山区高速公路几何线形与事故率关系研究

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第36卷，第4期公路工程Vo1．36，No．42011年8月HighwayEngineeringAug．，2011山区高速公路几何线形与事故率关系研究王浩，孟祥海，关志强(1．黑龙江省高速公路建设局，黑龙江哈尔滨150008；2．哈尔滨工业大学交通科学与工程学院，黑龙江哈尔滨150090)[摘要】利用山区高速公路几何线形与交通事故数据，对平、纵及其线形组合与事故率的关系开展研究，建立了直线段长度、平曲线半径、平曲线偏角、纵坡坡度、竖曲线半径等单一线形指标与事故率的量化关系，在此基础上分析了直线接平曲线路段、纵坡和平曲线组合路段、平曲线与竖曲线组合路段、断背曲线路段、凹凸竖曲线组合路段的事故率，最后对多重线形组合路段的事故率进行了对比分析。研究成果对提高山区高速公路的交通安全水平以及基于交通安全需求优化几何线形设计成果等具有一定的借鉴意义。[关键词]山区高速公路；几何线形指标；线形组合；事故率【中图分类号]U491．1【文献标识码]A【文章编号]1674—0610(2011)04—0089—04ResearchonRelationshipBetweenTraficAccidentRateandGeometricAlignmentforMountainousFreewayWANGHao，MENGXianghai，GUANZhiqiang(1．HeilongjiangProvinceHighwayConstructionBureau，Harbin，Heilongjiang150008，China；2．SchoolofTransportationScienceandEngineering，HarbinInstituteofTechnology，Harbin，Heilongjiang150090，China)[Abstract]Basedonthedataofgeometricalignmentandtrafficaccidentswhichareobtainedfrommountainousfreeway，therelationshipsbetweenaccidentrateandgeometricalignmentareanalyzed．Firstly，theaccidentraterelatedtoeachofthespecificalignmentindexessuchasthelengthoftangent，radiusofhorizontalCulTe，externalangleofdeflection，longitudinalgradientandradiusofverticalcurvearedetermined．Then，theaccidentsoccurredonhighwaysegmentsoftangentfollowedbyhorizontalcurve，longitudinalgradientversushorizontalcurve，horizontalcurveversusverticalcurve，broken-backcurve，andmulti—verticalcurvesarediscussed．Furthermore，theaccidentratesoncomplexhighwayseg-mentshavingmorethantwoalignmentconditionsaresummarized．Theresearchresultswillbehelpfultoimprovethesafetysituationofmountainousfreeway，andcanalsobeappliedforoptimizingthehighwaygeometricdesign．[Keywords]mountainousfreeway；geometricalignmentindex；coordinationofhorizontalandver．ticalalignment：accidentrate山区高速公路复杂的线形条件是交通事故多发全、交通事故数量与平面线形线元以及组合线形与的重要原因之一，分析其几何线形指标及线形组合交通安全间的相关关系，分析并提出了基于道与事故率的相关关系，对提出明确的山区高速公路路建设条件的交通安全改善对策。上述研究成安全改善对策以及优化几何线形设计成果具有重要果对进一步开展山区高速公路几何线形与事故率的意义。关系研究，具有重要借鉴意义。国内外学者均开展过相关研究工作，分析了道本文利用收集到的山区高速公路上的1796起路线形与交通安全问的相关关系、研究方法及统计交通事故，并结合事故发生地点的道路几何线形条分布特征，探索了高速公路平面线形与交通安件，对山区高速公路的事故率与平面线形、纵断面线[收稿日期]201l—O3一l0[作者简介】王浩(1972一)，男，黑龙江啥尔滨人，硕士，研究方向为道路工程。 90公路工程36卷形、平纵组合线形及多重组合线形间的相关关系开展了研究工作。1平面线形指标与事故率：昌1．1直线段长度与事故率卅经统计分析可知山区高速公路直线段长度与亿●车公里事故率成二次函数关系(见图1)，通过回归一、褂分析确定的关系模型为：辍赫上坡：Y=87．219x一133．13x+111．85(R=0．85)(1)下坡：Y=32．713x一101．67x+90．7l9(R=0．70)(2)平曲线半径／in式中，和Y分别为直线段长度(km)和亿车公里事图2平曲线半径与事故率故率(次／亿车km)。Figure2Accidentraterelatedtoradiusofhorizontalcurve成反比关系；当平曲线半径大于l000m时，事故率随着半径增大呈缓慢降低；当平曲线半径小于1000=、昌m时，事故率随着半径减小而急剧上升；当半径为料500m，事故率达到130次／亿车km，为平均事故率●的2～3倍；当平曲线半径大于1500Ill时，事故率一、低于全线平均水平(55．06次／亿车kin)；平曲线半锝藉径与事故率回归曲线的拐点(特征点)出现在平曲博线半径为1000m处。1．3平曲线偏角与事故率在平面线形对于交通事故的影响中，平曲线偏角也是一个重要因素，偏角与事故率的关系如图3图1直线段长度与事故率Figure1Accidentraterelatedtotangentlen~h所示。分析统计结果可知：无论左偏还是右偏曲线，当直线段长度与事故率的关系可总结为：相同直偏角小于43。时，偏角与事故率均呈抛物线关系，且线段长度下，下坡事故率明显高于上坡，即下坡比上左偏角的事故率普遍比右偏角的事故率低，这可能坡具有更大的危险性；当直线段较短时，事故率随直与驾驶员获取道路交通信息的难易程度有关；当偏线段长度减少而增加；当直线段较长时，事故率随直角大于43。时，左偏的事故率继续增大，而右偏则快线段长度的增加而增加；上坡路段和下坡路段事故速降低；当偏角处于0。～40。之间时，两曲线都存在率最低点分别出现在长度约为1．5km和0．8km事故率最低值，其中左偏约为l8。，右偏约为13。；当处。1．2平曲线半径与事故率：本文收集到的事故数据表明，76．84％的交通事昌故发生在平曲线上。平曲线半径与事故率的关系如料图2所示，平曲线半径与亿车公里事故率呈幂指数●一函数关系：、瓣y：16872—o·8o6(R：0．68)(3)籍协式中，和Y分别为平曲线半径(m)和事故率(次／亿车kin)。平曲线偏角／(。)从回归曲线及关系模型可以看出：随着平曲线图3平曲线偏角与事故率半径的增大事故率在降低，即事故率与平曲线半径Figure3Accidentraterelatedtodeclinationofhorizontalcurve 第4期王浩，等：山区高速公路几何线形与事故率关系研究9l偏角小于7。时，事故率都在40次／亿车km以上，大绝对值的增大事故率在增大；其中上坡路段事故率于样本点事故率的平均值(左偏：39．8次／亿车km，呈线性缓慢增加，而下坡路段事故率则以抛物线形右偏：39．2次／亿车km)，此统计结果证实了路线中式快速上升；下坡路段的事故率明显高于上坡路段，小偏角容易使驾驶员产生急弯错觉而导致交通事故约为上坡路段的2倍(下坡路段平均事故率为的基本规律。75．57次／亿车km，上坡路段为40．12次／亿车km)；在上坡坡度约为1．5％时，事故率最低，而不是2纵断面线形指标与事故率平坡处。2．1纵坡坡度与事故率2．2竖曲线半径与事故率纵坡坡度与事故率的关系如图4所示，建立的竖曲线半径与事故率的关系如表1所示。从表回归关系模型为：中数字可以看出：无论凸形还是凹形竖曲线，事故率上坡：Y=7．45x+5．0455(R=0．59)(4)都随着半径的增加而减小；凹形竖曲线比凸形竖曲下坡：Y=2．706x一9．066x+29．986线更危险(凹形平均事故率：43．13次／亿车km，凸(R=0．88)(5)形平均事故率：31．26次／亿车km，事故率高出约式中，和Y分别为纵坡坡度(％)和事故率(次／亿3O％)。车km)。表l竖曲线半径与事故率TablelAccidentraterelatedtoradiusofverticalcurve分析统计结果及回归关系模型可知：随着坡度。：▲上坡E‘O下坡卅一-y=7．45+5．0455．(0_5991)一、、褥=．，，‘▲3平纵线形组合路段的事故率抽3．1直线接平曲线路段的事故率图4纵坡坡度与事故率对直线长度和平曲线半径进行分组，统计各种Figure4Accidentraterelatedtolongitudinalgradient组合路段的事故率，结果见表2。表2直线接平曲线路段的事故率Table2AccidentraterelatedtOsegmentcombinedwithtangentandhorizontalCurve由表2示出的统计数据可知：事故率随着直线的情况下，事故率与平曲线半径仍成反比关系，这与长度的增加、平曲线半径的减少而快速增大，即长直前述平曲线半径与事故率的关系是一致的。线接小半径平曲线路段具有较高的事故风险；当直表3不同坡度下平曲线半径与事故率的关系模型Table3Relationshipsbetweenaccidentrateandradius线长度大于l000m而平曲线半径小于1000mofhorizontaleul-veunderdeferentgradient时，该类组合路段的事故率高达到139．93次／亿车km，约为全线平均值的3倍。3．2纵坡和平曲线组合路段的事故率对纵坡与平曲线组合路段拟合得到的不同坡度范围下事故率与平曲线半径的关系曲线，见表3。由统计结果及拟合曲线的形式可知：上坡与平曲线组合路段的行车安全程度普遍高于下坡与平曲线组注：为平曲线半径，m；y为事故率(次／亿车km)。合的路段，上坡坡度越大，安全性越高；在坡度一定 公路工程36卷3．3平曲线与竖曲线组合路段的事故率的断背曲线。断背曲线以及相应路段上的事故率统平曲线与竖曲线组合路段的事故率如图5所计结果如表4所示。示，分析统计结果可知：当竖曲线半径为平曲线半径表4断背曲线上的事故率Table4Accidentraterelatedtosegmenthaving的8一l0倍时，事故率最低，该类组合路段的平均事broken．backcurve故率仅为25次／亿车km，此时，平曲线与竖曲线配合协调，组合线形良好，能很好地保持驾驶员视觉的连续性；当竖曲线半径为平曲线半径的的25～3O倍时，事故率最高；当该比值大于30倍时，事故率开始迅速下降，此时平曲线与竖曲线组合具有一定的平曲线与纵坡组合的特点。1j卅从表中统计数字可知：在断背曲线中，两平曲线1半径大小是影响事故率高低的主要因素，随着平曲线半径的减少，事故率快速增加；在两处平曲线中若碍箱某一处半径大于4000m，事故率均低于全线平均鼍水平，这说明存在大半径平曲线的断背曲线对交通安全影响较小。凹凸竖曲线反复组合路段的事故率如表5所图5竖曲线与平曲线组合路段的事故率Figure5Accidentraterelatedtosegmentcombined示。分析统计数字可知：当路段上只有两个竖曲线withverticalcurveandhorizontalcurve相互连接时，事故率较低；当3个或3个以上竖曲线3．4断背曲线及凹凸竖曲线组合路段的事故率反复相接时，事故率均高于70次／亿车km，是平均两同向平曲线之间插入较短直线，即形成所谓事故率的1．5倍，行车安全性较差。表5凹凸竖曲线反复组合路段的事故率Table5Accidentraterelatedtosegmentcombinedwithmulti·verticalcurves4多重线形组合路段的事故率车危险性。5主要研究结论多重线形组合路段的事故率如图6所示。其中，柱状图中的前五列是单一线形条件下的事故率，通过对山区高速公路线形指标与事故率关系的6至12列为两重线形组合路段的事故率，最后一列研究，得到了以下几点规律性的认识：是三重线形组合路段的事故率。构造物主要是隧道①长度适宜的直线段比两曲线间较短的直线和高架桥。和长直线均具有更高的行车安全性。事故率与平曲分析统计结果可知：两重及三重线形组合路段线半径成反比关系，事故急缓变化的拐点出现在平的事故率均高于单一线形路段；直线与纵坡组合路曲线半径为1000m处，半径大于1500m的平曲段的危险程度较高；桥、隧等构造物的出现会增加行(下转第135页) 第4期王晓霞，等：路堤边坡新型混凝土预制件骨架护坡施工方法135(上接第92页)⑧在断背曲线中，两平曲线半径大小是影响事故率高低的主要因素，事故率随平曲线半径的减小L=直H=平曲线G：：纵而快速增加；当路段上只有两个竖曲线相互连接时V=竖I自线S=构造物60一事故率较低，当3个或3个以上竖曲线反复相接时：r—一——一南5。事故率较高。⑨多重线形组合路段的事故率均略高于线形40●组合较少的路段，且桥、隧等构造物的出现会增加行30车危险性。喜嚣。6有待进一步研究的问题l0论文基于交通事故及公路几何线形数据，分析并得到了山区高速公路线形指标与事故率之间的关公LLLLL系，但对有些统计规律需要深人分析其发生机理，诸路HHHHHH几CCGGGG如竖曲线半径为平曲线半径的25—30倍时事故率何特VVVV最高的原因是什么、为什么下坡与平曲线组合路段征SSSSSS的事故率普遍高于上坡与平曲线组合的路段、为什图6多重线形组合路段的事故率么凸形竖曲线比凹形竖曲线行车更安全等，即应对Figure6Accidentraterelatedtosegmentscombinedwithvariousgeometricconditions事故发生机理进行进一步的深入研究。线已经普遍具有较高的行车安全性。[参考文献]②确实存在事故率最低(最安全)的平曲线偏[1]梁夏，郭忠印，方守恳．道路线形与道路安全性关系的统计角值，左偏为13。，右偏为l8。。分析[J]．同济大学学报，2002，30，(2)：203—206．③事故率随坡度的增大而增加，下坡比上坡具[2]崔洪军，魏连雨，庞建勋．道路条件与交通安全的研究方法有更大的行车危险性，其事故率约为上坡路段的2[J]．西安公路交通大学学报，2001，21，(4)：36—39．倍。[3]JohnMilton，FredMannefing．TheRelationshipamongHighwayGeometrics，Trafic—relatedelementsandMotor．vehicleAccident④事故率随竖曲线半径减小而增加，凸形竖曲Frequencies[J]．Transportation，1998，25：395—413．线比凹形竖曲线具有相对较高的行车安全性。[4]易震宇．山区高速公路隧道平纵横探讨[J]．公路工程，2008。⑤对于直线接平曲线的线形组合路段，事故率33，(6)：69—7I．随直线长度的增加、平曲线半径的减少而增大，即较[5]何杰．李志勇，吴卫，等．基于运行速度的高速公路线形评长直线接小半径平曲线组合路段具有较高的行车危估[J]．公路工程，2007，32，(5)：74—77．[6]李长城，阚伟生．高速公路平面线形与安全关系探讨[J]．公路险性。交通科技，2007，24，(I)：126—146．⑥上坡与平曲线组合路段的行车安全程度普[7]黄进，方守恩．平曲线路段事故数目与线形元素的关系[J]．遍高于下坡与平曲线组合的路段，此时上坡坡度越公路，2002，(12)：76—80．大安全性越高。[8]王运霞，王磊，刘志强．道路线形组合与交通安全的关系⑦竖曲线半径为平曲线半径的8～l0倍时，事[J]．公路与汽运．2008，1：5l一54．故率最低；而该比值为25～3O时，事故率最高。[9]裴玉龙，马骥．道路交通事故道路条件成因分析及预防对策研究[J]．中国公路学报，2003．16，(4)：77—82．