沪宁高速公路安全体系和中分带开口护栏研究

：　文章编号：１６７２—９８８９（２００６）０５—００９５—０４　《现代交通技术｝２００６年第５期　沪宁高速公路安全体系和中分带开口护栏研究　王宏伟　，贾日学　，王彦卿２张绍理　，高岩渊　（１．江苏沪宁高速公路扩建工程指挥部，江苏南京２１００４９；２．北京深华科交通工程有限公司，北京１０００７１）　摘要：针对扩建后８车道沪宁高速公路的交通安全问题提出了“基于交通行为模式推断的多元回归事故预测模　型”，并在事故预测的基础上对未来８车道的沪宁高速公路进行了安全评价。事故预测和安全评价结果可对扩建的　沪宁高速公路交通工程设置方案进行指导　本文还根据沪宁高速公路的实际情况．从乘客及驾驶员的安全性和舒　适性入手，采用计算机模拟及实车试验的研究方法，提出了适用于沪宁高速公路的中央分隔带开口长度，单侧车道　封闭时开口处的交通组织及适用于开口处的混凝土活动护栏。　关键词：高速公路安全；多元回归；交通事故预测；实车试验；中分带开口　中图分类号：Ｕ４１２．３６６　文献标识码：Ｂ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　Ｓａｆｅ　Ｓｙｓｔｅｍ　ａｎｄ　Ｈａｔｃｈ　ｏｆ　Ｉｎｔｅｒｖａｌ　Ｍｅｄｉａｎ　Ｂａｒｒｉｅｒ　ｉｎ　Ｈｕｎｉｎｇ　Ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ　Ｗａｎｇ　Ｈｏｎｇｗｅｉ　，Ｊｉａ　Ｒｉｘｕｅ２，Ｗａｎｇ　Ｙａｎｑｉｎ２，Ｚｈａｎｇ　Ｓｈａｏｌｉ２，Ｇａｏ　Ｙａｎｙｕａｎ　（１．ＪｉａｎｇｓｕＨｅａｄｑｕａｒｔｅｒｓ　ｏｆＨｕｎｉｎｇ　Ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ　Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ　Ｐｒｏｊｅｃｔ，Ｎａｎｊｉｎｇ　２１００４９，Ｃｈｉｎａ；　２、Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｓｈｅｎｇｈｕａｋｅ　Ｔｒａｆｉｆｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１００７１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ　ａ“ｍｕｌｔｉ—ｒｅｅｕｒｓｉｖｅ　ｔｒａｆｆｉｃ　ａｃｃｉｄｅｎｔ　ｍｏｄｅｌ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｒａｆｆｉｃ　ａｃｔｉｏｎ　ｍｏｄｅ　ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ”　ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｗｉｔｈ　Ｈｕｎｉｎｇ　８　ｌａｎｅ　ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ，ａｎｄ　ｅｖａｌｕａｔｅ　Ｈｕｎｉｎｇ　ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ　ｓａｆｅｔｙ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｒａｆｆｉｃ　ａｃｃｉｄｅｎｔ　ｆｏｒｅｃａｓｔ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔ　ｏｆ　ｔｒａｆｆｉｃ　ａｃｃｉｄｅｎｔ　ｆｏｒｅｃａｓｔ　ａｎｄ　ｓａｆｅｔｙ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｃａｎ　ｓｕｐｅｒｖｉｓｅ　ｔｒａｆｆｉｃ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｓｅｔｔｉｎｇ　ｏｆ　ｒｅｂｕｉｌｄｉｎｇ　Ｈｕ—Ｎｉｎｇ　ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ．Ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ａｌｓｏ　ｂｒｉｎｇ　ｆｏｒｗａｒｄ　ａｎ　ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ　ｈａｔｃｈ　ｌｅｎｇｔｈ　ｆｏｒ　Ｈｕｎｉｎｇ　ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ　ａｎｄ　ｔｒａｆｉｃ　ｓｔｆｒｕｃｔｕｒｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｈａｔｃｈ　ｗｈｅｎ　ｓｉｎｇｌｅ　ｒｏａｄｗａｙ　ｗａｓ　ｃｌｏｓｅｄ，ｉｔ　ａｌｓｏ　ｇａｖｅ　ａｎ　ｍｏｖａｂｌｅ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｍｅｄｉａｎ　ｂａｒｒｉｅｒ　ｓｙｓｔｅｍ　ｕｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｒｏａｄ　ｈａｔｃｈ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ　ｓａｆｅｔｙ；ｍｕｌｔｉ－ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ；ｔｒａｆｆｉｃ　ａｃｃｉｄｅｎｔ　ｆｏｒｅｃａｓｔ；ｆｕｌｌ—ｓｃａｌｅ　ｔｅｓｔ；ｈａｔｃｈ　ｏｆ　ｉｎｔｍｗａｌ　ｍｅｄｉａｎ　ｂａｒｒｉｅｒ　０引言　１　沪宁高速公路交通安全体系研究部分　１．１研究内容　沪宁高速公路江苏段（以下简称沪宁高速公　路）在原线位上实施由４车道改为８车道的扩建工　程，该路与江阴长江公路大桥、苏嘉杭、锡宜、锡澄　ｆ１）针对多车道高速公路的特点建立了基于交　通行为模式推断的多元回归交通事故预测模型．把　等高速公路构成苏南高速公路路网主骨架。考虑到　扩建后的沪宁高速公路存在路面加宽影响标志视　认性，车速差别大、车道变换频繁、局部路段同方向　出现分离式路基等的新情况．交通安全问题应倍加　道路、交通量、气象等１０余项路段属性转化为交通　行为模式影响因素。其事故预测模型相当于一个人　工神经网络。其结构如图１所示。　在计算影响因素指标时不同类型的路段对应　不同的交通行为模式，用如下函数表示：　－厂（路段长度、路段线形、车道数、交通量、大　关注。那么如何采用全新的观点和方法来保证扩建　后的沪宁高速公路具有更高的交通安全水平是一　项既迫切又重要的任务。本文对沪宁高速公路安全　车比例、雨天、雾天数等路段属性）　其中：　为第ｉ类路段第　项影响因素指标值；　体系和中分带开口护栏进行了专门研究。　作者简介：王宏伟（１９６３一），男，江苏扬０＇１＇１人，高级工程师，主要从事高速公路运营管理工作。　・９５・　维普资讯 http://www.cqvip.com

《现代交通技术））２００６年第５期　为路段类型编号（１一般路段，２分流路段，３　合流路段，４交织路段，５分离路基）；　为影响因素编号（因素１，因素２，因素３，因素　４，因素５，因素６）。　模式推断　’　回归方程　路段屙ｌ生　交通行为　评价指标　路段长度　车道数量　车道宽度　坡　度　变道半径　主线交通量　分流交通量　合流交通量　事故数　大车比例　Ｖ　事故率　年雨天数　死亡数　年雾天数　年雪天数　Ｖ　路面状况　死亡率　路侧状况　路基状况　交通工程　卜　、　客车比例　护栏类型　图１事故预测模型人工神经网络结构示意图　（２）建立反映交通事故与影响因素之间关系的　多元回归方程，从而预测各路段事故率、死亡率、事　故次数、死亡人数等多项安全评价指标。　根据沪宁高速公路２０００～２００２年的５００多组　实际数据进行回归分析。下面的公式是反映任何一　个路段上每年每公里发生的事故次数与该路段６　个影响因素指标之间关系的六元线性回归模型：　Ｙ＝０．８４２５３７＋０．００１０１５Ｘ１＋０．００４６６２Ｘ２＋　０．００３７４　１Ｘ３＋０．２５　１４３７Ｘ４＋０．００５２６３Ｘ５＋　０．２７９７９６Ｘ６　其中：，，为年公里事故次数；　。为年公里超车　次数；　：为年车道转移次数；　，为年大于安全速度　的车数；　为年疑惑车数；　为年小于安全时距的　车数；　为交通饱和度。　根据回归模型可计算得到第一个评价指标——　路段年公里事故次数（　），再根据交通量、路段长度　以及事故死亡人数与事故次数关系的统计资料．便　可计算其它３项指标即：百万车公里事故率（　）、年　公里死亡人数（　）、百万车公里死亡率（　）。　然后再利用上述预测模型对６车道锡澄路近　两年交通事故进行了预测，从而对预测模型进行实　・９６・　际检验，结果拟合程度较好　ｆ３）用模糊数学方法把４项评价指标统一到“安　全度”一个数值上，对一条高速公路不同路段、一条　高速公路不同时期安全状况进行评价。　各评价指标　～　对应的安全度隶属函数Ｄ（　ａ，ｂ），其表达式为：　当　０；　当。　旦　２；　Ｄ（ｆ）＝　（１）　当一ａ—＋　ｂ　≤６；　当６　；　其中　为评价指标值，￣ｌＪｆ，　或ｉｔ；。为评价　指标下限；ｂ为评价指标上限。隶属函数图形如图２。　ｌ　２　ｌ　越０．８　Ｏ．４　Ｏ・２　Ｏ　图２　隶属函数图　（４）在事故预测模型和安全评价模型建立之后。　对沪宁高速公路２００８年至２０２０年进行了事故预　测和安全评价　综合安全度是考虑各项指标后的路段安全度。　它等于用隶属函数确定的各项指标安全度的加权　和，计算公式如下：　Ｄ＝ｃｌ・Ｄ　）＋ｃ２・Ｄ　）＋ｃ　・Ｄ　）＋ｃ　・Ｄ　）　（２）　其中：Ｄ　）为指标　的安全度；ｃ　为指标　的权重。　由此可计算出路段的和全路的安全度，那么安　全度究竟达到什么程度才称作安全？针对这个问　题，这里提出安全度、安全水平等概念，制定了衡量　高速公路或路段安全程度的定量标准，如表１所　示。沪宁高速公路安全度分布如图３所示。鉴于目　前尚没有关于安全评价的行业或国家标准，这个标　准仅应用于沪宁高速公路。　表１安全水平等级表　安全水平等级Ｐ　安全度范围　一级（安全）　二级（较安全）　三级（不安全）　四级（很不安全）　维普资讯 http://www.cqvip.com

交；通工程　行了系统的研究。　堡　奎　箜　薹　～　首先，课题组对沪宁高速公路８车道中央分隔　带开口的长度进行了研究。主要研究内容是：根据　路线几何线形设计的中分带宽度、交通量要求等因　路段序号　ｆａ沪宁路２００８年预测安全度分布图　ａ】整体安全度：０　８０７５９８（一级安全）　ｌ　ｌ　１３　２５　３７　４９　６１　７３　８５　９７　１０９　ｌ２ｌ　１３３　ｌ４５　１　５７　ｌ６９　路段序号　（ｂ）沪宁路２０１０年预测安全度分布图　整体安全度：０．７５５９６９（一级安全）　路段序号　（ｃ）沪宁路２０２０年预测安全度分布图　整体安全度：０．５２６９３９（￣．级安全）　图３沪宁高速公路安全度分布图（沪宁方向）　ｆ５）针对薄弱环节提出了５项治理措施和３套　工程实施方案。同样用事故预测模型和安全评价模　型对方案实施后的效果进行了预测和评估，从而进　行了方案比选和推荐。　１．２成果主要创新点　…１本课题建立了一个“基于交通行为模式推断　的多元回归交通事故预测模型”，不仅适合多车道　高速公路路段的微观事故预测，而且在事故预测的　同时还揭示出了事故多发点的起因。　ｆ２）本课题提出事故率、死亡率、事故次数、死亡　人数等４项评价指标，并用模糊数学方法把这４项　指标统一到“安全度”一个数值上，可直观地对一条　高速公路不同路段、不同时期与其他高速公路的安　全状况进行比较。　ｆ３）本课题建立的事故预测和安全评价模型还　可对安全治理措施的效果做出定量预测。　２沪宁高速公路中分带开口护栏研究　２．１研究内容　课题组结合沪宁高速公路扩建工程的实际，对　沪宁高速公路８车道中央分隔带开口安全体系进　素，用人体舒适度等安全条件，通过理论计算确定　沪宁高速公路８车道中央分隔带开１５的尺寸，同时　以实车交通组织验证　其次，课题组对适用于扩建后的沪宁高速公路　中央分隔带开口的混凝土活动护栏进行了系统的　研究。主要研究内容是：依据沪宁高速公路中央分　隔带护栏设置等级，确定开１５段活动护栏防护等　级；在调研实践的基础上，通过仿真模拟计算分析　和连接模型试验，研究提出一种活动护栏的基本结　构形式及其与两端护栏的连接方法：通过实车足尺　护栏碰撞实验，对活动护栏防撞性能进行试验验证。　最后，课题组对适用于扩建后的沪宁高速公路　８车道中央分隔带开口处车辆变道通行的交通组织　进行了系统的研究。主要研究内容是：结合沪宁路　交通量、车型比例等因素对交通组织方案进行研　究，包括车辆从减速、并线到开１５处的路线长度（简　称过渡段长度）、车辆合流方式、车辆通过开１５处的　方式、变成双向２车道后的速度限制措施：对沪宁　高速公路单侧车道封闭利用中央分隔带开口变道　通行进行养护维修、紧急事件处理时的标志（牌）、　标线的设置提出布设方案：结合我国驾驶员和乘客　在行车过程中的安全性、舒适性，对沪宁高速公路　单侧车道封闭利用中央分隔带开口变道通行时过　渡段长度设置进行理论分析与试验验证：提出沪宁　路中央分隔带开口适应的通行能力。　２．２研究成果　（１）首次运用实车足尺实验，以司乘人员“舒适　度”为指标，对８车道高速公路中央分隔带开１５长　度进行研究；并依据司乘人员的舒适度、公路几何　条件，以及依据试验测定的参数，论证、确定适用于　８车道高速公路中央分隔带开口长度的设计方法和　计算公式：　（２）沪宁８车道高速公路原有中央分隔带开１５　长度５０　ｍ，经实车试验和理论分析，当为单车道转　换交通时，能够满足小客车以６０　ｋｍ／ｈ、大客车以　５０　ｋｍ／ｈ安全舒适通过中央分隔带开１５；当为双车　道转换交通时。能够满足大客车可以４０　ｋｍ／ｈ安全　舒适通过中央分隔带开１５。据此，并考虑到开１５过　长将影响运行安全以及交通流转换所须的最小过　渡路段长度等因素，建议沪宁８车道高速公路中央　．９７．　维普资讯 http://www.cqvip.com

《现代交通技术））２００６年第５期　分隔带开１５长度仍维持５０　ｍ：　（３）首次运用实车足尺实验．并在理论分析基　础上对利用原沪宁高速公路中央分隔带开口（长度　为５０　ｍ）转换交通流进行了研究．研究确定其所需　的最佳交通流转换过渡路段长度为１　１００　ｍ。该过渡　路段长度能够满足交通量小于３　０００　ｐｃｕ／ｈ时利用　中央分隔带开１５转换交通流变道通行的需求：如遇　雨雪雾等恶劣环境条件，可适当增加预告区长度和　有条件时使用可变情报板发布信息；　（４）沪宁８车道高速公路中央分隔带开口能适　应的最大通行能力为３　０００　ｐｃｕ／ｈ：若交通量大于　３　０００　ｐｃｕ／ｈ，且因维修等需转换交通流时，为保证通　行车辆的安全、舒适以及避免造成交通堵塞，建议　采用封闭部分车道、转移部分车辆的方式，而不宜　单侧全部封闭：　（５）在研究链式混凝土活动护栏的结构受力体　系和计算方法的基础上．所开发的“宁安型链式混　凝土活动护栏”经３次实车碰撞实验验证，其防撞　能力可达１１３　ｋＪ；最大加速度小于２０　ｇ，其各项技　术指标均满足《高速公路护栏安全性能评价标准》　（ＪＴＧ／ＴＦ８３—０１—２００４）规定的要求：　（６）现行标准、规范与《公路养护安全作业规　程＞＞（ＪＴＧＨ３０—２００４）ｇ￣中央分隔带开１５长度、８车道　高速公路中央分隔带开口处交通流转换时的交通　组织、高速公路中央分隔带开口处设置的防撞活动　护栏等均无具体规定，本课题研究成果为其相关条　文的修订提供了翔实、可靠的依据资料。　２．３主要技术创新点　成果主要创新点如下：　（１）开发的链式混凝土活动护栏，结构合理，缓　冲吸能作用强，防撞、导向性能好，实现了沪宁高速　公路中央分隔带护栏“无缝衔接”，提高了全路的安　全水平。　（２）研制开发的链式连接混凝土中央分隔带开　５１活动护栏，兼备刚性与柔性性能，结构新颖，经济　合理，开拓了护栏结构设计的新思路。　（３）从舒适度角度，研究提出了８车道高速公　路中央分隔带开１５长度和开１５处交通组织方案，为开　口处交通组织、交通转换的安全没计提供了理论依据。　・９８・　（４）研制的新型诱导标志内容合理，视认性好，　可有效地引导和组织交通流，为修订《道路交通标　志和标线｝（ＧＢ５７６８—１９９９）提供了参考依据。　３成果推广应用前景　本课题建立的事故预测和安全评价方法可用　来对任意已有的或在建的高速公路进行事故预测　和安全评价．找出安全薄弱环节，根据问题原因制　定相应治理措施。该措施可降低扩建后沪宁高速公　路的事故率，减少伤亡人数，降低经济损失，提高安　全水平及通行能力　据本课题研究方法预测，与不采取本课题推荐　的安全治理措施相比，采取措施后沪宁高速公路　２００８、２０１０和２０２０年每年发生的交通事故次数平　均减少８％左右。　目前．无论是事故预测还是安全评价，在国内　外还找不到成熟方法可用．本课题的研究成果可对　高速公路的不同路段进行微观预测和微观评价，而　且我国高速公路的标准规范对８车道的考虑还尚　不充分，本课题研究成果对制订或修改相关标准规　范具有重要的借鉴价值。　本课题研究确定的中央分隔带开口长度与沪　宁高速公路扩建前的开口长度一致，因此扩建工程　避免了原有的１２６处中央分隔带开１５的改造．直接　经济效益近千万元，节约了大量的改造资金，降低　了工程造价．同时对我国８车道高速公路中央分隔　带开口长度设置提供借鉴。　本课题研究的交通组织方案为沪宁高速公路　大修或突发事件需要封闭一侧车道时不中断交通　提供了有力的保障，因此可以带来巨大的经济与社　会效益，同时也给全国其他８车道高速公路的建　设、管理提供经验，并可以为国家制定８车道高速　公路有关规范提供借鉴和试验数据。　本课题研究的中央分隔带开口处链式混凝土　活动护栏使沪宁高速公路的中央分隔带护栏安全　防护达到了“无缝衔接”，在：具有足够的防护能力的　同时又降低了中央分隔带开１５处活动护栏的造价，　节约投资近２００万元，具有巨大的经济与社会效益。　ｆ收稿日期：２００６—０７—２１）