复杂路况与不良气候条件耦合作用下的公路行车风险分级研究.pdf

总657期2023年第27期（9月 下）0 引言造成交通事故的原因往往是多种不利因素同时存在的结果，并不仅仅是单一因素造成的，可称之为耦合作用。公路行车安全面临着自身复杂路况条件和不良气候因素的综合影响，复杂路况条件主要包括急弯路段、陡坡路段、隧道群路段，不良气候主要包括雾、冰等。多种风险因素的耦合作用将大幅增加公路的行车风险，因此，仅针对单因素的风险分析，不能充分认识公路运行的潜在风险，有必要对多种因素的耦合作用进行综合分析，综合评定公路的风险等级，以便制定全面的风险防控方案。1 复杂路况条件中常见的风险因素介绍1.1 急弯路段急弯路段往往是发生交通事故的重点位置，根据汽车在弯道行驶时受力平衡公式，可知行车速度越大，转弯半径越小，汽车离心力越大，行车稳定性越差，越容易导致驾驶员出现操作失误，从而引发交通事故。相关数据统计了小半径转弯路段长度占道路总长度的比例和发生在小半径转弯处的事故数占道路总事故数的比例，引入相对事故率K的概念计算某种路段交通事故发生概率的大小。即小半径转弯路段的事故数占道路总事故数的比例K1除以小半径路段占道路全长的比例K2。K=K1K2（1）相对事故率 K越大说明此类路段越危险，相对事故率越小说明此类路段越安全。相对事故率大于 1即可认为此路段比一般路段更易引发交通事故。参考事故统计数据，急弯路段相对事故率通常会大于 2，因此可推论出，急弯路段引发交通事故概率较一般路段更高1。1.2 长大下坡路段长大下坡路段也是交通事故高发路段，长大下坡路段对大货车的影响较大。在下坡方向，大货车沿行驶方向重力分力使车速进一步加快，为控制车速，驾驶员往往采取长时间制动措施，容易引起刹车片温度过高，导致制动器失灵，诱发交通事故。在上坡方向，大货车因自身重量较大，沿行驶方向反方向的重力分力减慢车速，而小汽车由于重力较轻，车辆动力较充足，一般不会减速，导致大货车与小汽车之间存在较高的速度差，往往驾驶员容易忽略速度差的存在，导致判断失误，引起交通事故。1.3 隧道群路段1）隧道“黑洞效应”和“白洞效应”隧道“黑洞效应”和“白洞效应”是指驾驶员在进入隧道和驶出隧道时，因为隧道内和隧道外的亮度不同，产生短暂的视觉减弱现象，驾驶员适应这种明暗变化一般需49 s。在一些山区公路隧道群路段导致“黑洞效应”和“白洞效应”的连续出现，同时对驾驶员心理造成不利影响，增加驾驶员操作失误的可能性，导致事故发生概率大幅增加。2）隧道内行车速度差进入隧道前驾驶员一般会采取降速措施，但适应隧道行车环境后，一些驾驶员因隧道长时间行车产生的压抑和紧张，希望提高车速尽快驶离隧道，而性格保守型驾驶员仍采用低速在隧道内行驶，因此加大了隧道内车辆之间的速度差。收稿日期：2022-12-25作者简介：杨成里（1988），男，山东德州人，工程师，从事道路工程设计方面工作。复杂路况与不良气候条件耦合作用下的公路行车风险分级研究杨成里（广东省建筑设计研究院有限公司，广东 广州 510000）摘要：对公路行车风险的多种影响因素进行分析，提出了对公路路段进行风险等级划分的方法。分析结果表明，对小半径路段、长大纵坡路段、雾区路段、冰区路段等不同路段分类，并提出有针对性的应对措施，有效解决了公路行车存在的安全风险。关键词：复杂路况；风险分级；耦合作用；安全保障中图分类号：X951文献标识码：B22交通世界TRANSPOWORLD3）隧道内外路面宽度不同对行车安全的影响隧道外的道路宽度往往比隧道内宽度大，一些已建成隧道的洞口端墙成为引发交通事故的原因，驾驶员在夜间或浓雾等能见度较差的状况下，加之行车疲劳等原因，因未及时调整行车方向，导致车辆碰撞隧道洞口端墙事故。2 不良气候条件对公路行车安全的风险分析2.1 雾对公路行车安全风险分析1）能见度降低导致事故大雾往往导致能见度降至50 m以下，尤其是高速公路，在高速行车状况下，驾驶员对路况掌握不清，当出现障碍物或速度较慢的车辆时，没有足够距离进行制动或躲避，导致追尾事故发生。2）附着系数降低导致交通事故雾由水汽组成，因此，大雾天气空气潮湿、道路表面湿滑、路面的附着系数降低。国内外研究成果表明，大雾天气的路面附着系数可近似参考降雨刚开始时的路面附着系数0.40.52。3）大雾导致行车速度差增大在大雾天气中，不同性格的驾驶员车速控制往往不同，冒险型驾驶员会选择较高速度，保守型驾驶员则会保持低速行驶。不同的行驶状态引发公路的交通流状态不稳定，车辆加速或减速较频繁，超车次数增多，这种不稳定的交通流状态易引发交通事故。2.2 结冰对公路行车安全风险分析1）降低路面附着系数车辆制动靠路面附着系数提供摩擦力，但路面一旦结冰，会大幅降低附着系数，一般仅有0.10.2，降雪融化后形成的路面薄冰导致附着系数可能小于 0.1，若发生紧急情况，会大幅增加车辆制动距离。2）暗冰不易发现，造成交通事故在一些高原山区公路，由于峡谷风等原因，使冬季白天的桥梁路面湿润，夜晚温度下降后易形成薄冰，这种冰不易被察觉，称为暗冰。其附着系数往往低于0.1，当驾驶员进行车辆制动时，增大了制动距离，且易产生车辆侧向滑移3。2.3 复杂道路条件与大雾的耦合作用1）较小半径曲线路段与大雾耦合对行车风险的增加在较小半径曲线路段发生大雾时的风险增加有以下两点：较小半径路段容易导致驾驶员心理紧张，在大雾中能见度降低的情况下，无法准确判断前方道路线形，易引发操作失误，导致行车轨迹偏离，冲出路侧等事故。大雾天气，空气潮湿，路面附着系数较低，在急弯路段，驾驶员习惯采用减速措施，在路面湿滑的情况下，容易导致车辆发生侧向滑移，冲出路外。2）长大下坡路段与大雾耦合对行车风险的增加大雾天气，能见度降低导致驾驶员视线受阻，无法正确判断前方路况，甚至意识不到行驶在长大下坡路段，尤其是大货车，未及时采取正确的制动措施，但速度过快后，为控制车速，只能频繁使用制动器减速，导致刹车片过热后制动失效，引发事故。大雾天气较低的路面附着系数使大货车更难控制车速，在长大下坡路段行驶时，车速更快，遇到紧急情况无法及时停车，引发事故。3）隧道群路段与大雾耦合对行车风险的增加往往隧道外道路宽度大于隧道内宽度，在大雾天气，能见度急剧降低的情况下，更易引发车辆撞击隧道口端墙事故。隧道内在无雾的情况下能见度良好，隧道外发生大雾时能见度急剧降低，驾驶员由隧道内无雾的状态下突然行驶进隧道外大雾中，很难掌握前方路况，同时视野变小和心理紧张，导致驾驶员采取错误操作，从而发生交通事故。驾驶员在驶出隧道时常采用制动措施，大雾天气中较低的路面附着系数，使制动时易产生侧向滑移。2.4 复杂道路条件与道路结冰的耦合作用1）较小半径曲线路段与道路结冰耦合对行车风险的增加驾驶员在驶入急弯之前习惯性减速，在道路结冰的情况下，其附着系数很低，容易使车辆发生侧向滑移。2）长大下坡路段与道路结冰耦合对行车风险的增加在长大下坡路段，驾驶员要不断采取制动措施来降低车速，道路结冰后，路面附着系数很小，车辆制动效果较差，车速不易降低，驾驶员长时间使用制动器，导致其失效，发生事故。3）隧道群路段与道路结冰耦合对行车风险的增加山区隧道由于峡谷风的存在，在隧道进出口容易结冰，且一般为暗冰，驾驶员在进出隧道时常常采用减速措施，结冰路面的低附着系数，容易导致车辆不受控制，发生事故。3 复杂路况与不良气候条件耦合下的风险分级各项不利因素对行车风险增加的概率是不同的，但现在的研究还无法定量给出每个不利因素具体的风险，因此考虑可操作性，本文进行简化处理，仅以某一路段存在的不利因素个数构建风险识别矩阵，来划23总657期2023年第27期（9月 下）分公路具体路段的风险等级。一共分为无风险、低风险、中风险、较高风险、高风险、很高风险六个等级，分别对应05个风险的叠加。通过对公路具体路段风险等级的划分和识别，可以采取有针对性的措施，尽量降低风险，保障行车安全，复杂路况与不良气候条件耦合下的风险分级如表1所示。表1 复杂路况与不良气候条件耦合下的风险分级复杂路况条件0个1个2个3个0个无风险低风险中风险较高风险1个（雾或冰）低风险中风险较高风险高风险2个（雾和冰）中风险较高风险高风险很高风险4 风险分级的应用4.1 基础数据的获得1）新建公路新建公路每个路段复杂线形条件可以从道路的设计方案中获得。对不良气候条件的获得相对较困难，但交通工程的实施一般都滞后于道路主体工程，可以利用此时间差，获取基础资料，为后续制定安全保障措施提供依据。在道路施工开始后，可让施工方在进场之初便按一定的间距设置一些不良气候观测点，记录每天的大雾、结冰等气候发生情况，以及大雾能见度等数据，形成统计报表，然后根据统计资料，按照大雾发生频率和大雾发生时能见度情况划分出雾区范围和非雾区范围，根据道路结冰天数划分出冰区和非冰区。在条件不具备时，也可以通过搜集公路建设区域当地的气候气象资料、对公路沿线居民展开气象情况问卷调查等形式，获得大雾和结冰情况的基础数据。2）已建公路对已建公路每个路段复杂道路条件可以从竣工图纸中获得，也可以实地调查的方式获得。不良气候条件主要通过搜集公路建设区域当地的气候气象资料、对公路沿线居民展开气象情况问卷调查等形式来获得。同时应重视公路交通事故的统计数据，对事故高发路段应加强重视，认真调查。4.2 风险等级的划分根据搜集的复杂路况条件，结合调查获得的不良气候情况，对公路全线每个路段存在的风险因素个数进行统计，然后按照风险分级表划分风险等级。4.3 风险防治措施风险分级的等级越高，对路段防治措施的重视程度和投入应越大，对无风险和低风险路段，可适当简化防治措施，对中风险以上路段要特别重视，同时应考虑不同风险因素的耦合作用，加强防治措施权重。例如限速措施是最常用的风险防治措施，但在几种不利因素共同作用下，不能简单以某一种因素控制下的限速作为此路段限速，应在考虑几种因素的耦合作用后，对限速值进行折减。同时，针对某一路段存在的具体风险因素，可以同时采用多种常见的有效防治措施，综合防治行车风险，有效防治措施如表2所示。表2 有效防治措施风险因素小半径曲线路段长大下坡路段隧道群路段雾区路段冰区路段防治措施限速、设置警示标志、设置减速标线等限速、设置警示标志、设置减速标线、设置避险车道等限速，设置警示标志，设置减速标线等设置能见度监测仪、可变情报板等实施动态提示和限速，设置警示标志，设置减速标线等设置结冰监测仪、可变情报板等实施动态提示和限速，设置警示标志，设置减速标线等5 结束语本文通过分析影响公路行车风险的多种因素的耦合作用，提出了对公路路段进行风险等级划分的方法，并针对新建公路和改建公路给出了风险分级的应用策略，有针对性地综合解决了公路存在的安全风险，为制定公路安全保障措施提供借鉴。参考文献：1 杜殿虎.山区高速公路交通安全保障理论与方法D.西安：长安大学，2011.2 杨彩青.雾区高速公路交通安全保障系统D.西安：长安大学，2011.3 李军.冰雪条件下高速公路危险驾驶行为研究D.哈尔滨：哈尔滨工业大学，2014.24