基于可靠性评价的交安设施改进优化措施研究

杜苗苗

（山西路桥集团试验检测中心有限公司，山西 太原 030006）

0 引言

山西省地形总体复杂，境内山地、丘陵、高原、盆地地貌纵横交错，这种地形特点给高速公路施工和公路运营均带来极大的安全挑战。纵观山西省已通车的高速公路发现，路域环境复杂、桥隧比高、自然环境多变是其突出特征，这种天然劣势对高速公路的安全运营提出了严峻挑战，同时也给公路交通安全设施的可靠性和安保能力提出了更高的要求[1]。为了切实提升高速公路尤其是复杂地形地区高速公路的总体安全运营水平，本文聚焦公路交安设施优化改进问题，拟通过分析影响交安设施可靠性的主要因素，提出相应的可靠性评价模型，并基于模型评价结果，提出更具有针对性的交安设施优化改进措施。

1 公路交安设施可靠性影响因素评价

1.1 层次分析理论概述

层次分析理论主要用于多因素影响下的目标评价决策问题，其核心是通过构建层次分析模型，将目标评价问题划分为若干指标层级，从而实现目标问题的层级化、指标化；通过不同影响因素间的两两对比，给出量化对比结果，以量化对比指标为元素构建对应决策层的判断矩阵，计算判断矩阵的权向量和最大特征值，最终得到满足逻辑一致性检验要求的不同影响因素权重指标[2]。

在具体应用过程中，为了提高影响因素重要性两两对比结果的客观性和权威性，常采用专家咨询法对影响因素对比结果进行客观评价，随机邀请行业权威专家若干名，对全部影响因素的重要性进行评价后，剔除最大值和最小值后求均值作为最终结果；量化对比结果采用1～9标度赋值法，不同标度值对应的重要性评价标准详见表1所示[2]。

表1 不同标度值对应的重要性评价标准

以标度结果作为元素构造对应决策层的判断矩阵，计算判断矩阵的特征向量即可得到对应影响因素的权重指标，为了避免因素间出现逻辑错误，需计算特征向量对应的最大特征值进行一致性检验。本文采用求根法近似计算特征向量，并同时计算特征向量对应的最大特征值。特征向量计算公式如式（1）所示：

式中：Dij为比较标度；ωi为特征向量元素。

假定某决策层构建的判断矩阵为A，则判断矩阵A对应的特征向量近似值如式（2）：

与特征向量W对应的最大特征值λmax计算公式如式（3）：

1.2 基于层次分析理论的部分公路交安设施可靠性影响因素分析

公路交安设施是一项系统工程，一套完善的公路交安体系由标志标线、护栏、视线诱导标识及其他辅助设施组成。目前，工程界研究重点主要集中在标志标线的可靠性方面，针对护栏和视线诱导标识的研究则相对不足；而护栏作为公路交安设施中的一项重要物理保护设施，对于公路交通安全具有重要的“兜底”作用，视线诱导标识则为恶劣环境下的安全行车提供了重要保障，因此，本节拟主要分析护栏和视线诱导标识的可靠性影响因素。

1.2.1 护栏可靠性影响因素量化分析

以最常见的路侧波形防撞护栏为例，经调查发现，影响护栏可靠性的主要因素包括：护栏强度等级、护栏高度、护栏布设连续性3方面，影响因素对应的层次分析决策模型如表2所示。

表2 影响因素对应的层次分析决策模型

以表2中给出的3项影响因素为元素构造层次分析判断矩阵，判断矩阵基本形式如式（4）：

影响因素两两遍历对比采用专家咨询法，邀请行业内若干专家完成调查问卷，经统计后得到最终的对比标度结果，并构造相应的判断矩阵。路侧波形护栏可靠性影响因素判断矩阵A如式（5）：

经计算，得到判断矩阵A对应的特征向量W如式（6）：

为了保证层次分析评价的逻辑正确性，需对权重计算结果进行一致性检验，一致性检验公式如式（7）：

经计算，一致性指标CI=0.005，CR=0.008，二者均小于0.1的限值要求，计算结果通过一致性检验，故三因素对应的影响权重指标分别为：0.70、0.19、0.11。

1.2.2 视线诱导标识影响因素量化分析

视线诱导标识主要保障驾驶人员在不良驾驶环境下的驾驶安全，通常是公路交安设施的短板之一。影响视线诱导标识可靠性的主要因素包括：诱导标识布置是否满足规范要求、诱导标识是否具备主动诱导能力、诱导标识是否与周围环境相适配3方面，影响因素对应的层次分析决策模型如表3所示。

表3 影响因素对应的层次分析决策模型

计算及一致性检验过程同上，此处不再赘述，经一致性检验通过后的判断矩阵B、特征向量W如式（8）、式（9）：

故三因素对应的影响权重指标分别为：0.59、0.32、0.09。

2 基于可靠性评价结果的交安设施改进优化措施

2.1 基于可靠性评价结果的路侧波形护栏改进优化措施

通过影响因素权重计算结果可知，护栏强度等级权重指标达到70%，故其对护栏可靠性的影响非常重要，必须最大限度提高护栏的防撞等级指标，护栏最低强度原则不低于A级，成本允许的前提下，在临险路段尽可能使用SA级或SS级波形护栏，在提高护栏立柱直径的前提下，缩短立柱间距[3]；此外，还应适当提高护栏的有效防护高度，在临险路段改用三波形护栏，护栏布置应连续，避免中间被隔断，端部应做好钝化处治，两端采用地锚式固定方法，以加强护栏整体的稳定性和可靠性。

2.2 基于可靠性评价结果的视线诱导标识改进优化措施

通过影响因素权重计算结果可知，视线诱导标识的合规性与主动性二者总占比超过90%，必须引起足够的重视。首先，应加强合规性设计，以长距离平直路段为例，应在路侧和中分带立柱上等距离粘贴反光标识，标识宽度为300 mm，布设间距为12 m，反光膜的反光强度应满足规范要求；此外，为了提高标识的主动诱导能力，在浓雾多发路段应加强雾区诱导防撞系统、能见度仪的推广普及力度，在隧道群路段，由于车辆频繁进出隧道，导致光线强弱变化过于频繁，一旦叠加大雾影响，必然威胁行驶安全，建议在隧道间路段布设雾灯，以妥善诱导驾驶人员，辅助驾驶人员判断车道线形变化趋势[4]；最好在设计视线诱导标识布设方案时，加强协同设计，强调标识与路域环境之间的协调性。

3 结语

综上，本文采用层次分析理论，定量研究了波形护栏和视线诱导标识两种交安设施的可靠性影响因素，计算结果表明，波形护栏强度对其可靠性影响最大，权重达70%，而视线诱导标识的合规性和主动性则几乎决定了其可靠性，合计权重达91%.最后，本文基于权重指标大小，针对性给出了改进优化措施建议，希望进一步提高公路交安设施的安防能力。