（道路与铁道工程专业论文）降雨对山区高速公路行车安全影响与保障技术研究.pdf

f i l l l l lrll l i i f f l l r f i i i l l r l ll l l f f f i l lr l i i i f f l r l n l f y 19 019 8 7 重庆交通大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究 工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人 或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体， 均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期：沙，7 年6 月l r 百 重庆交通大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。 本人授权重庆交通大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索， 可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科 学技术信息研究所将本人学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并进行 信息服务( 包括但不限于汇编、复制、发行、信息网络传播等) ，同时本人保留 在其他媒体发表论文的权利。 学位论文作者签名勺 日期：沙l7 年莎月 a 跏 本人同意将本学位论文提交至中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社c n k i 系 列数据库中全文发布，并按中国优秀博硕士学位论文全文数据库出版章程规 定享受相关权益。 学位论文储躲) 礴晦y 日期：矽i 年月( j 日 指导 日期： 摘要 降雨所引发的道路安全问题已受到世界各国的高度重视。雨天道路交通事故 往往是一系列的连锁事故，如追尾等，它不同于一般的单车事故，雨天事故的危 害性更高，造成的人员伤亡和经济损失也更大。 本文应用道路工程、交通工程、汽车行驶理论、气象学和统计学等知识，以 重庆绕城高速公路为依托，有针对性地开展雨天行车安全的事故成因分析和保障 技术研究。 首先，通过收集重庆某高速公路的道路资料、交通资料和交通事故数据，采 用统计分析的方法，得出雨天事故特征为：事故车型以小型车为主，单车事故较 多，事故形态主要为撞固定物和尾随相撞，曲线段的事故风险要高于直线段。统 计雨天事故的沿线分布，分析雨天事故沿线分布的特点。统计表明，雨天事故在 弯道上的比例大于直线段上的比例，其中弯道上的雨天事故约7 0 发生在圆曲线 段，3 0 的发生在缓和曲线段，并分析其原因。 其次，通过现场调研和实验，从路面潮湿和路表排水性能两个方面分析了雨 天事故成因。路面潮湿时，分析了雨天横向加速度与雨天事故率之间的关系，提 出了基于雨天横向加速度适应性的雨天行车安全评价方法。 在路表排水性能分析方面，以路面积水引起的车辆滑水安全性为目标，重点 对超高过渡段的几何特性、水流运动路径和水膜厚度变化特性进行了分析，结合 地表径流力学模型研究超高过渡段的排水特性，进一步提出了其排水改善方案， 并对方案进行了评价。 最后，利用j a v a 编程语言编写了雨天水膜厚度和滑水速度分析软件，并实 际计算了不同降雨条件下绕城高速的公路滑水速度的极限值和一般值。 关键词：雨天；高速公路；行车安全；超高过渡段；保障技术 a bs t r a c t n o w a d a y st r a l j c i ca c c i d e n tc a u s e 通b yr a i n yd a y sh a sb e e np u t an e wp r e m i u mo n a l lo v c rt h ew o r l d 1 f 1 1 et r a 佑ca c c i d e n t si nr a i n yd a y sa r ea l w a y sas e r i e so fc h a i n c o n t i n g e n c y f o re x a m p l e ，r e a r - e n dc o l l i s i o ni sn o tao n e c a ra e e i d e n t , b u tm a n yo a r s w i l lb ee m b r o i l e d 皿1 ea c e i d e n t sc a u s e db yr a i n yd a y sa r em o r ed a n g e r o u s ，w h i c hw i l l c a u s eh i g h e rc a s u a l t i e sa n de c o n o m i cl o s s 1 1 1 i ss t u d yi sb a s e do nt h ek n o w l e d g eo fe x p r e s s w a ye n g i n e e r i n g ，枷c e n g i n e e r i n g ，m e t e o r o l o g ya n ds t a t i s t i c s ，r e l y i n g o nt h eb e l t w a yo fc h o n g q i n g ， t a r g e t e dt oc a r r yo u tt h ea c c i d e n tc a u s e so ff r e e w a ya n dg u a r a n t e et e c h n o l o g y r e s e a r c hb a s e do ns a f e t yi nr a i n yd a y s f i r s to fa l lb yc o l l e c t i n gt h ei n f o r m a t i o no nr o a dc o n d i t i o n s ，伽cf l o wa n d a c c i d e n td a t eo faf r e e w a yi nc h o n g q i n g ，a n a l y z e st h ec h a r a c t e r i s t i c so fw e tw e a t h e r a c c i d e n t sw i t ht h em e t h o do fs t a t i s t i c s r a i na c c i d e n tv e h i c l ed o m i n a t e db ys m a l lc a 娼， s i n g l ev e h i c l et a k eh i g h e rp e r c e n t a g eo fr a i na c c i d e n t s ，t r a i l i n gc o l l i s i o na n dh i t f i x t u l 陀sa r et h em a i na c c i d e n tf o r m , t h ea c c i d e n tr i s ko nc u r v es e g m e n t si sl a r g e rt h a n s t r a i g h tl i n e o b s e r v et h er a i na c c i d e n t sd i s t r i b u t i o na l o n gt h ef r e e w a y , a n da n a l y z e t h ec h a r a c t e r i s t i e so ft h ed i s t r i b u t i o no ft h er a i na c c i d e n t s 1 1 1 cr a t i oo fr a i na c c i d e n t o nt h ec u r v ei sg r e a t e rt h a nt h ep r o p o r t i o no ns t r a i g h t l i n es e g m e n t , o fw h i c h7 0 o f a c c i d e n t so nt h eb e n di nc i r c u l a rc u r v es e g m e n t , 3 0 o c c u r r e di nt h es u p e r e l e v a t i o n t r a n s i t i o n , a n dt oa n a l y z ei t sc a u s e s s e c o n d , t h r o u g hf i e l dr e s e a r c ha n de x p e r i m e n t s ，a n a l y z e st h ec a u s e so fr a i n y d a y s a c c i d e n t sw h e nw e tp a v e m e n ta n ds u r f a c ew a t e r b ya n a l y z i n gt h er e l a t i o n s h i p b e t w e e nl a t e r a la c c e l e r a t i o na n dt h er a i n yd a ya c c i d e n tr a t e s ，p r o p o s e du t h e s u i t a b i l i t yo fl a t e r a la c c e l e r a t i o no f t h er a i n y d a y st oe v a l u a t et h ed r i v i n gs a f e t y i nt h ep e r f o r m a n c ea n a l y s i so fr o a ds u r f a c ed r a i n a g e ，b y a n a l y z i n gt h eb yt h e g e o m e t r i cc h a r a c t e r i s t i c so ft h es u p e r e l e v a t i o nt r a n s i t i o n s ，f l o wp a t h s o ft h e s u p e r e l e v a t i o nt r a n s i t i o i l sa n dw a t e rf i l mt h i c k n e s sc h a r a c t e r i s t i c so ns u p e r e l e v a t i o n t r a n s i t i o n s i nc o m b i n a t i o nw i t ht h em e c h a n i c a lm o d e lo fs u r f a c er u n o f ft oa s s e s st h e d r a i n a g ec h a r a c t e r i s t i c s t h e n , p r o p o s e dt h ed r a i n a g ei m p r o v e m e n tp r o g r a mo ft h e s u p e r e l e v a t i o nt r a n s i t i o n s ，a n dt h ep r o g r a m sw e r ee v a l u a t e d a tl a s t , w a t e rf i l mt h i c k n e s sa n dh y d r o p l a n i n gs p e e dc a l c u l a t i o ns o f t w a r ew a s e d i t e db yj a v ap r o g r a m m i n gl a n g u a g e ，a n da c t u a l l yc a l c u l a t et h eg e n e r a ll i m i tv a l u e o ft h eh y d r o p l a n i n gs p e e da n dw a t e rf i l mt h i c k n e s su n d e rd i f f e r e n tr a i n f a l lc o n d i t i o n s k e yw o r d s ：r a i n yd a y s ；f r e e w a y ；d r i v i n gs a f e t y ；s u p e r e l e v a t i o nt r a n s i t i o n s ； g u a r a n t e et e c h n o l o g y 第一章绪论 目录 1 1 研究背景l 1 2 国内外研究状况2 1 2 1 国外研究状况2 1 2 1 国内研究状况4 1 3 研究目的、主要研究内容及技术路线5 1 3 1 研究目的5 1 3 2 主要研究内容6 1 3 3 技术路线6 第二章雨天山区高速公路事故特征分析8 2 1 资料收集与整理8 2 1 1 道路资料j 8 2 1 2 交通资料8 2 1 3 事故资料8 2 2 雨天事故特征分析9 2 2 1 雨天事故车型分布特征9 2 2 2 雨天事故形态分布特征1 1 2 2 3 雨天事故分类分布特征1 2 2 2 4 雨天事故时间分布规律一13 2 3 雨天事故与降雨条件的关系1 5 2 4 雨天事故沿线分布特点1 6 2 5 本章小结。1 9 第三章雨天山区高速公路事故成因研究2 l 3 1 概述2 1 3 1 1 降雨对摩擦系数和制动距离的影响。2 1 3 1 2 降雨对附着系数的影响一2 3 3 1 3 降雨对驾驶员行车的影响2 4 3 2 路面潮湿对行车安全的影响2 6 3 2 1 数据收集与预处理2 7 3 2 2 数据分析3 0 一川川川 一 3 3 路面积水对行车安全的影响3 4 3 3 1 滑水分类3 5 3 3 2 滑水影响因素分析3 6 3 3 3 滑水速度分析3 9 3 3 4 局部积水对行车安全的影响4 l 3 4 本章小结4 l 第四章雨天山区高速公路行车安全保障技术研究4 3 4 1 概述4 3 4 2 超高过渡路段排水特性研究4 9 4 2 1 超高过渡段几何特征4 9 4 2 2 超高过渡段排水特性分析一5 l 4 3 超高过渡路段排水改善技术5 7 4 3 1 改善方案设计5 7 4 3 2 改善方案评价6 2 4 4 依托工程应用6 5 4 4 1 绕城高速公路北段概况6 5 4 4 2 依托工程设计资料简要分析6 5 4 4 3 易积水路段优化方案6 7 4 5 本章小结6 9 第五章水膜厚度与滑水速度计算软件开发7 0 5 1 需求分析与功能设计7 0 5 1 1 需求分析一7 0 5 1 2 功能设计一7 0 5 2 模型与流程图7 1 5 2 1 计算模型7 1 5 2 2 流程图一8 3 5 3 软件实现8 5 5 4 应用案例8 7 5 4 1 多车道公路排水分析8 7 5 4 2 依托工程应用9 4 5 5 本章小结9 8 第六章结论与展望9 9 6 1 研究的主要结论9 9 9 9 1 0 0 1 0 1 1 0 3 _-l_-， 高速公路具有高差起伏 设计车速不高的特征。 区高速公路沿线气象条 小气候类型多姿多彩。 暴雨、连阴雨、大雾、高温等异常气候发生率较高，对高速公路的运营安全产生 了重要影响。 降雨是一种影响高速公路运营安全的灾害天气类型之一，通过收集的2 0 0 7 年9 月1 日至0 2 0 0 8 年1 2 月3 1 日重庆境内6 条高速公路发生的1 0 9 6 2 起事故资料，进行 统计分析，结果见表1 1 ：雨天交通事故数量仅次于晴天交通事故，而且雨天交 通事故是所有灾害天气事故最多的，占灾害天气下所有事故的6 3 1 ，如图1 1 所 示。这主要是因为降雨导致道路表面覆盖一层水膜，车辆在道路上行驶，由于水 膜的润滑作用，轮胎与路面的附着系数显著降低，导致制动失控，转向不灵，汽 车很容易发生侧滑，偏离正常的行驶方向。另外，由于纵坡的原因使道路表面的 排水径流长度增大，如果路表光滑，那么路表面在降雨作用下形成水膜，使得轮 胎发生滑水，导致汽车无法控制行驶方向，同时产生溅水和喷雾，影响跟随车辆 的能见度，由此造成事故的危险性也增大。而且发生在急弯陡坡路段上的交通事 故，损失后果较严重，群死群伤的事故多有发生。 表1 1 各路段交通事故数天气类型分布情况 t a b l el 。1v u l n e r a b l es e c t i o n so fr a i n f a l l 高速公路编号晴( 起)阴( 起) 雨( 起)雾( 起)雪( 起)合计 l1 1 9 41 5 54 7 92 5 l 1 8 6 4 21 8 5 31 8 37 4 62 142 8 0 7 31 8 31 47 4l 52 7 7 45 4 73 3 l3 0 1l 01 1 8 0 54 2 48 02 1 502 7 2 1 62 5 5 15 6 59 8 63 84 1 1 3 2第一章绪论 图1 12 0 0 8 年重庆6 条高速公路交通事故天气类型比例图 f i g1 1t r a f f i ca c c i d e n tw e a t h e rt y p es c a l em a p si nc h o n g q i n g6i t e mf r e e w a y2 0 0 8 降雨导致路面变滑，车辆轮胎与路面的附着能力下降，再加上山区公路常见 的急弯、陡坡，这给雨天行车造成了极大的安全隐患，而且，西南山区雨水充沛， 这使得山区高速公路上的行车安全问题在比在平原区公路上更加突出。因此，研 究降雨对山区高速公路行车安全影响机理，并有针对性的提出安全保障措施，对 提高雨天山区高速公路行车安全具有重大意义。 1 2 国内外研究状况 1 2 1 国外研究状况 s c h l o s s e r ( 1 9 7 7 ) 研究了包括1 9 6 5 年到1 9 6 6 年所有发生在荷兰国道上的事 故i l 】，总共3 6 3 6 4 起，其中2 3 6 0 起发生在雨天的高速公路上，5 2 4 3 起发生在雨 天的其他道路上；总共有11 0 0 k i n 高速公路和2 3 0 0 k m 其他道路上的事故。结果 表明随着抗滑值的下降，事故率呈指数型增加。 s c h u i z e 、g e r b a l d i 和c h a v e t ( 1 9 7 7 ) 研究了德国的交通事故1 2 】，调查了在高 速公路和主要公路的8 0 个路段上发生的交通事故，得到了雨天发生事故的百分 率与锁轮刹车系数( 在8 0 k m h 时测量) 的关系，认为潮湿路面上的事故百分率 与抗滑能力之间是非线性关系，见图1 2 。 3 ，1 9 7 7 ) f i g1 2t h er e i a t i o n s h i pb e t w e e nt h er a i na e e i d e n tr a t ea n df r i c t i o nf a c t o r ( g e r m a nd a t a ， s e h l u l z ，1 9 7 7 ) b u r e h e a 和r i z e n b e r g s ( 19 8 2 ) 在肯塔基州进行了两项研究。第一项研究包 括在两年时期内发生2 9 8 8 3 次事故，其中有5 9 3 0 次发生在雨天；第二项研究包 括在一年时期内发生在7 1 0 0 k m 双车道乡村道路上，总数为1 6 5 3 3 起交通事故中， 3 7 8 5 起为潮湿交通事故。分析结果表明，路面摩擦力的降低会使交通事故显著 增加；同时发现用线性相关拟合交通事故与抗滑能力的关系，要比其他函数拟合 的效果好p j 。 h o s k i n g ( 1 9 8 6 ) 分析了英国路网中抗滑值的季节变化，用摆式仪和横向力 系数测试车测量了5 年的抗滑值，夏季的抗滑值最低，冬季的抗滑值最高，相对 于平均值变化了3 0 。并且统计了每个月的事故发生率，研究表明事故发生率 和抗滑值有关，随着抗滑能力的增加，潮湿路面溜滑事故率曲线下降1 4 】，与s c h u i z e 的结论相似。 h i g h t ( 1 9 9 0 ) 等对路表水膜与摩擦力进行了研究，试验了不同行驶速度和 不同水膜厚度时汽车轮胎的受力情况，汽车的交通事故在雨天比正常情况下高得 多，主要有两个原因，第一是摩擦力降低，第二是因为产生滑水【5 l 。 k h a n ( 1 9 9 4 ) 等研究认为，雨天在道路上行驶，由于路面上有水，安全问 题变得更加重要。即使是技术熟练小心谨慎的司机，当路面上有水时，高速行驶 也难以控制车辆，因为水膜导致摩擦力降低，甚至轮胎与路面完全分离( 即发生 滑水，也可称为水漂) 嘲。 d a v i da a n d e r s o n ( 1 9 9 8 ) 等人对如何改善路面排水进行了研究，提出了为 了提高行车安全性，对于管理而言，可以限制车速；对于轮胎而言，可以提高胎 压以及胎面花纹深度；对于路面而言，增加表面的纹理深度，提高路表坡度，减 小路表水膜厚度，这些措施都可以降低发生滑水的机率【7 l 。并且主要从工程技术 措施方面提出改善路面排水，减小水膜厚度的措施。 r a n d a l lj c h a r b e n e a u ( 2 0 0 8 ) 等对超高缓和排水进行了研刭羽，通过结合物 理模型和数学模型的研究表明纵坡对路表最大积水厚度的影响并不敏感，而纵坡 4 第一章绪论 对最大积水厚度的位置影响较为敏感。并根据研究编写了超高缓和段的设计指南 草稿。 h i g h t 、p h i l i p 等指出，汽车引发的交通事故在雨天比正常情况下高得多网， 主要原因为：第一是路面与轮胎附着力降低，第二是因为产生滑水现象。威斯康 星的交通部门分析了车辙深度、交通量和交通事故的关系u o l ，结果表明，如果车 辙的深度大于7 6 蚴，由于积水导致滑水，即与车辙相关的事故就上升特别快。 1 2 1 国内研究状况 罗旺华，孙兴汉( 1 9 9 6 ) 等人从水文水力学角度出发，并通过模型足尺试验， 提出了高等级公路路面的一套排水设计方法，并采用该方法进行了一些高等级公 路排水设计，证明计算便捷，结果满意i l 。 刘清泉，陈学文等人( 2 0 0 3 ) 根据对我国7 条高速公路在两年时间内的事故 与抗滑力调查【1 2 1 ，用模糊分析的方法对所取得的数据进行分析，得出了高速公路 上事故与路面抗滑力关系不明显的结论。这说明在高速公路上尽管行车速度高， 但行车条件好，纵、横向干扰少，需要频繁刹车或紧急刹车的情况少，因此所需 要的路面摩擦系数低于一般公路。 东南大学季天剑、黄晓明等人( 2 0 0 4 ) 根据我国道路的实际情况出发，应用 连通器原理，分别对a c - - 2 5i 改进型、a c - - 2 0i 改进型和s m a 一1 3 路面水膜 厚度进行试验。根据水膜厚度测试实验数据，建立了预估水膜厚度的三种模型： 回归模型、b p 网络模型和数学物理模型【l 3 1 。 假定水膜厚度与降雨强度、坡长、坡度、坡面粗糙程度是指数型的关系，根 据试验结果进行回归分析，得到回归模型为： h = 0 1 2 5 8 ，o 6 7 1 5 i 柚3 4 7 q o 惴7 d o 7 2 6 1 式中：k 坡面水膜厚度，l l l m ； 仁- = 啵长，m ； 卜坡度： 卜降雨强度，m m l m i m 死卜趟路表面构造深度，l l l l z l ； 利用人工神经网络能够描述非线性复杂系统的特性，建立了水膜厚度预估的 人工神经网络模型。模型为： h = 0 1 3 0 6 1 0 麟f 。0 艄g o 朋叻o _ 删( 萨= 0 9 2 ) 式中：加_ 坡面水膜厚度，r n n ； 卜_ 帔长，m ； 绪论 5 膜中微元体的受力以及曼宁公式，建立 式中：融- 坡面上的水膜厚度，n 姐； p 降雨强度，m m m i m 卜- 坡面长度，m ； 伊_ 粗糙系数； j 俨_ 坡面坡度。 季天剑等人还通过根据能量守恒原理，利用作用在轮胎上的动水压力计算式， 通过有限元计算，分析了由于部分滑水而导致的附着系数的降低状况，得到了附 着系数与水膜厚度、行车速度的关系式为： p = 0 6 6 0 3 0 0 0 3 7 v 一0 0 0 5 7 t ( r z = 0 8 3 1 3 ) 式中：p 为附着系数；v 为速度( k m h ) ；t 为路表水膜厚度( 姗) ，t 0 。 计算结果表明，如果水膜覆盖在路面上，那么汽车行驶时不可避免地要产生 部分滑水现象，轮胎与路面间的附着系数和干燥状态相比，要下降很多。汽车在 低速行驶时，水膜厚度对附着系数的影响较大；而在高速行驶时，则速度的影响 较大1 4 1 。 1 3 研究目的、主要研究内容及技术路线 1 3 1 研究目的 本文通过分析国内外已有的雨天对行车安全影响研究现状，并且应用道路工 程、交通工程、交通心理学、汽车行驶理论、气象学等知识，以重庆绕城高速公 路为依托，有针对性地开展降雨条件下山区高速公路运营安全保障技术研究。 针对山区高速公路的雨天事故特征和雨天事故沿线分布特点对雨天山区高 速公路行车安全影响因素进行研究，在此基础上提出交通运营安全保障对策，以 减少雨天交通事故的发生和减轻事故的严重程度，降低雨天行车风险；减少高速 公路的关闭次数和运营损失，增加公路运营收益；并为道路的使用者创造安全、 畅通以及舒适交通条件，使高速公路发挥更大的社会效益和经济效益。 6 第一章绪论 1 3 2 主要研究内容 本文研究的主要内容包括： 通过查阅国内外文献，了解当前该课题的研究动向和研究成果，分析当前 存在的问题，确定雨天山区高速公路雨天运营安全研究的目标； 收集道路设计、交通工程设施、道路运营、交通事故资料和相对应的天气 情况资料，分析雨天山区高速公路事故特征、沿线分布和雨天事故与降雨条件的 关系，对雨天事故成因进行分析； 通过统计交通事故资料、大量实验和实地调研，分析雨天车辆横向加速度 与雨天事故率之间的关系，研究路面潮湿状态下横向加速度对行车安全的影响， 并提出雨天( 路面潮湿) 行车安全评价指标； 分析超高过渡段的几何特性和排水特性，提出超高过渡段排水改善方案， 并对改善方案进行评价； 整合国内外相关研究的模型，利用j a v a 编程语言编写雨天水膜厚度与滑 水速度计算软件，并利用软件计算依托工程的水膜厚度与滑水速度，提出车速控 制方案。 1 3 3 技术路线 研究技术路线如图1 3 。 l 第一章绪论 7 论文前期工作 l 一 ， 国内外研究现状调研论文依托工群的确定确定论文的研究大纲和步骤 j l 数据采集与调研 0 公路运营安全瓷料收集雨天及对应交通数据采集 现场调研和实验 il 雨天交通事故特性分析 l ， 雨天事故沿线分布雨天事故特征分析雨天事故与降雨条件关系分析 li ，o 夕 雨天山区高速公路事故成因研究 上 ， 路路面积水对行车安全的影响 一jl ii 雨天山区高速公路保障技术研究 i 上 上0上 超高过渡段排水特性研究超高过渡段排水改善方案 超高过渡段排水改善方案评价 - |l 雨天水膜厚度与滑水速度计算软件 上 上 需求分析与功能设计计算模型与软件计算流程 软件的实现与应用案例 ll ， 论文结论与展望 8第二章雨天山区高速公路事故特征分析 第二章雨天山区高速公路事故特征分析 2 1 资料收集与整理 雨天交通事故特征分析需要对事故各项特征进行整理。晴天和雨天的事故均 要进行整理，以便于某些事故特征的对比分析。资料的收集主要包括：道路资料、 交通资料和事故资料三个方面。 2 1 1 道路资料 高速公路平面设计( 竣工) 资料：平面图、直线曲线及转角表； 高速公路纵面设计( 竣工) 资料：路线总断面图； 断面设计( 竣工) 资料：路基标准横断面图、路基排水设计图； 路面设计( 竣工) 资料：路面结构设计图、路面排水设计图； 其他道路方面的设计资料等。 2 1 2 交通资料 收集了本文所分析的重庆某高速公路交通量和交通组成等资料，并收集到该 高速公路交通检测线圈检测到的交通流参数的详细数据资料。 2 1 3 事故资料 事故数据由高速公路执法部门提供，本文收集、整理和分析了重庆某高速公 路k 0 + 0 0 0 - - 一k 1 0 9 + 0 0 0 交通事故资料，事故数据包括该路段从2 0 0 7 年9 月到 2 0 0 8 年1 2 月的事故记录，每起交通事故记录的内容包括：车辆类型、案发时间、 路口路面类型、道路线形、天气、行车方向、事故桩号、事故形态、事故分类、 直接损失折合款，整理后的事故数据如表2 1 所示。 表2 1 交通事故数据示例 t a b l e 2 1a c c i d e n td a t as a m p l e 车辆类型中型货车 行车方向 进城 案发时间 2 0 0 7 - 0 1 - 1 71 2 ：2 0 ：0 0 事故桩号 l ( 3 3 + 6 2 0 路口路面类型其他事故形态同向刮擦 道路线形平直 事故分类轻微事故 天气雨直接损失款 第二章雨天山区高速公路事故特征分析 9 2 2 雨天事故特征分析 交通事故属于随机事件，事故的发生与众多因素相联系并受其制约，但是大 量交通事故可以表现出一定的规律性。利用交通事故的统计资料对事故的总体进 行的调查研究活动，其目的就是查明交通事故总体的现状，发现事故规律，探寻 事故动向和各种影响因素对事故总体的作用和相互关系等，以便定量地认识事故 现象的本质和内在规律。 高速公路雨天事故的发生是在特定的降雨环境下发生的，降雨不仅改变了道 路行车环境，也使驾驶员行车时的心理、生理状况不同于一般天气情况下。对高 速公路雨天事故进行统计分析，找到雨天事故独特的特征，这样更有助于发现和 识别雨天事故多发区域、路段，明确雨天事故预防的重点，从而有针对性的采取 雨天事故预防措施。 2 2 1 雨天事故车型分布特征 由图2 1 分析结果不难看出，雨天交通事故车型主要以小型车( 轿车、小型 客车) 为主。这是因为当路表水膜厚度较小时，容易造成胎面平板状变形，水膜 也容易流动变化，只有在车速非常大或车辆非常轻时才易形成滑水。相关研究也 表明，小轿车在雨天容易发生滑水，而载重货车则不易发生滑水。 jj70 3 0 2 5 ii 2 0 1 5 l o 5 一 n o z- 一 _ 爹爹零梦妒梦 1 0第二章雨天山区高速公路事故特征分析 小型车雨天事故率 = 皇垫兰型! 塑型：型兰竺堕墨皇垫垫 1 0 8 = 一x 1 u 一 小型车日平均交通量统计时期天数分析路段长度 全部车辆雨天事故率( 起亿车公里) 计算公式为： 雨天事故专= 百军鬲菱运戛i 嘉雾篙翥俣笔五巧丽1 。8 ( 1 ) 设h 、 2 分别表示样本高速公路的小型车雨天事故率和全部车辆雨天 事故率计算结果，可以认为e 1 n ( ，a i ) 、亏2 n ( 牡2 ，o ；) ，问题是检验两 总体均值1 与1 1 2 是否有显著差异。由于两个样本的观测值( x l l ，x 1 2 ，x 11 8 ) 与 ( x 2 1 ，x 2 2 ，x 21 8 ) 分别是高速公路小型车雨天事故率和全部车辆雨天事故率计 算结果，这两个样本是成对出现的，此时，以 = 亏l 致作为总体，并且可以认 为e n ( u ，0 2 ) ，其中“= 1 1 1 一1 1 2 ，0 - 2 均未知。如此，( 1 ，亏2 ，h 8 ) = ( e 1 1 一 毛1 ，e 1 2 一 2 2 ，e 11 8 一毛1 8 ) 就是取自正态总体；- n ( p ，d 2 ) 的样本。 ( 2 ) 作零假设为两总体均值之间不存在显著差异，即“= 踟= o ； ( 3 ) 选取检验统计量t = 精t ( n 一1 ) ； ( 4 ) 对于给定的显著性水平a = 0 1 0 ，由自由度f = n 一1 = 1 8 1 = 1 7 以及p - o ( i r l t o 9 s ( n 一1 ) ) = 0 1 0 ，查t 分布分为数值表得临界值t o 9 5 ( 1 7 ) = 1 7 3 9 6 ，于是拒绝域c = i t l 1 7 3 9 6 ； ( 5 ) 将实测样本值带入统计量计算。此时亏的样本观测值为旎= z l 一 砭i ，i = 1 , 2 ，n ，所以， k 1 ，x 2 ，戈1 8 】 s o 2 5 ，4 8 6 2 ，3 9 8 , 4 2 6 5 ，3 0 0 0 ，4 5 6 8 ，5 4 5 9 ，4 9 8 7 3 8 7 6 ，4 9 4 3 ，3 8 2 6 ，s o 3 5 ，1 一l4 4 6 5 ，4 8 1 9 5 8 3 7 ，4 2 1 9 ，3 5 6 6l - i = = i 厶n i ：1 旎= 3 9 2 2 ， 晶= 去冬1 阮一x - 3 2 = 8 9 0 ， 代入得t 的实测值 第二章雨天山区高速公路事故特征分析 t = 煮告湍= 1 8 肿； ( 6 ) t c ，则拒绝假设，两个样本有显著差异，即高速公路小型车雨天 事故率和全部车型雨天事故率有显著差异，进一步比较小型车事故率平均值 h = 1 4 1 5 7 和全部车辆事故率平均值2 = 1 0 2 3 5 ，所以， 也，说明与全部 车辆的雨天平均安全水平相比，小型车在雨天时更易发生道路交通事故。 2 2 2 雨天事故形态分布特征 将事故按照侧面相撞、翻车、同向刮擦、尾随相撞、撞静止车辆、撞固定物、 正面相撞、失火、碾压及其他等事故形态进行统计，雨天事故形态统计结果如图 2 2 所示，晴天事故形态统计结果如图2 3 所示： 图2 2 雨天事故形态统计 f i 9 2 2r a i na c c i d e n t sf o r m a t i o ns c a l em a p s 图2 3 晴天事故形态统计 f i 9 2 3s u n n ya c c i d e n t sf o r m a t i o ns c a l em a p s 1 2 第二章雨天山区高速公路事故特征分析 由图2 2 和2 3 可以看出雨天事故形态主要为：撞固定物和尾随相撞，占所 有事故的7 8 ，高于晴天发生的比例。通过查阅事故卷宗，雨天撞固定物事故主 要原因是：雨天由于车辆车速偏高或踩踏刹车过重，导致车辆失控，造成撞中央 分隔带护栏、路侧护栏或隔离设施事故。 尾随相撞主要原因是：由于驾驶员雨天不能合理的控制车速和错误估计车辆 间距，且路面潮湿，在车辆采取制动后，不能保证足够的制动距离，造成尾随相 撞。尾随相撞和撞固定物是雨天较常见的事故形态，而且撞固定物易造成二次恶 性事故，因此应特别重视追尾事故和撞固定物的预防工作。 2 2 3 雨天事故分类分布特征 根据事故资料以及执法部门记录，将事故等级分为轻微事故、一般事故、重 大事故和特大事故。事故等级分布如图2 4 。 图2 4 雨天事故等级分布 f i 醇4t h ed i s t r i b u t i o no fr a i na c c i d e n tg r a d e 将雨天事故按单车和多车事故分类，雨天事故分类分布特征如图2 5 。 图2 5 雨天单车事故分布 f i 9 2 5t h ed i s t r i b u t i o no fs i n g l ev e h i c l er a i na c c i d e n t 第二章雨天山区高速公路事故特征分析 1 3 由上图2 4 和2 5 可以看出，接近9 0 的雨天事故为轻微事故，雨天单车事 故数量占雨天事故总数的7 6 。 综合雨天交通事故车型分布图、雨天事故等级分布图和雨天单车事故分布图 分析不难看出，雨天交通事故主要以小型车为主，且单车事故较多，事故等级多 为轻微事故。分析其主要原因是由于雨天路段积水，小型车车速较高，行驶至积 水路段，车辆发生侧滑引起。 2 2 4 雨天事故时间分布规律 月份分布 不同地区雨天事故按月份分布的情况受各地区所处的地理位置、气候条件、 雨季分布以及不同月份高速公路交通情况等因素的影响而有所不同。研究雨天事 故的月份分布情况，可以掌握雨天事故分布的月份规律性，有针对性地在不同月 份对高速公路雨天交通安全进行有效的控制和管理，减少事故的发生。 从下表2 2 和图2 6 中，可以明显的看出，样本高速公路雨天事故月份分布 和雨天月份分布情况有很强的相关性。重庆位于北半球副热带内陆地区，其气候 特征恰如几句俗谚：“春早气温不稳定，夏长酷热多伏旱，秋凉绵绵阴雨天，冬 暖少雪云雾多 ，雨季多集中在夏秋季节，1 0 月份左右。因此，在雨季，高速公 路管理人员尤其要做好雨天事故的预防。 表2 22 0 0 8 年雨天和雨天事故月份分布表 t a b l e 2 22 0 0 8m o n t h l yd i s t r i b u t i o no fr a i na n dw e tw e a t h e ra c c i d e n t 月份l234567891 01 11 2 雨天天数 1 81 2 1 51 61 61 51 22 21 41 9l11 1 雨天事故起数4 31 82 32 42 51 71 83 52 46 7 2 01 8 所占比例( )1 2 9 55 4 26 9 37 2 37 5 35 1 25 4 21 0 5 47 2 32 0 1 86 0 25 4 2 雨 天 事 故 歙 | 雨 天 天 数 ，、 ，、 ，、 ，、 气，、 ，l 、 ， 。、l 、。一1 i 7 、 。7 一一一、- ， 一 、1 。1 一一吖 i 、_ 一 l2345678 9i ol i1 2 月份 图2 62 0 0 8 年雨天和雨天事故月份分布图 f i 9 2 62 0 0 8m o n t h l yd i s t r i b u t i o no fr a i na n dw e tw e a t h e ra c c i d e n t 一雨天事故敛 t 雨天天散 为：盆巧帖钻拈加坫加5 o 1 4第二章雨天山区高速公路事故特征分析 小时分布 根据人们的出行习惯和出行特点，将一天2 4 小时分成9 个时间段，对样本 高速公路2 0 0 7 年9 月- 2 0 0 8 年1 2 月的雨天事故进行统计分析，得到雨天事故小 时分布图表如下： 表2 32 0 0 7 年9 月 2 0 0 8 年1 2 月雨天事故小时分布表 t a b l e