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《北京工业大学》 2011年
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高速公路安全服务水平分级量化标准及应用研究

张杰  
【摘要】:尽管近年来,我国在道路安全审计的实践环节取得了一些成果,但我国关于公路交通安全评价的研究方法仍处于主观、定性、经验型的层面,还存在这样或那样的不足,这些技术路线无法精确地定位道路安全改进方案的效果,从而很难在交通规划、道路设计、道路交通管理中对其道路安全性能的评估进行指导。我国的公路特别是高速公路的定量化评价还是一个难题,现有的方法均还存在这样或那样的不足,仅采用《公路项目安全性评价指南》(JTG/TB05-2004)中提供的单一评价方法难于满足实践的要求。 道路通行能力及服务水平的概念早已被研究和设计人员所熟知,那么可不可以在道路安全研究方面,同样提出安全服务水平这样一个概念,并以此用在公路的规划和设计以及运行状况分析、为交通管理和有潜在事故隐患设施的安全改善提供理论依据呢?答案应该是肯定的。安全服务水平(Level of Service of Safety简称LOSS)是交通安全评价方法的一个新概念和新的研究领域,它可以用作度量交通设施向交通参与者提供的交通安全运行质量好坏。在国内关于安全服务水平的定义、分级标准、量化方法和应用还未见深入、系统地研究,在国外这一领域也只是提出了概念化的要点。本研究鉴于我国道路安全审计在交通安全评价应用过程中存在的不足,依托国家自然科学基金项目《公路安全服务水平量化标准及应用研究》(50778007),以我国高速公路交通事故及其影响因素的数据为基础,系统地研究安全服务水平的定义、分级量化标准和应用。 针对地形不同,将高速公路分为平原和山区高速两类。以国内4条平原高速和9条山区高速的数据为基础,对二者的交通事故特性、线形和交通流特征进行对比,发现我国高速公路因地形(平原和山区)差异,线形设计存在差别,交通事故在时空分布、形态和原因等特性上各有特点。因此,高速公路安全服务水平的划分区分为两大类:平原安全服务水平和山区安全服务水平。 高速公路安全服务水平分级量化的基础是交通事故预测模型。模型不仅提供分级指标,而且它还是期望的安全水平,以它为标准,按照一定的准则来划分,可以得到安全服务水平分级表。分析了安全服务水平划分指标的选取原则,结合交通事故与各因素的相关分析结果,提取平均日交通量和事故率(平均每年每公里发生的事故数)作为划分安全服务水平的指标。道路的安全服务水平应从交通事故频数和交通事故严重程度两方面去描述,建立了两个划分指标的平原和山区高速公路交通事故总数预测模型和交通事故严重程度(伤人和死亡事故发生频数)预测模型。根据一般化线性模型(GLM)和事件计数模型的交通事故预测模型研究结果选择了:平原高速公路交通事故服从泊松分布,山区高速公路交通事故服从负二项分布。并且建立了多变量的、通用的交通事故频数预测模型。 基于我国道路交通安全现状及发展需要提出了安全服务水平的定义,即安全服务水平是用来描述交通设施的交通安全状况和交通设施为交通参与者提供交通安全服务的一种质量指标。借用质量管理的3σ理论知识,提出了σ理论的安全服务水平划分方法。根据实际应用原则,确定了平原高速公路±1.5σ、山区高速公路±0.5σ的划分准则。以期望的安全水平为中心线,通过上、下限将安全服务水平由高到低划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ4个等级。分别建立了我国平原和山区高速公路交通事故总数和交通事故严重程度的安全服务水平分级量化图表。对安全服务水平的作用、优点和不足进行了说明和描述。 针对安全服务水平实际应用的需要,给出了安全服务水平的划分步骤。应用研究发现安全服务水平可以定量提供交通设施的交通安全水平、改善交通安全水平潜力的状况,但无法提供交通安全隐患的信息。要进一步进行危险排查和治理,还要借助交通安全诊断技术。研究了直接诊断交通安全技术的应用方法,发现传统的直接诊断交通安全技术在排查交通安全隐患过程中,因为不能排查到小范围内事故的集聚,可能无法准确地捕捉事故发生异常路段的边界。针对不足,提出了一种新的交通安全甄别方法:连续模式识别技术,通过连续移动并对每个移动间隔进行识别可以挖掘出事故的潜在问题,准确找出具体类型事故异常的路段。给出了此方法分析步骤和操作要点,研究了连续模式识别技术定量事故异常程度的计算方法。并且设计了基于安全服务水平的“直接诊断”和“连续模式识别”的交通安全诊断实用分析流程。 结合HCM2000高速公路服务水平的确定流程,以京津塘高速公路为样本,研究了高速公路交通流服务水平与交通安全之间的关系。通过比较各级服务水平下的交通伤亡事故率和交通事故率发现,对于高速公路,交通流服务水平与交通事故严重程度存在关联,即随着交通流服务水平的提高,发生交通伤亡事故的机率也随之增加。 安全服务水平作为定量评价交通安全的一种新方法,不仅可以用来描述改善交通安全的潜力有多大,而且可以作为交通安全改造工程实施对象的参考,其构建的安全服务水平理论框架和分级标准可以为交通安全评价提供更加实用和科学的分析基础。
【学位授予单位】:北京工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:U492.8

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