公路安全性評價與安全設計

2021-06-21 17:10:14 字數 4731 閱讀 3695

(交流材料)

交通部公路科學研究院

周榮貴2023年3月

改革開放三十年來,特別是2023年以來的近10年,公路交通實現了跨越式發展,高速公路里程年均增長5千公里,截至2023年底,全國公路總里程達到373.02萬公里,其中高速公路6.5萬公里,初步形成了以北京為中心,橫貫東西、縱穿南北、覆蓋全國、連線周邊的等級公路網路。

我國的公路建設只用10餘年的時間就走過了西方發達國家(半個世紀)的發展歷程,取得了舉世矚目的成就。

然而與我國高速公路建設成就不和諧的是交通安全形勢不容樂觀。特別是地形複雜地段和互通立交區域內,交通事故的絕對量與相對水平居高不下,事故嚴重程度和人財物損失也相對較大。據資料統計,國外高速公路每百公里事故發生率僅為普通公路的1/3,每百公里的事故死亡率僅為普通公路的1/2~1/10,而交通流量卻是普通公路的10倍左右。

高速公路被認為是安全程度最高的公路。但是,目前我國高速公路交通事故的發生率、死亡率與國外發達國家同型別公路的交通事故相比要高出很多。高交通事故不但給國家和人民生命財產造成巨大的經濟損失,還破壞了公路的基本服務職能,使得國民最基本的安全出行需求無法保障,給交通行業帶來了極大的負面影響。

通過對交通事故調研及生成機理的研究發現:公路交通事故的發生與道路使用者、道路設計、交通流與車輛、交通環境等影響因素有著系統的關聯。如果產生交通事故的幾個因素同時存在,則交通事故難以避免。

但如果(消除)其中乙個誘因特別是消除道路本身的安全隱患,就會有效地阻止交通事故的發生或極大地降低事故的嚴重程度,從而改善公路的整體交通安全水平。

公路是一條三維空間的帶狀實體,一旦路線的幾何引數確定並按設計規範建成通車後,其安全效能即安全空間也就確定了。換言之,正是由於道路設施能提供一定的安全空間,那麼在良好的道路環境、駕駛行為與車輛狀況下,是可以保障行車安全的;但當道路系統中環境、駕駛員與道路設施等其他因素產生變化時,就會使道路交通原有的安全空間縮小,使交通事故風險上公升。如果產生交通事故的幾個因素同時存在,則交通事故難以避免。

在交通管理部門提供的交通事故報告中,引起交通事故的最主要原因是由於機動車駕駛員失誤,比例高達87%,而道路因素不足1%。

如果由此而得出結論,認為道路條件在交通事故中的作用是微不足道的,這不僅不符合事實真相,並且還會使道路工作者忽略自己的責任,在道路設計時過多地強調降低工程造價,而忽視為道路交通提供足夠的安全保障。

在人、車、路及環境構成了交通系統中,一起交通事故的發生,往往是由兩個或者多個因素共同作用的結果。除醉酒和疲勞駕車外,只是由於駕駛員一方面的錯誤,決不會引起最嚴重的事故。理論上,要求駕駛員對各種道路因素的變化應立即有所反應,而且在某種程度上要有所預見,如果道路設計中存在突變,即設計連續性不好,這種要求是苛刻的,特別對於陌生的駕駛員來說是不可能的。

因為人不是完美的,駕駛員對前方道路風險的感知是基於目前的道路狀況的,不是憑空設想的,再加上部分駕駛員開車存在僥倖心理,無意識地更加降低了對風險的感知能力。這樣一旦遇到緊急情況,在高度緊張狀態下,就極有可能犯錯誤,出事故。

基於以上情況,(對)事故成因中的「人為失誤和錯誤」的事故成因進行深層次分析,發現除少量事故是真正由於駕駛員粗心引起的以外,大量的事故是由於複雜困難的行駛條件引起的,而困難的行駛條件則與道路規劃、設計以及養護有關。部分地區高速公路存在人、車、路不協調的事故黑點路段就是例證。

事故機理分析表明:道路因素是引發事故的最深層次的原因,它會直接和間接引發事故。良好的道路條件在很大程度上可以減少事故的發生,不良的道路條件則可以促使事故的發生。

前蘇聯學者通過對境內公路13,000餘起道路交通事故進行分析,在仔細考慮了事故發生地道路的特徵後,得出這樣的結論:不良道路條件的影響是70%交通事故發生的直接或間接原因。歐洲聯合經濟委員會在關於預防道路不幸事件問題的研究中也同樣指出,70%的事故是由於道路的缺陷所致。

即使是由人的因素導致的事故,也隱含著40%左右的道路因素。同時,大量事故多發地點的存在,同樣證明了道路因素在事故的發生中起到相當重要的作用。道路在保證交通安全方面的作用十分明顯,其投入、效益比為 15:

1 ~ 40:1。開展道路安全設計研究,將很大程度地可以降低事故的發生率,提高道路的服務水平。

複雜的道路條件引起的事故比例

長期的資料積累、大量的研究成果顯示,公路路線設計方案以及設計要素的取值,將通過與駕車人、交通環境的互動作用而影響到行車安全。安全特性不佳的道路設計,將使得公路運營後產生不利安全行車的潛在道路因素,有些發展成為「事故黑點」。

實踐表明:一些不「違規」的設計,往往在承載實際的駕駛行為時產生出功能偏差,車輛的實際執行速度要遠高於路段設計速度,產生了高車速與低線形的矛盾。圖1是國內60km/h山區高速公路存在的一處事故「黑點」,該處道路線形是600公尺長直線末端接半徑為125公尺的平曲線,縱坡坡度為1%,指標滿足規範的要求。

但據連續三年交通事故資料統計,此處發生事故佔平曲線上事故數的21%,雖然在曲線前設定了60km/h的限速標誌,但事故仍屢有發生。觀測表明:彎道前的車輛實際行駛速度達到96km/h,遠遠超出了該曲線60km/h的設計速度標準,撞擊外側的橋梁護攔的事故時有發生。

因此。超速行駛是事故發生的主要原因。

但如果進一步分析事故原因,我們會發現「曲線前的長直線直接誘發了駕駛員的高速行駛」,而標誌設計過於平和,缺少針對性,沒有告知前方危險的道路條件,也沒有速度干預措施,加上大部分司機對前方道路風險的感知能力較差,不會主動降低車速。就出現了按60km/h設定超高的彎道,無法適應車輛以96km/h的高速行駛,而一旦遇到緊急情況,忙中出錯就會出現撞擊護攔事故。而在增設了警告、線形誘導標誌和施化震動減速標線後,事故明顯減少。

圖1 某事故黑點

國外的研究表明:要提高道路交通安全狀況,關鍵的一步就是進行交通安全評價, 認清其安全水平, 明確改善物件, 進而制定相應有效的安全改善措施。安全評價作為現代安全管理模式,最能體現以人為本和預防為主的理念,對交通安全所起的技術保障作用日益突顯,成為消除隱患、防範事故的一項治本之策。

公路安全性評價是從公路使用者行車安全的角度對公路設施的規劃、研究、設計成果或現有公路路況影響行車安全的潛在因素進行評價。我國公路設計是依據現行的國家標準、規範進行的,對於設計者而言,標準規範是非常重要的工具和依據,但標準、規範的制定總是基於特定時期的經濟發展水平與人們的認識,從投資、環境和安全等幾方面綜合平衡考慮,並與工程實踐有一定的滯後性,無法保證標準、規範總是最先進的。因此,設計人員的主要任務不是僅侷限保證設計工作符合特定的道路標準和相關規範,而應有超前於標準規範的規定去做乙個公路安全評價概念和方法就是在這樣的背景下逐步形成的。

實施道路安全性評價,目的在於重視基礎設施以確保所有規劃、設計的道路設施盡可能安全地發揮作用。換言之,無論是在新建設施還是已有設施上,使道路使用者的事故危險性降至最低。實現「預防優於治理」的安全設計理念。

因為設計方案從一開始就做得很安全合理,不僅可以挽救許多人的生命,避免重特大事故的發生,同時也會成倍減少後期的工程處治費用。儘管初期投入費用會有所提高,但可避免或減少以後用於治理安全缺陷的費用。

國內外的共識是,應該在設計階段,即針對公路設計方案與設計要素的取值等開展專項的安全特性分析,評估其潛在的安全水準,發現設計的安全缺陷,推薦具有更佳安全水平的設計,或提供改良措施的建議,使路線的整體設計具備更強的安全特性,杜絕事故隱患。目前,美國、英國、澳大利亞等國都系統開展了該項工作,並且制訂了相應的手冊或指南,世行和亞行貸款專案安全性評價也是必須的。

我國這一方面的研究工作與國外發達國家相比雖然相對滯後,但在交通安全保障方面也已經開展了以預防為主的道路交通安全評價工作。2023年,交通部頒布了《公路專案安全性評價指南》(下稱指南)是我國第一部全國範圍內施行的公路安全評價的規範性檔案,對工程專案設計與運營階段的路線平、縱、橫線形指標、路基、路面與橋涵構造物、互通立交、交通工程設施等分項工程,從設計符合性、執行速度協調性、設計速度協調性等方面提出了安全性評價指標,並建立了執行速度計算方法、路側淨空區寬度計算方法等定量分析方法。以指南為依據,國內許多省份近年都相繼開展了高速公路安全性評價工作。

其意義在於:

1)提高公路的安全水平與運營效率;更好地預防和減輕公路交通事故,形成更安全的公路網;

2)強化公路安全設施的應用與安全管理;體現「以人為本、為車服務」的設計理念;

3)快速轉換交通流,發揮高速公路的功能和特點,保證出入口暢通,使全線服務水平保持一致;

4)系統全面的交通安全評價,是我國公路建設和管理水平向現代化過渡的標誌。

概括說來,目前用於交通安全評價的方法主要有兩類:一是基於資料統計和分析的評價方法,如交通事故統計分析方法、交通衝突分析方法、執行速度差分析方法;二是基於現場觀測和專家打分的方法,該種方法主要是通過構建合適的評價指標體系,在現場踏勘的基礎上,由評分專家按照一定的打分規則對交通設施存在的安全隱患進行打分,並通過相應的數學處理,得到安全評價結論。

交通事故資料是反映交通設施安全水平的重要指標,採用事故資料分析法進行交通安全評價一直是國內外交通安全評價的首選方法,根據統計得到的原始事故資料,以事故數、事故率為指標,可以方便的進行交通安全評價。該種方法的缺點主要有:1)事故資料獲得的週期過長,使得安全評價的時效性差,特別是當改善措施實施後,不能在短時間內獲取滿足分析需要的事故資料,因此往往無法判斷改善措施的實施效果;2)事故資料的統計和錄入存在較大誤差,使得用於安全分析的原始資料不能夠真正反應交通設施的實際安全狀況;3)事故資料只是交通設施平均安全狀況的體現,不能夠直接反應其存在的安全隱患,使得後續的交通安全改善工作往往缺乏足夠的針對性。

此外,由於我國的道路交通安全工作起步較晚,對事故資料的積累不足以滿足微觀分析的需要,因此在工程應用中,較多採取非事故的評價方法。

和事故分析法相比,交通衝突分析方法有著資料獲取周期短、樣本量大的明顯優勢,且交通衝突與交通事故之間的相關性已經得到驗證。因此,理論上說交通衝突分析方法是研究交通安全問題較為合理的手段,但值得考慮的是,常規的衝突觀測方法(人工現場觀測和錄影觀測)在實際應用時會受到較大限制,特別是需要採集的衝突樣本量較大時,而目前我國高速公路監控系統尚處於起步建設階段,依據監控裝置實現衝突資料的自動記錄和判讀在現階段還不具備可操作性。

公路安全性評價與安全設計

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