr o a d si nt h es a m ez o n ea n dt oc o m p a r ea n di d e n t i f yt h e s a f e t yp e r f o r m a n c ed e g r a d a t i o nw i t hd i f f e r e n tr o a d s ，t h e nt or a i s et h ee v a l u a t i o n i n d i c a t o r ss y s t e ma n dm e t h o d t h ee v a l u a t i o nf o rs e c t i o n sa n dc o u r s e sr e f e r st ot h e r o a ds a f e t ye v a l u a t i o nt ot h ed i f f e r e n tz o n e si nt h eb i ga r e a s b ye v a l u a t i n gt h et h r e e c o u r s e s s a f e t yc o n d i t i o n ，t h es y s t e mf o rr o a ds a f e t ye v a l u a t i o nw i l lb ef o r m e d f o r t h er o a d sa td i f f e r e n tz o n e si nb i ga r e a ，t h es a f e t yp e r f o r m a n c ew i l lb ec o m p a r e dt o d e t e r m i n et h es a f e t yp e r f o r m a n c ed e g r a d a t i o na n dt or a i s et h er a t i o n a le v a l u a t i o n s t a n d a r d k e yw o r d st r a f f i cs a f e t y ；a c c i d e n t ；a c c i d e n tc u r v e ；d a n g e r o u sc u r v e g r a ym u l t i p l ek i n d sa n a l y s i s 独创性声明 本人声明所呈交的沦文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名 同期：逊牛止 关于论文使用授权的说明 本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅：学校可以公布论文的全部或部 分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 签名 触 导师签名：互! 垒吾磊阻垃日期：立犁譬 第1 章绪论 第1 章绪论 1 1 道路交通安全现状 交通运输业是国民经济中一个重要的物质生产部门，它对促进社会生产力的 发展，加快物资和人员的流动，改善人民的生活以及巩固国防均具有十分重要的 作用；在综合运输系统中，公路运输发挥着巨大作用，公路运输具有机动灵活、 适应范围广、可以实现门到门的运输等特点，公路交通运量在全部运量中均占相 当高的比例；特别是近些年来高速公路罩程的增长，使碍公路交通运量突飞猛进 的增长。但是，公路交通促进国民经济与社会发展的同时也带来了许多负面影响， 如交通事故、空气污染等。 随着公路交通事业的发展，交通事故也在不断增加，对人类的生命和财产安 全构成了极大的威胁。掘统计，自从汽车问世以来的1 0 0 余年中，全球死于交通 事故的人数逐年增加，到目前为止，累计死亡人数已达3 3 0 0 万人，而且其上升 势头一直来未得到有效的控制。据联合国统计，2 0 世纪全世界每年死于道路交 通事故的人数由7 0 年代的3 0 万增加到8 0 年代的5 0 万，受伤人数每年达2 0 0 0 如。 目前我国的道路交通安全状况与世界水平相比还差得远，道路交通事故所造 成的损失非常高，目前我国的机动车拥有量只有世界汽车总数量的2 ，而交通 事故的年死亡人数却为全世界年死亡人数的1 0 。解放以来，我国交通事故一直 处于上升的势头，1 9 5 1 年我国共发生交通事故5 9 2 2 次，到2 0 0 2 年我国的交通 事故次数已达到7 7 3 1 3 7 次，因交通事故死亡人数达1 0 9 3 8 1 人，受伤5 6 2 0 7 4 人， 直接经济损失3 3 。2 4 亿元。全年交通事故死亡率的绝对数居世界之首，死亡率、 相对应时间段发生的交通事故次数和伤亡人数均高于发达国家，因此中国是世界 上交通事故最多的国家之一。图卜i 形象地显示了建国以来我国交通事故的增长 情况： 北京j 业人学。1 学硕士学位论文 豳1 1 建国以米交通事故情况统计 f i g 1 1t r a f f i ca c c i d e n ts t a t i s t i cs i n e et h ef o u n d a t i o n o ft h ep e o p l e sr e p u b l i co fc h i n a 交通事故在造成人员伤亡的同时也造成了巨大的财产损失，近年来， 我国每年交通事故造成的唰接经济损失是直接损失的1 0 - 15 倍，若把事故 现场堵塞所造成的经济损失算上，按最保守的估算，每年由交通事故造成 的经济损失达到3 0 0 亿元以上。第十六届国际道路会议决议中指出，在许 多国家罩，道路交通事故引起的损失，超过了全国总收入的1 o ，根据经 济学家估算，英国达到1 6 ，美国达到2 。道路交通事故给当今社会的 文明和进步蒙上了阴影，己成了人类社会的一大公害，因而对交通事故的 研究始终是各国学者的一项重要课题。 1 2 道路条件与交通安全 在分析事故的发生原因时，我们一般从参与到道路交通的各因素入 手，即从道路交通系统中的人、车、路等三个因素进行考虑，从对人、车、 路等因素的分析考察道路交通事故的发生原因。但世界上多数国家的公众 舆论与交通管理机构的官方，在调查道路交通事故时都简单的认为，事故 的基本原因是由于驾驶员的粗心或错误以及汽车的故障，也就是说把事故 的主要责任归咎于人与车，特别是人，而对于道路原因考虑很少或基本没 有考虑。 实际上，当我们进行认真细致的分析时就会发现，道路条件极大地影响到交 通安全状况，应该引起人们的充分重视。 每一辆车行驶于道路上，都是由驾驶员、汽车、道路以及环境等组成一个相 互协调的系统，这个系统中的任何一个部分的正常机能受到破坏都会导致交通事 2 第1 章绪论 故，因此交通事故发生的往往是系统的协调作用受到破坏的结果，而在进行分析 交通事故原因时，人们往往将事故的原因简单地归咎于人即汽车驾驶员，认为驾 驶员对系统中其它因素的突然变化应立即做出准确无误的判断并进行及时的处 理，要求驾驶员在一定程度上预见并采取相应的方式补偿这些因素变化的影响， 力求保证安全行驶，但实际上这种看法的论据是不足的。 人与自动化的调节系统不同，没有程序设计反应系统。在有限的时间里，驾 驶员要直观地根据跟前出现的复杂情况做出判断并实旌可能的方案，这时他的神 经处于高度紧张状态，极有可能犯错误导致事故，在疲劳情况f ，事故的数量和 可能性都会大大增加。 考虑到这些情况，在分析道路交通事故的原因时，如超速、不i e 当的超车、 不f 当的转弯、不良的视距、撞上非机动车者或行人等，很多情况下可明显发现， 除个别事故是由于驾驶员粗心驾驶引起外，大部分驾驶员出事故的原因是由于恶 劣的行驶条件引起的，而恶劣的行驶条件与不良的道路设计，特别是与道路的管 理和养护有关，只要驾驶员则稍稍放松注意力，就会导致道路交通事故。 国外许多学者对道路条件影响交通安全这观点给予了充分的重视，国外有 交通工程专家认为：不管各方面的意见如何，只是驾驶员一方面的错误，决不会 引起最严重的事故。事故的主要原因往往是由于恶劣的道路条件引起的。英国的 学者认为如果某一路段发生了多于3 起事故，那么就可以完全有根据地认为该路 段的道路条件给驾驶员提供了个不可靠的行驶条件，降低了行车的安全性，而 且许多的实际事故研究也证实了这一观点。前苏联专家对苏联境内的公路1 3 0 0 0 起立通事故进行了分析，得出结论是：涉及恶劣道路条件影响的事故占7 0 。驾 驶员的过失无疑是交通事故的直接起因，但不良的道路条件能够诱发、放大人的 过失，也就是说，表面上的单纯的人的过失，有可能是人、道路及环境共同作用 的结果。 道路条件对交通安全的影响很大，有一部分是直接的，但大部分是间接的， 它通过对驾驶员的误导使驾驶员产生错误的判断从而导致事故；或者当驾驶员发 生失误时，不能根据道路条件对这种失误及时加以修正，使得由驾驶员的失误导 致事故。 从事故的角度对道路安全性能进行认真的研究与评价是分析和总结事故原 3 j 匕京j ：业入学i 一学硕十学位论文 因的一个重要方面。认真做好这一工作有两方面的意义：一方面在分析事故原因 时，不要过多的归咎于人与车的原因，也要客观地分析道路条件，做出一个准确、 公正的评价：研究事故对策时，提出列人与车的改进措施，也要对道路条件提出 改善意见。另方面，通过对道路安全性能的分析为道路的规划、设计与运行管 理工作提供了宝贵的意见与建议，以便改变人们的认识和提高道路自身的安全性 能。在进行道路的规划与设计时，要贯彻这样一种思想：道路本身要保证交通质 量，创造良好的运行环境，尽最大可能地创造当驾驶员在发生失误时仍能保证其 安全行驶的条件。这一设计思想对提高道路的安全性能、减少事故的发生将起到 非常巨大的作用。例如对百万车公早事故数这一指标，前联邦德国干线公路网采 用老的设计方法设计的道路的数值为3 2 ，而引入交通安全思想后新的设计方法 所设计的道路的数值为1 1 。 在对危险的道路条件做出f 确的分析与评估之前，非常重要的一步是首先要 找出相对危险的道路，也就是说要对道路安全性能做一个客观的分析与评价。这 种评价的基础是事故数据，评价的目的是为了分析危险路段的道路条件以便得 出什么样的道路条件会威胁到道路交通的安全。本论文主要阐述的就是以事故统 计分析为依据对道路安全性能进行评价。 i 3 交通安全评价方法综述 交通安全评价是对某一地区、路线、路段或地点( 断面) 的交通安全程度的评 估，是对交通安全情况的客观描述，同时也为客观分析道路条件提供重要的依据。 通过以上的分析，我们可以看出，道路条件与交通安全之间有着非常密切的关系， 对道路交通安全状况做出一个客观公正的评价将对人们的道路规划、设计与运行 管理产生重要的影响。 1 3 1 评价方法应遵循的原则 要进行交通安全评价和提出评价方法，必须确定评价方法所应遵循的原则， 我们认为交通安全评价方法应遵循以下四项原则： ( 1 ) 科学性原则 所谓“科学性”系指评价方法能够真实地反映事物的本质，体现道路交通的 安全性能，科学合理，客观公正。只有坚持科学性的原则，评价结果才可靠与客 观。 4 第1 章绪论 ( 2 ) 可行性原则 所谓“可行性”系指评价方法切实可行，包括对基础数据的采集切实可行 即应选择较少并容易采集的数据进行评价，也包括评价过程的切实可行，即评价 过程应清晰明了，易于操作。只有坚持可行性原则，评价的方法才更好为基层服 务，被使用部门接受。 ( 3 ) 实际性原则 所谓“实际性”系指评价方法应紧密联系实际，能体现我国目前的道路交通 现状，脱离我们目前的实际情况去建立评价方法毫无意义。只有坚持实际性原则， 彳晴通过评价，得出准确的安全结论，为治理整顿提供可靠的依据。 ( 4 ) 可比性原则 所谓“可比性”系指评价方法可以对道路交通安全性拟出公正合理的比较， 进而做出评判。可比性是我们建立评价方法和评价体系的重要标准，进行评价的 目的就是分出优劣，因此只有坚持可比性才能实现我们进行评价的目标，从而揭 示事物的本质。 1 3 2 现有的交通安全评价方法： ( 1 ) 国内的交通安全评价方法 目l j i 国内对交通安全的评价方法大致可以分为两类，即微观安全评价方法和 宏观安全评价方法。 ( 1 ) 微观安全评价方法包括了基于事故预测的方法和基于道路交通系统非 事故型指标的方法，例如道路一致性判断、交叉口安全诊断( 交叉口的交通冲突 隶属于这一类) 、驾驶工作量判断等。如事故率法，事故率法是一个相对的指标， 是相对于其它部分或相对于正常情况的比较。事故率法具体又可分为：地点事故 率法、路段事故率法、地区事故率法等。这种方法的基本思路一般为确定正常条 件下( 或平均情况下) 事故发生的概率分布，以这种分布作为进行判断的依据。看 事故发生数是否在正常的概率范围之内，超出这一范围则定义为比较危险，而低 于这一范围则定义为比较安全。例如山吉林大学的赵文和李江教授提出的方法认 为一定地区内发生的事故数近似地服从正态分布，定义随机变量： z ：芝当( 1 1 ) h 北京i 业人学j 学硕十学位论文 式中：y该地区某年度的事故次数的回归值( 预测值) 实际发生的事故次数( 实测值) 随机变数z 服从f 态分布，取某一置信度值，例如取9 5 ，则 当z l - 9 6 时，是不安全的事故数，属于危险地区； 当z 一1 9 6 时，是安全地区； 当一1 9 6 z 0 ( 2 4 ) ( 2 - 5 ) 在一般t f 念函数中有两个参数即和仃，下面对和盯分别进行讨论 ( 1 ) 参数的确定 在正态函数中代表函数的均值，各图形中参数主要确定了函数曲 线的位置。对于不同的值，函数曲线将位于x 轴上的不同位置，对于我 们所研究的问题，参数u 可用于确定事故曲线位于路线上的具体位置，即 在道路的哪点发生的事故。 ( 2 ) 参数盯的确定 参数矿在正念曲线中用于描述函数的方差，口越大则随机变量的离散 性越大。表现在曲线上，即曲线越平。反之盯越小，随机变数的离散性越 小，曲线越陡，随机变量的值越靠近均值u ，即，( x ) 越大。参数1 7 变化时 型插 ，丽 = o厂 第2 章同一线路不同点的安全性能评价 曲线图形的变化情况如下图2 - 5 所示 幽2 - 5 不同o - 值的止态曲线 f i g 2 - 5d i f f e r e n to v a l u en o r m a lc u r v e 首先假设以o - 作为事故严重程度的描述指标，从图形分析来看，显然不 妥，因为盯值小时，曲线峰值较大且集中，故相对于一般事故，其曲线各点 应等高，即整个曲线均位于一般事故曲线之上。如果以盯来代表事故的严重 程度，事故越严重，a 值越大，此时得出的不同严重程度的事故曲线是相 互重叠的盯值大的曲线两侧高于盯值小的曲线，但在中问则刚好相反，并 不满足上述条件，所以不能以盯值作为衡量参数。 既然盯并不能对事故的性质进行刻画，那么取以恒定值l ，即选取标 准1 1 i 态函数。 2 3 2 一起事故影响范围及曲线长度的确定 标准诈态曲线是一条向两端无限延伸的连续线，用它作为衡量事故的 曲线，那么对应每起事故的危险曲线也是一条向两端无限延 申的连续 线。如果选取整条曲线，计算量将非常大，分析曲线也可以发现，其两侧 逐渐减小，超过了一定的范围，其值很小。这样可以对曲线进行合理的截 取，取其关键的大部分，而对数值比较小的部分忽略不计。截取时要满足 这样的要求：既要涵盖曲线的绝大部分又要使其范围尽量小。 在概率论上对于标准f 态分布有“3 盯原则”。可以利用这一原则对曲 线进行截取，所谓“3 盯原则”即对标准正态分布有： p 一盯 x 1 十盯 = 中( 1 ) 一中( 一1 ) = 2 0 0 ) 一1 = 06 8 3 p z 一2 j x + 2 盯 = o ( 2 ) 一0 ( - 2 ) = 2 0 ( 2 ) 一l = o 9 5 4 j 京l ：业人学学硕士学位论文 j p 缸一3 口 x + 3 a ) = ( d ( 3 ) 一中( 一3 ) = 2 中( 3 ) 一1 = 0 9 9 7 以图形表示如图2 - 6 所示： 坚i ! 型i 图2 - 03 盯原! l ! | j 不意图 f i g 2 - 63 - ap r i t i c i p l e1 1 l u s t r a t i o n 分析互个数据，我们可以看出，对于f 态分稚随机变量来说，它的 值落在区间 “一3 口，p + 3 仃 内的概率时为0 0 9 7 ，也就是说随机变数落 在这范围内几乎是肯定的。我们选取曲线时最好是选取区i a 儿一3 仃， + 3 仃 内部分但我们注意到在区间 p 一2 盯，+ 2 盯 上曲线的概率为 0 9 5 4 ，即不在曲线内的可能小于5 。指标己能满足交通工程的要求，而 相对于 l 一3 盯，+ 3 盯 的范围曲线长度却缩小了三分之一，使概率过小 部分得到了比较合理的忽略，这一点从图形上也可以比较直观的看出。 截驭 卢一2 t 3 r ，+ 2 盯 之间的范围后，曲线变成了如图2 7 ( 1 ) 所示。 分析这。图形可以看出其边界部分下很合理，因为在事故影响范围的 边界处，道路的危险曲线的值出h 突变为0 ，这是不符合自然规律。应对 其进行改造，改造的办法是采取将曲线整体向下降h ，使曲线边界部分数 值为0 ，如图2 7 ( 2 ) 所示。 1 6 第2 章同一线路不同点的安全性能评价 5 、。 4 ， 、p u 一2o 一o 一ou 一2o 。，( x ) 2 ) j i 。 一2o一ouou 一20 幽2 7 事故曲线选择 f i g 2 - 7 a c c j d e n tc u r y ec h o ic e h 为标准下念曲线位于2 仃的值，其值为： ：士。一【! 学：占e z( 2 猢)n = f f = i = 。t b ) 、2 z 4 2 z 现在函数方程为： 1 一 似) 2 赢。2 一 2 州 2 3 3 事故严重性指标k 的选取 ( 1 ) 严重性指标的选取 事故越严重，事故发生处的危险性应该越高，其影响面也应越大。为了反映 事故的严重程度，选取一个衡量指标引入所确定的函数中，该指标的变化可以体 现出事故的严重程度。为此引入k ，将k 乘以标准正念分御函数作为随机变量 的最终分布函数。 不同k 值时，曲线形状如下图2 8 所示，可以得出不同的足值，曲线所显 示的不同形状与我们所希望的是一致的，即k 值越大，事故的严重程度越高，其 道路的危险性也就越大，影响范围越宽，而且一起严重事故所产生的道路危险性 指标在道路上各点均人于一起般事故。 最后确定事故函数： m ) = 去e 专一 - - o o 1 1 ) 艮= 只+ ( 8 ) r = 2 巳+ ( 5 ) p j = ( ) 6 0 0 0 0 元 综合以上四个式子可以得出下面的近似表达： p 。= 3 p ，= l o p 。= 5 0 0 0 0 元 由此推出：戌= 0 ，3 3 p ，p ，= 0 1 0 p ，1 0 0 0 0 = 一0 2 p 。由此即有了m 指标 中的各参数值。 这一指标比较了不嗣的道路的交通事故死亡强度死亡强度越大。道路越危 险反之死亡强度越小，道路越安全。在进行比较时，对事故指标进行了两个处 理，首先是将人员伤亡按一定标准折算成死亡数，使每一起事故都量化为一定的 人员死亡