（交通运输规划与管理专业论文）高速公路交通事故预警系统研究.pdf

摘要 随着高速公路交通事业的发展 汽车保有量的持续增加 尽管修建了大量的交通设 施 交通拥挤阻塞 交通安全状况仍然十分严重 高速公路在给人们带来现代交通高效 快捷的全新感受的同时 也一直以它的高事故率 惊人的事故损害困扰着高速公路的管 理者和使用者 本论文立足于高速公路交通事故的基本知识 结合高速公路交通事故的分布规律及 特点 引入风险分析法对高速公路交通安全的影响因素进行分析 通过对高速公路二次 事故的研究 引出事故预警研究的必要性 通过论述交通事故预警基础理论 结合高速 公路交通事故影响范围的研究 分析如何建立一个高效的交通事故二次预警系统 使其 在交通事故发生后 在最短的时间内对路网内后续车流预警 减少二次事故的发生 为 保障高速公路交通安全 完善高速公路事故预警技术提供理论依据 最后建立高速公路 交通事故预警系统指标体系 探讨评价方法 并利用基于层次分析法的模糊综合评价模 型对系统做出综合评价 为高速公路交通事故预警系统的分析与评价提供可靠的依据 论文从一个全新的视角对交通事故预警系统进行探索 在引入风险分析的概念分析 高速公路交通安全的影响因素和基于高速公路交通事故影响区的划分制定预警方案等 方面具有创新性 论文的成果可以为交通事故预警系统的实施提供基础的理论支持和方 法指导 关键字 高速公路 交通事故 影响范围 预警系统 a b s t r a c t i th a sp a r t i a li m p r o v e dt h el i v i n gs t a n d a r do ft h em a s sg r e a t l y w i t ht h ed e v e l o p m e n to f f r e e w a y t h ea m o u n t o fa u t o m o b i l ei si n c r e a s e d q u i c k l y a l t h o u g ht h eg o v e m m e n th a s c o n s t r u c t e dv a s to fi n f r a s t r u c t u r et h ec r a m p e d t h et r a f f i cs a f e t yc o n d i t i o n sa r es t i l lv e r y s e r i o u s t h em a n a g e r sa n du s e r sh a sa l w a y sb e e nf a z e d b yt h ep r o b l e mo fh i g ha c c i d e n tr a t e a n ds e r i o u sd a m a g e i nt h em e a nt i m eo fb r i n g i n gp e o p l eb r a n dn e wf e e l i n gi nh i g he f f i c i e n t a n df a s tm o d e mt r a n s p o r t a t i o n t h et h e s i ss t a n d so ns u m m a r ya n dt h ea n a l y s i so ft h ef r e e w a yt r a f f i ca c c i d e n t s e l e m e n t a r yk n o w l e d g e c o m b i n e d w i t h f r e e w a y t r a f f i ca c c i d e n t sd i s t r i b u t i o na n d c h a r a c t e r i s t i c i n t r o d u c i n g t h er i s ka n a l y s i sm e t h o df o ra n a l y s i st h ei n f l u e n c i n gf a c t o r so ft h e f r e e w a yt r a f f i cs a f e t y b yr e s e a r c h i n gt h ef r e e w a ys e c o n d a r ya c c i d e n t s d r a w so u tt h e n e c e s s i t yo ft r a f f i ca c c i d e n tf o r e w a r n i n g t h r o u g ha n a l y z i n gt h eb a s i ct h e o r yo ft r a f f i c a c c i d e n tf o r e w a r n i n g c o m b i n e dw i t hf r e e w a yt r a f f i ca c c i d e n ti n f l u e n t i a ls c o p e sr e s e a r c h h o w t oe s t a b l i s h e se f f i c i e n ts e c o n d a r ya c c i d e n t sf o r e w a r n i n gs y s t e m s w h i c hc a nf o r e w a r n i n gi n t h es h o r t e s tt i m et of o l l o w i n gt r a f f i cf l o wi nr o a dn e t w o r k t or e d u c e ss e c o n d a r ya c c i d e n t s o c c u r r e n c e s a f t e rc a u s i n gi t st r a f f i ca c c i d e n to c c u r s f o rt h es a f e g u a r df r e e w a yt r a f f i cs a f e t y t h ec o n s u m m a t i o nf r e e w a ya c c i d e n tf o r e w a r n st h et e c h n o l o g yt op r o v i d et h et h e o r yb a s i s f i n a l l yt h ea r t i c l eb u i l tf r e e w a yt r a f f i ca c c i d e n tf o r e w a r n i n gs y s t e mi n d e x e s d i s c u s s i o n e v a l u a t i o nm e t h o d a n du s i n gf u z z yc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o nm o d e lb a s e do na n a l y t i c h i e r a r c h yp r o c e s st om a k e st h ec o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o n p r o v i d e sar e l i a b l ef o u n d a t i o nf o r t h ea n a l y s i sa n dt h ea p p r a i s a lo f f r e e w a yt r a f f i ca c c i d e n tf o r e w a r n i n gs y s t e m t h et h e s i se x p l o r e dt h ef o r e w a r n i n gs y s t e mo ff r e e w a yt r a f f i ca c c i d e n t t h et h e s i s i n n o v a t e di ni n t r o d u c i n gt h er i s ka n a l y s i si n t oa n a l y s i st h ei n f l u e n c i n gf a c t o r so ft h ef r e e w a y t r a f f i cs a f e t ya n dm a k i n gs c h e m eb a s e do nt h ef r e e w a yt r a f f i ca c c i d e n ti n f l u e n t i a ls c o p e t h e p r o d u c t i o no ft h et h e s i sc a ns e r v ea st h e o r e t i c a lb a s ea n dt e c h n i c a lg u i d a n c ef o r t r a f f i c a c c i d e n tf o r e w a m i n gs y s t e m k e yw o r d s f r e e w a y t r a f f i ca c c i d e n t i n f l u e n t i a ls c o p e f o r e w a r n i n gs 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己经公开发表的成果 本声明的法律责任由本人承担 论文作者签名 径莠育 2 中石月z 日 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 径蕹芍 导师签名 歹 麦军 砂7 年碉z 日 砷年乡月2 日 长安大学硕士学位论文 1 1 本课题的来源及背景 第一章绪论 高速公路交通事故预警系统研究 主要以高速公路交通安全为研究对象 根据事 故发生的原因 特点 规律等信息 建立能够预警预控高速公路交通事故尤其是二次事 故的预警系统 并结合国内外对预警系统的评价研究及影响交通安全的风险因素研究 提出影响交通事故预警的指标体系并进行系统评价 该课题来源于国家高技术研究发展 8 6 3 计划 路网环境下高速公路交通事故影响传播分析与控制 课题编号 2 0 0 7 a a l1 2 2 4 8 作为该项研究的内容之一 高速公路交通事故预警系统研究主要是事 故发生前 通过对交通流的研究分析 预控事故的发生 交通事故发生后 在最短的时 间内对路网内后续车流预警 减少二次事故的发生 为有效地控制交通事故影响的传播 保障运输系统的安全正常运行提供有效的理论支持与方法指导 我国高速公路的发展 经过2 0 世纪7 0 年代规划论证 8 0 年代中期实现零的突破 进入9 0 年代后 高速公路建设有了飞速的发展 截止2 0 0 8 年底 我国高速公路通车 里程已超过6 0 3 万公里 仅次于美国 居世界第二 比世界第三的加拿大多出近一倍 1 2 高速公路的发展促使客流 物流 信息流高速运转 极大地提高了运输效率 带来显著 的社会效益和经济效益 然而 高速公路在中国存在和发展的历史不长 对于高速公路 安全管理 交通控制及信息采集与处理的若干关键技术还没有很好地把握 因而有时因 为 高速 而带来的交通安全负面效应令人触目惊心 2 0 0 7 年3 月2 3 日凌晨1 时4 5 分左右 福建省福银高速公路三明尤溪段发生一起追 尾事故 此后的8 小时内 福银高速公路三明尤溪段先后发生6 次追尾 共有2 1 辆车 连环撞 事故造成8 人死亡 6 人受伤 其中一辆赶来救援的1 2 0 急救车也被撞翻 司 机当场遇难 3 京珠高速韶关段2 0 0 8 年2 月1 8 日发生的三车追尾以及由预警 救援不 及时 超车 超载 自然环境等引起的二次事故 造成了1 7 人死亡 京珠高速韶关段 全线封闭 4 西汉高速公路自2 0 0 7 年9 月3 0 日晚6 点正式通车放行以来 事故频频发 生 1 0 月8 日 下行线k 5 0 3 0 0 k 5 5 8 0 0 处先后发生1 0 起交通事故 造成3 6 辆大车 1 3 辆小车相撞 导致7 人死亡 2 2 人受伤 1 0 0 0 余辆过往车辆受阻 西汉高速公路交 通中断 5 1 基于上述问题 为有效预防和遏制高速公路特大交通事故 让高速公路在经济建设 第一章绪论 中发挥其重要作用 本文主要通过研究高速公路交通事故预警系统来预防交通事故的发 生 依据高速公路交通事故分布的规律和特点 结合风险分析对影响高速公路交通安全 的风险因子进行分析总结 通过分析一般意义上的预警系统 进而建立高速公路交通事 故预警系统 指未发生交通事故时的预警系统 通过研究高速公路事故影响范围和传 播机理 建立高速公路二次预警系统 指发生交通事故后为了防止二次事故发出的预警 系统 借鉴国外研究成果和经验 结合影响高速公路交通安全的风险因素 建立高速 公路交通事故预警系统的指标体系 并结合基于层次分析法的模糊综合评价对各指标以 及整个系统进行综合评价 最终为完善我国高速公路交通事故预防技术与预警体系 切 实推动我国高速公路建设和管理水平的提高 保障高速公路的交通安全 促进我国经济 健康快速发展做出贡献 1 2 国内外研究状况 1 2 1 国外研究状况 预警理论的起源可以追溯到1 9 世纪末期 1 8 8 8 年 在巴黎统计学大会上 就出现 了以不同色彩作为经济状态评价的论文 到2 0 世纪5 0 年代 该理论开始进入实际应用 时期 目前 欧美和日本等发达国家基本都己建立先进完善的高速公路预警管理系统 他们通过科技创新和先进技术的不断应用 为高速公路预警管理提供了有力的技术支 持 如美国己经建立起专门的恶劣天气警示系统 除雾技术在山区的高速公路已经广泛 应用 德国在线位移监控和预警系统能够对高速公路本身和周边环境实施预警和检测 并已经在工程实践中成功应用 7 1 美国高速公路针对事故及救援的系统主要包括高速公路事件管理系统 f r e e w a y i n c i d e n tm a n a g e m e n ts y s t e m f i m s 及紧急救助系统 e m e r g e n c yr e s c u es y s t e m e r s f i m s 主要由各州警察和公路巡查队负责 采用计算机管理 拥有巡逻警车及完备的通 讯设备 枪支和应急设备 e r s 主要是对自然灾害和大灾难造成的公路严重破坏进行修 复 用于恢复公路基本交通条件的紧急维修 减少危害 保护设施等 其紧急救援的全 过程称为高速公路事故管理 f r e e w a yi n c i d e n tm a n a g e m e n t f i m 高速公路事故管理过 程是一个相互协调的系统工程 该系统由6 个部分组成 具体包括调查和取证 反应时 间 现场管理 清理时间 驾驶人员信息和恢复交通时间 欧洲及日本等国在上个世纪6 0 7 0 年代就开始进行了智能运输系统 i n t e l l i g e n c e t r a n s p o r t a t i o ns y s t e m i t s 的研究 这种系统提供了一套先进的手段和科学的方法 在 2 长安大学硕士学位论文 大范围内能全方位地控制 有效地进行交通管理 减少交通事故的发生 提高交通运输 的安全性 欧洲的i t s 是将紧急事件的管理融入到先进的交通管理系统和相应的安全控 制系统中 日本紧急事态管理属于先进的道路交通系统中的一个模块 根据多发地震的 实际情况构筑了通过监视卫星的数据和行驶车辆传来的信息 把握受灾时网络和受灾状 况的地理信息系统及紧急救援车辆和紧急修复车辆的线路引导等的多方面的支援系统 7 o 1 2 2 国内研究状况 在我国 预警理论首先在工业企业层次中展开研究 并在企业建立预警管理体系的 原理与方法上取得了一定成果 佘廉教授自1 9 9 3 年在 企业逆境管理 中提出的企业 预警管理理论 是在实证考察和分析我国企业效益滑坡 经营亏损 停产及半停产等逆 境现象的活动规律基础上 探寻企业在顺境状态下的识错防错机理和逆境状态下的治错 化错机理的理论 它针对企业环境和企业经营管理的风险 建立了企业预警管理活动的 原理 运作模式 管理体制 技术方法 对策技巧的系统理论与方法 我国将预警理论引进交通系统要比国外晚 佘廉教授的 中国交通灾害 一书对道 路交通事故 铁路交通事故 水上交通事故 民用航空交通事故的致灾因素与致灾风险 分别进行了系统的分析 并提出用预警分析和预控对策的方法 有效地实现对各种致灾 因子的监测 识别 诊断以及对灾害的日常监控管理和危机情况下的 例外 管理 首 先把预警思想运用到了交通安全管理领域 2 0 0 3 年 余廉教授主持的国家自然科学基金 项目 交通灾害预警系统研究 该研究是以预警理论为指导 以灾害学为基础 涉及 到管理学 心理学 预测理论 对策分析方法 安全理论 保险学 协同论和系统理论 等多学科交叉的一门边缘研究 它通过综合研究运用多角度学科于交通运输管理的实 践 系统地提出了交通行业交通灾害预警理论体系 8 9 由于我国高速公路事业起步较晚 目前还未建立高速公路交通事故预警系统 有关 高速公路交通事故预警系统的关键技术也有待进一步深入研究 0 4 年 胡铁红 1 0 基于 我国高速公路交通事故类型以追尾碰撞和超车侧向碰撞所占比例最大的情况下 研究了 一套有效的高速公路车辆防撞报警系统 0 5 年 邵祖峰 将道路交通安全预警技术引 入城市道路交通安全管理中 设计了城市道路交通安全预警的指标体系与警度的计算方 法 应用主要是绘制了预警指标信号图和预警危机的应对策略 其他应用较少 且预警 技术不成熟 0 6 年宇仁德 1 2 等在给出了预警的相关理论的基础上 提出了预警系统建 第一章绪论 立的理论框架 建设的主要步骤 并将道路交通安全预测与预警系统划分为危机判定子 系统 道路交通预估预测子系统 道路交通安全评价子系统和报警子系统等4 个子系统 进行道路交通安全预警 0 7 易正俊 l3 等按照历史道路交通事故数据分析 把交通事故 分为具有不同特征的道路交通事故类型 归纳造成不同特征的道路交通事故发生的原因 人 道路 车辆 天气等 利用粗糙集理论在事故原因与事故类型之间建立一个映 射规则 为道路交通事故预警提出了既快又简的融合算法 通过安装在汽车上的算法数 据库 建立道路交通事故监测预报系统 根据监测驾驶人可在事故来临之前做出正确的 调控措施 把道路交通事故消灭在萌芽状态中 0 8 年西南大学张弛 1 4 通过对高速公路 交通事故诱发机理的分析 提出了如何建立一个高效的交通预警管理系统 并针对交通 事故预警管理系统 设立各预警指标并对各种指标进行模糊综合评价 对高速事故预警 系统的研究提供了理论基础 但没有指出具体的实施方案 我国虽已将预警理论初步运用于交通行业 但是在高速公路管理上应用还不成熟 对高速公路交通事故预警实际应用的研究几乎没有 本文结合高速公路交通安全风险因 素及根据事故现场处理需要划分的事故影响范围来研究高速公路交通事故预警系统评 价指标和预警方案 为我国高速公路事故预警的应用提供理论支撑 1 3 研究目的与意义 1 3 1 研究目的 1 揭示高速公路交通事故影响的特点 规律 交通安全的风险因素 2 建立一种能够预测 诊断 预防各种高速公路交通事故且符合实际 经济可 行的预警系统 3 制定二次预警方案 使之在交通事故发生后 在最短的时间内对路网内后续 车流预警 减少二次事故的发生 使得高速公路交通运输的安全性能得到提高 1 3 2 研究意义 1 近年来 高速公路交通事故频繁发生 在此基础上针对高速公路交通事故和 二次事故的预警系统进行研究 进一步丰富和拓展了预警系统理论 并为有效确定交通 事故处理方案 尽快消除拥挤或阻塞提供理论依据 2 通过提高决策效率 提高交通组织水平 提高预警系统的智能化水平来控制 交通事故的影响 保障高速公路网络的运行顺畅和运输效率 4 长安大学硕士学位论文 3 目前可见的研究大多是对交通事故的分类 描述及提出了部分的预防措施 尚缺乏对交通事故致因及其有效预防和控制方面的综合系统性研究 所以 综合高速公 路交通安全的风险因素来研究高速公路事故预警系统具有十分重要的现实意义 1 4 研究的内容与技术路线 1 4 1 研究内容 本论文围绕 高速公路交通事故预警系统研究 展开 全文共分四章 各章内容安 排如下 第一章 绪论 论述本课题的来源 国内外研究现状 研究目的 意义以及研究内容等 作为本课 题研究的指导 第二章 高速公路交通事故分析 本章是课题研究的基础 通过对高速公路交通事故的基本知识的总结分析 揭示高 速公路交通事故的分布规律及特点 并引入风险分析对高速公路交通安全的影响因素进 行分析 最后对高速公路二次事故进行分析研究 得出事故预警研究的必要性 第三章 高速公路交通事故预警系统理论研究 本章在充分论述高速公路事故预警的内涵 特点 内容与方法的基础上 结合高速 公路交通事故的特点与交通事故影响范围 重点探讨高速公路交通事故预警方案的制 定 为事故预防工作的展开提供基础 第四章 高速公路交通事故预警系统评价研究 本章首先提出了基于层次分析的模糊综合评价方法的基本原理 详细地论述了高速 公路交通事故预警系统评价的指标体系 最后用多层模糊综合评价模型对高速公路交通 事故预警系统的准确度进行评价 1 4 2 技术路线 本论文以高速公路交通事故预警系统为研究对象 首先对影响高速公路交通安全的 风险因素做出具体分析 其次 分析了交通事故预警的基本理论 研究过程运用文献查 阅 理论和实践相结合的方法 最后 采用定性和定量相结合 指标分析 模型统计等 方法建立高速公路交通事故预警系统评价指标及模型 论文经过提纲确定 草稿撰写 导师批阅 不断修改和补充来完成 论文由四部分组成 各部分内容在叙述和结构上有 第一章绪论 着相互承接的关系 具体技术路线见图1 1 1 5 本章小结 图1 1 技术路线 本章作为论文的绪论部分 介绍了课题的来源 背景 确定了论文研究的目的 意 义和主要内容 深入分析了国内外与本论文研究内容相关的研究现状 并介绍论文拟定 的研究方法和技术路线 为论文展开奠定了理论基础和方法指导 6 长安人学硕士学位论文 第二章高速公路交通事故分析 2 1 高速公路交通事故发展规律 分析高速公路交通事故的特点及分布规律 目的在于根据交通事故的分布情况 找 到事故发生原因 抓住其中具有共性的问题 提出相应的对策和解决方法 对预防事故 发生和减少人员伤亡及经济损失有重大的意义 2 1 1 高速公路交通事故的特点 高速公路有宽阔 平直 分道行驶 全封闭 全立交 有完善的交通安全和交通控 制设施等特点 同普通公路相比 高速公路交通事故有如下特尉1 5 1 6 1 高速公路发生重 特大交通事故的概率较大 所占比例高 高速公路汽车行驶速度高 交通流量大 一旦发生交通事故往往都是恶性事故 后 果严重 一次事故殃及的车辆多 伤亡人数多 其危害性大 更严重的是高速公路交通 事故还易诱发二次事故 进一步造成人员伤亡 带来更为巨大的经济损失 2 单车事故所占比例很大 高速公路上车辆的行驶车速很高 由于横向力的作用 可能使在有超高的平曲线上 行驶的汽车绕外侧车轮触地点产生向外倾覆的危险 由横向倾覆条件分析知道 要使汽 车不产生倾覆 必须使倾覆力矩小于或等于稳定力矩 由横向滑移条件分析知道 由于 横向力的作用 可能使在平曲线上行驶的汽车产生横向滑移 要使汽车不产生横向滑移 必须使横向力小于或等于轮胎与路面之间的横向附着力 所以 车速越快 就越容易发 生事故 3 追尾事故比较多 追尾碰撞是目前我国高速公路各类事故中较多的一类事故 占事故总数的3 0 左 右 诱发的主要原因为 驾驶人精力不集中 致使疏忽大意或措施不当 疲劳驾驶 在高速公路上长时间高速行驶 加之道路景观单一 驾驶人很容易疲劳 导致驾驶人判 断能力和操作准确性下降 异常天气 如雨 雪 雾 能见度低 行车的安全距离 不能保证 同时受到当时路面条件的影响 制动效果难以保障 车辆本身不能满足高 速公路行驶的性能需求 4 事故驾驶人中 新驾驶人所占比例大 由于新驾驶人缺乏行车经验和在高速公路上应急情况的处理经验 很容易因采取措 7 第二章高速公路交通事故分析 施不当而发生交通事故 在有的高速公路交通事故统计结果中 事故驾驶人中驾龄不超 过3 年的达到5 0 以上 5 驾驶入违章操作是引发事故的主要因素 目前 我国驾驶人队伍呈现多元化的明显特点 现有的汽车持证驾驶人中既有通过 严格专业训练培养出来的 也有速成培养出来的 由于我国汽车驾驶人成分的复杂性 驾驶人违章操作行驶是我国高速公路交通事故发生的主要原因之一 2 1 2 高速公路交通事故分布规律 高速公路交通事故相比其他道路交通事故 有其独特的规律性 我国高速公路建设 起步较晚 但发展很快 相对于高速公路的参与者和管理者来说 还是一个新的事物 由于管理方法和观念认识上的不适应 再加上物质 经费条件的限制 目前我国高速公 路运营管理还不尽如人意 与高速运输发展的时代要求还有一定的差距 近年来高速公 路交通事故的分布规律如下1 1 7 j 8 1 事故原因分布 超速行驶 疲劳驾驶是引发高速公路交通事故的主要原因 导致的事故起数 造成 的死亡人数占总数的比例呈逐年上升的趋势 特别是因疲劳驾驶造成的死亡人数增长较 快 2 0 0 8 年因疲劳驾驶造成死亡人数 比2 0 0 2 年增长了近1 倍 超速行驶引发事故增 长速度放缓 得益于近年来我国加大力度治理高速公路超速违法行为 需要指出的是 在高速公路交通事故中 因行人 乘车人 非机动车驾驶人原因引发的事故占有一定比 例 因此对高速公路沿线居民的安全宣传教育有待进一步加大 2 事故时间分布 高速公路交通事故的时间分布是指事故随时间而变化的统计特征 交通事故与交通 活动和交通环境都有着密切的相关关系 交通活动 如交通流量大小 速度特性等在一 年内的不同月份上 一周内的每一天以及一天的不同时段上一般有其固定的规律性 交 通活动所处的自然环境 如季节 天气情况等 其时间变化规律更加明显 因此 交通 事故具有明显的随时间变化的特征 宏观的统计分析可揭示其内在的规律性 3 事故形态分布 高速公路交通事故的事故形态主要为追尾碰撞 撞击固定物 翻车 擦碰 失火等 追尾碰撞一般是由超速行驶引发 撞击固定物主要是由于超速 超车 安全措施不当引 起 翻车主要由于雨 雾 雪等恶劣天气的影响 还有不按限速行驶以及避险措施不当 长安人学硕上学位论文 近年来 因尾随相撞造成的事故起数 死亡人数约占总数的三分之一到二分之一 因撞 固定物造成的事故起数 死亡人数约占总数的四分之一和十分之一 值得注意的是翻车 坠车和失火等单车事故占高速公路交通事故的比例也较高 4 事故交通方式分布 交通流中车辆的类型对交通事故也有一定的影响 与各种车辆的动力性能 车速 外形尺寸 爬坡能力 负载程度等有关 在交通流的特征方面 车辆类型愈多 其速度 差别的范围愈大 则超车就愈多 发生交通事故的可能性就越大 高速公路小型客车事 故多发 与我国汽车保有量结构一致 重型货车事故多发 与我国交通流特性有关 此 外 高速公路上客车事故起数与货车事故起数相当 但货车事故死亡人数明显高于客车 事故死亡人数 5 事故的气候分布 不同气候条件下的交通事故状况有所差异 晴天 因驾驶条件良好 车速较快 且 驾驶人的随意性较大 所以一旦发生紧急状况 难以采取一定措施避免碰撞 由于碰撞 能量大 不可避免的造成严重的事故伤亡 恶劣的气候条件给行车条件增加了困难 更 容易诱发交通事故 雨天行车 路面摩擦系数不到干燥铺装路面的一半 而且摩擦系数 随速度增加而急剧降低 车轮易打滑 严重时将产生 水漂 现象 导致交通事故的发 生 雾天行车 能见度降低 视线严重受限 极易发生恶性追尾事故 可见 交通事故 的发生与灾害性天气关系密切 2 2 高速公路交通安全风险分析 风险分析就是研究风险发生的可能性及其所产生的后果与损失 对交通安全的风险 分析就是要通过对可能影响交通安全的各种风险因素进行识别 再采用定性或定量分析 方法估计各风险因素发生的可能性及其对交通安全的影响程度 为事故预警系统指标的 选取提供依据 2 2 1 风险识别 一般是从交通事故的发生与否 以及交通事故的发生量和事故的严重程度方面来评 判高速公路交通的安全程度 所以 高速公路交通安全风险分析主要是对可能引发高速 公路交通事故的原因进行分析 为此 将所有可能引发交通事故的因子都统称为 风险 因子 2 3 1 9 第二章高速公路交通事故分析 在高速公路交通中 风险可以通过各种渠道 以各种不同的方式发生 引发高速公 路交通事故的原因往往是多因素综合作用的结果 国外的相关研究表明 一起交通事故 的诱发因素平均约为1 5 1 6 个 风险识别的过程包括对所有可能的风险事件来源和结 果进行调查和分析 通过文献 1 6 1 2 2 对高速公路交通事故影响因素的总结分析 从人 车 路 环境等方面 分层次确定出高速公路交通安全潜在的风险点 建立高速公路交 通安全风险因素分类表 如表2 1 所示 表2 1 高速公路交通安全风险因素 风险区域 疲劳驾驶 超速行驶 人 违章停车 的 驾驶人 因 措施不当 素 行车间距不够 疏忽大意 行人横穿公路或违规上路 车辆超载 车辆的因 制动不良 素 车辆爆胎 转向火效 曲线半径 高速 平面线形直线长 公路 曲线转角 交通 竖曲线半径 安全 道路线形 风险 纵断面线形纵坡坡度 因素 纵坡坡长 路 大纵坡与小半径平曲线重合 的平纵线组合 因 陡坡与急弯组合 路面平整度 素 路面 路面抗滑能力 安全护栏 交通标志 交通工程设施与沿线设施交通标线 管理设施 服务设施 交通环境 交通组成 环境的冈 大雾 素 天气环境雨天 冰雪 安全管理法律法规陈j 只 繁琐 l o 长安大学硕t z 学位论文 2 2 1 1 人的因素 在高速公路交通这 具有特定功能的闭环系统中 作为交通参与者的人是影响交通 安全最主要的因素 起着主导作用 由于高速公路实行全封闭交通管制 所以交通事故 中人的原因主要体现在驾驶人的责任 部分是由于行人的违章行为 1 驾驶人的因素 驾驶人在驾车的过程中如果有不安全的状态或不安全的驾车行为 都极易产生交通 事故 主要表现在疲劳驾驶 超速行驶 违章停车 行车间距不够 措施不当 疏忽大 意 视觉车速等几方面 疲劳驾驶 疲劳驾驶是是驾驶人在某特定时间段产生的一种特殊状态 而交通事故可能在这个 时间段任意时间节点上发生 驾驶人由于精力不集中 车辆的行驶轨迹与道路或其附属 设施发生相交 在这过程中驾驶人没有采取躲避措施或者躲避行动失败 导致事故发生 另外 高速公路由于良好的线形和单一的行车环境容易引发驾驶人瞌睡 导致交通事故 超速行驶 高速公路的设计车速较高 如果超速行驶 驾驶人的判断力将受到严重影响 车速 越高 车辆保持直线行驶的惯性越强 方向操纵性就越差 一旦遇到突发情况或障碍物 时 容易造成翻车事故 超速使驾驶人视野受到限制 车速越快 驾驶人的注视点越靠 前 视线则变得越窄 在超速行驶时 驾驶人精神高度紧张 极容易出现操纵失误 导 致事故发生 违章停车 车辆在高速公路上长时间行驶很容易产生故障 而故障的车辆往往又无法驶离高速 公路 此时如果驾驶人不按规定停车或不按相关规定设置故障车警告标志及开启危险报 警灯 则容易使后来车辆无法及时采取措施避让 导致追尾或翻车事故 行车间距不够 行车间距过近是驾驶人在高速公路行驶时容易犯的错误 很多驾驶人对高速公路上 设置的 车速确认标志 认识不够 又无高速行车的经验 致使跟车间距过近而引发追 尾事故 尤其在气候恶劣的条件下 高速公路极易发生多辆车辆连续追尾的恶性交通事 故 措施不当 在高速行驶的情况下 由于驾驶人按低速行驶习惯操纵方向盘 必然导致车辆离心 1 1 第二章高速公路交通事故分析 力过大 或侧滑 或翻车 特别是雨天路滑时更易引发事故 发现突发事件 紧急制动 结果车轮抱死 在车轮定位参数存在左右差异 车轮与地面附着力存在差异的条件下 必然产生方向失控 侧偏 制动横滑 失控而造成交通事故 疏忽大意 车辆在高速公路上行驶时 既没有对向车辆的干扰 又几乎没有行人穿越高速公路 所以高速公路的驾驶人觉得比在一般道路上轻松很多 容易麻痹大意 对高速路上的突 发情况反应迟钝 安全风险意识较弱 2 行人的因素 高速公路全封闭 禁止非机动车和行人上高速公路 但在一些高速公路通过农村的 地方 因管理不严 沿途居民安全意识淡薄 经常可见行人翻越防护栏而横穿公路或违 章上路行走 这些因素对高速公路安全行车构成了严重威胁 而且这些无防护的交通参 与者相对于机动车来说都是弱势交通群体 在交通事故中最容易形成重伤或死亡的重特 大交通事故 2 2 1 2 车辆的因素 车辆是高速公路交通系统的重要组成部分 与交通安全有密不可分的关系 通过对 我国高速公路交通事故的调查 发现引发高速公路交通事故的车辆故障主要有 超载 爆胎 制动不良 失效 转向失效等 1 车辆超载 高速公路上超载现象较为严重 这对高速公路行车环境的安全埋下了很多隐患 超 限超载严重影响车辆的安全性能 增加驾驶人的心理负担和思想压力 对路面造成严重 损害 从而直接或间接地引发交通事故 据统计 道路交通事故中8 0 以上是由于超限 超载运输所造成的 5 0 的群死群伤性重特大交通事故与超限超载有直接关系 因此 超限超载为车辆因素中的一大风险因素 2 车辆爆胎 车辆在高速公路高速行驶中若突然发生爆胎 势必严重影响高速公路的交通安全 有资料显示 车辆在行驶中突然爆胎引发的交通事故占高速公路意外交通事故总数的 3 0 4 0 左右 特别是高速公路刚开始投入使用时 由于爆胎引发的交通事故比例会更 高一些 3 制动不良 失效 制动性能是汽车的主要性能之一 在车辆安全检测和交通事故中 制动性能是重要 1 2 长安大学硕士学位论文 的检查和分析内容 直接关系到交通安全 在高速公路上行驶 如遇前方堵车 前车突 然变更车道等情况 重载货车无法及时减速并采取避让措施 从而引发交通事故 如在 下坡路段有故障车辆或发生事故车辆停留 又极易引发 二次事故 甚至更多追尾事 故的发生 4 转向失效 转向系统是汽车行驶中的重要安全件 转向系的三大组成部分中 任一部分出现故 障或损坏 都将造成行驶方向失控 从而造成重 特大交通事故 2 2 1 3 道路的因素 道路因素在交通事故的发生过程中起着不可忽视的作用 比如许多事故本可以不发 生 但由于道路因素的作用使事故发生了 1 道路线形 道路几何线形要素的构成是否合理 线形组合是否协调对事故的发生有较大的影 响 1 平面线形 直线 汽车在直线上行驶方向明确 驾驶操作简单 但研究表明过长的直线对高速公路行 车安全不利 主要表现在 直线过长易使驾驶人感到单调 疲倦 车间距确认困难 易 产生尽快驶出直线的急躁情绪 一再加速而最后超速 遇到紧急情况来不及反应 这样 很容易导致交通事故的发生 随着直线长度的增加 事故累积提高将远远超过线性规律 另外 随着直线长度的增加 超速行驶及疲劳驾驶造成判断延误使的事故严重性增加 交通事故死亡率基本呈上升趋势 直线长度过长 还会破坏道路线形的连续性 同时会 增加与其相连的曲线路段上的事故率 曲线半径 一定的曲线半径会使驾驶人产生适当的紧张感 从而使交通事故减少 但是 平曲 线半径不可过大或过小 统计表明 1 0 1 2 的交通事故发生在平曲线处 并且在半径 愈小的曲线路段上 发生的交通事故愈多 即曲率越大 事故率也越大 见表2 2 可 以看出 当曲率大于1 0 时 事故率急剧增加 第二章高速公路交通事故分析 表2 2 曲率与事故率的关系 曲率 0 1 92 3 94 5 96 9 91 0 1 4 9 1 5 以上 百万车公里事故率 4 24 85 66 12 1 92 4 0 曲线转角 在平曲线路段上 许多情况下 转角对事故数量的影响 要比曲线半径的影响大 根据事故统计资料 曲线转角与事故率的散点图如图2 1 所示 2 0 0 1 5 0 亿 生 享1 0 0 氅5 0 华 0 斌 4 么 裟二 飞 垒 0 1 0 2 0 3 0 4 05 0 6 0 7 08 0 9 0 路线转角 度 图2 1曲线转角和事故率关系 2 纵断面线形 道路纵断面线形主要表示为道路前进方向上坡 下坡的纵向坡度和在两个坡段的转 折处插入竖曲线 纵断面线形不仅是道路线形的基本要素 同时对交通安全的影响也十 分显著 很多交通事故的直接原因都是由于纵断面线形不良引起的 纵坡坡度 道路坡度对交通事故的形成有直接的影响 上坡时 由于坡度的阻力使车速降低 为了维持汽车的爬坡能力 要不断增加牵引力 如果牵引力不足 制动不及时 就会造 成车辆向下滑溜 引起交通事故 下坡时 由于重力加速度的作用 车辆越来越快 一 旦遇到意外的交通形态 驾驶人来不及采取应急措施 车辆失去控制 就会造成交通事 故 纵坡坡长 坡长对交通安全的影响 通常与纵坡度联系起来 坡长过长 易使驾驶人对坡度判 断失误 长而陡的下坡路段连接一个缓的下坡时 易使驾驶人误认为下一段坡度为上坡 而加速造成超速 进一步分析交通事故在路段的分布发现 长而陡的下坡路段所连接的 平曲线上事故分布较密 1 4 长安大学硕上学位论文 竖曲线半径 竖曲线主要是为了实现变坡点处坡度变化的过渡曲线 包括凸曲线和凹曲线 竖曲 线半径的大小 将直接影响过渡效果的好坏 其对安全行车的主要影响体现在 对行车 视距产生影响 半径越大 所能提供的行车视距也就越大 小半径易造成视距受限 尤 其在凸曲线路段 视距受限增加了交通事故率 竖曲线半径小 还会产生对坡道估计过 陡的视觉差错 导致驾驶不当而发生交通事故 3 线形组合 交通安全的可靠性不仅与平面线形 纵坡有关 而且与线形组合是否协调密切相关 虽然线形标准都符合规范 但组合不好仍然会导致事故增加 随着平曲线半径的减小和纵坡的增大 交通事故率随之增加 大纵坡与小半径 平曲线重合时 行车最危险 交通事故率也最大 当平曲线半径大于2 0 0 0 m 纵坡小于2 时 事故率较低 并且事故率随着平曲 线半径的减小而缓慢增加 当纵坡大于4 时 事故率迅速增加 即使平曲线半径大于2 0 0 0 m 事故率也非 常高 说明纵坡对交通安全的影响程度大于平曲线 当纵坡大于6 时 无论平曲线半径变化如何 事故率都很高 而且一直随着平 曲线的减小而增加 说明在道路设计中要避免陡坡与急弯组合的情况 2 路面状况 路面的平整度和抗滑性也是影响高速公路安全行驶的原因 由于高速公路车速高的 特点 路面上的 个小石粒或路面结构小的破损都可能导致大的交通事故 路面平整度 路面平整度是高速公路路面的两个主要使用性能之一 优良的平整度能保证大量车 辆高速 舒适 安全地通行 而在不平整的道路上行驶产生的颠簸也会影响驾驶人的身 心 影响行车质量 使之身体不适等 从而诱发交通事故 也就是说 事故往往会集中 在平面与纵断面几何特征良好 意料不到会有较高事故数量的路段上 但通常这些事故 地点的路面具有坑槽或波浪不平整的特性 并处于平整路面路段之后 路面抗滑力 路面抗滑力对交通事故的影响主要是指对雨天或者湿路面事故的影响 路面抗滑力 不足的直接后果是导致路面滑溜 此时摩擦系数极小 车辆方向完全失去控制 极易发 生交通事故 第二章高速公路交通事故分析 3 交通工程设施因素 护栏是高速公路交通安全设施的重要组成部分 在防护失控车辆碰撞事故中起 着重要作用 有效地减少了恶性事故的发生 合理设置护栏不但可以减少交通事故 降 低事故的严重程度 还可以诱导行车视线 相反 护栏的等级过低 设置不满足规范要 求 间距 端头设置不合理等都将引起严重的交通事故 道路交通标志设计是交通工程在道路设计 施工和运营管理中的一个最重要的 组成部分 它们不仅体现了如何实现对道路交通流的交通控制和管理 同时也体现了交 通法规和交通路权的执行手段 如果标志传达的信息不清楚 标志板面信息过载 视认 性差等 都有可能引发交通事故 路面标线是引导驾驶人视线 管制驾驶人驾车行为的重要手段 它可以确保车 流分道行驶 导流交通行驶方向 指引车辆在汇合或分流前进入合适的车道 促使更好 的组织交通 但是标线设置不合理 完备性差 与其他设施不配套等极易引发事故 高速公路是现代化的公路 它全封闭 全立交 严格控制出入 车辆驶入高速 公路后 除在互通式立交处可上 下外 基本上是与外界隔离的 服务区的设置可以对 驾驶人提供油燃料 汽车零配件以及保证车辆加油 加水 维修和中途意外事故救助 满足旅客尤其是长途旅客在生活上的要求 提供方便的食宿等 为故障多发车辆提供检 修场所等服务 服务区设置不合理 因驾驶人行驶途中疲劳 车辆维修 清理不及时 导致交通事故 2 2 1 4 环境的因素 高速公路的行车环境是车辆 道路 人共同所处的时间 空间范围 其中影响交通 安全的环境因素大体分为交通环境和天气环境 1 交通环境 在其它条件相同时 行车事故的数量取决于交通量 因为交通量决定行车速度 交 通流的行驶规律以及驾驶人的精神紧张程度 交通量与交通流的饱和度直接相关 而交 通流饱和度影响交通事故的频率和严重程度 因此 交通事故与交通量的大小有密切关 系 图2 2 为交通事故率与交通流饱和度的关系 1 6 长安大学硕士学位论文 交通流 状况 a 事故相对 数量 自 稳 l 稳 饱阻 由定 定 和塞 流流 流 流流 bcdef 7 一 0 20 4 0 5 0 61 0 饱和度 图2 2 交通事故与交通饱和度的关系图 2 天气环境 交通环境因素包括风 雨 雾 冰雪等恶劣气候对行车安全的影响 恶劣气候会影 响驾驶人的视线 容易产生错误判断而发生交通事故 在雨天 冰雪天 路面抗滑能力 减低 因附着力小 容易使轮胎打滑而发生交通事故 尽管不良天气在一年中所占比例 不大 但在此期间的事故率明显高于正常天气 恶劣天气条件下的事故链如图2 3 所示 i 驾驶人 图2 3 恶劣气象条件下的交通事故链 2 2 1 5 安全管理因素 当前高速公路的管理 远远滞后于高速公路的发展 使查纠超速行驶 疲劳驾驶和 违章装载行为存在管理真空 具体表现在 一是高速公路管理体制不顺 职责不清 人 第二章高速公路交通事故分析 员 装备不到位