（交通运输规划与管理专业论文）基于BP人工神经网络的道路安全评价研究.pdf

摘要 对道路进行交通安全评价是交通安全研究中一个重要的方面，但现有的交 通安全评价多数一方面以事故数据作为r 评价的依据，缺乏对道路情况对交通安全 影响的评价；另一方面，对道路交通安篁：的评价多在区域级别进行，对具体的路 段的评价较少；且评价方法多以事故率法和层次法等为主。针对这些情况，本文 提出从道路安全影响因素的角度进行评t 价。 首先分析了道路交通安全的影响因素，并对这些影响因素进行了筛选，确 定了交通安全评价指标。在对交通安全2 评价方法进行分析比较后采取人工神经网 络的评价方法，应用了人工神经网络中，较成熟的b p 神经网络，且运用m a t l a b 软件进行神经网络的创建，并把道路妄三全评价比较成熟的路段作为样本，对b p 神经网络进行训练，运用训练好的网络进行了实例评价。同时利用m a t l a b 中的 g u i 图形用户界面实现了上述安全评价，结果表明该方法进一步提高了评价的效 率。神经网络训练和实例评价的数据与实际道路情况基本符合。 基于人工神经网络的道路交通安全评价还可应用于交通事故预测、事故多 发路段判定、交通事故黑点排查等方面，对交通安全研究有重要意义。 关键字：交通工程；安全评价；b p 神经网络；指标体系 a b s t r a c t t h er o a ds a f e t ye v a l u a t i o ni sa ni m p o r t a n tp a r to ft h et r a f f i cs a f e t yr e s e a r c h t h e e x i s t i n gt r a f f i cs a f e t ye v a l u a t i o nm o s tb a s e do nt r a f f i ca c c i d e n td a t ab u tn o tt h er o a d e n v i r o n m e n t ；o t h e r w i s e ，t h et r a f f i cs a f e t ye v a l u a t i o ni su s u a l l yi nt h el a r g ea r e ab u t n o tt h er o a d ；t h em e t h o d su s e dm o s ta r et r a f f i ca c c i d e n tr a t ea n d s t e pa n a l y s i s f o rt h i s s i t u a t i o n ，t h i sp a p e ra d v a n c e dan e we v a l u a t i o nt h a tu s e st h ef a c t o r st h a ti n f l u e n c et h e r o a ds a f e t y f i r s t ，a n a l y z ea n ds c r e e nt h ef a c t o r st h a t i n f l u e n c et h er o a ds a f e t y , a n dt h e n a s c e r t a i nt h ei n d e xo ft h et r a f f i cs a f e t ye v a l u a t i o n a f t e ra n a l y z ea n dc o m p a r ew i t ht h e m e t h o d so ft r a f f i cs a f e t yv a l u a t i o n ，u s et h eb pa r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r k ( a n n ) t o e v a l u a t i o n ，u s et h em a t l a bt oc r e a t et h ea n n m a k et h er i p ee v a l u a t e dr o a da sa s a m p l et ot r a i nt h eb pn e t m e a n w h i l e ，u s e st h eg u if r o mm a t l a ba c h i e v et h e s a f e t ye v a l u a t i o n t h er e s u ri n d i c a t et h a t t h i sm e t h o di m p r o v et h ee f f i c i e n t o ft h e e v a l u a t i o n t h ed a t af r o mt r a i n i n gt h eb pn e ta n de x a m p l ee v a l u a t i o ni sa c c o r dw i t h t h eo b j e c t i v er e a l i t y t h er o a dt r a f f i cs a f e t ye v a l u a t i o nt h a tb a s e do na n na l s oc a nu s e di nf o r e c a s t t h et r a f f i ca c c i d e n t s ；c h e c ku pt h et r a f f i ca c c i d e n tb l a c kp o i n ta n ds oo n i th a sav e r y i m p o r t a n ts i g n i f i c a n c ei nt r a f f i cs a f e t yr e s e a r c h k e y w o r d s ：t r a f f i ce n g i n e e r ；s a f e t ye v a l u a t i o n ；b pn e u r a ln e t w o r k ；i n d e xs y s t e m 论文独创性声明 本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行 研究工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的 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。本论 文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成 果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名： 弛农 阳6年5 月2 # e l 论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归 属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请 专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的 学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：乡邑 如矽6 年f 月刀日 导师撇：例移芬州年，月圩日 1 1 论文研究背景 第一章、绪论 1 1 1 国内道路交通运输及安全状况简介 交通运输业是国民经济重要组成部分。随着我国国民经济发展、交通基础 设施的改善，道路运输业迎来了良好的发展机遇，因其具有机动灵活、适应范围 广、方便快捷等特点，在国民经济中的作用越来越显著。道路运输在整个交通运 输业中均占相当高的比例，且随着经济的发展，在国家综合运输体系中的作用愈 显突出。 2 0 0 4 年底，全国公路总里程达到1 8 7 0 7 万公里，比上年末增加6 0 8 万公里。 全国公路总里程中，国道1 2 9 8 1 5 公里、省道2 2 7 8 7 1 公里、县道4 7 9 3 7 2 公里、 乡道9 4 5 1 8 0 公里、专用公路8 8 4 2 4 公里，分别占公路总里程的6 9 、1 2 2 、 2 5 6 、5 0 5 和4 7 。全国等级公路里程1 5 1 5 8 万公里，占公路总里程的8 1 0 ， 比上年末提高1 5 个百分点。其中二级及二级以上高等级公路里程2 9 9 5 万公里， 占公路总里程的1 6 0 ，比上年末提高1 0 个百分点。全国除西藏自治区未通高 速公路外，其他3 0 个省( 市、区) 的高速公路里程均超过1 0 0 公里。高速公路 突破千公里的省( 区、市) 上升到1 6 个。 公路客货运输增长较快。2 0 0 4 年全社会完成客运量1 6 2 5 亿人，旅客周转 量8 7 4 8 4 亿人公里，分别比上年增加1 6 1 亿人和1 0 5 2 8 亿人公里；完成货运量 1 2 4 5 亿吨，货物周转量7 8 4 0 9 亿吨公里，分别比上年增加8 5 亿吨和7 4 1 4 亿 吨公里。客运量和旅客周转量在综合运输体系中所占比重分别为9 1 7 和5 3 6 ； 货运量和货物周转量在综合运输体系中所占比重分别为7 4 3 和1 1 8 。 随着经济的发展和交通运输业的不断进步，我国道路交通安全状况也越来越 严峻。自改革开放以来，道路交通虽有了长足的发展，但交通事故也更加严重。 2 0 0 1 年发生道路交通事故7 6 0 3 2 7 起，死亡1 0 6 3 6 7 人，伤5 4 6 4 8 5 人，直接经济 损失3 0 9 亿元；2 0 0 2 年，发生道路交通事故7 7 3 1 3 7 起，死亡1 0 9 3 8 1 人，伤5 2 6 0 7 4 人，直接经济损失达3 3 2 亿元；2 0 0 3 年，我国发生一般以上道路交通事故6 6 7 5 0 7 起，死亡1 0 4 3 7 2 人，伤4 9 4 1 7 4 人，直接经济损失达3 3 7 亿元。自9 0 年代以来， 在我国人口和公路里程增长的同时，道路交通事故连续十多年增长，道路交通事 故死亡人数也逐年增长。相关情况如表卜1 所示。 表1 - 1 我国道路交通事故基本情况 年份事故次数死亡人数受伤人数直接经济损失元万车死亡率 1 9 9 02 5 0 2 9 74 9 2 7 11 5 5 0 7 23 6 3 5 4 8 1 1 43 3 3 8 1 9 9 12 6 4 8 1 75 3 2 9 21 6 2 0 1 94 2 8 3 5 9 7 4 93 2 1 5 1 9 9 22 2 8 2 7 85 8 7 2 91 4 4 2 6 49 4 4 9 2 9 6 3 63 0 1 9 1 9 9 32 4 2 3 4 36 3 5 0 81 4 2 2 5 1钙帅7 0 1 2 12 7 2 4 1 9 9 42 5 3 5 3 76 6 3 6 21 4 8 8 1 71 3 3 3 8 2 7 2 2 32 4 2 6 1 9 9 52 7 1 8 4 37 1 4 9 41 5 9 3 0 81 5 2 0 c 日舢2 2 4 1 9 9 6 2 8 7 6 8 57 3 6 5 51 7 4 4 4 7 1 7 2 0 0 0 0 0 0 02 0 1 1 9 9 73 0 0 0 0 0 7 3 8 6 11 9 0 1 2 8 1 8 5 0 0 0 0 0 0 01 7 5 1 9 9 8 3 4 6 1 9 27 8 0 6 8 2 2 2 7 2 l 1 9 3 0 0 0 0 0 0 0 1 7 3 1 9 9 9 4 1 2 8 6 08 3 5 2 92 8 6 0 8 02 1 2 4 0 1 0 0 0 01 5 4 5 2 0 0 0 6 1 6 9 7 49 3 4 9 34 1 2 7 8 22 6 6 9 0 0 c 1 0 0 01 56 0 2 0 0 17 6 0 3 2 7 1 0 6 3 6 75 4 9 0 0 03 啷日讲) 0 o 1 5 舶 2 0 0 27 7 3 7 3 71 0 9 3 8 15 6 2 0 7 43 3 2 4 0 0 0 0 0 01 3 7 1 2 0 0 36 6 7 5 0 71 0 4 3 7 24 9 4 1 7 43 3 7 0 0 0 0 0 0 01 0 8 1 2 0 0 45 6 7 7 5 39 9 2 1 74 5 1 8 l o2 7 7 0 0 0 0 0 0 09 2 0 2 0 0 54 5 0 2 5 49 8 7 3 84 6 9 9 1 11 8 8 0 0 0 0 咖7 6 可以看出，道路运输虽在我国发展迅速，在各种运输方式中所占比例越来 越大。但同时道路交通事故也是人们在享受便捷、高效道路交通服务的同时必须 承受的一个严重威胁，交通事故已成为现代文明的社会一大公害。 1 1 2 国外道路交通安全现状 据统计，自上世纪以来，全世界已有超过3 2 0 0 万人死于交通事故，这个数 字相当于第二次世界大战中丧生的总人数。现在全世界每年交通事故死亡人数超 过5 0 万人左右。世界上交通事故死亡人数在不同的发展时期，呈现出不同的变 化趋势。自1 9 6 8 年以来，根据交通事故死亡人数特点可分为四类：第一是工业 发达国家，如美国、西欧、日本等，在经历了一个阶段的上升后，到七十年代以 后开始下降。1 9 7 3 年1 9 7 4 年的第一次能源危机期间下降到最低点，然后又略 有上升。从八十年代再次开始下降，并将下降趋势保持到八十年代中期，然后趋 于平稳。其中有些国家略有上升；第二是亚洲发展中国家，自1 9 6 8 年以来，交 通事故一直处于上升趋势，到九十年代中期趋于平稳；第三是非洲发展中国家， 交通事故死亡人数相对较高，且呈上升趋势，其中1 9 7 8 年1 9 8 4 年间相对平稳； 第四是俄罗斯及独联体国家，七十年代初达到高峰，以后逐步下降，且下降幅度 较大。但自九十年代开始，受政局不稳等因素的影响，交通事故处于急剧上升的 状态。 从发展历程来看，发达国家的交通事故大体可分为四个阶段：第一阶段为 1 8 9 9 - 1 9 2 0 年；第二阶段为1 9 2 0 1 9 4 5 年；第三阶段为1 9 4 5 2 0 世纪7 0 年代初： 第四阶段为2 0 世纪7 0 年代初至现在，前三个阶段交通事故总的来说呈上升趋势， 其中第三阶段正值发达国家道路工程大规模建设和发展的时期，这一时期相当于 我国目前的情况。2 0 世纪7 0 年代中叶的石油危机波及世界各国，由于燃料不足 致使汽车出行减少、车速受限；同时，各国从2 0 世纪6 0 年代开始实施了一系列 综合治理交通、加强交通管理和减少交通事故的措施，在第四阶段呈现出治理效 果。尽管汽车保有量和车辆行驶里程都有较大幅度增长，但道路交通事故率及其 严重程度已趋于稳定。 我国的交通安全形势与国外，尤其是与管理较好的发达国家相比，有着鲜明 的特点，事故率、事故的死亡率及死亡人数等项指标都比这些国家高出很多。以 1 9 9 8 年死亡人数为例，如图1 - 1 所示 7 5 9 3 0 0 二i ；i k 1 6 0 7 0 5 0 3 9 9 0 2 9 5 1 17 0 0 0 磊 6 0 5 2 7 0 5 m # * # 铀十0 圈一圈盟。囝圈圈囝圈且且 癸暴癸蛰杂隶零薅鼗爹爹移毒爹梦妒 图卜1 19 9 8 年世界主要国家的交通事故死亡人数 带 我国当年死亡人数为8 3 5 3 9 人，居世界第一位，是美国的2 1 倍，是日本的 8 8 倍。1 9 9 8 年中国机动车拥有量是5 9 9 1 万辆( 其中汽车1 3 1 9 万辆、摩托车2 5 2 0 万辆、农用运输车1 5 0 0 万辆、拖拉机6 5 2 万辆) ，1 9 9 8 年美国、日本的汽车拥有 量分别是2 0 6 0 0 万辆和7 0 8 2 万辆，而中国当时机动车拥有量只有美国的2 9 1 ， 是同本的8 4 6 。与安全状况较好的国家相比，中国的道路交通事故有以下特点： ll淼ll黧一。 1 ) 事故死亡人数高： 2 ) 事故数及伤亡人数仍呈高速增长趋势； 3 ) 高速公路事故率高于普通公路 事故数据及与在世界上的横向对比表明，我国的道路交通安全状况依然不 容乐观，需要在各个方面，如安全管理、事故预防、交通安全评价等作进一步 的努力，加强研究，改善交通安全状况。 1 2 问题的提出 在道路交通事故频发，交通安全状况严重的情况下，必须从完善道路交通 安全政策与机制、科学分析道路交通安全状况与趋势、强化道路交通安全监督 与管理和全面提高道路交通事故分析与防控水平等方面入手，有效地开展交通 安全工作。其中一项重要的工作，是建立科学的道路交通安全综合评价体系， 定期、系统地评价全国或者特定地区及路段的交通安全水平，准确地把握道路 交通安全现状和发展趋势，客观分析道路交通安全的影响因素，为科学地制定 交通安全策略和措施、有效地开展交通安全监督管理工作奠定坚实的基础。 道路安全评价，是以特定道路交通系统为对象，采用定性或定量方式，对 该系统安全特征做出客观的描述，以便进行评定和比较的过程。道路安全评价 是道路交通安全工作的重要任务，其核心是对于评价对象的道路交通安全状况 及其变化趋势进行客观的描述，确定影响安全的因素以及制约程度，为改善道 路安全提供依据。道路安全评价不仅是安全状况的客观反映，而且可以解析评 价对象的交通安全症结，为分析、改善道路安全提供客观科学的依据，其主要 目的可归纳为：评定特定区域的交通安全状况；预测交通安全态势，提出预警 信息；为交通安全决策提供科学依据。 鉴于道路交通安全系统的影响因素众多，管理效果体现在多个方面，道路 交通安全评价应依据多目标评价原则，建立道路交通安全评价指标体系，以全 面反映评价对象的交通安全属性；将多个描述评价对象不同方面且量纲不同的 定性和定量指标转化为无量纲的评价值；综合这些评价值，得出对评价对象的 一个整体评价。 对道路交通安全评价的研究，可以从宏观的角度，对交通安全进行多因素 4 的分析，从而，对交通事故的产生、预防和道路环境等多方面的工作进行改进。 对交通安全评价的研究还可以促进对交通事故预测等方面的研究，所得到的结 论也可以应用于道路的前期设计改进和道路安全审计工作中。也可以在具体的 路段中，确定事故多发路段，进行道路黑点治理等。 在开展道路安全评价的工作中，早期安全评价在交通安全工作中的重要作 用尚未得到充分的认识，安全评价技术研究的系统性和实践性不足；常用的安 全评价指标数量较少，大都采用传统的四项指标：交通事故发生次数、受伤人 数、死亡人数、直接经济损失等。在在方法上，一般采用事故率法，模型法等； 综合评价以模糊评价、灰色系统理论等方法及几种方法综合应用的层次分析 法。 随着人们对交通安全的重视以及安全评价研究的深入，道路交通安全评价 从内容和方法上都有了较大发展，在安全指标上不仅限于传统的交通事故四项 指标，对道路结构、路网规划、车辆、驾驶员等方面都进行了研究；在方法上， 交通冲突技术、模糊评判等方法也逐步被引入。 但目前的道路交通安全评价研究，宏观评价较多，而建立宏观的评价模型 比较困难，这是因为一方面交通事故影响因素众多，而每个因素都只能反映问 题的一个侧面：另一方面受事故统计资料的限制，建立模型所能选用的指标有 限。在建立评价模型的方法上，模糊数学，灰色理论等应用较多，而人工神经 网络等技术与安全评价的结合等研究尚不够广泛和深入。 道路安全评价是道路安全核查( r o a ds a f e t ya u d i t ，也称作道路安全审计、 检验等) 体系中的一部分，主要侧重于道路安全水平实施界定或预测环节。道 路安全核查分为道路规划设计阶段、施工阶段、运营阶段的核查。本文主要研 究运营道路的安全评价，在道路安全评价指标及道路安全的神经网络评价两方 面进行研究探讨，在道路具体区段内( 范围约为4 - 6 k i n ) 进行量化和评价，结 合道路条件的具体情况与人工神经网络方法进行安全评价方法的应用研究。 1 3 研究内容及技术路线 道路交通安全是一个很复杂的系统问题，涉及到道路、车辆、人、环境等 诸多因素。具体的一个交通事故往往就会有多个的诱因，从如此众多因素中间 确定出影响道路交通安全的主要因素十分困难。因此，如何选定合理的因素和 权重就成为道路安全评价的重要问题。 本研究采用了人工神经网络工具，对道路线形等具体指标进行建模分析， 利用人工神经网络对数据良好的模拟和权重问题的智能分配对道路交通做出 评价。并应用认识和分析较为成熟的道路作为人工神经网路的训练样本，用训 练好的人工神经网络模型评价其他道路的安全性。 具体的技术路线如下： 1 ) 收集道路交通事故资料，确定对交通安全情况认识较为成熟的样本路 段； 2 ) 对道路、交通状况、车辆、人等交通安全因素具体分析，确定评价指 标： 3 ) 综合比较各个安全评价方法，选定人工神经网络为最终评价方法； 4 ) 建立人工神经网络模型，并对其进行样本训练； 5 ) 应用训练好的模型，对具体路段进行交通安全评价； 6 ) 对评价结果进行分析和总结。 第二章、道路交通安全影响因素分析及评价 指标确定 2 1 道路交通安全影响因素分析 交通安全的影响因素很多，涉及复杂的多因素系统性问题。一起事故的发 生，不能把它看作仅仅是人一车路因素中某一独立环节的失调引起的，而往 往是由两个或多个因素共同作用的结果。具体的各大类造成的事故以2 0 0 3 年 为例，如表2 - 1 所示。可以看到，与人有关的因素占到了9 0 以上，这是因为 在交通事故责任认定的时候，倾向于把事故原因认定为人，而真实原因往往被 掩盖，因此我们要认真分析各项因素，尚需从中选择出对交通安全影响较大且 可用于道路安全评价的相关因素。 表2 - 12 0 0 3 年道路交通事故主要原因统计 事故次数 死亡人数受伤人数经济损失( 元) 原因 占总数占总数占总数占总数 数量数量数量数量 ( )( )( )( ) 合计 6 6 7 5 0 51 0 01 0 4 3 7 2】0 04 9 4 1 7 41 0 03 3 6 9 1 4 6 8 2 5】0 0 机械故障 1 9 2 5 9 2 8 94 5 2 74 3 4 1 6 8 2 43 4 01 2 4 4 8 7 7 3 83 6 9 机动车驾驶 5 7 6 1 6 28 6 3 28 0 7 1 07 7 3 3 4 1 7 8 7 98 4 5 63 0 6 2 6 6 2 2 6 19 0 8 9 员违章 非机动车驾 1 8 3 6 52 7 54 4 7 34 2 91 6 5 8 03 3 63 2 4 8 0 5 2 20 9 6 驶员违章 行人乘车人 1 8 7 4 0 2 8 1 6 3 6 16 0 91 4 2 3 52 8 82 5 4 8 6 8 8 7o 7 6 原因 道路原冈 1 0 0 70 】5 2 4 7 o 2 47 0 4o 1 46 9 7 0 5 9 】o 2 1 其他原因 3 3 9 5 45 0 98 0 5 47 7 22 7 9 5 75 6 61 1 7 3 8 8 8 5 33 4 8 7 2 1 1 道路因素 道路环境对交通安全有着明显的影响，其中道路条件的影响最为显著。它 对交通安全的影响主要反应在道路不能满足汽车正常行驶和驾驶员视觉、心 理、反应等需要。下面分别对道路的各方面因素进行具体分析。 1 ) 道路线形对交通安全的影响 道路线形必须满足汽车行驶运动学、动力学要求，同时也应考虑线形对人 驾驶行为的要求。在行车时，驾驶员主要通过视觉、听觉和触觉等感觉器官接 受信息。研究表明，驾驶员每行驶l k m ，会遇到约3 0 0 多种信息，需做出七 十多次决策。需要一方面观察了解前方路段的情况，一方面要驾驶汽车使之适 应前方路段的条件。由于驾驶员顺着路线向前看时，习惯于使视线平顺地前进， 为保证行车安全，道路几何线形应该自然流畅。此外，道路线形的宜人性要求 也是重要因素。如果在道路中有单调或复杂的路段，驾驶员就会因单调而产生 疲劳，或由于道路条件复杂感到危险、害怕等，这就造成道路潜在的危险增加， 很难保障道路交通安全。 直线对交通安全的影响 直线线型简单、同等条件下路线长度最短、便于设计、方便施工，往往被 使用较多，特别在平原微丘地区。但直线也有线形呆板，不易与地形地物、周 围风景相协调的缺点，不易保证道路线形的连续性。直线对交通安全的影响来 自驾驶员的视觉反应和心理承受能力，据资料介绍，驾驶员在直线上正常行驶 超过7 0 秒钟后就会感到单调。因此直线不宜过长，一般认为，直线长度不长 于计算行车速度的2 0 倍( m ) ，否则会带来不利影响。 此外，在同向曲线间插入短直线，驾驶员容易把直线和两端曲线看成反向 弯曲，导致驾驶失误。反向曲线之间的直线过短，不利于超高、加宽的设置， 不能实现反向变化的连续平稳过渡，对交通安全也不利。在长直线上设置陡坡， 下坡时汽车的行驶速度会远大于计算行车速度，极易造成交通事故。因此除应 严格遵守公路工程技术标准的规定外，应根据实际情况，合理使用直线。 平曲线对交通安全的影响 汽车在平曲线上行驶，将产生离心力，由于其作用，汽车将产生横向倾覆 或侧向滑移，也会造成驾驶员“心慌”，引起操作失误。离心力的大小与曲线 的曲率有关系。在同一车速条件下，曲率越大，离心力越大。曲率与交通事故 率的关系见表2 2 。 表2 - 2 曲率与交通事故的关系 曲率每百万车公里交通事故率 m 1 9 4 2 2 3 94 8 4 - 5 9 5 6 6 9 96 1 l o 1 4 92 1 9 1 5 以上2 4 o 因此，为了使汽车行驶平稳，在条件允许时应尽可能选用较大的平曲线半 径。在不得已的情况下选用较小半径时，有如下建议： a 配置适当的缓和曲线； b 合理设置超高； c 处理好前后线型搭配； d 采取限速、分道等标志、标线和防护措施，降低行车速度；避免车辆擦 碰或驶出道路： e 要有足够的视距： f 尽量避免出现大曲率、大转角和陡坡结合的情况。 此外，当曲线的曲度因素较小时，随着曲度因素的减小，发生交通事故的 机率反而在增加，这主要是在曲度因素较小的曲线上，曲线特征极为不明显， 车辆行驶其上驾驶员的操作量极小，感觉与直线上无异，形成交通事故的隐患。 路线纵坡对交通安全的影响 据调查资料分析，在平原地区登记的事故有7 左右发生在上下坡段上， 丘陵地区为1 8 左右，重丘陵地区为2 5 左右。在陡的上下坡段上，发生道 路交通事故的主要原因有三个方厩：一是下坡行驶的汽车驶出路基，或者与上 坡超车的迎面来车相撞；二是在持久下坡情况下，行车速度过快；三是在绕过 9 路边的停止车辆时，与对面来车相撞。第一种类型的事故占较大纵坡路段事故 总数的2 4 ，第二种占4 0 ，第三种占1 8 。在上坡道行驶时，事故特征主 要分布在上坡道的凸部与过了坡顶后紧接着的路段；下坡行驶时，事故特征点 则主要分布在纵断面的下凹部，因为下坡汽车驶入该处时车速达到较高的数 值。 前苏联统计资料表明，坡度越大，交通事故率越高。如表2 - 3 所示。可以 看出，坡度越陡，事故率就越大。当坡度大于8 时，事故率便急剧上升。 表2 - 3 纵坡度与道路交通事故率的关系 坡度( ) 2 34578 事故率( 次， 1 1 51 7 52 531 0 百万车公里) 车辆在坡道上行驶，制动距离随坡度变化而变化。与平道上的制动距离相 比，上坡时制动距离缩短，下坡时制动距离延长。汽车下坡时，道路的坡度越 大，汽车的制动距离就越长，撞及其它车辆和行人的可能性也就越大。汽车长 时间连续下坡行驶时，制动性能降低。由于制动器使用过多，容易使制动鼓持 续处于高温状态，使制动器热衰退，降低制动效能。严重时会使制动蹄片烧毁， 制动失灵，引发道路交通事故。坡道上行驶的车辆因路面附着力变小，影响汽 车的稳定性，因为附着力等于汽车的垂直分重力和附着系数的乘积。在无坡度 的道路上，汽车的垂直分重力等于汽车的总重力：在有坡度的道路上，汽车的 垂直分重力小于汽车的总重力，所以附着力也下降。如果坡度很陡，特别是下 坡时，若使用制动不当，很容易出现侧滑，从而发生交通事故。 竖曲线对交通安全的影响 公路小半径竖曲线对安全的影响主要有以下两点。 a 不能满足视距要求在凸曲线上由于视距不够驾驶员看不到前方情况；在 凹曲线上车辆的前灯照射距离可能不满足停车视距的要求。此外，路线通过跨 线桥时，净空上方的桥会妨碍视线，造成视距不足。 b 汽车在小半径竖曲线上行驶时，受到较大的竖向离心力作用发生颠簸及 使驾驶员和乘客感到不适，造成驾驶失控。 1 0 竖曲线既要保证有足够大的半径，还要保证有足够的长度。在坡度变化很 小时，计算得到的竖曲线长度往往很短，在这种曲线上行车时会给驾驶员一种 急促的折曲感觉。因此，竖曲线的设置除严格按照公路工程技术标准外，还要 结合实际情况具体分析。 线形组合对交通安全的影响 线形组合包括平面线形组合和平面线形与纵断面线形的组合。线型组合是 道路的路线情况变得复杂，增加了驾驶员要处理的信息量，且组合往往使用在 地理状况比较复杂的地区，因此，对交通安全的影响很大。 平面线形组合有直线与平曲线，平曲线与平曲线的组合。直线与平曲线的 组合要尽量避免长直线的尽头搭配小半径平曲线，特别是在长直线的下坡路 段，在尽头的小半径平曲线处驾驶员往往不能及时判定路线情况，来不及采取 措施，造成撞车或翻车事故。两个同向平曲线间插入短直线，容易让驾驶员产 生把直线和两端曲线看成反向弯曲的错觉，导致驾驶失误。当两个反向平曲线 中插入短直线时，由于不能充分设置超高、加宽，不能实现反向变化的平稳过 渡，不能操作自如，对行车也是不利的。 各种道路线形对交通安全的影响可以在交通事故统计数据中体现出来，以 2 0 0 3 年为例，如表2 - 4 所示。可以看出，交通事故与道路的线形息息相关，平 直路段占道路线形的绝大多数，而各种弯道和坡度路段虽然所占比例很少，但 发生的事故数及伤亡数却很大，因此在安全评价时，应对道路的线形给予足够 的重视，尤其是纵坡和平曲线组合的路段。 表2 - 42 0 0 3 年各种道路线型的事故情况 道路线型事故次数死亡人数受伤人数 一般弯2 9 9 1 56 2 0 22 8 2 4 0 一般坡 2 1 0 8 45 2 8 31 9 0 6 7 急弯 6 0 ( ) 91 4 4 16 3 8 9 陡坡1 7 0 24 5 21 6 8 8 一般弯坡 1 2 1 1 03 4 4 9 1 2 9 8 1 急弯陡坡 1 7 8 36 9 32 1 3 9 一般坡急弯3 3 7 51 0 4 03 7 0 4 一般弯陡坡 2 5 9 15 8 32 4 7 9 平直5 8 8 9 4 08 5 2 2 94 1 7 4 8 4 2 ) 道路环境等其他因素对交通安全的影响 除了前述常见的交通安全影响因素外，还有诸如道路构造物，交通管理等因 素，这些因素在各个方面表征了道路交通安全的特性。 视距对安全的影响 为了行车安全，驾驶人员应能随时看到汽车前面相当远的路程，一旦发现前 方道路上有障碍或来车时，能及时采取措施，避免碰撞，这一必须的最小距离称 为行车视距。它是道路使用质量的重要指标之一。 桥涵对安全的影响 桥涵是道路的重要组成部分，大中桥梁往往是道路的控制工程。通常控制着 道路线形设计，施工和维护。桥涵形状、位置和质量对交通安全有较大的影响。 桥址选择应保证与公路线形搭配良好，满足平纵、纵纵配合，上跨桥梁的位 置和弯道未端的桥梁不应出现视线盲区或视线诱导不畅等现象。 桥梁行车道宽度不足时，设置在l 临近行车道两边人工构造物的栏杆与人行道 就会限制道路畅通，高速行车时，会引起驾驶员害怕触及障碍物的反应，从而保 持靠近路中心行驶，车速也会显著降低，有时还会导致汽车相互碰撞。资料表明 桥面宽度比桥头宽度宽时，事故率明显减少，而窄桥对交通安全的影响尤其突出。 隧道对安全的影响 在受地理条件限制的地区，隧道在道路上的使用较多，其对安全的影响也不 容忽视。其中隧道线形及隧道与洞外路段的连接、宽度、照明、标志等对安全的 影响尤为突出。 隧道应尽量设置于平直线上；平曲线上的隧道有许多不利于行车安全的隐 患，如增大通风阻力，不利于自然通风，汽车驶入洞口时驾驶员视野受到限制， 分不清方向，极易发生安全事故。洞外线形配合要有利于诱导驾驶员的视线，提 供开阔的视野。从洞外进入洞内应尽量保持行车方向不变，洞口两端一定距离路 段的纵坡应与洞内保持一致。 人眼对外界光线的明暗变化有一定的适应能力，这种适应能力主要是靠瞳孔 大小的变化以及视网膜上感光细胞对光线的敏感程度的变化实现的。当外界光线 突然发生变化时，人眼更会出现短时间的视觉障碍，这就是人眼的适应过程。不 设照明的隧道洞内比洞外要黑，车辆驶入隧道时，驾驶员眼睛感受的光线由强到 弱突然变化，产生“黑洞效应”，造成驾驶员短暂的暂时性失明，无法辨认障碍 物和方向；而汽车由洞内驶向洞外时，外部亮度突然变强，驾驶员在极强的眩光 下感到很不舒服。均易引发道路交通事故。 路线交叉对安全的影响 平面交叉是道路普遍采用的交叉形式，它的优点是结构简单，造价较低。但 平面交叉口的车流会产生交叉、分流和合流冲突点。每一个冲突点都是一个潜在 的事故点。这些冲突点的数量随着岔路数量的增加而剧增。进入交叉路口的道路 条数越多，事故发生率越高。平面交叉除了各冲突点容易发生交通事故外，车速 过快，视线受阻，行车密度大，混合交通也常导致交通事故。交叉口本身交通情 况就已经比较复杂，因此交叉口范围内若有线形的变化，会很容易引起交通事故。 道路周围建筑物等对安全的影响 道路周围建筑物对安全的影响有妨碍驾驶员和行人视线，造成视距不足，引 发交通事故。主要表现为在主线上行驶的驾驶员看不到路旁即将出现的人、车或 牲畜，在路旁行走或准备横跨道路的人看不到驶来的汽车。因此，不但要在道路 设计时期解决视距问题，也要在道路建成以后切实按照有关规定防止路旁建筑 物、行道树等侵占道路空间；要定期检查道路视线视距情况，确保行车安全。 不封闭的道路穿过村镇时，往往会发生交通阻塞，经常发生交通事故。因此， 公路在经过村镇的时候，交通状况会变得很复杂，速度也会下降，道路的横向干 扰和障碍物也急剧增加。 混合交通对安全的影响 混合交通引发交通事故的原因主要有以下几点。 a 除汽车以外的其它机动车占道或违章行驶； b 非机动车占道或违章行驶； c 行人占道或违章行走； d 交通拥挤； e 容易引起驾驶员心理烦躁、疲劳 在混合交通情况下，如拖拉机、摩托车、农用车等一并在路上行驶，通常情 况下这些车辆的驾驶员、行人在交通意识不强时，很容易占用快车道行驶或者来 回更换车道，影响车辆j 下常行驶。而且当地的机动车辆经常停靠在路边或突然横 穿公路，导致事故发生。 非机动车和行人占道或违章行驶在夜间对安全行车影响也特别大。由于非机 动车及行人目标较小，无尾灯等明显警示标志，往往不易被司机发现，在两车交 汇变光或出现眩目时，更容易发生事故。 2 1 2 车辆因素 汽车技术状况好坏直接影响交通安全，数据统计显示平均有近1 0 的交通 事故是由于车辆故障引起的，车辆因素对交通安全有着重要的影响。 汽车良好的技术状况主要指汽车有良好的使用性能，包括动力性、经济性、 制动性、操纵稳定性、通过性、安全性、舒适性、维修方便性及灯光照明等。 不同车型的上述性能差别很大，对交通安全的影响也不同，表2 5 是2 0 0 3 年 不同车型造成的交通事故伤亡人数。 1 4 表2 - 5 不同车型造成的事故伤亡人数表 汽车类型 死亡人数 占总数( )受伤人数占总数( ) 大型客车4 3 74 63 7 2 85 9 大型货车 3 1 0 83 2 9 1 3 2 9 32 0 9 小型客车 4 3 9 74 6 53 5 2 4 35 5 5 小型货车 1 2 8 31 3 61 0 0 2 81 5 8 专用汽车1 0 81 15 5 6o 8 特种汽车 2 0o 21 0 4 o 2 其他汽车 9 91 15 2 3o 8 从表中可以看到，大型车辆主要是货车造成的事故伤亡较多，小型车辆则是 客车造成的事故伤亡较多。而小型客车占车辆总数的比例较大，这与小型货车造 成的交通事故较多相一致。而大型货车造成的交通事故伤亡数尤其是死亡人数较 多，这说明大型货车引起的事故更为严重，应该引起足够的重视。这也是安全评 价中很重要的一方面。 2 1 3 驾驶员的因素 人对交通安全影响的主要原因在于道路对人的反应特性、视觉特性和心理特 性的影响。 驾驶员在驾驶汽车时，车外的环境信息瞬息万变，驾驶员驾驶的汽车必须随 时适应车外环境的变化。驾驶员主要通过视觉( 8 0 ) 、听觉( 1 4 ) 和触觉( 2 ) 等感觉器官接受信息。人通过接收器官( 视觉、听觉、触觉等) 得到信息后，经 过中枢神经处理，指挥手、脚等运动器官动作来操纵汽车，这种反应特性决定了 人对汽车的操作效果，这不但取决于驾驶员本身，而且与车外环境互相作用。 人从感觉器官获得情报，传入大脑，经大脑处理后发出命令而产生动作，这 一段时间叫做反应时间。制动反应时间是道路设计、施工、维护时选定用以确定 道路的线形、弯道半径、坡度、宽度以及路面状况等各类指标的重要参考因素之 一。 汽车在行进过程中，驾驶员的状态不是固定的，在心理和生理方面受到的刺 激随着外界的条件变化而变化。不良的道路条件及环境会使驾驶员的情绪和中枢 神经处于相对紧张的状态，脉搏、眼动加快，感知变慢，反映时间变长。交通心 理学研究指出，紧张状态对驾驶动作可能产生多种不利影响，如增大失误幅度； 疏忽和操作的不规范性增加；在回忆、储存和处理信息时失误；不能发现刺激的 变化及对此引起反应等，这些心理表现增大了发生事故的机率。 2 2 道路安全评价指标体系的建立 2 2 1 道路安全评价指标建立的原则 道路交通安全是个复杂的系统工程，其中涉及到人、车辆、道路以及交通 环境、交通状况等诸多因素，且这些因素又相互作用、相互影响、相互渗透。若 要对这些因素逐一进行调查、分析和评价是不可能的，也没有必要。因此要选择 对道路安全影响比较大，且有直接关系的因素来分析。对于相互渗透，表征对象 一致或接近的因素，选择其中有代表性且易得到的指标，这样可以简化系统分析 的复杂性，又能客观全面的反映评价问题。总体来说，建立道路安全评价指标体 系应遵循下列原则。 1 ) 科学性 它有三层含义：指标与目标的一致性。它要求应认真分析道路交通安全的 各种影响，找出其主要因素，以便准确地反映目标要求；各指标的相容性。各 指标要协调一致，从不同侧面反映目标的要求，绝不能互相矛盾和冲突；各指 标的相对独立性。同一体系各项指标不能重复，更不能出现等价指标。因为重复、 等价指标不仅会加大指标体系的容量，同时将造成重复评分的现象，无形中提高 了相应因素的地位，增大了其权重系数，影响评价结论的准确性。 2 ) 易得性 指标作为目标的具体规定，应尽量运用能够较为方便获取、易于量化的指标， 以便能够直接从数据资料中得到。这样能够减少评价的工作量，提高评价的效率， 也增加了评价的实用性。 3 ) 完备性 指标体系要全面反映整体要求，不能偏废，重要指标不能遗漏。只有这样才 能准确地反映总体目标的宗旨和要求，否则将偏离方向，出现偏差，给工作带来 人为的损失。应当指出，指标体系的完备性原则并不排除对于一些反映枝节的指 标予以排出，以保证体系的简化和实用，突出重点。 4 ) 可行性 这是要求指标体系简单明了，既具有简约性，又要对交通安全的目标有直接 的关系，能真实地反映出交通安全问题，因此，最终确定的指标应选取代表性强、 有说服力的指标，突出主要因素：提高概括性，适当合并相似因素，使评价更具 可操作性。 2 2 2 确定道路安全评价指标 在前述各项影响因素中，道路交通系统中各方面对交通安全都有不同程度的 影响，但是这些因素对道路安全评价的意义是不同的。针对本文的安全评价范围 和内容，对道路安全因素要有所侧重和取舍，侧重对道路安全本身影响因素的选 取。 1 ) 道路线形 在前述的各项影响因素中，道路因素中各个指标都与安全有很大关系，但是 从分析可以看出，道路线形是最为主要的因素。 道路线形中对安全影响较大的因素有纵坡度、圆曲线及缓和曲线半径、竖曲 线半径和线形组合等，这些因素所引发的交通事故在不同线形发生事故次数的数 据中有着明显的体现，参见表2 - 2 、表2 3 、表2 4 。 纵坡度是其中容易得到且表征方便的指标，纵坡度的大小与交通事故数密 切相关，随着纵坡的增大，交通事故数增加，且最大纵坡超过8 时，事故数急 剧增加。因此，最大纵坡是道路安全一个重要的表征指标。而交通事故不仅与道 路的最大坡度有关，还与坡的连续长度有关，道路的纵坡越长，发生事故的危险 也越大。连续的坡道路段往往是交通事故多发路段。因此，将道路的最大纵坡和 连续坡长作为道路安全评价的两个因素。 在平曲线中，缓和曲线和圆曲线特征较相近，且在实际的驾驶行为中，这 两种曲线也不易区分，而曲线的半径是标示曲线的最直接的特征，曲线半径较小 时，由于转弯时离心力较大，易使车辆失去平衡，造成驾驶操作的困难而产生事 故。由统计数据可知，随着平曲线半径的变小，交通事故数不断增加，因此取最 小平曲线半径作为一个评价因素。 线形组合也是一个很重要的因素，但其不如坡度和曲线半径等指标容易获 得，也往往特征不够鲜明，选取纵坡度和最小平曲线半径已考虑了平纵线形，因 此不再单独把线形组合列为一个因素。 2 ) 道路环境和交通因素 在道路环境方面，平面交叉口是易引发交通冲突和发生交通事故的地方， 且道路中通视不良的地方也往往是这些地方，交叉口的多少也同时说明该路段交 通流的复杂程度，因此，把平面交叉口个数也作为一个评价指标。 由于受地理条件的限制，在一些路段要修建桥梁和隧道，这些路段往往因 地理条件所限，道路周边环境不佳，而桥梁隧道相对于一般道路又是一个突变， 驾驶员往往对这种突变不能很好适应，尤其是桥梁隧道数量较多的时候，因此也 确定桥隧数量为评价指标之一。 各种车型对道路交通的影响也不同，考虑到大型车辆造成的事故较多，且 大型客货车辆对交通安全的潜在威胁较大，若发生事故，后果也比较严重，再加 上我国车辆现行超限运输的实际状况，选取大型车比例这一指标，该指标可以从 交通统计资料中得到。 速度是交通安全的一个非常重要的指标，道路的设计车速与实际车速又有 所差别，实际车速更能体现交通状态，因此选取平均车速作为另一个评价指标。 该指标也可以从交通统计资料