基于因子分析法的农村公路交通安全影响评价及对策研究

洪 宇

(山西路桥集团试验检测中心有限公司,山西 太原 030006)

0 引 言

农村公路作为城乡融合发展的重要载体和城乡要素流动的基础支撑,其关系到乡村振兴战略的落实成色;同时,农村公路也是我国路网体系中的重要一环,具有规模大、分布广、区域间发展不平衡等突出特点。近年来,在乡村振兴战略的背景下,农村公路里程和覆盖率虽不断刷新,但限于资金预算、建设标准、配套设施、养护质量等因素影响,农村公路仍呈现出诸多问题,其中以交通安全问题尤甚;农村公路不同于市政道路及其它高等级公路,受地形、地质条件约束,农村公路线形条件普遍较差,部分路段常年遭受滑坡、泥石流等地质灾害侵扰,加之农村公路中农用车辆占比较高,车辆性能、驾驶员技能及驾驶员安全意识普遍薄弱[1];因此,农村公路交通安全仍面临较大挑战和压力。

提升农村公路交通安全总体水平首先应准确、全面地识别出影响农村公路交通安全的各类因素,同时做好影响因素的分类与整合;再通过统计学方法对不同影响因素的权重进行量化分析,从而获取更加精准、可靠的分析结果,为解决对策的提出提供了重要参考。

1 农村公路交通安全影响因素识别

(1)公路线形因素。公路线形因素可归纳为本体因素,由于农村公路受地形条件、用地约束、建设资金等方面限制,致使农村公路的线形参数普遍较差,主要表现为平曲线半径小、纵坡坡度大、弯道超高横坡度小,车辆在该线形条件的路段上行驶时容易发生侧翻、制动失灵等安全事故。

(2)路侧危险因素。路侧危险因素可归纳为客体因素,由于农村公路大多处于山区,受气候条件影响,路侧极易诱发泥石流、滑坡、路基失稳等地质灾害;此外,因农村公路设计等级普遍偏低,路侧交安设施布设情况良莠不齐,导致农村公路与路域环境间的物理隔离较差,容易出现各种突发事故。

(3)其它因素。其它因素仍可归纳为客体因素,综合考虑农村公路的规划布局、交通量、交通组织等因素,其它因素主要包括:行车视距、平交道口数量及平交道口角度;其中,行车视距不足会影响驾驶员对路况的预判,平交道口数量过多或道口非直角交叉则会增加路段内的交通组织难度。

2 基于因子分析法的农村公路交通安全影响因素权重分析

2.1 因子分析法概述

因子分析法是从既有变量中提取出共性因子的一种多元统计学方法,其主要通过不同变量间的相关性关系完成变量整合,在尽可能避免重要信息丢失的前提下,实现变量“降维”。假设某一样本中包含m个存在相关性关系的变量,即:z1,z2,…,zm,其中又包括p个相互独立的公因子,即:F1,F2,…,Fp,且满足m≥p,存在相关性关系的变量z包含独立因子U,且与F相互独立,故任意一个z均可由p个公因子和独立因子U线性确定,即满足公式(1)[4,5]

(1)

式中:a、c为系数常量。

将公式(1)表述为矩阵形式,具体见公式(2)

(2)

式中:F1,F2,…,Fp彼此不相关, 且F与U满足COV(F,U)=0,即二者的协方差为0,E(F)=0,即F的均值为0。在因子分析法中,将(aij)m×p定义为因子负荷矩阵,即表示第i个变量zi在第j个公因子Fj上的负荷大小,综上可知,通过因子分析后,能够用少量的F代替原有的Z,因m≥p,故实现了变量的“降维”简化。

2.2 影响因素权重计算

采用问卷调查的形式获取各影响因素的原始统计数据,问卷内容为图1中所列明的8项影响因素,按照非常重要、重要、一般、不重要、非常不重要5个评价等级设置问卷选项,本次问卷调查累计回收有效问卷48份。使用SPSS23.0软件对原始统计数据进行信度检验和效度检验。其中,信度检验值可用于结果的可靠度评价,信度检验指标Cronbach—α值介于[0,1]之间,当Cronbach—α值大于0.6时,认为可靠度满足要求;效度检验则用于分析样本是否满足因子分析条件,检验指标选用KMO测度和Bartlett球形度指标,当KMO测度大于0.6且Bartlett球形度P小于0.05时,表明数据可采用因子分析法分析[5,6],具体检验结果见表1。

表1 原始统计数据的信度和效度检验结果

据表1检验结果可知,Cronbach—α为0.887,大于0.7限值,表明原始统计数据的信度指标满足要求;KMO值为0.674,大于0.6限值,且Bartlett球形度对应的显著性指标为0.009,小于0.05限值,表明原始统计数据满足因子分析条件。

继续使用SPSS23.0软件计算原始统计数据的方差解释率,以旋转后的方差解释率累积值作为主成分提取标准[5],计算结果见表2。

表2 原始统计数据方差解释率

据表2可知,原始统计数据经因子分析后共提取出2个主成分,方差解释率分别为42.318%、36.742%,累积方差解释率达79.060%,表明2个主成分因子对原始统计数据总体的影响程度为79.060%。

获取2个主成分因子对应的得分系数矩阵,计算结果见表3。

表3 主成分得分系数矩阵

考虑到2个主成分的总体影响程度为79.060%,满足前k个主成分累计方差贡献率不低于70%的标准[7],故可根据表3中的主成分得分系数矩阵,给出2个主成分与各影响因素U之间的函数关系,具体见公式(3)

(3)

根据表2中得出的特征根及方差百分比指标,求解主成分对应的因子比重结果,计算结果见表4。

表4 主成分对应的因子比重结果

最后根据表3中的得分系数绝对值及表4中的因子比重指标求解各影响因素的权系数及权重值,计算结果见表5。

表5 各影响因素的权系数及权重值

综合以上权重计算结果可知,影响因素U13、U31、U32对农村公路交通安全的影响程度最大,累计影响权重达57.76%,故在交通安全治理实践中应予以特别关注;此外,影响因素U12、U21、U22对农村公路交通安全的影响程度较大,累计影响权重为29.95%,故在交通安全治理实践中应予以重点关注;最后,影响因素U11、U33对农村公路交通安全的影响程度较低,累计影响权重为12.29%,故在交通安全治理实践中可予以一般关注。

3 基于影响评价结果的解决对策研究

通过分析影响因素评价权重结果可知,弯道超高横坡度、行车视距及平交道口数量三大因素对农村公路交通安全的影响权重最高;纵坡坡度及地质灾害因素对农村公路交通安全的影响权重较高;平曲线半径及平交道口角度因素对农村公路交通安全的影响权重较低。考虑到可用于农村公路交通安全水平提升的资源有限,为了最大限度提高农村公路的交通安全本质水平,本文基于以上研究结果,拟从以下两方面提出针对性的解决对策。

3.1 提升路侧防护水平,优化路线及交安设施布局

农村公路为了兼顾安全性和路面排水等功能要求,部分弯道存在超高横坡度过高的情况,该工况下行车极易诱发车辆侧滑、失控等事故。为了改善该路段的本质安全水平,需从提升路侧防护水平和控制行车速度两方面着手。首先,建议在弯道超高横坡度较高的路段采用防护墩配合混凝土连续墙的防护形式,防护墩布设在路基外缘,内侧同硬路肩边线齐平,防护墩不仅可以发挥物理防撞功能,同时还具备视线引导功能,防护墩布设间距随着行车方向与路线走向夹角的增加而减小,对于部分危险等级更高的路段,防护墩间应布置混凝土连续墙,以提升防撞保护覆盖能力;此外,为了提醒驾驶人员主动控制行车速度,应合理布设减速带和减速丘等降速交安设施,必要路段应配合铺装减速路面,以提高路面的摩阻力系数及抗滑系数[8]。

受地质地形条件、基本农田保护、生态区红线保护等因素影响,农村公路线形条件普遍偏差,部分路段存在视距不良、平交道口数量偏多且间距布设不合理的问题。建议从优化路线及交安设施布局两方面改进。对行车视距不良的路段,应增设凸面镜以补充视野盲区,凸面镜应设置在进入弯道的前3 m位置,凸面镜直径不小于10 cm;山区公路挖方路堤路段,如边坡坡体遮挡视线,应进行削坡和支护处治;针对平交道口数量偏多且间距不合理的问题,建议适当采用下穿或上跨的立体交叉形式,以减小平交道口数量,提升道路的通行质量。

3.2 加强路基边坡支护,提升长大纵坡路段主动安全防护水平

长大纵坡路段对车辆的动力储备和制动性能均有较高要求,农村公路交通组成中农用车辆占比较大,而农用车辆再动力储备和制动性能方面均较差,故应加强对长大纵坡路段的主动安全防护能力。首先,对有条件的路段增设避险车道,避险车道坡度、长度等参数可根据交通量组成情况确定;对于不具备布置避险车道的路段,可根据坡长和坡率分散布设减速护栏,在满足路侧防撞功能的前提下,依靠侧向摩阻作用控制车速。此外,对于单车道下坡路段,可合理布设减速带和减速路面,以辅助控制行车速度,既有铺装路面可设置减速带或减速丘,未铺装的新建或改扩建道路,可设计采用减速路面铺装,常用的减速路面铺装主要有嵌入式、弹石式及刮滑式三种[9]。

农村公路中山区路段占比普遍较大,山区路段在施工过程中伴随较大规模的填挖方作业,由此产生较大里程的路堤、路堑边坡,受降雨、车辆荷载、人工作业等因素影响,极易出现因边坡失稳导致的各类地质灾害,对沿线交通产生重大安全隐患。首先,针对填方路堤边坡,综合考虑成本、环保、可靠性及耐久性等因素,优先选用框格梁加固、湿法喷播生态防护等方式,以最大程度控制因坡面冲刷导致的边坡滑塌、泥石流等灾害;此外,针对危险程度更高的挖方路堑边坡,应定期处理沿线危岩体,必要时进行削坡防护处治,对裸露边坡坡面采取挡土墙、抗滑桩、支设防护网等方式进行坡面加固防护。

4 结 论

综合以上研究结果发现,准确识别出影响因素类型是分析不同影响因素权重大小的重要前提,而不同影响因素对农村公路交通安全的影响程度也存在较大差异。本文根据不同影响因素的权重值大小,将影响因素划分为三大类,其中,U13、U31、U32对农村公路交通安全的影响程度最大,权重均值为19.25%,影响因素U12、U21、U22对农村公路交通安全的影响程度较大,权重均值为9.98%,影响因素U11、U33对农村公路交通安全的影响程度较低,权重均值为6.15%。考虑到农村公路交通安全治理资源的有限性和稀缺性特点,在分配农村公路交通安全治理资源的过程中,建议以上述影响因素权重均值作为划分基准,重点从提升路侧防护水平,优化路线及交安设施布局和提升长大纵坡路段主动安全防护水平两方面开展具体措施,以最大限度提升农村公路交通安全的总体水平。