（安全技术及工程专业论文）铁路道口事故分析与预测研究.pdf

j 塞銮堑太堂亟堂撞途塞垒垒王基i a b s t r a c t t oi m p r o v et h et r a f f i cs a f e t yi nh r x s ( t h eh i g h w a y - r a i l w a yg r a d ec r o s s i n g s ) ，t h e d i s s e r t a t i o na i m st oe x p l o r ea n da n a l y z et h ec a u s e so ft h ea c c i d e n t st h a tt a k e np l a c ea t t h eh i g h w a y - r a i l r o a dl e v e lc r o s s i n g si nh o p i n gt od e f i n et h em a i nf a c t o r st h a tm a y i n f l u e n c et h el e v e l c r o s s i n g ss a f e t y , t oa n a l y z et h ec h a r a c t e r i s t i c sa n dt h eo r d e r l i n e s so f l e v e lc r o s s i n ga c c i d e n t s ，t op r e d i c tt h ef r e q u e n c yc o m b i n e dw i t ha c c i d e n tp r e d i c t i o n m o d e l sf o rh i g h w a y - r a i li n t e r f a c e sa n dt ow o r ko u tn e c e s s a r ye f f e c t i v ec o u n t e r m e a s u r e s f o rt h es i t u a t i o ni m p r o v e m e n t s a st h es t a t es t a t i s t i c ss h o w , i nt h ep a s tf i v ey e a r s ，t h a ti s ，f r o m2 0 0 0t o2 0 0 4 ，t h e r e w e r e1 , 3 0 6p e o p l ek i l l e da n dm o r ei n j u r e da tt h eh r x si nc h i n a t h ea u t h o ri n t r o d u c e d t h eb a c k g r o u n do fr e s e a r c ho nr a i l r o a dc r o s s i n g ss a f e t ya n dt h ea c c i d e n tp r e d i c t i o n f i r s t l y b a s e do nt h es t a t i s t i c so ft h ea c c i d e n t sa n dc o m p a r i s o no ft h ec a s e so ft h e r a i l r o a dl e v e lc r o s s i n ga c c i d e n t sb e n v e e nc h i n aa n ds o m eo t h e rc o u n t r i e s ，p a r t i c u l a r l y t h ed e v e l o p e dc o u n t r i e s ，t h ep a p e rh a sm a d eas a f e t ya n a l y s i so nh r x s ，i n c l u d i n g h u m a nf a c t o r s ，v e h i c l ef a c t o r s ，f e a t u r e so ft h es a f e c ym e a s u r e s p r o v i d e di n t h i s c o n n e c t i o n ，s a f e t yi n s t a l l a t i o n s a n d f a c i l i t i e s ，m a n a g e m e n t a n dc o n t r o lo v e rt h e e n v i r o n m e n t a lf a c t o r s t h ed i s s e r t a t i o nh a sm a d et h ea c c i d e n t sp r e d i c t i o nf r o mt h em a c r o s c o p i c a la n d m i c r o c o s m i cp e r s p e c t i v es e p a r a t e l yc o m b i n e dw i t ht h el e v e l c r o s s i n gf a c t si nc h i n aa n d t h em e t h o d so f a c c i d e n t sp r e d i c t i o nf o rr a i l r o a dg r a d ec r o s s i n g s i ti n c l u d e s ： 1 t h ea p p l i c a t i o no f g r a ym o d e lg m ( 1 ，1 ) i np r e d i c t i n gt h en u m b e ro f l e v e l c r o s s i n ga c c i d e n t si nt h en e x tf e wy e a r si nn a t i o n a lr a i l r o a ds y s t e m ； 2 t h ec o n c r e t eh r x s a c c i d e n t sf r e q u e n c yp r e d i c t i o na th u a i f a n gr o a da n d t h er i s ka s s e s s m e n ta c c o r d i n gt ot h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h eh r x sa n dt h e u s d o ta c c i d e n tp r e d i c t i o nm o d e lf o rh r x sf o rr e f e r e n c e w h a t sm o r e ，t h ep a p e rh a sa n a l y z e dt h ec a u s e sa n dd i s t r i b u t i o no fa c c i d e n t si n s o m er a i l w a yl e v e lc r o s s i n g si nb e i j i n g t h er e s u l t sh a v es h o w nt h a t ：( 1 ) d r u n kd r i v i n g ，s p e e da n do v e r t i r e dd r i v i n ga r et h e m a i nc a u s e sl e a d i n gt ot h el e v e lc r o s s i n ga c c i d e n t s ；( 2 ) v e h i c l em a l f u n c t i o n s ，o v e r l o a d e d f r e i g h ta r ea l s ok e yf a c t o r sl i a b l et ol e v e lc r o s s i n ga c c i d e n t s ；( 3 ) t h ec h a r a c t e r i s t i c so f h r x sg e o m e t r i c a la n db u m ps l o p i n go rt u r n i n gf a c t o r s ，s u c ha sr o a dg r a d i e n t s ，s i g h t d i s t a n c e ，e t c a r ea l s ol i k e l yt oa c c o u n tf o ra c c i d e n t si nh r x s ；( 4 ) t i m e l yg i v e nt r a f f i c j e 塞交适盔堂亟堂焦迨塞垦s 工壁垒! s i g n a l s ，v e h i c l e s o w n e f f i c i e n t m o n i t o r i n gs y s t e m s a sw e l la ss u c c e s s f u l i m p l e m e n t a t i o no ft r a f f i cm l e sv i o l a t i o np e n a l t i e sa n df i n e sc a r ls u r e l yc o n t r i b u t et o r e d u c i n gs u c ha c c i d e n t s ；( 5 ) i m p r o v e de m e r g e n c ym e d i c a lr e s p o n s es y s t e ma l s oh e l pt o r e d u c et h ec a s u a l t yr a t ed u et ol e v e lc r o s s i n ga c c i d e n t s ；( 6 ) f l a s h i n gl i g h t ，a l a r mb e l l s ， s t o ps i g n s ，e t c a r eo fn oe f f e c tt or e d u c ep e c c a n c yf o rm o t o d r i v e r s ；( 7 ) a p p l y i n g r c t r o r e f l e c t i v em a t e r i a l st ot h es i g n s ，t r a i nc a r r i a g ea n dt h eg a t ef o rd e f e n c ei sa c t i v e ；( 8 ) a c c i d e n ti si n c l i n e dt o h a p p e na td a w n ，n o o n t i m ea n dn i g h t t i m e ；( 9 ) t h em a j o r i t y a c c i d e n t si nh r x sa l ec a u s e db yp r e e m p t i n gr o a d sf o rb l i n d n e s s ；( 1 0 ) s o m er a i l r o a d l e v e lc r o s s i n g si ns u b u r ba r e aa r en o ts a f e t ye n o u g hb e c a u s eo f t h eh e a v yt r a f f i c f u r t h e r m o r e ，a c c o r d i n gt o4 e ( e n g i n e e r i n g ，e d u c a t i o n ，e n f o r c e m e n t ，e m e r g e n c y ) p o l i c yp r i n c i p l e ，n e c e s s a r yc o u n t e r m e a s u r e ss u c ha si n s t a l l a t i o no fo v e r h e a dw a r n i n g d e v i c e s ，p a i n t i n gr u m b l es t r i p s ，i m p r o v i n gr o a dg r a d i e n t sa tt h eh r x s ，g r u e l i n gf o rt h e d r u n kd r i v i n g ，s t r e n g t h e n i n ge m e r g e n c ym a n a g e m e n t ，c o m m u n i c a t i v ea n n o u n c e m e n t a n de x c h a n g eo f m a i nr o a d st r a f f i ci n f o r m a t i o n & r o u g h b r o a d c a s t i n ga n dt e l e v i s i o na l e a l s oe s s e n t i a lm e a s u r e st oh e i g h t e nt h es a f e t ya n d s e c u r i t yr a t eo f t h eh r x so f t h ec i t i e s a sw e l la st h ew h o l ec o u n t r y i na d d i t i o n ，t h ep a p e rh a sd e s i g n e dt h et a b l ef o ra c c i d e n t si n v e s t i g a t i o na n dt h e d a t a b a s eo ff a c t o r sw h i c hm i g h tb er e l a t e dt ot h es a f e t yo f h r x s ，t h e yp r o v i d et h ei t e m s f o ri n v e s t i g a t i n ga c c i d e n t sa n dm a n a g i n gl e v e lc r o s s i n g s k e y w o r d s ：h i g h w a y - r a i l w a yg r a d ec r o s s i n g s ( h r x s ) ；s a f e t ya n a l y s i s ；l e v e l c r o s s i n ga c c i d e n t s ；a c c i d e n tp r e d i c t i o n ；s a f e t ym e a s u r e s ；e m e r g e n c ym a n a g e m e n t c l a s s n o ：u 2 9 8 5 + 5 ：x 9 5 1 致谢 本研究及学位论文是在我的导师肖贵平教授的亲切关怀和悉心指导下完成 的。她那一丝不苟的作风，求实的科学态度，严谨的治学精神，深深遣感染和激 励着我。论文撰写期间，肖教授多次询问研究进程，并为我指点迷津，帮助我开 拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励。她不仅在学业上给我以精，t l , 指导，还在思想、 生活上给我以无微不至的关怀，并为我提供了优越的学习环境，对导师的感激之 情是无法用言语表达的。 同时感谢我的副导师聂磊教授，近三年来，聂教授不断给予我学习和生活上 的帮助。两位导师不仅授我以文，而且教我做人，虽历时三载，却给以终生受益 无穷之道。导师们渊博的知识、活跃的学术思想、执着的科研精神及高尚的做人 原则，都给我留下了终生难忘的印象。所有这一切都将成为我受益终生的宝贵财 富! 在此谨向我尊敬的两位导师肖贵平教授和聂磊副教授致以诚挚的谢意和 崇高的敬意。 特别提出要感谢的是北京市路政局铁路道口处程高平处长和王树茂老师，他 们为我提供了论文相关的数据资料并提出很多宝贵的建议，保证了论文的顺利进 展。程处及王老师那为人谦和的态度、乐于奉献的精神让我受益匪浅。他们那丰 富的实践经验、耐心的讲解使我加深了对道口情况的了解，并进一步提高了我的 业务学习。也正是有了他们的热心帮助，才使论文更贴合实际并如期完成。 另外，还要感谢王海星、宋祥波等同门师兄弟及我的同学吴利军在论文撰写 期间给予的支持和帮助。感谢交通运输学院的领导、老师三年来对我的关心、培 养和帮助! 论文撰写期间，参阅并应用了大量中英文资料，这使我受到很大启发。在此， 也对论文中参考文献的作者表示衷心的感谢! 最后，感谢我的父母亲，没有父母的无私奉献、默默的支持，我就没有今天。 也感谢我的姐姐和弟弟对我学业的支持。焉得谖草，言树之背，养育之恩，无以 回报，祝愿我的父母亲及所有家人健康、快乐、幸福! 在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题研究到论文的顺 利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚 挚的谢意! 贾明涛 2 0 0 7 、l 、2 8 于北京交通大学 b 塞銮适左堂亟堂盈途塞 壁 序 道口安全足铁路及公路运输安全的重要组成部分。发达国家在道口安全研究 方面具有多年的研究成果和经验，在控制道口事故率，尤其是降低死亡率方面取 得了显著成效，已形成较为系统、完善、科学的道口安全管理模式与方法。我国 在道口安全管理与实践方面，仍处于初级阶段，道口安全研究还不够深入。同时， 我国道口事故率及伤亡率仍然很高，铁路道口仍是整个交通系统的薄弱环节。 鉴于目前我国道口安全形势依然严峻的现状以及铁路跨越式发展的要求，论 文拟通过本研究分析道口事故的成因及其影响因素、探讨道口事故预测模型和数 据分析方法，建立道口事件应急预案，旨在为预防道口事故、减少损失提出相应 的对策措施、提高道口安全水平。 本研究共分为六部分。第一部分介绍了国内外铁路道口的安全形势、研究现 状及事故的预测方法进展；第二部分从人、车、道口几何特性、安全防护装置、 管理及环境等因素出发，系统分析了影响道口安全的因素，建立了铁路道口事件 调查表：第三部分结合北京市近年道口事故数据，对道口事故成因及事故发生规 律做了分析与总结；第四部分总结了国内外道口事故预测模型及事故数据分析方 法，探讨了预测方法的适用性并结合实际案例进行了道口事故的预测和分析：第 五部分从4 e 角度相应提出了道口事故预防的对策措施，并建立了道口事故应急预 案；结论部分对全文作了总结，提出了几点建议并指出了研究的不足。 作者在论文撰写期间得到了北京市路政局铁路道口安全处的大力支持和帮 助，在此表示诚挚的谢意! 本研究力图理论结合实际，使之具有一定的理论指导 和实用价值，并希望研究成果能为提高我国的道口安全水平起到积极的推动作用! 由于作者水平有限，文中不当之处在所难免，恳请专家、学者、老师赐教。 贾明涛 2 0 0 6 年1 1 月8 日 于北京交通大学 塞銮适鑫黧亟堂垃迨塞盗迨 1 1 研究背景与意义 1 绪论 铁路是一个联动的庞大的运输系统，是我国国民经济的大动脉，铁路运输在 我国起着非常重要的作用。随着铁路跨越式发展全面深入，国民经济迅速发展， 铁路客货运量逐年增加，列车运行多次提速、列车的运行密度、速度及载重也不 断提高。同时，公路运量也在连年提高，汽车、拖拉机等公路运输工具数量迅速 增长，穿越道口的机动车辆越来越多。铁路道口系指铁路上铺面宽度在2 5 米及 以上，直接与道路贯通的平面交叉，是火车、机动车、畜力车、行人和牲畜来往 之路；它是一个涉及多个管理部门( 铁路、公路、地方等) ，由人( 驾驶员、交通 参与者) 、车( 机车、汽车等) 、设备( 道口特性、安全装置、公路几何线形等) 、 环境( 天气、视距、车速等) 组成的复杂的系统。在道口这样的灰色系统中，影 响其安全的因素很多，既存在一些确定的因素，如道口设备、公路特性、信号标 志、防护门等，又存在很多不确定的因素，如车辆状况、交通参与者心理状态等。 道口是铁路运输安全生产中的薄弱环节，也是道路运输的危险地段，它直接威胁 着交通参与者的人身安全，一旦发生道口事故，往往造成车毁人亡的惨剧，不仅 中断铁路运输，阻塞道路通行，严重影响着交通系统的正常运行，还会造成重大 经济损失，甚至带来恶劣的政治影响。 由于铁路道口的特殊性，道口事故在铁路事故中一直占很大比例，每百处道 口事故率明显高于国外水平。比如2 0 0 4 年，我国铁路发生道口事故7 2 9 起【1 】，每 百处道口事故率为6 ，英国仅为o 3 。1 9 9 6 到2 0 0 0 之问我国每千道口死亡率1 2 0 以上，比利时为6 1 ，德国为3 a ，法国为2 6 ，英国为l l ，瑞典为1 0 ，而爱尔 兰的每千道口死亡率仅为o 2 【2 】。道口事故意为：凡是人或车辆在铁路道口侵入铁 轨，导致行车中断，延误列车，无论是否与列车发生冲突均列为道口事故【3 4 】。一 位英国健康与安全执行主席描述：平交道口在铁路中最具灾难性的潜在危险。2 0 0 7 年逢我国铁路第六次大面积提速，部分线路列车行驶速度达2 0 0 k m h ，这样计算火 车每1 秒钟就自口进5 6 米，f | 进1 0 0 米，只需不到2 秒钟。当火车还在几百米外时， 眨眼问就到了眼前。鉴于此，对铁路运输安全提出了新的要求，深化安全基础建 设，确保交通运输安全，依靠科学技术知识，防止或减少安全事故的发生，尤其 是道口事故十分关键。 铁路道口是涉及人、机、环境的复杂系统，影响道口安全的因素很多。我国 e 丞窑适盘堂亟竺焦迨奎绪论 等发展中国家正处于经济快速发展阶段，对人、机、环境系统的影响没有给予充 分的重视，因此，我们要广泛借鉴国外发达国家在提高道口安全、减少道口事故 上的经验，结合我国实际，吸收并转化为自己的方法。经分析发现，道口事故的 主要原因是由人造成的。有必要对行人、驾驶员等交通参与者在影响道口安全方 面进行研究，同时也不乏环境、设备等因素的影响，从而需要对道口事故的成因 深入分析。道口事故的显著特点是人因违章引起的，即驾驶员等交通参与者不遵 守道口安全规定。要预防道口事故，首先要从人的因素入手，并进一步分析道口 事故的成因，建立道口事故预测模型，必将对道口安全的提高起到积极作用。因 此，调查和研究国内外道口状况，分析道口发生事故的原因，建立道口事故预测 模型，通过借鉴国外成功经验，结合我国实际，提出相应的对策措施以提高道口 的安全水平，对保护人民的生命和财产安全、改善道口的安全状况，减少道口事 故发生有着重要意义。本研究的目的正在于深入分析铁路道口安全的影响因素及 事故的成因特性，探讨道口事故预测方法，并结合实际案例分析，进而提出科学 的事故预防对策，为降低事故率及伤亡率、提高道口安全奠定理论基础。 1 2 国内外铁路道口安全研究状况 2 0 0 4 年，国家铁路营业线有道口1 2 ，0 0 0 余处，其中1 万余处为无人看守道口。 0 4 年全国铁路发生道口事故7 2 9 起，险性事故1 ，3 4 8 件，其中重大事故3 起：有 人看守道口2 9 件，无人看守道口7 0 0 件：伤亡5 1 3 人，死亡1 6 6 人，其中无人看 守道口死亡1 5 5 人，重伤1 7 0 人，轻伤1 7 7 人；事故损坏汽车4 1 0 辆、拖拉机1 0 9 辆、其他车辆2 6 8 辆，损坏机车1 7 1 台、车辆6 2 辆、线路l ，6 4 8 米，中断正线2 ，2 9 2 小时，直接经济损失1 , 2 0 0 余万元；铁路道口事故中机动车的责任占9 9 ，8 6 道 口事故每年都造成数百人伤亡和巨大的经济损失。 表12 0 0 0 - - 2 0 0 4 我国铁路道口事故情况统计表 年：道1 3重火| 伤亡；机动车损坏数量机车j直接经济 份i 事故数 事故| 人数i 汽车 拖拉机i 其他车一破损数l 损失( 7 元) 2 0 0 4 | 7 2 935 1 34 1 0 1 0 92 6 8 1 7 1 1 , 2 0 0 2 0 0 38 4 75 ： 6 4 83 8 7 ；1 5 42 5 11 3 07 9 5 2 0 0 2 7 2 87 6 6 33 6 7 1 5 22 2 1 2 1 7 1 - 2 2 0 2 0 0 1 8 8 7 ：98 4 3。4 0 0 | 1 9 9 | 2 4 4 2 4 7 1 , 4 2 8 2 0 0 0 ：1 0 9 4 ： 1 1 9 3 6；4 6 0 ；2 4 4 | 2 7 42 8 82 , 2 1 6 数据束源：2 0 0 0 2 0 0 5 年中国交通年鉴，见参考文献1 。 由于我国相关部门十分重视道口的安全管理，加快平交道口改立交，这使铁 2 e 塞窑适盔堂亟堂僮迨塞鳌迨 路道口事故总数逐年呈递减趋势，伤亡人数及重大事故数也逐年递减，然而，我 国的每百处道1 2 事故率并没有下降。道1 2 1 的安全形势仍很严峻。表i t 】显示了 2 0 0 0 2 0 0 4 年我国道口事故的状况。 目前，我国对铁路道口安全的研究仍局限于安全管理及对策方面的研究，而 没有一个专门研究道口安全的机构，也没有系统的道口安全评价及事故预测方法。 不能深入的对道口的安全状况、道口事故做出准确的调查、分析，也就无法提出 合理有效可行的管理及技术措施。国内在道口安全方面的研究也仅限于表象的分 析及政策性的对策措施，这都无法从根本上改善道口安全现状，提高道口安全水 平，减少道口事故率。 对道口事故的评价中，以事故后评价方法居多，这种安全评价虽然也为道口 安全管理水平的提高提供了依据和方法，但因影响道口安全的不确定因素复杂， 而不能反映实际道口的安全水平。因此，本文提出建立道1 2 1 事故预测评价模型， 将影响道口安全的各种危险因素定量化，预测道口事故、评价道口的安全程度。 据英国铁路安全与标准委员会提供的一份报告显示：在欧洲单位道口发生的 事故数量和平均死亡人数统计中，英国铁路平交道口的安全状况是相当好的，如 表2 所示。 表2 欧洲道口事故伤亡统计表口1 旦! ! ! ! 墅! ! ! ! z ! 竺! ! ! 竺墅! 墅! ! ! 坐! ! ! ! ! 坠! 1 2 1 国家1 9 9 6 _ _ 2 0 0 0 年事故数| 每千道l z l 伤亡率 t 塑l 一一! i ! i j 塑 堑堑銎l 一旦生一一i 一盟一 比利时 卢森堡 德国 法国 芬兰 英国 4 51 1 瑞典 4 81 0 爱尔兰 20 2 数据乘源：英国铁路安全与标准委员会网站在线资料，见参考文献2 。 在以上的统计中，芬兰的道口安全情况居中。英国和芬兰采用了不同的检测 仪器和设备，但都对平交道口事故作了大量的调查、分析和研究【3 l ，两国道口安全 状况显著提高。截止2 0 0 4 年1 2 月3 1 日，英国国家铁路线网有7 ，8 3 3 个道口，其 中无人看守道口6 。1 7 5 个；而2 0 0 4 年后9 个月发生2 6 起道口事故，死亡1 1 人， 英国通过减少平交道口数量、道口危险度评价并采取相应的措施等来保护道口的 使用者。表3 为英国2 0 0 0 2 0 0 4 年道口事故统计情况。 毒手 一一一一一一 e 基塞垄盘堂亟堂建迨童筮迨 表3 英国2 0 0 0 - - 2 0 0 4 年道口事故统计表2 1 t a b l e3r a i l r o a dl e v e lc r o s s i n g sa c c i d e n t sb e t w e e n2 0 0 0t o2 0 0 4i nb r i t a i n 年份 ，道口事故数脱轨次数l 伤亡人数重伤数 2 0 0 0 1 7 0 30 2 0 0 11 74 l 2 2 0 0 21 622o 2 0 0 32 4l51 一 2 0 0 41 631 0l o 数据来源：参考文献2 。 在英国各种类型的道口中，本地检测自动开闭型道口的事故风险最高。为了 减少这种道口的事故率，英国制定了一项临时性应急工作计划，加快将高风险的 道口转换成低风险道口的进程。采取的措施充分考虑到当自口道口的沿线状态，做 到易于安装和操作，以达到最佳效果。经英国铁路标准与安全委员会对道口事故 研究发现：平交道口事故的主要原因是汽车司机违章，其他原因有汽车故障、环 境因素、火车司机操作失误、及道口设备故障等【3 1 。因此，提高汽车司机的安全行 为应是减少道口事故最有效的方法。由于资金的限制及铁路与道路闻的协调问题， 解决道口安全问题可采用3 e 方法中的教育这一手段，提高道口参与者的安全素质。 2 0 0 2 年，英国成立了国家道口安全中心，它的主要的一项任务便是研究道口 安全，包括道口的立法、规划、咨询、评价及道口的安全教育等。目前，正在研 究的相关课题有：平交道口转化的经济模型；道口障碍物预测方法；通用道口安 全工具研究、平交道口模型算法的优化及规范、改善道口交通参与者行为的研究 等。已完成的研究有：道口安全中人的因素贡献及减少潜在危险猎施的研究、入 行过道事故分析研究等【2 1 。英国西屋铁路公司( w e s t i n g h o u s er a i ls y s t e m sl t d ) 将 研制的平交道口预测器( l c p ) 应用于道口，减少了通过道口的等待时间，对改进 平交道口安全起到了明显的作用吼 美国铁路里程长，道口密度很大，每年都发生几千起道口事故，然而道口事 故数逐年减少，道口伤亡人数也不断减少。美国铁路线网大约有1 5 0 , 0 0 0 个平交道 口，其中3 5 ，5 0 0 个有防护门，2 5 ，0 0 0 有信号灯，1 , 2 0 0 处有交通标识、警铃等。在 美国，2 0 0 0 年发生3 ，5 0 2 起道口事故，2 0 0 1 年3 2 3 7 起，2 0 0 2 年3 , 0 7 7 起。2 0 0 3 年发生2 ，9 6 3 起道口事故，导致2 9 5 人死亡，8 9 3 人受伤。1 9 9 4 年道口事故导致 6 2 6 人死亡，2 0 0 4 年发生3 ，0 4 5 起铁路道口事故，造成3 6 8 人伤亡。十年来。在减 少道口事故方面取得很大进步，死亡数减少了4 7 1 4 1 。美国铁路采取了一系列针对 司机疏忽的技术保障措施，通过提高司机的警惕性来改善道口的安全状况，典型 的是安装在道口的可摄像的交通监视系统【2 7 1 。美因运输局在减少道口事故上作了 大量的研究工作，如2 0 世纪末广泛应用的u s d o t 事故预测模型，对道口事故的 4 e 豆銮道盘堂亟堂位论窒 缝迨 减少起了很大作用。美国对2 0 0 1 年前的3 0 年的道口事故调查发现道口事故死亡 率的下降主要是以下几方面原因【5 】：一是减少的酒后驾驶和完善的应急医疗救援体 系：二是事故易发道口安装了防护门和道路信号灯：三是公益组织( o p e r a t i o n l i f e s a v e r ) 对道口安全的宣传和公众安全行为的提高；四是道口及铁路线路的整顿： 这些都为减少道口伤亡起了积极的作用。然而，尽管道路和铁路交通量在个别道 口事故预测中是重要的危险因素，但对铁路道口总体的安全水平几乎没有影响【”。 从美国近几年的道口事故数量可以看出：道口事故率并没有下降，但伤亡人数减 少了，这说明一个完善的道口事故应急医疗体系是多么的重要。 在芬兰5 ，8 4 8 公里长的铁路网中，几乎每一公里就有一个平交道口，主要铁路 线有3 ，6 0 0 个道口，密度很大，道口事故风险也很高。芬兰道口栏木装置安装在离 道口约1 , 2 0 0 米处的探测器启动，当列车经过探测器时，报警灯和警铃开始工作， 9 秒钟后栏木开始降落，1 8 秒内全部落下，列车在3 0 秒后到达道口p l ，这对保护 道口安全起到了积极的作用。据芬兰研究人员发现，与英国不同的是：在铁路道 口报警期间，只有少数机动车辆违章，而有7 2 的行人和自行车绕过栏木，无视 报警器，致使芬兰的道口事故很大程度上是因道口参与者的不安全行为造成【3 1 。芬 兰铁路大约8 0 0 个道口安装了半防护门，1 4 0 个道口有闪光灯和警铃，4 ，2 0 0 多个 道口没有任何防护警告装置。在安装防护装置的道口，道路交通量约是4 0 0 辆天， 而其他道口仅为2 0 辆天。近年来，道口事故不断下降，其数量仅为2 0 年前的1 3 。 现每年大约发生5 0 起道口事故，l o 人伤亡【2 6 】。 西欧发达国家从2 0 世纪8 0 年代开始，逐步将数据传输、计算机控制等技术 引入道口信号设备，研制出功能齐全的道口信号设备。在平交道口，除了安装常 规的信号标志和声光信号、自动栅栏和隔离墩，并采用先进的定时报警方式外， 还增设智能化道口设备，利用电视和激光等技术对道口进行监测，把道口的状态 信息及时传给接近道口的列车f 2 ”。瑞典国铁有1 4 ，0 0 0 多处平交道口，但其每千道 口死亡人数仅为l 。瑞典国铁在平交道口装设“车辆检测系统”，当系统检测到有 闯入道口的车辆或其他障碍物时，系统会向列车发出停车指令，使列车在紧急情 况下停在道口前而不至于发生事故，从而为车辆通过平交道口及列车的安全运行 提供了保护。 澳大利亚大约有9 , 4 0 0 处铁路平交道口，其中6 ，0 6 0 余处为无人看守道口，每 年发生道口交通事故约1 0 0 起，据澳大利亚对摩托车驾驶员调查统计引起道口事 故碰撞的原因：8 6 是因超速、失误、违章饮酒等人为因素造成，9 是由天气和 道路条件的原因引起。受伤害者主要是行人。为提高铁路平交道口安全，澳大利 亚也采取了一系列措施：如道口安全设计、评价、宣传教育、数掘收集、投资、 立法以及建立适合各种交通参与者的保护措施等【6 1 。 j e 夏銮适塞堂亟堂焦论塞绪迨 日本主要采用站内道口监控系统和道口障碍物检测装置来保证平交道口的安 全。道口监控系统实现了警报灯、警报音响、栏木控制及故障检测的一体化，道 口障碍物检测装置主要是使列车在道口前停车，确保道口的交通安全【27 1 。日本在 7 ，5 0 0 多公里的铁路网中近8 ，0 0 0 处道口从1 9 8 7 年到1 9 9 5 年的8 年时间里共发生 1 , 0 7 2 起道口事故，而且道口事故数从1 9 8 7 年的2 4 7 件减少到1 9 9 5 年的7 2 起。 1 9 8 9 年自研究道口事故的安全实验室建立以来，他们研究道口安全装置的应用、 发展模拟道口行为的计算机模型以提高道口可见性、出版了道口安全相关的著作、 并且积极调查分析道口事故的因素及决定道口事故率事故多发道口、对道口进行 危险性评价等，这极大地促进了日本道口安全水平的提高 ”。日本最大的铁路营业 公司分析了影响道口事故因素包括：铁路交通量、道路交通量、道口视距、道路 坡度、道口宽度及安全装置类型等。1 9 9 4 年，在东日本7 5 0 0 公里长的铁路线上有 1 2 ，0 0 0 列火车在运行，调查发现：所有道口的平均事故率( 每百万列车) 为0 7 4 ， 装有防护栏的道口事故率为o 5 9 ，装有警报铃的道口事故率为1 2 5 ，行人道口事 故率是0 7 6 ，装有障碍物探测器的道口事故率仅为0 1 2 ，没有探测器的道口事故 率为o 4 3 ，道口视距小于2 0 米的道口事故率要比2 0 米以上视距的道口高5 0 ， 显然，装有探测装置、防护门及具有宽阔视野的道口更安全【7 】。 1 3 事故预测方法的研究进展 道路交通事故率与线形元素之间是道路安全研究的一个重要方面。同样地， “道口事故”( 事故率、事故类型) 、“交通行为”( 错误驾驶行为的发生等) 、“道 口特征”( 道口几何特性、道口设备设施等) 三者之间也存在着内在的联系。尽管 道口事故主要原因是由驾驶员等人的因素造成，但驾驶员的驾驶行为是对道口特 性等环境因素产生的主观反应的外在表现，可见，不合理的道口特征和环境因素 易导致驾驶员做出错误判断，从而导致事故的发生【8 1 。东南大学对现行的交通事故 成因中一定程度上夸大人为因素而忽略道路因素的现象予以指正，指出了道路因 素是影响交通安全的最深层次原因。那么，道口事故的发生也深受道口环境因素 等客观条件的影响。因此，有必要研究道口特征与事故率的关系。本研究的预测 内容分两部分：一是应用灰色预测模型预测道口事故数；二是根据道口特性与事 故的关系建立模型针对某一道口预测其事故频数。 事故预测是借助于己发生事故的统计、分析和处理，从影响事故的多种因素 中归纳出的事故规律，对尚未发生或仍不明确的事故进行预先估计、推测，为采 取相应的防范措施提供依据。常用的事故预测的方法有：灰色预测法、回归分析 法、德尔菲法、最小方差预测法、马尔柯夫预测法、指数平滑法等【w 。国外早期的 6 e 塞銮适鑫堂亟土堂篷硷塞缝途 道口事故预测模型始于1 9 4 1 年主要应用于物资调配的皮博迪预测公式( p e a b o d y d i m m i c kf o r m u l a ) 。后来，基于此公式发展了两个新的指标预测方法：新汉普郡 指标( n e wh a m p s h i r ei n d e x ) 和国家公路危险指标联合研究工程( n a t i o n a l c o o p e r a t i v eh i g h w a yr e s e a r c hp r o g r a m ( n c h r p ) h a z a r di n d e x ) 。用于道口危险 评价的美国运输局事故预测方法开始予2 0 世纪8 0 年代，这种预测方法不仅可以 预测碰撞事故数，还可预测事故导致伤亡的可能性。加拿大在美国道口事故预测 模型的基础上发展了基于泊松分布的碰撞预测模型以及用于分散数据的经验贝叶 斯判定模型【l0 1 。事故预测要基于对事故数据的统计分析，国外常用的方法主要有 多元线性回归、泊松回归、负二项回归、伽马概率计数模型等。有学者曾经用这 几种方法将道路几何特征和交通相关变量与道路交通事故建立关系。近些年研究 表明采用多冗线形回归进行事故分析不尽如人意。j o s h u a 和g a r b e r 在1 9 9 0 年采 用线形回归模型和泊松回归模型研究了美国维基尼亚( v i r g i n i a ) 道路几何因素和 货车事故之间的关系也得出了相似的结论【22 1 。m i a o u 于1 9 9 4 年用负二项回归模型 研究了道路几何因素与事故的关系，评价的泊松回归和负二项回归模型【l ”，并认 为泊松回归模型可以用于道路交通事故与几何线形的关系。1 9 9 7 年l u a n 和o m a r a 采用泊松回归模型利用美国康涅狄格交通部的事故数据进行了交通事故预测。 1 9 9 6 年p o c h 和m a n n e r 应用负二项回归模型预测了华盛顿主干道的事故频率【2 2 j 。 我国在道口事故预测模型方面还没有相关的研究，不过值得借鉴的是：在道 路交通事故预测方面，我国有其独到之处。常用的有回归分析预测法，还有以吉 林大学的时间序列分解预测法和北京工业大学的交通事故时间序列模型为典型的 时间序列预测法：以华中科技大学等单位研究的我国交通事故死亡人数预测模型 为典型的基于灰色系统理论的预测法；以及应用模糊神经网络预测事故损失的方 法等【1 1 】。铁路道1 ：3 是一个较复杂的人机一环境系统，道口事故是一个随机现象，系 统的不确定性因素较多。因此，像道口事故数预测这样的“小样本、贫信息”的 随机不确定问题，用基于灰色系统理论的模型进行预测，不仅可减少对历史数据 的依赖，重要的是它能较准确地对系统做出科学的定量预测l 他l 。而根据道口特性 预测某一具体道口的事故频数则需要借鉴国外的道口事故预测模型。 1 4 道口安全影响因素分析与事故预测的作用1 3 】 铁路道口的安全分析就是通过对影响道口事故的因素进行系统科学的调查分 析活动。目的是查明影响道1 5 安全的重要因素，发现道1 5 事故与各影响因素的相 互关系，以便定量地认识事故现象的本质和内在规律。道口事故的预测需要通过 合理的预测模型及分析方法对某类道1 5 或某个道口进行事故前的预测，以便发 e 童銮堑叁翌亟堂位迨塞绪论 现存在的问题与安全隐患，并及时地采取消除隐患和预防事故的措施，做到将事 故消灭在事故发生之前，保证道口通行的安全。道口影响因素的安全分析与事故 预测对减少道口事故率，提高铁路运输的安全性有着重要的作用： 1 ) 完善道口安全因素或道口事故影响因素的数据库： 2 ) 发现和预测事故易发的铁路道口，并采取相应的预防措施： 3 ) 分析道口事故的成因、特征、规律及道口安全管理工作中的薄弱环节，明 确道口安全工作的重点和预防道口事故的对策方案： 4 ) 可以证实道口几何特性、安全防护装置及道口周边环境等设置的合理性： 5 ) 可提出道口建设投资及改进道口安全方案的可行性； 6 ) 为道口的安全管理提供可参考的方法： 7 ) 提高驾驶员道口安全通行的基本知识及应急技能； 8 ) 可分析出影响道口安全诸要素的重要度，预测道口事故的发展趋势。 总之，对道口事故影响因素的安全分析及事故预测，可更好地认识事故发生的 规律及原因所在，对影响道口安全的各要素与道口事故的关系有更深的认识和了 解，有助于预测未来事故的发生趋势，并对道口安全管理、事故预防及应急救援 有一定的指导意义。 1 5 论文研究的方法、思路及主要内容 1 5 i 论文研究方法 道口事故涉及因素较多，且事故的发生属于小概率事件、规律性难以把握， 同时道口事故数据匮乏。鉴于此，本文采用系统安全分析方法，兼顾微观与宏观 分析和预测，理论方面借鉴国内外科研成果的合理与科学的成分，分析国内外道 口的安全现状并进行推理、归纳，研究中尽可能采用定性与定量相结合的方法， 建立必要的模型，应用科学的分析方法，给以正确的结论，提出具有理论意义与 实践价值的预防对策建议。 1 5 2 论文研究的技术路线 本研究以道口事