搜索
LOGO中国道路安全设计、评价与运营管理的关键技术问题探讨演讲人：郭忠印（教授）单位：同济大学主要内容道路运营安全管理技术道路交通安全实验技术概述道路安全设计与评估方法道路安全评价与控制标准历年中国道路交通事故死亡人数（万人）200120022003200410.61.概述（1）中国道路交通运营安全状况10.910.410.79.820058.92006200720087.48.1年份死亡人数（万）•事故统计分析•事故黑点鉴别•社会经济影响•运行车速分析•驾驶生理心理•行车动力仿真•安全信息系统•交通流状态分析•运营管理系统•事件安全影响•风险管理技术•安全实验仿真•智能安全系统•综合运营安全管理系统1.概述（2）中国道路交通安全研究技术进程宏观事故研究中观事故研究中微观事故研究事后事前事中1.概述（3）道路安全研究的关键技术问题事故后安全评价指标适用性？运行速度的控制与管理标准？道路养护与运营安全的关系？道路线形设计的安全指标是什么？运行环境的安全评价指标是什么？交通基础设施的安全设计是什么？交通安全信息采集与数据处理技术？状态检测与安全判别标准是什么？运营安全管理对策技术是什么？道路安全道路安全控制标准道路安全设计评价道路运营安全管理2、道路安全评价与控制标准2.1安全评价与控制指标（1）——事故率指标人车环境路平面线形指标纵断面线形指标线形组合均衡性道路结构物驾驶员生理和心理特征指标驾驶行为冒险性（侵略性或攻击性）制动稳定性操纵稳定性安全保护装置灾害天气沿线景观★事故率指标是基于公路运营的后评估指标，运用局限性大；道路运营系统事故亿车公里事故率百万车事故率人口事故率车辆事故率…实际运行速度道路平纵横指标设计等路线设计速度道路用户（驾驶员）标志标线、防护设施等隔离带、沿线景观绿化等不同服务水平的交通流1.路线几何2.交通设施3.路线景观4.车流状况*实际运行环境*道路路线设计2.2路线设计速度与实际运行速度的一致性A设计与使用一致性问题综合车速指标运行车速评估指标关系图车速离散指标断面车速变化指标2.2运行速度预测与线形评价B综合车速指标车速离散指标断面车速变化指标采用非线性拟合方法多个运行车速特征指标与事故率的关系模型路段车速离散度车速变异系数客货差极差比断面车速差车速降低系数评估方法2.2运行速度预测与线形评价C安全性服务水平事故率标准Imax=1起/百万车公里安全等级特征指标好一般差车速变异系数≤0.0310.031～0.0460.031客货极差比≤0.460.46～0.540.54路段车速离散度≤0.950.95～2.342.34基于路段车速离散性指标的线形设计一致性评价标准安全等级特征指标好一般差断面车速差-10～11-15～-10，11～1616，-15车速降低系数0.9～1.0950.87～0.901.095～1.121.12,0.87基于路段断面车速变化指标的线形设计一致性评价标准I≤0.65，安全性好0.65I≤0.80，安全性一般I≥0.80，安全性差2.3交通流运营风险评价技术A当前运行速度期望运行速度期望加/减速道路几何线形车辆动力性能交通流状况沿线气候稳健型驾驶员冒险型驾驶员冒险加/减速预判断误差扰动速度增减变化车道位置变换跟车行驶状态车流运行速度冲突车流行驶轨迹冲突车辆行驶状态冲突自由行驶状态换道行驶状态若干车辆个体的运动形成了交通群体的运动，类似于流体的运动形式，称之为交通流。但交通流与液体流存在着两大显著差异：（1）交通流为非均质流，即个体间存在着特性差异，表现为混合车流运动特性的差异；（2）交通流的各向异性，即个体间相互作用是非对称的，表现为前车对后车的影响与后车对前车的影响不同。以上差异共同作用的结果为交通流的运营风险，以交通冲突和交通事故等形式体现。2.3交通流运营风险评价技术B交通流运营风险评价的核心是交通流危险状态的检测与识别技术，即从交通流运动状态中辨识可能发生的危险状态；其关键技术包括：(1)交通流运动状态参数指标的选择交通流运动状态，包括车辆个体的运动特征以及车辆间相互影响关系；前者包括车辆的速度、加（减）速度、运行轨迹等，后者包括车辆间的跟车和换道行为等。如何选择综合反映交通流运动状态参数，既真实描述车辆个体特征，又能反映群体的危险状态。(2)车辆状态参数的统计分析方法通常，采用算术平均、移动平均或指数平滑法等方法获取交通流的状态参数，如平均速度、流量、密度等。然而，该类方法忽略了车辆个体运动的差异特征，而此差异正是交通流运营风险的主要诱因。因此，采用何种统计方法进行状态识别是危险状态识别的关键。(3)交通流危险状态的评判标准确定在不同交通流状态（情形）下，如何量化驾驶员的操纵失误、车辆不良工况、突发状况等多因素综合作用下的危险状态评判分析。2.3交通流运营风险评价技术C目前已取得的交通流运营风险研究成果：(1)基于动态归类的交通流相关统计分析技术根据前后车运动状态参数，包括运行速度、车头时距、车道位置等，以前车与后车是否在检测路段内发生相互影响作为归类判别标准，实时对相关交通流进行动态归类，剔除不相关车辆信息的影响。前车速度V前临界车头时距hr实际车头时距h实hr＞h实V后＞V前-5是前后车异类否前后车同类是L前≤L后≤L测否前后车同类是前后车异类否动态归类的技术核心为车辆轨迹追踪和车辆间状态传递等两大原则2.3交通流运营风险评价技术D目前已取得的交通流运营风险研究成果：(2)相互影响车队（群）的运行安全状态判别理论依据动态归类车队中时间序列车辆的运动特征，包括运行车速、位置和车头视距等，依次构建车辆在检测区段内可能存在行驶状态，包括自由行驶、跟车行驶和换车道行驶等；然后以可能存在构建车队（群）的运行状态矩阵（包括状态矢量和对应的状态风险因子），并最终获取可能的最大运行危险状态，从而判断车队（群）安全性。车队状态矩阵车队运动特征行程时间预测速度车头时距车道位置…各车辆行车轨迹预估车辆行驶状态判别车队运行状态判别驾驶员和车辆安全阈值公路养护作业类型与交通影响范围养护作业下的道路运营风险评价指标与评估方法不同养护作业类型下运行风险的规避工程技术和管理对策2.4公路养护维修与运营安全的关系关键技术公路安全养护与管理技术养护类型与影响养护作业管理养护风险评估养护作业方案养护作业管理管制技术措施安全管理技术公路养护管理与控制技术基于公路安全性的养护管理技术3、道路的安全设计与评估方法道路线形改进和安全设施改造路线设计交通设施道路设计安全审计3.1道路路线设计与安全评估（1）设计一致性路线均衡性道路组成元素和元素间的相互作用机理公路运营状态参数设计资料车辆特征事故资料交通量管理措施运行车速测速方法测速仪器测速位置数据采集公路车辆运行车速分布特征分布形式特征参数研究各因素对车辆运行的影响性分析公路几何线形综合指标描述模型线形综合指标与运行车速的关系模型运行车速特征指标指标分析与选取公路线形安全性评价标准和评价方法基于公路几何线形综合设计指标的安全性评价技术高速公路线形设计一致性模型车速变异系数客货极差比路段车速离散度车速降低系数断面车速差线形综合指标的提出指标量化3.1道路路线设计与安全评估（2）路线评价方法基于公路线形综合指标的安全评价关键技术3.2道路运营环境安全评估（1）基本路段公路交通基础设施路段描述道路环境交通环境运营环境属性描述气候与人文环境雾环境雨环境冰雪环境风环境道路线形安全性路面状况安全性交通设施认知性运营环境风险指标描述与评估安全设施有效性客货车速差断面车速差路面状况指数路面抗滑能力路面排水性能标志信息量信息连续性防护隔离有效性诱导设施有效性防眩设施有效性照明设施有效性公路交通基础设施运营环境描述模型气候与人文环境风险性能见度水膜厚度积雪结冰厚度风速设置合理性紧急救援有效性路表水膜厚度交通信息交通安全设施道路线形路面状况释热率车道占有率交通饱和度服务水平人文环境火环境桥梁路段隧道路段匝道出入口路段枢纽立交路段综合因素与运营安全的影响关系不同影响因素间的作用机理指标量化与综合评估方法3.3道路路线安全评估方法——路线均衡性评价（1）基于人工神经网络的运行车速安全分析利用人工神经网络理论，建立线形特征指标（如平曲线半径、竖曲线半径、曲线转角、曲线长度等）与运行车速的模型；分析路线上运行车速变化（如连续曲线断点V85%差值）与事故率关系，从而评判线形设计的优良。平曲线半径转角曲线长度偏差输入层隐含层输出层运行速度V85路线连续点车速路段事故率路线车速差路线安全评估指标路线设计指标路线安全性评估人工神经网络3.3道路路线安全评估方法——路线均衡性评价（2）基于驾驶员空间视距的线形安全分析依据空间曲线描述方法，建立道路上离散点的三维坐标（x,y,z）确定横向偏角、纵向偏角和视线高度；根据行车过程中驾驶员视线特征，建立驾驶员的空间视距模型；利用GPS实测数据，建立空间视距与运行速度关系；以运行速度与事故率之间的关系，评估路线设计的优良。路线离散化路线横向偏角路线纵向偏角驾驶视线高度XYZ空间视距运行速度事故率路线安全性评价路线安全性评价空间视距3.3道路路线安全评估方法——路线均衡性评价（3）基于行车风险的交通冲突分析传统的交通冲突技术：假设前后车辆以的当前速度行驶时，前车紧急制动后，以后车是否可能与前车碰撞作为冲突判断标准，其本质是跟车状态下的假设碰撞判别，通常以车头视距2s作为简便的冲突判别标准；而行车风险分析则是充分考虑高速行驶、跟车行驶和换车道行驶等三种驾驶行为，以制动减速度构建安全评价等级，进一步量化交通冲突类型和冲突严重性。前车速度后车速度前车制动后车制动是否碰撞路线几何特征运行车速预测交通冲突传统的交通冲突技术路线车辆运动状态自由行驶状态跟车行驶状态换道行驶状态制动减速度安全等级路线行车风险路线设计安全性行车运营风险技术路线归纳法演绎法3.3道路路线安全评估方法—路线均衡性评价（4）基于公路几何线形指标的运行车速预测与安全评价技术根据公路路线相关设计指标，提出了公路几何线形综合指标，建立公路线形综合指标客观描述模型，构建路线运行车速预测模型，从而实现由路线设计指标直接预测出路线上任意点的运行车速。4、道路运营安全管理技术道路运营安全管理是各种道路与交通信息融合、分析、决策与实施等一系列的集成系统平台。关键技术：道路信息采集、分析、处理与发布技术；道路运营安全管理决策模型与算法；公路运营安全管理系统结构设计技术；公路运营安全状态评价与预测技术；4.1道路运营安全管理关键技术信息采集系统紧急信息采集子系统气象信息采集子系统交通信息采集子系统动态数据预处理模块信息采集系统结构4.2道路安全信息采集技术4.3杭州湾大桥交通安全运营管理系统基于GIS公路网运营安全管理系统层次结构设计4.4高速公路灾害性天气运营控制信息系统标准该标准规定了高速公路灾害性天气运营控制与信息发布系统的组成、技术要求、功能要求、管理要求和检测规则。5、道路交通安全实验技术5.1现有道路安全实验技术的优缺点实验方法优点缺点现场勘测观测周期短数据来源详实调查费用高样本随机性大场景选择性小交通仿真软件模拟交通场景设计简便数据精确而丰富实验费用低廉紧急突发情形难以实现（伪安全状态仿真）驾驶仿真模拟各种场景再现简便驾驶行为参数检测方便维护费用高场景真实度有待提高5、道路交通安全实验技术5.2交通流安全实验仿真关键技术目标车道模型（thetargetlanemodel）；间隙接受模型（thegapacceptancemodel）；目标车道间隙判别模型（thetargetgapmodel）；车辆加速模型（accelerationmodels）：①跟车加速模型（car-followingaccelerationmodels）②无约束加速模型（unconstrainedaccelerationmodels）③车头时距阈值分布模型（timeheadwaythreshold