突破山区高速公路安全风险评估与防控发展瓶颈

文

该项目通过人因理论、驾驶模拟与微观仿真方法，以及现场测试验证等手段，紧扣福建临海、山区两大区域特色，研究公路网交通安全风险评估与防控理论和方法，形成系列化关键技术，创建了福建省高速公路道路交通安全设计理论与方法，率先提出了高速公路网运行安全风险评估与预警技术，以及事件条件下的交通智慧管控与应急技术，发明了一批公路网安全风险预警平台与设施装备，解决了长期制约福建山区高速公路安全设计和运营的关键技术问题，通过建立风险管理方法体系保障交通安全，减少事故损失，通过关键技术创新提升风险防控全过程各环节的精度、效率和及时性。

项目背景：国内外风险评估与管控方法体系处于发展瓶颈

近年来，虽然以风险管理理论为基础的道路风险评估与管控方法体系研究在国内外蓬勃兴起，其成果涵盖道路安全设计、安全评价与风险评估、风险预测预警、管控应急、新材料新设施等多方面，但发展已遇到瓶颈。相关科技在交安设施设置精细化水平与效率、风险评估的准确性和精准定位、风险预测预警的精度与及时性、事件管控与应急处置的决策速度与精准度，以及平台、设施与装备等对风险评估与管控技术支撑的就绪程度等多方面的技术经济指标，如果继续沿用传统方法将难以实现突破，亟需进行系统化的研究，并针对关键科技问题开展攻关，创建新的风险评估与管控方法体系。

另外，当前相关研究对于临海山区特殊的风险特色与挑战普遍缺乏针对性的成果，对于拥有发达海港的临海山区高速公路复杂多变的交通流、路侧危险度较高的路线，以及强风、多盐雾等恶劣气象所导致的特色技术问题，当前仍然没有有效的解决方法。

鉴于此，该项目针对福建临海山区高速公路的复杂地形、多雾气候、多变交通运行状况等特色问题，实施包括理论方法、关键技术、平台与设施装备等全链条一体化的攻关，突破当前理论与方法的瓶颈，实现以“大数据、实时、精细、先知先觉先控”等为技术特点的公路网安全风险评估与防控体系，以此解决长期制约福建山区高速公路安全设计和运营的关键技术问题，通过建立风险管理方法体系保障交通安全，减少事故损失，通过关键技术创新提升风险防控全过程各环节的精度、效率和及时性，对于时间和运营成本的节省也具有显著的作用。

方案设计：主要从四方面开展研究

为了实现研究目标，该项目分别开展了理论方法研究、关键技术攻关、平台设施研发、工程示范应用四个方面的研究工作。

驾驶员加速过程密度曲线图

计算机模拟软件界面

路网指路标志设置效果评估系统

车辆与护栏碰撞的数学模型

实验与仿真车辆碰撞护栏过程对比

福建省高速公路道路安全设计理论与方法

基于虚拟现实的道路安全评价技术。利用驾驶模拟试验数据，通过差异化、个性化的识别算法，鉴别驾驶人异常于日常习惯的加减速、转向、车道保持等驾驶行为，得到对驾驶人正常驾驶行为产生不利影响的路段，进而实现对道路设计方案的交通安全评价。

动态风险预测预警应用系统

公路交通气象监测预警系统

平均纵坡与事故率回归曲线

高挡墙避险车道

路网指路标志优化技术。针对路网指路标志设置不系统、不规范的问题，研究并提出了基于最优路径算法的指路标志评价方法，提出了路网指路标志评价指标集，并开发了公路网指路标志设置质量评价系统，通过评价系统可实现指路标志的快速评价并给出相应的优化方案。

公路防护设施设计与评价方法。通过理论分析、数值仿真和碰撞试验，建立了路侧危险度、交通组成、护栏防护等级与路侧事故损失的关联模型，确立了基于风险接受水平的护栏设计方法，实现了护栏的精细化设计；建立了护栏构件耗能的计算方法，研发了护栏加强型新型结构和旧波形梁护栏再利用新型结构，实现了护栏安全性能的提升。

高速公路网运行安全风险评估与预警技术

公路网安全风险评估与预警模型。构建了适合中国国情的公路网高速公路动态风险评估指标体系，提出了公路网中高速公路几种典型路段动态风险评估模型。

浓雾短临预警技术。提出了融合成雾指示变量提取和特征模式识别的浓雾短临预警方法，研发了公路交通气象监测预警系统，实现了基于公路沿线气象监测站点数据，对未来1小时至3小时浓雾危险行车条件的预警精度达到83%。

高速公路智慧管控系统

长大下坡风险管控技术。建立了事故率与平均纵坡的曲线回归模型，提出了基于货车制动器温度变化规律、驾驶人视距、路线平纵线形指标协调性的长大下坡风险辨识、评估和综合安全设计方法，结合福建省长大下坡处治效果，对国内外长大纵坡路段的安全治理措施包括主动安全措施和被动安全措施进行了分类和适用性分析。

由此可见，方志敏精神历史地体现着社会主义核心价值体系的主要内容。两者都具有党性和人民性相统一的特质。方志敏精神与社会主义核心价值体系有着思想理论根源的一致性、历史文化发展上的继承性，并贯穿在社会主义核心价值体系的全部内容当中。社会主义核心价值体系对整个社会价值观念、思维方式和各类社会思潮起着重要的引领和规范作用。方志敏精神是建设社会主义核心价值体系的极好素材。为此，我们应传承好方志敏精神，努力做社会主义核心价值体系的忠实实践者，做共产主义远大理想和中国特色社会主义共同理想的虔诚信仰者、科学发展观的坚定执行者、社会主义荣辱观的自觉实践者，为实现科学发展、和谐发展贡献一份应尽的力量。

大范围路网交通协同管理及事件条件下的交通智慧管控与应急技术

事件条件下的交通智慧管控与应急技术。提出了事件条件下高速公路运行态势智能研判技术，建立了事件条件下交通流运行态势指标体系，构建了事件交通影响态势预测模型，提出了事件条件下路段管控信息联动发布技术和事件条件下典型路段机电系统协同控制技术，制定了事件条件下路网联动控制对策，提出了事件条件下高速公路交通流控制与疏导措施和缓解事件拥堵交通组织技术。

跨区域大范围路网协同运行控制系统

大范围路网交通协同管理技术及系统研发。提出了基于路网实时交通态势的区域路网协同运行控制方法，提出了基于信息效用最大化的交通诱导设备、交通反馈设施优化布局方案，建立了高速公路管理控制仿真实验平台，提出了面向跨区域跨部门协同联动交通管控的组织架构、协同联动架构与运作模式，给出了面向不同事件的响应模式，集成开发了跨区域大范围路网协同运行控制系统。

大数据智能分析平台

不同环境下主动发光标志视认性研究

平面避险车道

公路网安全风险预警平台与设施装备

公路网交通设施运营及安全大数据智能分析平台。建立了道路设施、运行与安全多源融合数据库及大数据平台，开发了“平台信息”界面和“数据可视化”界面，对道路交通各方面的数据进行统一查询和处理。

低风载交通标志与主动发光标志。针对现有交通标志难以抵御近海地区高风载，以及雨雾等恶劣环境下标志视认性不足问题，开展大量实验，并研制了符合安全要求的低风载及主动发光交通标志。

防护设施与避险车道。给出了高速公路窄路肩、路侧土压力不足和中央分隔带土压力不足三种不利基础条件下波形梁护栏的设计结构，并通过实车碰撞试验验证了安全性能，给出了4种基于旧波形梁护栏再利用的安全防护性能提升结构，比原设计防撞等级提高一级，并通过实车碰撞试验验证了安全性能，确定了平面避险车道平面布置型式，结合仿真和实车试验，确定了平面避险车道制动床坡度、宽度、长度，过渡段的长度、渐变率等关键几何参数，以及配套设施设置方法。

研究成果：间接经济效益约4亿元

项目研究成果支撑了5本标准规范和4部专项行动指南，发明专利6项（专利优秀奖1项），软件著作权5项，专著5部，论文27篇（SCI、EI检索8篇）。中国公路学会组织的专家评价委员评价项目研究成果总体上国际领先。该套技术得到了国际道路风险评估组织的认可，认为高风险路段甄别、安全诊断和事故预测模型等成果有助于中国风险评估工作的建立和开展，推荐用于其它国家尤其是发展中国家的风险评估工作，并被授予“亚太区杰出贡献奖”。福建省公安厅、交通运输厅等也对项目研究成果给予了高度评价，支撑了福建省高速公路“三年行动计划”和公路安全生命防护工程，应用成效显著。

目前，研究成果应用前景十分广泛，不仅在福建进行了示范，还在深中通道、虎门二桥、冬奥会等重大工程，以及新疆、山西、广东、北京、江西等多地推广应用，还在缅甸、柬埔寨等“一带一路”沿线国家进行了技术输出和示范。

其经济效益显著，通过护栏改造和雾区诱导系统、主动发光标志、制动系统等装备研发产生的直接经济效益约1亿元，每年因高速公路交通事故减少带来的间接经济效益约4亿元。

福建高指：先后主持或参与科研课题研究79项

福建省高速公路建设总指挥部（简称“福建高指”）成立于1995年8月，1990年为福建省福厦漳高速公路建设领导小组，1992年更名为福建省福厦漳高速公路建设总指挥部，现与福建省高速公路集团有限公司合署办公，实行“两块牌子、一套人马”。现有员工14000余人，拥有控股、参股、全资子公司75家，资产总额3542亿元（居福建省属国企首位）。先后荣获全国文明单位、全国精神文明建设工作先进单位、全国交通运输系统文明行业、全国“职工模范”、全国绿化先进单位、全省最佳信用企业等荣誉称号。

成立以来，福建高指作为省政府对全省高速公路建设的投资主体，并受省交通运输厅的委托行使高速公路部分行业管理职能，主要负责高速公路的规划和前期、建设的协调、指导、督查和服务工作。自1997年建成第一条高速公路起，高速公路建设在福建省实现了跨越式发展，2004年突破1000公里；2009年突破2000公里；2015年突破5000公里，成为全国第四个实现“县县通高速”的省份；截至2019年底，福建省高速公路通车里程达5535公里。

福建高指先后主持或参与科研课题研究79项，荣获国家级、省部级奖项37项。特别是近年来屡获重大重要奖项，其中荣获2016年国家科技进步奖二等奖1项；2017年詹天佑奖1项；2019年中国公路学会科学技术特等奖1项。在大力发展科技创新的同时，福建高指培养了享受国务院特殊津贴专家1名、百千万人才工程省级人选1名、全国青年岗位能手标兵1名、省级青年岗位能手标兵15名，享受教授、研究员待遇高级专业技术职务人员17名等一大批专业型人才。

福建省高速公路交通图