公路长坡陡坡路段交通安全保障关键技术与示范工程.doc

重大科技项目可行性报告及经费概算项目可行性报告 项目名称 公路长坡陡坡路段交通安全保障关键技术与示范工程项目计划类别 重大科技专项重大社会发展项目 目 录一、立项的背景和意义1二、国内外研究现状和发展趋势32.1 交通事故发生机理及安全评价的研究52.2 长陡下坡交通安全方面研究52.3 长陡下坡交通安全设施方面研究62.4公路长坡陡坡路面性能研究82.5 存在问题和对策8三、项目主要研究开发内容、技术关键及主要创新点113.1 研究目标113.2 主要研究内容113.3 拟采用的关键技术133.4 特色与创新之处14四、项目预期目标164.1 要达到的主要技术指标174.2 应用和产业化前景174.3 获取自主知识产权的情况18五、项目实施方案、技术路线、组织方式与项目分解185.1 实施方案与技术路线185.2 组织方式205.3 项目分解21专题1：人-车-路-环境系统动力模型22专题2：长陡下坡路段交通安全基础技术研究22专题3：长下坡路段评价与改善仿真系统构建技术22专题4：长陡下坡路段交通安全保障技术示范235.3 组织形式与项目分解23六、计划进度安排24七、现有工作基础和条件257.1申请单位简介257.2研究基础257.3 申请人简历277.4 项目组人员结构287.5 项目研究拟投入的主要软、硬件与试验研究设备307.6 已开展的前期调研和分析研究31附表：省级科技计划项目经费概算表32概算编制说明：33一、立项的背景和意义交通事故是世界性的严重社会问题，全世界每年死于道路交通事故的高达120万人，受伤者达5000万。交通事故造成的经济损失在高收入国家为其NGP的2%，中等收入国家为1.5%，低收入国家1%。在美国，每年造成4万多人死亡，200多万人受伤，在欧盟国家，每年有5万多人死于交通事故，150多万人受伤，并有15万多人终生残疾，将近20万家庭因道路伤害而丧失亲人或留下残疾的家庭成员。道路交通事故已成为“现代社会的第一公害”和全世界范围内受到普遍关注的社会问题。交通事故的伤亡与战争、疾病和自然灾害一样，严重地危害人类的生命安全，交通安全成为各个国家所面临的挑战性问题之一。近年来随着我国经济的快速发展，公路交通运输基础设施得到了前所未有的发展。公路通车里程迅猛增长，高速公路已通车总里程达5.3万公里，高速公路通车里程已跃居世界第二位。公路交通的快速发展和汽车的普及一方面给人们的出行带来了方便，另一方面又使人们面临着交通事故高发的严峻形势。20世纪90年代以来，我国道路交通事故发生次数、死亡人数、受伤人数等各项指标均远远超出世界平均水平。虽然自2003年以来我国道路交通事故死亡人数连续6年下降，但2008年万车死亡率仍然达到4.6，位居世界各国之首，远高于全世界平均万车死亡率的水平，而日本只有0.61%。浙江省是我国民营经济发达的省份，近年来汽车拥有量急剧膨胀，公路交通运输繁忙，尽管各部门在交通管理方面做了大量工作，采取各种措施，如重拳严查超载和酒后驾车等，取得显著效果，但由于引发交通事故的原因很多，浙江省交通安全形势依然不容乐观。据统计，2008年浙江省共发生道路交通事故26111起，死亡6063人、受伤28913人、万车死亡率达6.65。交通事故成为人们生命财产安全的最大威胁。浙江省山地和丘陵约占全省土地总面积的三分之二，地势落差大，大量公路穿越多高山峻岭，伴随频繁的隧道、高架桥，长坡和坡陡路段越来越多。由于长坡陡坡路段不利的道路行车条件，容易导致驾驶人员对路面状况估计不足和视觉判断失误，加上时有超载、疲劳驾车等导致操作不当失控，近年来长坡、陡坡路段重特大交通事故发生率呈上升趋势，许多路段成为“死亡坡”、“食人坡”。长坡路段由于汽车失控等导致重特大交通事故时有发生，造成重大的人员伤亡和经济财产损失，严重威胁人们日常出行，给社会和谐稳定带来不利影响。长坡陡坡事故多发一直是公路管理的难点和关键。事实上导致长坡特重大交通事故发生的因素包括驾驶行为、道路状况、气候环境条件、汽车动力性能、现场交通安全防护设施和交通管理服务水平等有关。目前国内外对于长陡下坡路段的交通安全研究还多限于交通事故统计、避险车道、安全治理的定性分析，未有结合驾驶行为、道路几何线形特征与路面抗滑性能，汽车动力特性以及环境影响等诸因素进行系统研究，缺乏针对长陡下坡路段事故发生机理和长陡下坡路段路面抗滑性能指标标准研究，不能从根源角度对长陡下坡的交通安全状况作出全面判断, 尚未建立系统的有针对性的交通安全保障体系。因此，开展长坡路段交通安全保障技术研究并实施示范工程，最大限度降低长坡路段交通事故率和遏制恶性交通事故率抬头，也为其他路段的事故预防提供重要借鉴,这对有效提升公共交通设施服务技术水平是十分必要的，这对当前保障公众生命财产安全和维护社会稳定、促进“平安、和谐浙江”建设，必将起到十分积极的作用。本项目拟针对我国公路长陡下坡路段特大交通事故现象的日益突出的现状，以浙江省典型长下坡路段为研究对象，采用多学科交叉技术集成创新方式，提出“阈值法交通事故机理法”组合模型，分析长下坡路段人-车-路-环境系统动力特性，揭示车辆在长下坡路段轮胎-路面作用机理，建立长下坡路段交通安全评价模型，研究各种长坡路段交通安全设施的原理、特性及适用的条件，利用系统要素模型的集成，形成长下坡路段评价与改善仿真系统，开发浙江省基于人-车-路-环境系统的长下坡路段交通安全综合改善集成关键技术，达到最大程度地减少长陡下坡路段交通事故发生及其造成的损害，形成有效的长坡系坡路段交通安全保障体系。本项目的完成将拥有两项自主知识产权的发明专利，建立起长坡陡坡路段交通安全保障体系，通过示范工程实施，全面提升浙江省公路长坡路段交通安全服务水平。二、国内外研究现状和发展趋势针对交通事故的严重危害和引起的严重社会问题，世界各国正在不同程度地从道路工程、交通工程、汽车工程、安全教育和法律法规等多方面采取对策，制定了诸如“公路安全法”、“汽车安全措施法”、“道路交通法”、“道路运输法”等一系列法律、法规、工程措施。也建立或设立了大量有关交通安全的国际性组织、技术研究协会等，如国际道路联合会，交通和运输工程国际会议，世界安全和车祸预防会议等，以及一些机构和组织，皆在研究各种技术和措施，减少交通事故的危害，降低死亡人数和经济损失，促进人类文明与进步和经济发展，并取得了很多成果。从上世纪60年代开始，各国纷纷建立道路交通安全管理部门，发达国家陆续开始创立国家道路交通技术和科研机构，道路安全决策是其职责之一。例如，成立于1971年的瑞典国家道路和交通研究所，英国道路研究实验室(现名TRL Ltd)，澳大利亚阿德雷德和悉尼事故研究小组以及澳大利亚道路研究董事会。美国在国家交通管理机构内设置了类似的研究机构，以便更直接地参与有关政策制定过程。同时，美国还成立了诸如国家交通安全理事会和交通研究理事会(美国国立科学院的一部分)等正式咨询机构，提供独立的建议和指南。这些全新的道路安全专业研究机构。开展了更大规模的科学研究，带来了对道路安全和干预措施的巨大变化，如为了降低事故率，改善道路安全状况，欧盟道路安全专家委员会1991年提出了欧洲道路安全政策报告，该报告通过分析道路安全状况，提出了60多种技术对策。通过实施这些措施至2000年，因道路交通事故死亡的人数和严重受伤的人数降低了20-30%。2.1 交通事故发生机理及安全评价的研究国内外交通事故发生机理及安全评价研究大体经历了事故统计分析交通事故预测交通安全评价和交通事故预防等四个阶段，国外研究表明，道路安全评价可有效地预防交通事故，降低交通事故数量及其严重程度，减少道路开通后改建完善和运营管理费用，提升交通安全文化，其投资回报是15-40倍。我国的道路交通安全评价与发生机理研究目前处于起步阶段，主要以事后评价研究和交通事故黑点鉴别与改善技术的研究较多，属被动性治理，对减少交通事故的危害性也起到了一些作用，但要从根本上减少和消除交通安全中存在的危险因素，必须从组成道路交通的复杂系统全面入手才能使交通运输安全水平得到根本性的提高。道路几何线形特征、路面防滑性能、隧道、高架桥及路边环境对驾驶员视觉、心理和生理等产生不同程度的影响，例如会引起驾驶员错觉、心理紧张等，从而产生安全隐患，引发交通事故。研究表明，平竖重合时，凹型竖曲线使平曲线显得更平坦，而凸型竖曲线则使平曲线显得更急剧。这种弯道错觉将引发交通安全问题。对浙江省上三高速公路（上虞三门）交通事故的调查分析表明：平凹组合的死亡率、受伤率和伤亡率是平凸组合的2倍左右，表现出较高的事故严重程度；超速行驶是平凹组合的主要原因之一。因此长下坡和连续边坡凹路段的安全性亟待全面深入研究。2.2 长陡下坡交通安全方面研究长陡下坡交通安全问题已引起各国交通专家的重视，国内外对于长陡下坡交通安全方面研究从19世纪末开始展开多方面的专项研究，总体上国外相关研究领先于国内。美国公路与运输协会(AASHTO)2001年发布的公路和街道几何设计政策(俗称“绿皮书”)中指出，对于现有公路来说，只要有需要，避险车道就应该被设置，事故的历史记录(对于新建公路来讲，可参考相似公路上的事故记录)和与工程判断相结合的货车下坡时的运行情况，常常用于确定避险车道是否需要。澳大利亚昆士兰州的公路规划和设计指南，指出在长大下坡存在的地方，在适当位置设置避险车道是合理的。还指出，车辆失控主要是由于过热或机械衰退引起了制动力丢失，或是由于驾驶员在适当时间换低档失败造成的。国内对于长陡下坡的交通安全研究相对滞后，但对于长陡下坡路段重特大事故频发的情况已引起国内研究人员的高度重视，但还局限于对于事故发生原因、预防措施的定性研究。北京工业大学的刘倩文等人以某高速公路重大交通事故的统计分析和典型事故案例为基础数据，分析了长大下坡安全隐患中的若干关键问题，并指出避险车道应设置在越界频率高的地段。郑蔚澜、白书锋等对公路避险车道平均阻尼系数的进行了研究；张建军在连续长大下坡路段避险车道设置原则研究一文中分析了典型车型在长下坡路段等速行驶时各种制动方式下的制动器温度，确定以无辅助制动方式下车辆后轮制动器温度为设置避险车道的依据，并依此建立车辆在长大下坡路段行驶时制动器温度与下坡坡度、下坡速度和距坡顶距离之间的关系模型。我国近年来一些长大坡沥青路面抗车辙性能研究，一定程度提高路面行车安全性。我国目前对长陡下坡交通安全的研究主要还处于事故的统计分析研究，国内一些研究机构和部门几年前开展了事故多发地段治理和道路安全评价的初步研究，但目前尚没有提出比较完整的道路交通安全评价系统的框架，主要还是依靠历史数据和经验，且主要研究集中于车辆安全技术方面，在人和路方面的研究却相当欠缺。2.3 长陡下坡交通安全设施方面研究防撞护栏安全设施是使偏离正常行使轨迹的车辆与护栏发生碰撞而被减弱或被阻止，从而减小或避免二次事故的发生。在长陡下坡路段行驶车辆若发生事故，所造成危害较其它路段更严重。因为偏离行驶轨迹的失去控制车辆下行过程中势能转化为动能，使车辆移动速度更大，在与护栏发生碰撞时，二者碰撞产生的撞击力更大，护栏及其地基产生过大的塑性变形和破坏。国内外对公路护栏有大量研究，但长坡陡坡路段的特殊性专门研究很少。所以对长陡下坡路段的安全设施应进行专门研究，并进行特殊设计。在长陡下坡信息控制方面，以往的研究和目前的实践主要集中于分散站点式区域管理与控制，无法对全线运转状态统一调度与管理，很难从总体上掌握全线信息和控制，更不能建立整体上相互联系的统一网络系统，因此目前的研究对突发事件处理迟缓，对车辆长下坡通行没有良好的信息指导，缺乏现代化管理手段，对道路信息知之甚少。高速公路发展又正处在信息科技高速发展的时代，计算机网络技术、自动控制技术、通信技术、电子技术和信息处理技术日新月异，这些新技术与高速公路建设理论有机结合，完全可以使高速公路对信息快速传递、处理，对事件快速准确响应，即使高速公路敏捷化，达到交通流的诱导与控制的协调。从国际道路交通安全发展趋势看，道路交通实质上是一个人-车-路-环境耦合的大系统。长陡下坡路段交通安全保障关键技术应从人-车-路-环境耦合的微观角度对长陡下坡交通安全进行研究。因此，面向人-车-路-环境的长陡下坡交通安全保障技术将是未来发展的主流趋势。长陡下坡交通安全保障技术的未来发展趋势对人-车-路-环境系统模型构建、路段交通安全评价技术、交通安全设置技术提出了更高的要求。不但要求技术具有科学性，能从本质角度揭示交通事故发生的机理；同时也要求交通安全保障技术实用、高效，通过典型工程示范实践，加以推广。2.4公路长坡陡坡路面性能研究近年来公路长陡下坡路段路面研究的较多集中在抗滑、抗车辙和抗剪切是。针对公路长坡陡坡路面抗滑性能和抵御载重汽车轮胎重压和制动动力作用方面通过运用新材料新技术达到提高路面抗磨耗（车辙）和使用性能目的，虽然取得取得一定效果，但由于重车作用在路面的机理非常复杂，问题未能得到根本解决,还需要进一步深入研究。国内外在长陡下坡路段路面抗滑研究方面，主要集中在原材料选择和混合料设计上，其要求或标准与正常路段相同。选择较好表面特征的集料、设计较大的构造深度的混合料，可以显著提高路面的抗滑性能。沥青路面抗滑性能随气候环境因素、车辆荷载作用次数等变化而变化。从行车安全角度考虑，长陡下坡路段路面的抗变形、抗剪切及抗滑标准应比正常的路段高，且在不同气候环境应不同。在结合重车轮胎对路面作用，考虑行车安全角度，目前尚缺乏建立长坡陡坡路面的抗滑指标体系，并为交通安全保障体系提供技术基础。2.5 存在问题和对策我国公路交通事故率居世界首位，长坡陡坡是公路交通事故多发地段，并往往是特重大事故，尽管近年来国内外对公路长坡陡坡路段交通安全开展一些专题研究，提出一些安全保障措施，取得一定效果，但由于影响公路长坡陡坡路段交通事故的原因很多，包括驾驶行为、汽车动力特性、路面抗滑性能以及气候环境影响等。在对其运行过程的交通安全机理和交通安全管理等方面还缺乏有力技术保障措施。当前存在主要如下问题：（1）我国目前长坡陡坡路段的交通安全管理还缺乏系统的技术规范和标准体系，长坡陡坡为公路特重大交通事故的多发路段现象一直存在。（2）对诱发事故的原因尚未从人-车-路-环境综合考虑，不能充分有效发挥现有的交通安全标志和警示标志设置等安全设施作用，现有技术规范尚未形成，许多新建公路往往在开通运行过程才呈现各种交通安全隐患，进行改造也缺乏技术依据。（3）对实际长坡路段的汽车动力特性、驾驶行为和路面动力性能的规律性认识不足，缺乏建立交通安全保障体系的必要技术基础（4）路面抗滑性虽已有有大量的抗滑和抗车辙性能研究，但从实际交通运行过程中由于环境（温度、雨水）和汽车轮胎碾压长期作用，其性能指标将不断发生变化，其对正常车辆行驶安全影响缺乏研究，没有形成技术指标和评价体系。（5）汽车行驶缺乏对道路几何线形与行驶错觉、驾驶行为（生理、心里、驾驶习惯）、长坡路面抗滑指标体系、汽车行驶动力特性、安全设施功能与效果关联性系统研究。（6）长坡陡坡路段交通事故发生往往是多因素造成，尚未从人-车-路-环境综合因素考虑建立起切合浙江省公路实际的交通安全保障体系。（7）很多交通安全标志、减速和紧急避险车道、交通监控设置等，仅依据有关规定和经验，由于缺乏切合实际的技术研究分析，未能充分发挥应有作用。（8）在采用先进计算机、信息通讯等技术手段进行交通现场监控和预警方面，其实时性和自动化识别跟踪和气候环境等情报有效信息发布等方面，许多关键技术有待进一步解决。针对长坡陡坡路段人-车-路-环境耦合的大系统进行交通安全关键技术研究和开发研究，并通过示范工程实施和应用推广，可以揭示公路长坡陡坡路段交通事故诱因诸因素的相互影响和联系，并由此提出切合浙江道路通行实际情况的交通安全保障体系，从而大大提升浙江公路交通安全服务水平。【主要参考文献】1裴玉龙，马骥.道路交通事故道路条件成因分析及预防对策研究.中国公路学报，2003年10月，第16卷第4期；2梁夏，郭忠印，方守恩.道路线形与道路安全性关系的统计分析.同济大学学报，2002年2月，第30卷第2期；3刘运通.道路交通安全指南.人民交通出版社，2004；4 Margie Peden, Richard Scurfield, David Sleet etc.刘光远译，世界卫生组织.(世界预防道路交通事故伤害报告.人民卫生出版社，2004；5余志生主编.汽车理论.机械工业出版社，1981年8月第一版；6许洪国.道路交通事故分析与处理(第二版).人民交通出版社，2004年10月；7马继延，刘新春，黎晓波.云南省道路交通事故统计资料汇编(2003).2004年9月；8郭忠印，方守恩等.道路安全工程.人民交通出版社，2003；9刘志强，葛如海，龚标.道路交通安全工程.化学工业出版社，2005；10黎晓波，王文杰等.“道路交通事故预测预防和综合定量评估分析与研究”研究报告1998年5月；11王文杰，杨国光.道路交通事故多发路段的主成分分析法及改善措施的研究.公安交通科技窗，2004年第5期；12陈胜云，汪亚干，张剑飞编著.公路设计指南.人民交通出版社，2000年8月第一版；13Federal Highway Administration, Speed Prediction for Two一Lane Rural HighwayR，Washington: Federal Highway Administration， 2000；14 Federal Highway Administration, Synthesis of Safety Research Related to Speed and Speed LimitsR，Washington: Federal Highway Administration, l999；15FHWA.FHWA Study Tour For Road Safety Audit，1996；16 Department of Transport. Road Safety Strategy一Government Strategy for Road Safety 2004一2006. www. transport.ie；17Sany,R.Z.and P.D.N. Francis,Improving traffic safety: a new systems approachJ. Transportation Research Record 1830, Paper No.03-3180, 2003.18翁仲江. 不可忽视长下坡导致制动失灵. 浙江农村机电,，2007(3).19许源, 朱顺应. 王红等.基于交通效率、安全和特定交通组成的纵坡合理坡长,公路，2008(1).20 赵小纲,马岳峰等. 浙江省高速公路交通事故伤亡特点分析, 中华创伤杂志,2003年11月第19卷第11期.21李明国，牛晓霞，申爱琴，山区高速公路沥青路面抗车辙，长安大学学报，2006年11月。三、项目主要研究开发内容、技术关键及主要创新点3.1 研究目标针对目前浙江省长坡陡坡路段容易发生特重大事故的严峻现状，考虑汽车动力特性、路面行车条件、驾驶行为和环境等影响，通过现场调查和室内外试验、理论分析和计算机仿真分析，建立浙江省长坡陡坡路段基于“人-车-路-环境”系统交通事故分析体系，在此基础上，研究和开发公路长坡陡坡路段交通安全保障关键技术，通过示范工程实施和验证，达到有效减低公路长坡陡坡路段交通事故率，并遏制特大重大交通事故的发生，有力提升现有公路交通安全服务与运营管理水平。3.2 主要研究内容（1）基于人-车-路-环境系统的长下坡路段动力特性分析导致长坡路段事故与驾驶人员的驾驶行为、汽车上下坡动力特性、气候环境对驾驶视觉和路面抗滑性能等诸因素影响紧密相关，道路系统中诸要因素相互耦合失调是诱发长坡路段交通事故的主要原因。因此全面分析人-车-路-环境系统的耦合关系，根据浙江省公路长陡坡路段特点，从道路几何线形特征、路面防滑性能、隧道、高架桥对驾驶员视觉、心理和生理以及现场驾驶行为、环境影响等方面研究，进行典型载重车（大货车）、超载车（不同超载率）的加减速、制动等动力特征，驾驶员驾驶行为特征等方面对人-车-路-环境系统动力特性进行分析。提出“阈值法交通事故机理法”组合模型，用于人-车-路-环境系统的事故机理分析。（2）基于动态响应的长下坡路段评价与改善仿真系统构建通过建立驾驶员模型、汽车动力学模型、道路模型和环境模型，建立汽车动态响应的人车路环境闭环仿真模型，构建互动虚拟仿真系统，研究各种复杂路况条件下长坡段事故诱发因素和发生概率，最大限度消除交通安全隐患。（3）长下坡路段交通安全评价技术研究通过现场交通调查和道路几何特性和路面性能和环境测试评估，统计道路系统中诸要素失衡诱发交通事故的概率，分析人（驾驶员驾驶特性）、车（车辆性能）、路（道路线形设计、几何条件、标志设置等）、环境（自然环境和地理环境）以及耦合条件下对公路交通安全综合评价技术。研究从耦合关系角度提出道路事故多发路段鉴别技术。（4）长下坡路段路面抗滑性能指标标准研究基于长陡下坡路段特点和车辆轮胎-路面作用机理，从提高行车安全性考虑，研究不同气候环境条件下（干燥、湿润、潮湿）长陡下坡路段路面抗滑性能指标标准，运用道路材料学，设计满足极端气候环境条件下（潮湿）长陡下坡路段路面抗滑性能指标标准的路面材料。（5）基于决策优化的长下坡路段交通安全设施设置技术研究从长陡下坡的特点出发，基于驾驶员自身行为决策优化特征，提出描述诱导策略的离散动态Stackelberg博弈模型，并对此诱导策略进行模糊化处理，得到最终可发布的动态行驶诱导信息，通过可变信息板（VMS）实现诱导与控制的集成优化，并对已有的道路安全设施包括标志标线、防撞护栏、避险车道、长陡下坡的载重车加水点、现场安全预警的设置的进行系统技术研究，形成一套切实可行的长陡下坡安全设施保障设置技术体系，为长陡坡路段现场安全管理提供有效的技术依据。（6） 基于人-车-路-环境系统的长下坡路段交通安全综合改善集成技术研究综合运用汽车运动学、驾驶员心理学、路面工程学、路线安全几何特性和交通安全设施保障等相关技术，对基于人-车-路-环境系统的长下坡路段交通安全综合改善集成技术展开研究，包括驾驶行为规范、路面防滑现场视频监控、现场视频监控实时处理、不良气候环境条件下行车安全控制及交通警示标志、减速与避险车道的设置与安全评估。（7）技术完善与示范工程实施通过以上研究成果，在典型长坡路段进行示范实施，并进行现场监测，完善和补充交通安全保障关键技术，形成系统的长陡坡路段交通安全设施设置现场监控、管理以及预警体系，为进一步推广应用创造有力条件。3.3 拟采用的关键技术 （1）采用先进的非接触汽车性能智能化测试设备，进行典型长陡下坡驾驶行为和汽车行驶动力特性调查，提出“阈值法交通事故机理法”组合模型，分析诱发交通事故的驾驶行为因素。（2）自主开发研制具有国际先进水平的多环境大型路面动力加载与测试室内试验测试系统和公路防撞护栏碰撞测试系统，进行长坡路段路面在不同环境和汽车动力和轮胎特性作用下路面抗滑性能与防护设施安全性研究，并建立安全评价指标体系。（3）基于计算机图像智能识别的道路路汽车行驶动态捕捉与分析开发技术。（3）针对驾驶行为和汽车动力特性、路面抗滑性能和气候环境影响调查和测试数据，全面分析人-车-路-环境系统的耦合关系，建立人-车-路-环境系统的动力特性模型，为建立交通安全保障体系提供理论与技术基础依据。（4）构建长下坡路段评价与改善仿真系统的逻辑结构和物理结构，建立汽车动态响应的人车路环境闭环长坡路段数值仿真模型，为制定长坡路段交通安全技术保障对策提供有力的工具。（5）依据人-车-路-环境系统的耦合关系，研究长下坡道路诸要素失衡诱发交通事故的概率因素，从耦合关系角度提出公路长坡路段事故黑点鉴别技术。分析交通安全设施设置对系统产生的效果，基于驾驶员自身行为决策优化特征，提出描述诱导策略的离散动态Stackelberg博弈模型，通过可变信息板（VMS）实现诱导与控制的集成优化，形成具体的长陡下坡交通安全保障关键技术。3.4 特色与创新之处项目在服务浙江省公路交通运行安全管理基础上，在国内外首次综合汽车驾驶行为、路面抗滑特性、安全防护设施性能、气候环境等诸方面分析研究成果，建立长下坡路段人-车-路-环境系统动力特性和公路长下坡路段交通安全评价模型，研究各种交通安全设施的原理、特性及对长下坡路段的安全控制适用的条件与改进措施，结合驾驶员自身行为决策优化特征，构建基于人-车-路-环境系统的长下坡路段交通安全综合改善集成技术体系,通过实体工程实施，非常有效地提高现有长下坡路段的行车安全性，具有很好的示范作用，也为今后浙江省其他路段的交通安全管理体系建立提供技术依据。本项目运用多项先进的交叉技术进行集成化创新，预期可取得多项重大技术进步。主要创新性有：（1）从驾驶员视觉特性、道路几何特性和汽车行驶特性角度出发，揭示长坡路段驾驶员错觉与道路线形(坡度、弯道半径和超高)及路边环境的相互关系，建立长坡错觉程度与道路平纵线形参数之间的统计关系模型，提出行车错觉治理的道路线形设计与交通安全设施设计的基本原理、原则、方法和错觉治理对策。（2）提出“阈值法交通事故机理法”组合模型，构建长陡下坡路段人-车-路-环境系统动力特性，并由此建立浙江省长坡事故多发路段甄别模型。（3）研究不同气候环境条件下长陡下坡路段路面抗滑性能指标标准，提出极端气候环境条件和不同汽车轮载作用下长陡下坡路段路面抗滑性能指标适宜性的评价指标体系，并设计相应的路面结构结构和和相关材料组成。（4）从人-车-路-环境系统角度详细研究各种交通安全设置的安全特性及适用条件，基于驾驶员自身行为决策优化特征，提出描述诱导策略的离散动态Stackelberg博弈模型，通过可变信息板（VMS）实现诱导与控制的集成优化，提出长陡下坡安全设施设置优化技术和具体路段重车驾驶行为规范和安全防范措施。（5）综合运用汽车运动学、驾驶员心理学、路面工程学、路线安全几何特性和智能道路汽车行驶识别与监控等相关技术，研究和开发长陡下坡路段交通安全保障关键技术，建立相关的评价与改善仿真系统理论基础。形成长下坡路段交通安全综合改善集成技术系统。四、项目预期目标本项目研究成果针对浙江省长陡下坡路段普遍存在交通安全隐患的突出问题，研究相关交通安全保障的关键理论与方法并进行交叉技术集成创新，达到减少浙江长陡下坡路段的交通事故和遏制重大事故发生，提供基础理论依据和保障关键技术的目标。本项目将以论文、研究报告和示范工程形式提供理论体系、基础模型、关键技术和工程应用等方面的研究成果，以示范工程研究和实施形式提供长陡下坡路段交通安全保障关键技术体系。项目计划3年完成，实现总体目标。预期达到的技术指标如下：4.1 要达到的主要技术指标（1）构建符合浙江省公路特点的长陡下坡路段人-车-路-环境系统动力模型，并由此建立长坡路段事故多发路段甄别模型；（2）提出不同气候环境和汽车行驶动力特性条件下长陡下坡路段路面的抗滑性能指标标准；（3）分析人-车-路-环境系统中诸要素失衡条件，提出长陡下坡安全设施设置改善和优化技术；（4）设计一个方法简单可靠、运算速度快，符合交通信息实时处理要求的长陡坡路段交通信息预分析和处理方法；（5）形成一套切实可行的长陡下坡安全设施设置和改善对策；（6）依据项目研究成果，选择若干长陡下坡路段进行交通安全保障关键技术的工程应用实施，对浙江省公路长坡路段额度交通安全保障提供和重要示范，达到有效浙江省降低现有长下坡路段事故率和遏制恶性事故发生。（7）提交专题报告3份，研究报告1份，发表论文10篇（其中SCI、EI不少于5篇），申请专利2项。4.2 应用和产业化前景截止2008年底，浙江省公路总里程已经达到10万公里，其中高速公路突破3000公里，而浙江省为多山省份，通过本项目建立交通安全保障关键技术体系涉及工程建筑、新材料、信息与计算机、通讯交通防护设施、电子监控制造业，浙江省交通安全设施技术创新有重要的推动作用，而进一步在全国推广，必将将产生巨大的社会和经济效益，其前景十分良好。4.3 获取自主知识产权的情况本项目研究的长陡下坡路段交通安全保障关键技术具有自主知识产权，为我国普遍存在的长陡下坡路段交通安全隐患的消除和改善提供重要技术支持，将获得以下研究成果：（1）研究成果报告：完成与项目研究成果相关的完整研究报告；（2）通过示范工程，形成交通安全保障体系并进行推广应用；（3）学术论文：国内外核心刊物上发表论文10篇以上；（4）申请专利2项。五、项目实施方案、技术路线、组织方式与项目分解5.1 实施方案与技术路线本项目研究工作将从现场长坡路段的道路几何特性与路面防滑性能测量与测试，交通流特性和驾驶行为与事故调查、环境与安全设施调查分析，综合运用道路几何特性与路面防滑性能分析技术、道路安全设施试验测试研究技术、现场汽车驾驶行为数据采集与分析技术、系统进行长坡路段事故诱因和预防对策研究，并通过示范工程予以实施，形成系统的公路长坡路段交通安全保障技术。项目将从人-车-路-环境系统动力模型建立、基础技术研究、长下坡路段安全保障技术体系建立与应用技术研究与示范四个层面上进行，如图1所示。图1 项目实施的技术路线第一层面：人-车-路-环境系统动力模型建立。针对浙江省高速公路和其他等级公路若干典型长坡路段实际交通运营情况，进行交通流量、汽车类型和实际轴载、驾驶行为的现场调查与分析，运用汽车运动学、驾驶员心理学、路面工程学等多学科的理论方法完成。该层次的研究工作主要是分析典型长陡下坡路段特点，建立人-车-路-环境系统动力模型，包括道路几何线形特征、路面防滑性能、隧道、高架桥对驾驶员视觉、心理和生理等的影响，典型载重车（大货车）、超载车（不同超载率）的加减速、制动等动力特征，驾驶员驾驶行为特征等方面等。该部分工作内容将在已有掌握资料的基础上，联合研究、交通管理、公路运营与维护、设计等相关单位人员进行。第二层面：基础技术研究。该层次研究长陡下坡路段交通安全保障关键技术，包括长坡路段路面抗滑性能指标标准体系研究，长陡下坡路段交通安全评价技术研究、交通安全设施设置技术等。该部分研究内容将结合典型路段调查分析，与国内外交通安全、心理学、交通运输等研究领域的专家广泛交流，运用系统工程、管理科学、运筹学、计算机科学、网络理论、控制理论等综合方法研究完成。第三层面：安全保障关键技术体系建立。该层次研究将以第一、第二层次的研究成果为基础，通过设计仿真系统的逻辑结构和物理结构，结合长坡路段现场汽车驾驶行为和事故调查分析和计算机互动仿真研究, 构建浙江省长下坡路段评价与改善系统体系,提出长下坡路段评价与改善仿真系统构架和体系。这一层面通过多学科理论方法的综合运用加以完成。第四层面：应用技术与示范。该层次研究综合第一、第二层次和第三层次的研究成果，通过选择浙江若干高速公路及其他公路典型路段进行应用技术实施与示范，包括对现有长坡路段道路路面抗滑性能、交通安全防护设施、监控的设施软硬件、现场安全监管体系进行评估和技术改善，通过示范工程的实际运营进行长陡下坡路段交通安全保障关键技术验证和完善，为本研究成果的应用与推广打下良好的基础。5.2 组织方式在项目负责人由申请单位的道路交通安全学术带头人担任，采用项目负责制，充分发挥多学科交叉技术优势，并根据专业内容分解成若干各专题，采取如下组织方式，以保证本项目的顺利进行和完成：1.项目负责人定期召集项目主要研究人员进行技术研讨和沟通，通过不同学科领域研究人员的学术和实践经验的技术交流，并适时邀请国内外有关专家，进行学术研讨，建立良好的工作机制。2通过各参研单位研究人员的经常性相互交叉技术交流，并适时邀请交通建设、运营管理专家咨询，广泛收集和镇求意见，达到学科交叉、成果交流，有机地组织项目各项研究，确保完成本项目的研究内容，达到预期目标。5.3 项目分解根据项目总体研究方案、主要研究内容和拟解决的关键科学问题，依照项目所确定的总体目标，从如下几个方面设置四个专题。本项目专题设置的结构包括四个方面：第一层主要是针对浙江省的长陡下坡的特点，建立人-车-路-环境系统动力模型。该层次的研究工作主要是分析浙江省典型长陡下坡路段特点，建立人-车-路-环境系统动力模型，包括道路几何线形特征、路面防滑性能、隧道、高架桥对驾驶员视觉、心理和生理等的影响，典型载重车（大货车）、超载车（不同超载率）的加减速、制动等动力特征，驾驶员驾驶行为特征等方面等；第二层主要研究长陡下坡路段交通安全保障关键技术，包括长陡下坡路段交通安全评价技术研究、交通安全设施设置技术等；第三层为：长下坡路段评价与改善仿真系统构建研究，它同时为第一、二层的项目研究提供理论指导；最底层的项目工作内容为长陡下坡路段交通安全保障关键技术的技术示范，它为将来长陡下坡路段交通安全保障关键技术验证与推广服务。下面分别阐述项目分解的各专题有关内容。专题1：人-车-路-环境系统动力模型主要研究内容：n 人-车-路-环境系统四要素的界定与分类；n 基础要素的特性分析；n 基础人-车-路-环境系统动力模型构建。专题2：长陡下坡路段交通安全基础技术研究主要研究内容：n 长陡下坡路段交通安全评价技术；n 长陡下坡路段事故多发点快速甄别技术；n 长陡下坡路段交通安全设施设置技术。专题3：长下坡路段评价与改善仿真系统构建技术主要研究内容：n 提出改善仿真系统的定义；n 设计改善仿真系统的逻辑结构和物理结构；n 长坡路段汽车行驶行为的智能视频自动跟踪与预警技术研究与开发 n 研究长下坡路段评价与改善的安全保障技术；专题4：长陡下坡路段交通安全保障技术示范主要研究内容：n 长陡下坡路段交通安全保障应用技术研究；n 长陡下坡路段实体工程交通安全保障技术验证与示范。5.3 组织形式与项目分解本项目分现场测试、室内试验和理论分析四个专题。现场调查测试由依托单位和合作单位共同完成，依托单位负责理论分析工作室内外试验，合作单位负责应用研究与示范工程实施与成果应用推广。整个项目的进度由项目负责人统一组织管理，并建立严格的组织管理措施和完善的项目质量与进展监管制度。（1）依托单位（申请单位）任务主要进行现场测试、室内外测试与试验，理论分析和安全保障技术的研究工作，具体承担以下工作：1项目总负责，组织协调各参研单位开展的工作；2进行现场测试和调查，针对人-车-路-环境系统开展理论、室内外测试和试验研究，建立长坡陡坡路段交通安全保障体系；3为示范工程实施提供技术保障；5主笔制定项目的可行性报告、项目申请书，中期检查和验收材料，编写项目分阶段报告和结题总结报告，专利申请。（2）合作单位任务主要进行现场调查测试和示范工程实施和推广应用，具体承担以下工作：1开展现场调查和资料收集，配合依托单位现场测试中并提供现场测试条件；2开展交通安全保障应用技术研究，在建设过程、运营管理与维护中进行交通安全保障关键技术的应用研究。3.提供自筹资金，组织和实施示范工程实施，包括设计、施工、验收和运营管理与维护。六、计划进度安排2010年度：完成实施方案编写；人-车-路-环境系统动力模型的构建。长陡下坡交通安全基础技术研究；示范工程试验段实施。在本年度，拟发表论文2篇。2011年度：完成长陡下坡路段评价与改善仿真系统构建技术。安全保障关键技术体系建立，示范工程试验段总结，示范工程全面实施。在本年度就项目取得的阶段性成果召开专家咨询会，听取专家建议，期间公开发表论文3篇，并邀请国外相关领域研究专家2人访问交流。2012年度：研究成果集成及程序开发；示范工程工作观测与验收；完成项目结题与成果验收工作。在本年度撰写相关论文5篇，发布已取得的技术成果。并邀请国外相关领域研究专家2人来华访问交流，申请专利2项实施计划进度见图2.图2 实施计划甘特图七、现有工作基础和条件7.1申请单位简介本项目由高校与公路建设和运营管理单位共同合作申请。申请单位具有雄厚的交通工程、计算机与信息控制等领域技术力量和一批先进越的试验设备。拥有计算机辅助设计与图形学国家重点实验室、工业控制技术国家重点实验室、土木工程试验中心、道路实验室，并有共享大型动力加载系统、即将建成的大型复杂环境室内路面动力试验系统等，为本项目提供了坚实的工作基础。合作单位是一家国有公路投资、建设与运营管理企业。已通车和在建山区高速公路投资达一百多亿，为交通部示范样板工程，有高级技术人员数十人，在长坡公路建设与管理积累一定的经验，所属工程为本项目研究和示范实施提供良好的基础条件。近年来主持交通科研项目4项，取得显著的社会和经济效益。7.2研究基础项目申请单位具有雄厚的交通安全相关交通安全基本理论研究、技术开发能力和良好的示范工程推广条件。项目组由交通建设与安全领域研究人员为主，并融入计算机与信息控制技术等多学科研究人员组成，形成以中、青年为主的技术成熟、富有创新精神、充满生机的多学科交叉集成技术开发研究团队，并保持与国内外前沿领域同步研究水平，相关研究工作基础归纳如下：（1）人-道路-环境对道路行车安全的基础理论研究。已经开展了驾驶员视觉特性研究，通过计算机三维模型及动画模拟、现场调查、观测和试验、驾驶模拟器试验、交通事故调查分析，研究了驾驶员错觉与道路线形(坡度、弯道半径和超高)及路边环境的相互关系，发展了透视图分析方法，建立了错觉程度与道路平纵线形参数之间的统计关系模型，提出道路行车错觉治理的道路线形设计与路边环境景观设计的基本原理、原则和方法，提出不同线形和路边环境条件下的错觉治理对策，并已经形成对策库，主要研究人员作为公派访问学者在世界著名道路安全专家工作2年，去年回国。（2）公路交通事故多发路段事故诱因分析与对策研究。针对公路交通效率及安全是人、车、路、环境等多种因素综合影响的结果，特别是在事故多发地点处（事故“黑点”）， 从道路条件、交通条件和环境条件影响因素中确定事故主要诱因并采取相应的对策和治理措施，根据灰色系统理论等提出评价公路交通效率及安全的指标体系，提出相应的技术改造对策，供有关部门参考和实施。（3）现场重大交通事故预防与控制研究。相关主要研究人员长期参与我国许多重大事故勘察和事故预防处置，有丰富的交通事故预防和处置丰富经验，并熟悉浙江省道路交通安全现状。（4）道路安全设施性能研究。先后承担并完成多项路面防滑与灾害性能、防撞护栏安全性、动态交通管理信息处理等相关研究项目，积累了路面材料和表面改善技术、防护设施设置、事故人员逃生与救援等研究成果。（5）交通管理与控制研究。相关主要研究人员长期从事应急交通疏散、交通诱导、交通控制方面研究，主持或参加了国家973项目、国家“十五”科技攻关项目和国家863计划等多项科研任务，对于各类公路交通的诱导、监控与控制有着丰富的处理经验。（6）基于视频的长坡路段现场汽车驾驶行为监测技术研究。项目组成员近年来基于图像模式识别和视频前景提取与分割技术，在视觉对象的实时处理和智能分析方面进行了相关研究，这为长下坡路段车辆驾驶行为中的智能内容理解和特殊事件自动预警提供了技术基础和支持。7.3 申请人简历项目负责人：教授，博士，主要研究方向为交通基础设施防灾与交通安全新技术,为依托单位的交通安全研究领域学术带头人。近年来先后主持并完成高速公路沥青路面路用性能试验研究等交通领域课题6项，均达到国内领先或国际先进及以上，其中一项达到国际领先，并先后获2005年及2006年省科技进步三等奖，作为主要成员参与了“道路几何特性与行车错觉”等国家自然科学基金2项，为中国公路学报及国内多所211高校学报的特约审稿人。近五年已发表学术论文三十余篇，其中被SCI、EI检索12篇,编著并出版路基路面工程一书共80余万字。项目主要成员(一)：高级工程师，总工程师，从事公路建设与运营管理技术工作，十几年来先后主持和参与多项高速公路重大工程建设与技术管理，目前主持某高速公路项目技术工作，该项目为交通部示范样板工程，近3年结合工程实际主持并完成包括高速公路沥青路面抗车辙性能研究等交通科研项目3项，产生显著的社会和经济效益,在交通领域核心期刊发表论文多篇。项目主要成员(二)：教授级高工，项目特邀技术专家，长期以来从事交通安全与交通运行管理工作，公安部特重大交通事故处理专家组成员。参与我国交通事故勘察等标准起草工作，浙江省特重大交通事故首席专家，在道路交通事故诱因分析和预防对策方面积累非常丰富的经验，已在交通安全领域核心期刊发表论十几篇。7.4 项目组人员结构项目组人员组成结构合理（见下表），在专业结构组成上包括了从事道路路面工程、交通安全、交通信息控制技术等多个技术领域，由有具有扎实基础理论和重大项目主持经验道路工程、交通安全管理、交通信息控制技术领域的资深专家与年富力强的中青年科技人员组