基于运行速度的公路交通安全性评价方法_周志刚

变化情况, 采用运行速度的差值 | $V85 |作为评价 指标有一定误差. 而 | $85 V |是两个相邻断面上所 有单车车速差值的 85% 位值, 既考虑了单个车辆 的车速变化, 又考虑了前、后线形上车速的相互影
响, 因此作为安全性的评价指标 更为合理. 为此, 在本研究 中, 采 用单 辆 车的 运 行速 度 差统 计 值 | $85 V | 作为评价指标, 定义为: 交通处于自由 流 状态下前、后两个连续道路单元上单车车速之 差 的第 85% 位. |$85V |的确定是通过选取路段上连 续的两个有代表性 的断面, 分别采集单个车辆 连 续通过这两个相邻 断面的单车车速, 将这两个 相 邻断面的单车车速 差绝对值作为一个样本, 然 后 取这两个断面上所获得的单车车速差的绝对值的 所有样本的 85% 位值即为 | $85 V |.
| $85 V | = 1. 066 2 | $V85 | + 4. 948 5. ( 1)
图 1 | $85 V |和 |$ V 85 |的散布 F ig. 1 Scattered spo t of |$85V | versus |$ V 85 |
对比 | $V 85 |和 |$85 V | 的关系, 从回归分析结 果可以发现, 一般来说, | $V 85 |比 |$85V | 小, 低估
人员评价结果有较 大差别. 道路的历史事故数 据 表明, 大多数交通事故均与车速有关, 因此, 速 度 特征可以间接反映道路的安全性. 近年来, 部分研 究人员尝试探讨运 行速度与道路事故率关系, 以 评价道路的安全性, 如: 路段上不同车辆运行车速 的离散性与事故率的关 系 [ 4] 、相邻路段运行速 度 差与事故率的关系 [ 5] . 其中基于运行速度差的 公 路交通安全评价中, 主要根据对相邻断面的通 过 车辆进行速度统计分析, 获取各自断面的 85% 位 车速特征值, 并得到两断面的速度特征值差作 为 安全性评价指标. 由于公路上的车型多样性以 及
单车速度差的 85% 位值的道路安全 性评价隶 属函数, 并 确定了道 路安全 评价等 级的划 分标 准, 以 评定
道路的交通安全水平. 以某山区公路车速调查数据为例, 对该评价方法进行了验证.
关键词: 运行车速; 单车车速差; 道路安全评价; 模糊集合
中图分类号: U 491. 2
文献标识码: A
H ighway traffic safety evaluation based on operating speed
ZHOU Zh-i gang, WANG Y -i p ing, LONG Ke- jun
( Schoo l o f T raffic and T ranspo rtation Eng ineer ing, Changsha U n ive rs ity o f Sc ience& T echno logy, Changsha 410114, Ch ina)
收稿日期: 2009- 02- 24 基金项目: 湖南省交通科技项目 ( 200640) 作者简介: 周志刚 ( 1966- ), 男, 长沙理工大学教授, 博士生导师.
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交通科学与工程
第 25卷
驾驶员在行驶过程中的操作多样 性, 这种方法是 基于断面调查速度的统计分析, 不能精确反映车 辆在两断面间的速度 变化. 基于此, 在本研究中, 拟借用运行速度差的评价方法, 并采用相邻路段 单车运行速度差的 85% 位值作为评价指标, 基于 模糊分 级 技 术 对 公 路 交 通 安 全 等级 进 行 评 判 分析.
0
x > a3
( 3)
3) 升半梯形分布 0
LC ( x ) = (x - a2 ) / ( a3 - a2 ) 1
1 运行速度
运行速度指交通处于自由流状态且天气良好 时, 在路段特征点上测定的第 85 个百分位上的车 速 [ 6] . 运行速度是道路交通安全的主要影响因素, 对于已建及改建公路易于观测获 得, 对于拟建和 新建的公路也有比较成熟的车速预测模型对其进 行车速预测, 因此, 以车速作为安全性评价的依据 具有普遍的适用性. 相关研究表明 [ 7 ] , 道路相邻平 曲线段的 85% 位车速落差越大, 即 | $V85 | 越大, 则该路段的安全记录就越差, 统计数据见表 1.
表 1 运行速度变化趋势与交通事故率的相关 性 Table 1 R e levance o f operating speed change trend and tra ffic accident rate
运行速度梯度 / 平曲线 3年累计 交通周转量 / 事故率 /( @ 10- 6#
( km# h- 1 )
2 山区公路安全模糊评价方法
由于道路交通安全程度的时变性和 复杂性, 运用经典和现代的方法来评价道路交通安全比较
复杂, 且评价结果过于绝对化, 而模糊方法具有不 确定性和复杂性 [ 8] 的特点, 它无需建立研究对象 的数学模型即可用精确的方法处理模糊量. 因此, 为了实现评价的过渡性和连续性, 并且对路段安 全状况进行更加精确的区分, 可以引入模糊集合 概念.
根据事故率与运行车速差的关系, 从单车车 速差方面对安全等级提出判断标准 [ 9] : 当两相邻 路段上 |$85V |不超过 10 km / h时, 道路安全性为 / 优 0; 当两相邻路段上 | $85V |在 10~ 20 km / h之 间时, 道路安全性为 / 良 0; 当两相邻路段上 |$85V | 超过 20 km / h, 道路安全性为 / 差 0. 基于划分的安 全水平, 将优、良、差 3个安全 等级分别定义 为 3 个模糊集合 A, B, C, 其对应的隶属函数为 LA , LB, LC. 在安全模糊评价方法中, 隶属函数的作用不仅 是把指标转化为无量纲量, 并且其取值本身也在 一定程度上反映了交通安全水平 的高低. 由于评 价指标 |$85 V |在评价标准上呈线形分布, 其模糊 集合的隶属函数为三角形和梯形分布 [ 10] .
第 25卷 第 1期 2 0 0 9年 3月
交通科学与工程
JOURNAL OF TRANSPORT SCIENCE AND ENG INEER ING
文章编号: 1674- 599X ( 2009) 01- 0091- 05
V o.l 25 N o. 1 M ar. 2009
基于运行速度的公路交通安全性评价方法
A bstract: H ighw ay safety evaluat ion from the angel of operating speed is stud ied by gathering speed of each ind iv idua l vehic le on cross sect ions, and using the 85th percentile value o f speed d ifferent ials o f ind iv idua l drivers on successive sections as eva luation index. In th is m ethod of h ighw ay safety evaluat ion, the degree of m em bersh ip in fuzzy m athem a tics is introduced to establish sa fety eva luation m em bership function based on speed d ifference, and the road sa fety level is assessed. T ak ing the gathered data o f som e m ounta inous h ighw ay as exam p le, it has carried on the con firm at ion to this evaluat ion m ethod. K ey words: opera ting speed; | $85V | ; road sa fety evaluation; fuzzy se t
交通安全性评价方法是道路安全改善和管理 的基础, 现有 的安 全 评价 方 法主 要 包括 事 故率 法 [ 1] 、模型法 [ 2 ] 和系统分析法 [ 3] 等. 事故率法利用 历史事故数据指标来评定交通安 全水平, 具有较 强的可比性, 但是往 往由于历史事故的采集难度 而影响评价结果; 模 型法利用数学方法综合评价 交通安全水平, 建立 事故率与各影响因素之间的 定量函数关系模型, 需要大量的统计数据, 并且受 地域和交通条件制约, 不同区域的模型不同, 可比 性差; 系统分析法主要有层次分析法, 此类方法以 人的判断为前提, 因此受人为因素影响较大, 不同
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周志刚, 等: 基于运行速度的公路交通安全性评价方法
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了相邻断面真实的速度变化值, 不利于反应真实 的车辆驾驶的安全性. 因此, 采用 | $85V |来评价公 路安全性的结果相对安全, 更能精确反映道路的 速度变化情况. 现在将以 |$85V |作为评价指标, 运 用模糊分级方法对公路安全性进行评价.
通过采用雷达测速仪对国道 320多个相邻断 面在自由流状态下 进行单车车速观测, 并分别 统 计 |$V 85 |和 | $85 V |的值, 统计结果见表 2.
表 2 |$85V |与 |$ V 85 |统计数据 Table 2 Sta tistica l data o f |$85V | and |$ V 85 |
km /h
|$ V 85 | |$85 V | |$ V 85 | |$85 V | |$ V 85 | |$85 V | |$ V 85 | |$85 V |
3
9
1
4
3
6
4
9
10
16
2
5
4
8