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《中国交通工程学术研究综述•2016》系列之道路交通安全
发布时间:2016/07/26

1道路交通安全(同济大学王雪松老师统稿)

1.1交通安全研究基本框架(中南大学黄合来老师提供初稿)

湖北快三  道路交通系统是由人-车-道路-环境等要素构成的动态复杂系统。道路交通系统中每个要素自成子系统又相互作用,交通事故是由各个子系统自身出现问题或相互间作用失调而导致。道路交通安全研究的基本框架(图2)可概括为:探究交通参与者、车辆、道路环境、事故救援等子系统各项风险因素与交通事故的关系,提出针对性的干预手段或改善措施,以达到降低事故风险和减轻事故伤害严重程度的目的。


  事故前,主要关注事故的发生机会和发生概率。事故发生机会指某个或某些交通参与群体、某个或某类道路网络和交通设施、或某种事故形态所面临的发生机会;事故发生概率则是指给定单位事故机会后,事故发生的条件概率。事故发生过程中或事故发生后,基于交通参与者的事故应对、道路交通安全设计、车辆被动安全、紧急救援和医疗救治等特征,最大程度降低事故伤害严重程度和其他损失是主要的关注点。

  事故潜在风险因素众多,可以涵盖道路交通系统所有相关要素,包括交通参与者、车辆、道路环境及紧急救援服务等。对于交通参与者,现有研究一方面关注机动车驾驶人年龄、性别、驾龄及驾驶能力等,另一方面侧重于探究攻击性驾驶、愤怒驾驶、酒后驾驶、分心驾驶及疲劳驾驶等危险驾驶行为[330]。其他弱势交通参与者,如行人、自行车和电动车骑乘人也是重点关注对象。道路与环境方面,研究主要关注道路网络布局、道路及交通设计、交通控制、主动式风险管控及环境条件等对交通安全的影响[331]。对于车辆安全,可划分为主动安全和被动安全[332]。主动安全研究集中于车辆智能防撞技术方面,如车辆碰撞预警系统、车道偏离警告系统等;被动安全关注车辆安全设施的设计和优化、车辆安全测试法规的制定和应用,以及车辆碰撞协调性等内容。此外,事故发生后的紧急救援服务,如事故识别和报警、救援资源分布与调度、紧急疏导及医疗救治[333]等也是重要的研究方向。

  道路交通安全干预手段和改善措施主要通过“4E”科学策略实施,即工程(Engineering)、教育(Education)、执法(Enforcement)和急救(Emergency)。工程是指基于工程设计手段的事故预防及改善,教育主要指以学校和社会为主的驾驶技能与交通安全意识培训,执法是由交通管理部门依据相关法律法规对交通行为进行监督和管理,急救则包括救护运输服务以及紧急医疗救治等。针对道路交通复杂系统,采取合理的组合策略,才能最终实现交通安全改善的目标。

  本节依次对交通安全规划、设施安全分析、交通安全管理、交通行为分析、车辆主动安全、中国交通安全技术标准与规范这6个方面中有价值的研究成果进行系统梳理和评述,并结合中国道路交通安全研究前沿,提出推进中国道路交通安全理论研究和实践管理进程的对策建议。

 

1.2交通安全规划(同济大学王雪松老师提供初稿)

  交通安全受道路交通系统规划、设计、建设、运营、管理、维护各个阶段的影响,考虑到交通规划对塑造交通系统的深刻影响,交通安全应该在规划阶段就得到足够的重视和充分的考虑。交通安全是纽约等国际大都市最新一轮综合交通规划最为关注的主题[334-335]。但由于宏观层面交通安全研究的不足,导致在交通规划阶段缺少可用的方法和工具来评价不同规划方案的安全性。

  国际上已经开始思考如何在交通规划的各个阶段充分考虑交通安全[336],并且开始定量研究道路网络特征、区域交通特征及区域其他影响因素与交通安全的关系。中国的一些学者也开始从定性的角度分析交通安全规划在中国的重要性。

  国外宏观安全研究是从分析交通事故的空间分布规律开始,1995年,Levine等[337]通过研究夏威夷火奴鲁鲁地区交通事故在主干道网络上的分布,发现交通事故在空间分布上具有一定的规律。为了进一步研究空间特征变量与交通安全之间的关联性,Levine等[338]使用修正的多元线性回归方法建立了人口普查街区(Census Block Group)交通事故总数与相应人口、就业、道路交通特征3类影响因素之间的统计关系。考虑到区域之间存在空间相关性,空间统计方法逐步被用到了宏观安全分析中,Quddus[339]研究了英国伦敦基于贝叶斯空间统计模型分析选区层面(Ward-level)的交通事故与影响因素之间的关系。

  宏观安全模型研究的另一个目的是和交通需求分析的结果进行衔接,在交通规划阶段评价规划路网的安全性。基于这样的设想,Lord等[340]提出使用负二项回归建立反映规划路网特征的交通安全模型,用于交通规划过程中分析路网规划方案的安全性,然而其在定量分析时采取了把整体的路网拆分为独立的交叉口和路段的建模策略,这实质上是传统的微观层面的安全分析模型,同时其分析的因素也只考虑了预测交通量。然而该学者通过研究规划层面道路、交通网络安全特性的构想的确是很有价值的。Lovegrove等[341]湖北快三通过案例分析了宏观安全模型应用于交通分析小区(Traffic Analysis Zone,TAZ)交通改善方案评价的可行性。

  目前宏观交通安全研究主要集中于4个方面:(1)建模策略与分析单元选取;(2)宏观层面交通安全影响因素提取和分析;(3)比较不同的统计分析方法,以期更加准确地分析影响因素与交通事故之间的关系;(4)面向区域交通安全评价的理论和应用研究。这些研究的进展与不足具体如下。

 

1.2.1建模策略与分析单元选取

   为了能够方便地使用人口普查数据,美国的一些研究使用了基于人口普查区的小区划分[342];为了能够更好地利用交通规划的数据,一些研究基于交通分析小区进行安全分析[343-344],一般几个人口普查区组成一个交通分析小区,有时二者的边界不吻合,所以人口、社会经济指标集聚到交通分析小区时需要进行大量的数据处理。为了比较不同行政区的安全差异,一些研究基于县这一层面进行宏观安全分析[345],但是在这一层面高度集计使很多因素的作用无法分析。英国部分研究[337-346]基于选区(Ward)进行分析,不同的研究单元会影响分析的结果,Abdel-Aty等[347]对比了3种不同建模单元(交通分析小区、街区组、人口普查区)对于宏观因素分析的影响和建模的优劣,发现相较于人口普查区和街区组,交通分析小区更适合在宏观安全分析中作为分析单元。Wang等[348-349]提出了新的宏观安全建模策略,把事故划分为主干道事故和交通分析小区内部道路事故,基于美国佛罗里达州Orange 县的研究发现主干道事故更多与主干道的特征相关,而小区内部道路事故与小区内的人口、道路网络特征关系紧密。

 

1.2.2宏观层面交通安全影响因素提取和分析

  国外宏观交通安全研究主要从区域特征的3个方面进行了分析:区域人口经济和土地利用特征、区域道路网络特征和区域交通运行特征。已有研究中反映区域人口特征的常用因素包括人口总数、总户数、人口密度、老年人口和非老年人口数;反映区域经济水平的常用因素包括就业人数、失业率、户均小汽车数等;反映区域土地利用的常用因素为各类性质的用地面积。已有研究中反映道路网络特征最常用的因素有区域内交叉口规模和道路设施规模。已有研究中反映交通运行特征的因素包括交通流量、路网平均车速、区域平均车公里数和体现拥挤程度的区域平均饱和度。

  已有研究用到的区域特征仅仅是以区域为单位的设施数量的简单累计(如区域交叉口总数),这些对区域道路交通特征的简单提取并不能充分考虑不同区域之间的道路网络结构差异和交通运行差异,没有从路网功能属性、网络拓扑结构深度挖掘造成交通运行状况以及事故发生的根本原因。针对这一不足,Wang等[348,350]分析了美国佛罗里达州Orange县的道路网络空间特征,找到了一种能够较好描述道路网络特征的分析指标(Meshedness),初步分析了不同路网形态(离散型、尽端路加环形路、混合型、平行区县、方格网)的安全性。

 

1.2.3宏观安全研究空间统计分析方法

  区域事故频率具有非负性、离散性、非正态分布等特点,根据经验,事故频率服从泊松分布,但是泊松分布均值等于方差的假设往往与实际不符。负二项分布回归基于泊松分布但设定误差服从Gamma分布,负二项分布被广泛用在宏观安全分析模型中[351-352]。简单的统计模型要求被研究的对象是独立分布的,然而安全数据具有复杂的空间分布,对空间特征的忽略将大大影响安全水平估计的准确性和鲁棒性。为克服传统事故预测模型的局限性,空间统计分析方法尤其是贝叶斯时空统计模型逐渐成为安全分析领域的一个前沿研究方向[353]。考虑到宏观安全数据的复杂空间分布,Quddus[339]使用了分层贝叶斯统计分析方法(Bayes Hierarchical Models)。许多学者利用分层贝叶斯模型对空间相关或时间相关问题进行了分析[354-355]。基于贝叶斯空间模型,Wang等[348]湖北快三对交通分析小区路网空间结构和主干道、内部道路事故关系进行了研究,通过设定条件自相关(Conditional Autoregressive, CAR)的先验分布对交通分析小区空间相关特性进行了考虑。

 

1.2.4面向区域交通安全评价的理论和应用

  从揭示区域层面交通安全的特征出发,研究人员将宏观安全模型用于区域交通安全评价,并进一步运用到交通规划方案制定和安全性比选中。交通安全模型用于交通规划的研究有:Lovegrove等[356]使用负二项回归方法建立了交通安全模型以评价温哥华地区实施交通需求管理政策对于交通安全的效果;应用该模型对比分析温哥华地区新的交通规划方案实行与否的安全水平差异[357];使用以上的交通安全模型为温哥华地区某邻里区域规划方案的制定提供安全评价。Pirdavani等[358]在基于活动的出行模型预测提高燃油价格对于交通分析小区内出行量的影响之后,利用安全分析模型预测该项措施的交通安全效益。宏观安全分析数据处理非常繁琐,为了能够促进社会、经济、交通改善的安全影响评价,Washington等[359]湖北快三开发了交通安全规划方案评价软件(PLANSAFE),但该软件离实用还有较大距离。

 

1.3设施安全分析

1.3.1道路设计安全评估(同济大学王雪松老师提供初稿) 

1.3.1.1道路安全审计  

湖北快三  道路安全审计指的是按照一定的评价程序,采用定性和定量的方法,对道路交通安全进行全面、系统的分析与评价,目前道路安全审计以普通公路和高速公路的安全分析评估为主。道路安全审计贯穿道路生命周期的各个阶段,需要从整体上把控道路设计、运营的安全性,而相应的安全审计规范或指南则通过指导工程实践,发挥实际作用。

  范围内,道路安全审计的相关研究和法案大多出现在20世纪八九十年代,英国、新西兰、澳大利亚、美国、德国等较早开展了相应的研究。1980年代末期,英国率先研究建立了公路安全评价体系,通过分析影响交通安全的关键指标是否满足对公路安全性进行间接评价,道路安全审计成为英国全境主干道、高速公路建设与养护工程项目必须进行的程序。澳大利亚道路交通运输局(Austroads)在2002年出版了《道路安全审计》第2版[360],提出“道路安全以人为本,为道路使用者设计”的原则,强调在设计中考虑所有道路使用者,并制定了评价清单。1995年,美国正式提出《Road Safety Audit:A New Tool for Accident Prevention》[361],对安全性和道路及其环境的影响、保证安全的设计参数取值都做了详细论述。2006年,美国FHWA编写的《RoadSafety Audit Guidelines》[362]湖北快三详细说明了安全核查的一般步骤以及不同阶段(规划阶段、初步设计、施工图设计、通车前、建成后等)的核查内容,并指出安全核查应由独立、称职的团队操作,应具有前瞻性等。

  中国道路安全审计的相关研究也在1990年代开展,但这部分的研究并不系统、全面。《公路设计交通安全审查手册》[363]湖北快三一书是较早用于实施交通安全审查的工具书,内容包括安全检查表、安全设计指南及安全审查实施程序。其中“交通安全审查表”章节由专家提出的250个问题组成,“交通安全设计指南”章节针对250个问题进行了具体的分析并给出了应达到的标准。2004年原交通部颁布的《公路项目安全性评价指南》(JTG/T B05—2004)是中国使用最为广泛的道路安全审计指南。该指南对中国具有代表性的高速公路、一级公路开展调查研究,对交通事故、公路几何指标以及车辆运动车速的关系进行统计分析,在参考欧美等国道路安全评价成果的基础上,提出了中国高速公路和一级公路安全性评价的内容、方法和标准。2016年交通运输部发布了《公路项目安全性评价规范》(JTG B05—2015),该规范是对2004版《公路项目安全性评价指南》的全面修订和补充,体现了“平安交通”的发展要求,其在评价道路的安全性时仍然以车速差(运行车速与设计车速的差值、相邻评价单元的车速差值)作为评价指标,并完善、补充了其他各等级公路的速度计算方法。

  中国的评价指南在编写之初主要参考欧美的车速、事故模型,但中外的驾驶人特性、道路设计建设水平存在差异,模型需要更多中国道路安全数据的标定。尤其对于特殊设施路段、组合线形路段,现有的规范没有特别考虑且在评价时偏向定性,因此道路设计的安全性评价标准仍有许多工作有待开展。

                                                                                                                  (文章摘选自:中国公路学报)