互通式立交主线段行车风险分布

互通式立交主线段行车风险分布摘要：文章通过对互通式立交进行安全性分析，采用制动加速度作为立交主线段行车风险的评价指标。结合工程实例，得到立交主线段行车风险分布类型。关键词：互通式立交；行车风险；事故分布；交通安全近年来，随着我国国民经济的不断发展，高速公路的总里程数不断上升。发生在互通式立交上的事故也逐年增加，其安全性已受到国内外的关注。由于高速公路互通式立交的安全影响范围并没有统一的规定，给互通式立交的安全性分析和事故预测模型的建立带来了极大的不便。文章在高速公路出入口安全性研究的基础上，对互通式立交的安全影响范围及行车风险分布进行分析[1]。1互通式立交安全影响范围国内对高速公路互通式立交的研究越来越多，但是对立交的安全影响范围的却没有统一的标准[2]。美国公路通行能力手册[3]规定，合流区对高速公路主线的影响范围是进口匝道连接处的上游150m到下游450m区域，而分流区的影响范围则是出口匝道连接处的上游450m到下游150m区域。由于美国的研究是基于自身的交通组成和车辆构成的基础上，并不完全适用于我国实际情况。北京工业大学的研究[4]认为，在建立事故预测模型把立交作为影响因素时，可以认为立交安全影响区的范围为2km。但是由于该研究中交通事故记录较为粗糙，事故地点不够精确，未能彻底地对进出口进行单独的分析，对于立交主线段的安全分析尤显不足。2互通式立交主线段安全分析2.1高速公路出入口风险分析由于高速公路立交的事故记录较为模糊，事故记录的地点为某某立交，对立交主线段交通安全的研究存在较大的影响。因此国内对于立交事故的分布研究成果并不多，而关于高速公路出入口行车风险的研究成果较为成熟。其中，文献[5]中对高速公路分流路段进行仿真试验，以不安全密度指数作为行车风险评价标准，得到以下结论：不限速时，主线模拟路段不安全密度指数最大值出现在分流点前100m至150m路段；除限速为65km/h时不安全密度指数最大值出现在分流点前200m至250m路段外，其他限速条件下不安全密度指数最大值均出现在50m至100m路段。2.2立交交通事故分布而文献中，由于从交警获得的事故资料中，部分发生在立交匝道或者立交范围的交通事故会以立交中心桩号作为事故地点，其结论为事故在立交区范围内的分布是从中心向两侧递减的，即在立交中心发生的事故较多，而立交的两侧发生的事故较少，近似于正态分布。但是无论从互通式立交主线段微观分析，还是从交警的事故记录中都可以发现，立交主线段的行车风险较大的位置基本集中在立交合流、分流处，发生在立交中心的事故相对较少。因此，立交主线段的行车风险分布需要进一步的研究。3立交行车风险分析为了进行一步研究立交主线段的行车安全，文章利用仿真软件从微观进行交通模拟。由于在交通仿真当中车辆是安全行驶的，这就意味着车辆之间不会出现追尾、碰撞等情况[6]。当遇到危险的情况时，车辆会自动采取减速措施，结合同济大学盛彦婷关于行车安全评价指标的研究成果，文章采用安全制动减速度作为评价行车风险的指标。在交通仿真过程中收集车辆（总数为m）通过特定桩号瞬时加速度a，提取其中制动的加速度a（即a0），则该桩号处安全制动减速度为随着向后加速度的增加，驾驶员的反应也就越显著，对车辆的控制能力降低，行车也就越危险。结合论文[7]中关于加速度与线形质量评价准备的关系，文章提出在交通仿真过程中行车风险与制动减速度的关系如表1所示。4工程实例4.1交通仿真文章以广东省广湛高速某立交为建模背景，该路段属于平原区，公路线形条件良好，设计速度为120km/h。该立交路段在2008年到2012年共发生交通事故105起，事故数量远高于同一路段其他立交。根据该立交线形情况在VISSIM中建立交通路网，如图1所示。结合该立交实际交通量与限度标志情况进行交通仿真，制动加速度情况如图2、图3。从图1可知，该立交往湛江方向的出口区域为K167+044～K167+313，入口区域为K167+593～K167+944；往广州方向的出口区域为K167+270～K167+622，入口区域为K167+993～K168+261。通过对比可以得到以下结论：（1）制动加速度值较大的地方是该立交出入口处，由于车辆分流与合流均对主线上的车辆造成一定的影响，因此该位置行车风险较大。（2）从制动加速度值可以发现，同一行车方向立交出入口之间的路段行车风险较小，这与该路段的交通量较小、车流较为稳定有关。（3）立交合流处对主线的影响大于分流处。从图2、图3可以看出合流处对主线下行方向的影响约为300m，分流处对主线上行方向的影响区域约为150m。（4）由于该立交交通量并不大，制动加速度均小于1.3m/s2，整体而言该立交主线段行车风险较小。4.2事故统计根据交警的事故记录可知该立交范围2008年到2012年共发生交通事故105起，其中往湛江方向57起，广州方向48起。结合事故数、加速度及桩号，可得图2、图3。4.3小结从图2、图3可以得到以下结论：（1）通过交通仿真得到的行车风险分布接近“马鞍形”，与实际交通事故统计的结果基本一致。（2）交通事故多发段与行车风险较大的路段并不重合，事故多发段往往离立交中心较远。其原因有以下三点：a.导致交通事故的原因较多，制动加速度是基于车辆交通行为的行车风险参数，并不能完全等同于交通事故数。b.由于事故地点的记录是百米桩号，事故地点精确度不高，进行事故统计时以300m为一个统计单元。c.进行交通仿真时，驾驶的决策点的位置以交通标志牌为准，与实际驾驶员的驾驶行为有所差别。（3）立交分流点对主线的影响范围是出口匝道连接处到上游1000m，而立交合流点的影响范围则是进口匝道连接处到下游1000m。5结论与展望文章通过对互通式立交主线段进行行车风险分析，并与实际的交通事故分布进行对比，得到了立交主线段行车风险分布的形式――马鞍形；立交的安全影响范围是分合流点向外延伸约1000m。立交安全分析的研究仍在发展之中，还需要进一步深入研究和探讨：（1）对立交区域的车辆进行实地监测，获取车辆在该区域内的速度变化和变换车道情况，进一步对行车风险指标进行修正；（2）建立立交段行车风险模型，为立交的安全设计和安全治理提供理论支持。参考文献[1]王晓飞，符锌砂，葛婷.高速公路立交入口区域行车风险评价模型[J].交通运输工程学报，2011，5：88-92.[2]李嘉，方霞.高速公路出入口设计与安全性研究[J].中南公路工程，2003，2：31-34.[3]TransportationResearchBoard.Highwaycapacitymanual[M].WashingtonDC：NationalResearchCouncil，2000：327-340.[4]钟连德，徐秋实，孙小端，等.高速公路立交安全影响区范围确定[J].北京工业大学学报，2009，35（6）：780-784.[5]阎莹，盛彦婷，袁华智，等.高速公路出入口区域行车风险评价及车速控制[J].交通运输工程学报，2011，2：90-96.[6]李铁柱，李文权，周荣贵，等.高速公路加减速车道合流分流特征分析[J].公路交通科技，2001，4：89-91.[7]高建平，郭忠印.基于运行车速的公路线形设计质量评价[J].同济大学学报（自然科学版），2004，7：906-911.