杨乔乔
(山西省交通规划勘察设计院有限公司,山西太原 030000)
山区高速公路长坡段交通环境复杂,长而陡的下坡,线性组合不良的特点使山区高速公路的长坡段具有较差的容错性。轻微的事故将有可能演变为“群体伤亡”的重大交通事故。为降低交通事故发生概率,减少经济损失,提高山区公路长坡段的交通安全,有必要对其安全性进行系统分析和评估,以明确道路网中具有高安全隐患的路段。使得安全整治工作有的放矢,减少不必要的工作量,使经费安置更加合理。
在长期大规模研究中,日本和欧美发达国家已经确定了不同速度下长坡段的坡度和坡长[1,2]。中国目前的JTG B01—2014公共工程技术标准规定最大纵坡和长坡坡长见表1,表2[3]。通过对长坡路段各国规定的比较,发现中国高速公路最大纵坡坡长值居中,比日本稍高,比美国稍低,和德国最接近。究其原因,是因为与一些发达国家相比,中国的货车性能仍存在一些差距,因此我国标准规范中,没有设置长坡路段更高的最大纵坡值。
表1 最大纵坡
表2 不同纵坡的最大坡长
道路交通系统包括驾驶人、车辆、道路、环境和交通管理[4]。通过对交通事故成因进行分析后发现,山区高速公路长坡路段交通安全影响因素分为主观因素和客观因素两个方面。主观因素主要是驾驶人因素,客观因素包含车辆、道路条件和交通环境等。在分析山区高速公路长坡路段的安全性影响因素时,运用系统理论,结合长坡路段的事故特征,分析长坡路段的安全影响因素。
1)驾驶人因素。在对山区高速公路交通事故进行实地调查后,驾驶人是引发山区高速公路发生交通事故的主要原因。驾驶员发生事故的主要原因是非法驾驶和操作不当。
2)车辆因素。不同类型的车辆对交通事故的影响有着很大的差异。车辆的动态性能、行驶速度、爬坡能力、外形尺寸和载荷程度不同对造成事故的严重程度也有很大的差别[5]。
3)道路因素。影响山区高速公路交通安全的道路条件主要包括:平面、视距、纵坡坡度、坡长和横断面等。
4)交通环境。虽然交通环境是外部条件,但对高速公路安全的影响有非常重要的作用。交通环境包含许多因素,主要是交通量、交通组成和天气状况等。
5)交通管理。管理水平、救护系统和宣传教育等是交通管理影响交通安全的主要因素。
山区高速公路长坡路段的交通安全影响因素有很多,且这些因素互相作用,互相影响,对影响因素逐一分析是不科学的。在选取长坡路段安全影响因素时应选择与其有直接关系且影响较大,易获取且有代表性的指标,这不仅简化了安全评估体系,而且全面客观地反映了评估问题。在构建山区高速公路长坡路段安全评价体系时具体应遵循以下几个方面的原则:
1)法规性原则。
评价指标体系必须始终贯彻《道路交通安全法》,以法为依据,依法进行评估,依法进行考核。
2)科学性原则。
评价指标的建立必须基于科学理论;指标与目标一致,确定更准确反映客观要求的影响因素;各项指标之间存在兼容性,反映各层面评价要求,彼此之间没有矛盾和冲突;每个指标应该是独立的,以提高评价结果的准确性。
3)客观性原则。
在对高速公路长坡段进行安全评价时,不得进行主观判断,应客观分析研究对象的层次关系,逻辑结构和因果关系。
4)可获取性原则。
在选取评价指标时,应选取便于获取且易于量化的指标,最好能够直接从现有资料数据获取,以增加评价实用性,减少工作量,提高评价效率。
5)系统性原则。
在对目标进行评价时,指标体系应是一个独立、完整的整体,涵盖一切重要影响因素,充分反映对目标的影响,为评价提供基础。
通过阅读文献,目前国内外建立指标评价体系的方法主要有:专家咨询、目标法、分析法、部门法等。1973年,美国著名的运营研究员萨迪提出了层次分析法(Analytic Hierarchy Process,简称AHP法)[6]。层次分析法过程结合了定性分析和定量分析,能够有效地分析具有多个目标的复杂大系统。该方法简单、清晰,且系统性和适用性强。
山区高速公路长坡路段的安全评价系统是一个复杂的评价系统,涉及到诸多安全影响因素的分析和比较,是一个多层次、多目标的分析决策过程。筛选指标时,可以利用层次分析法,从山区高速公路长坡路段的安全系统整体入手,通过对数据资料的调查和分析,建立了各指标的关系结构图,如图1所示。
图1 长坡路段安全评价体系指标结构图
在通过层次分析过程对影响因素进行分层之后,判断结果以矩阵形式表示以形成判断矩阵。设目标为 A,因素用 ui(i=1,2,3,…,n)表示。uij表示 ui相对 uj的重要性,计算各指标权重的判断矩阵如下所示。
通过1~9标度法进行每两元素的判断矩阵,确定各评价指标的权重,如表3所示。
表3 各因素相对重要性比例标度
对构造判断矩阵进行计算,计算最大特征根λmax,找出对应的特征向量,得到指标层1指标层2同一层各影响因素的权重值计算结果如表4,表5所示。
表4 指标层1各因素权重值
表5 指标层2各因素权重值
对利用判断矩阵计算得到的权重值应进行一致性检验[7],相容性指标CI和检验公式的计算如下:
检验公式:CR=CI/RI。
其中,CR为判断矩阵随机性的一致性比;RI为判断矩阵平均随机性的一致性指标。RI的参考值如表6所示。
表6 1~9阶RI参考值
当CI=0时,该判断矩阵为一致阵,CI越大判断矩阵的不一致程度越严重,经计算权重值均满足一致性要求。
通过全面分析山区高速公路长坡路段的交通安全影响因素,建立了指标层1和指标层2的层次评价指标体系;分别构建指标层1和指标层2的判断矩阵,计算出各个评价指标的权重值;对计算出的权重值进行一致性检验,验证了其可靠性,对实现山区高速公路长坡路段安全评价的量化提供了指导意义。