道路交通安全評(píng)價(jià)方法研究概述

文圖｜王俊驊

當(dāng)前道路交通安全形勢(shì)仍不容樂觀，隨著我國道路建設(shè)迅速發(fā)展，道路交通安全評(píng)價(jià)作用日益突出。本文總結(jié)了道路交通安全評(píng)價(jià)的四種方法——基于經(jīng)驗(yàn)分析的方法、基于檢查清單的方法、基于運(yùn)行速度的方法、基于駕駛模擬的方法，這四種方法互為支撐，相互補(bǔ)足?！督煌◤?qiáng)國建設(shè)綱要》強(qiáng)調(diào)，需要提升本質(zhì)安全水平，需要進(jìn)一步完善交通基礎(chǔ)設(shè)施安全水平。因此，道路交通安全評(píng)價(jià)存在新的發(fā)展趨勢(shì)，主要表現(xiàn)在定量、容錯(cuò)和系統(tǒng)方面。

一、道路交通安全評(píng)價(jià)方法

道路交通基礎(chǔ)設(shè)施作為車輛運(yùn)行的載體，其安全性能影響著人車路交通系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。其中，道路項(xiàng)目的幾何線形設(shè)計(jì)，極大影響著車輛行駛的動(dòng)力學(xué)特性。目前，道路交通安全評(píng)價(jià)方法主要包括基于經(jīng)驗(yàn)分析的方法、基于檢查清單的方法、基于運(yùn)行速度的方法、基于駕駛模擬的方法等。

（一）基于經(jīng)驗(yàn)分析的評(píng)價(jià)方法

基于經(jīng)驗(yàn)分析的評(píng)價(jià)方法一般是指根據(jù)業(yè)內(nèi)從事工程建設(shè)運(yùn)營專家長(zhǎng)期積累的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)公路項(xiàng)目的安全性進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)于一些難以量化的道路基礎(chǔ)設(shè)施往往需要通過專家進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)打分分析，而對(duì)于整體的道路可以采用一些特殊的方法，如利用德爾菲法和層次分析法。德爾菲法主要用于安全評(píng)價(jià)中所采用指標(biāo)的篩選，層次分析法用于各選中指標(biāo)的權(quán)重計(jì)算。

德爾菲法利用專家經(jīng)驗(yàn)評(píng)估指標(biāo)的重要程度，選出在安全評(píng)價(jià)中應(yīng)考慮的指標(biāo)，較多采用5 級(jí)劃分指標(biāo)的重要程度，若指標(biāo)打分越高，代表對(duì)應(yīng)的指標(biāo)重要性程度就越高。此方法同時(shí)采用多個(gè)專家共同評(píng)價(jià)、多階段評(píng)級(jí)循環(huán)反饋的方式，在得到專家評(píng)價(jià)意見后，通過歸納整理再次反饋給各專家，直至得到一致意見。該方法充分調(diào)動(dòng)了業(yè)內(nèi)專家長(zhǎng)期從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，具備較好的反饋效果，廣泛應(yīng)用于公路線形安全性評(píng)價(jià)、隧道安全指標(biāo)篩選、景觀協(xié)調(diào)性評(píng)價(jià)、機(jī)電性能評(píng)價(jià)等方面。

在確定進(jìn)行道路交通安全評(píng)價(jià)需要考慮的安全性指標(biāo)后，層次分析法被廣泛利用為確定各指標(biāo)權(quán)重系數(shù)的方法。層次分析法在確定指標(biāo)權(quán)重系數(shù)時(shí)同樣基于專家經(jīng)驗(yàn)，對(duì)指標(biāo)之間的相對(duì)重要性等進(jìn)行評(píng)分，一般采用若干級(jí)重要性標(biāo)度，從而構(gòu)建指標(biāo)相對(duì)重要性判斷矩陣，隨后進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。該方法采用定性與定量相結(jié)合的方法，在山區(qū)公路、公路隧道等多種場(chǎng)景下得到了廣泛應(yīng)用。

基于經(jīng)驗(yàn)分析的評(píng)價(jià)方法由于能夠充分利用業(yè)內(nèi)專家長(zhǎng)期積累的經(jīng)驗(yàn)，且具有相對(duì)簡(jiǎn)單易行的特點(diǎn)，在多種場(chǎng)景下得到了廣泛應(yīng)用。然而，此方法仍面臨安全評(píng)價(jià)量化程度不足、評(píng)價(jià)較為主觀的問題，可利用駕駛模擬器獲得的車輛行駛軌跡補(bǔ)充上述缺陷。

（二）基于檢查清單的評(píng)價(jià)方法

隨著《公路項(xiàng)目安全性評(píng)價(jià)規(guī)范》（JTG B05—2015）（以下簡(jiǎn)稱規(guī)范）的實(shí)施，道路交通安全評(píng)價(jià)過程逐漸成熟，針對(duì)高速公路、一級(jí)公路、二級(jí)公路、三級(jí)公路的項(xiàng)目實(shí)施的各個(gè)階段均有較為完整的評(píng)價(jià)規(guī)范。其中，評(píng)價(jià)內(nèi)容主要包含總體評(píng)價(jià)、設(shè)計(jì)要素評(píng)價(jià)等，針對(duì)不同階段的特性，設(shè)置了不同的評(píng)價(jià)內(nèi)容，如圖1 所示。

圖1 不同階段對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)內(nèi)容

其中，不同階段側(cè)重點(diǎn)不同，但評(píng)價(jià)的客體是一致的，主要為設(shè)計(jì)要素中包含的路線、路基與路面、橋梁與涵洞、隧道、互通式立體交叉、平面交叉、交通工程及沿線設(shè)施評(píng)價(jià)等內(nèi)容，需要核查這些規(guī)范是否滿足各項(xiàng)現(xiàn)有的設(shè)計(jì)要求，如對(duì)涉及道路路線設(shè)計(jì)中的極限指標(biāo)，需要分析規(guī)范中的極限指標(biāo)，如平曲線最小半徑，最小坡長(zhǎng)等，與對(duì)應(yīng)的《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B01—2014）和《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D20—2017）中規(guī)定的指標(biāo)進(jìn)行比對(duì)，形成針對(duì)上述設(shè)計(jì)要素的核查清單。對(duì)其中不滿足各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范的要求或者極限滿足條件的要素，需要進(jìn)行重點(diǎn)分析，必要的情況下補(bǔ)充其他評(píng)價(jià)方法。

（三）基于運(yùn)行速度的評(píng)價(jià)方法

基于經(jīng)驗(yàn)分析的評(píng)價(jià)方法與基于檢查清單的評(píng)價(jià)方法主要還是對(duì)靜態(tài)的屬性等進(jìn)行分析，對(duì)道路部分設(shè)計(jì)要素的組合，以及對(duì)整體運(yùn)行速度的影響尚不深入。因此，需要開展基于運(yùn)行速度的評(píng)價(jià)方法，主要是依據(jù)規(guī)范要求以及道路設(shè)計(jì)要素，計(jì)算運(yùn)行車速以及視距，對(duì)設(shè)計(jì)要素中存在的潛在風(fēng)險(xiǎn)隱患位置進(jìn)行分析，盡可能地保證道路項(xiàng)目本身的安全條件。

運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性評(píng)價(jià)是用于分析設(shè)計(jì)速度80km/h以下的道路，而100km/h 以及120km/h 設(shè)計(jì)速度的高速公路普遍線形指標(biāo)較高，通常情況下速度協(xié)調(diào)性更好。運(yùn)行速度是指當(dāng)交通處于自由流狀態(tài)，且天氣良好時(shí)，在路段特征點(diǎn)上測(cè)定的第85 個(gè)百分位的車速。運(yùn)行速度考慮了絕大多數(shù)駕駛?cè)说慕煌ㄐ睦硪?，以車輛實(shí)際運(yùn)行速度作為線形設(shè)計(jì)速度，從而有效保證了路線設(shè)計(jì)要素與駕駛行為的協(xié)調(diào)性，最大限度地保證了車輛的行駛安全。

規(guī)范中將運(yùn)行速度作為道路交通安全評(píng)價(jià)的一個(gè)重要指標(biāo)，依據(jù)大量課題成果觀測(cè)到典型的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并給出了運(yùn)行速度預(yù)測(cè)模型，可采用預(yù)測(cè)運(yùn)行速度對(duì)道路路線、路基路面、橋梁、隧道、路線交叉等進(jìn)行評(píng)價(jià)。運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性評(píng)價(jià)包括相鄰路段運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性評(píng)價(jià)和同一路段運(yùn)行速度與設(shè)計(jì)速度的協(xié)調(diào)性評(píng)價(jià)。相鄰路段運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性采用相鄰路段運(yùn)行速度差值的絕對(duì)值|?v85|及運(yùn)行速度梯度的絕對(duì)值|?Iv|進(jìn)行評(píng)價(jià)。

（四）基于駕駛模擬的評(píng)價(jià)方法

在現(xiàn)有的評(píng)價(jià)流程中，依然存在著分析主體為“路”本身，較少地把“人”的因素考慮進(jìn)來，且評(píng)價(jià)結(jié)果不夠直觀。在現(xiàn)行規(guī)范中，復(fù)雜路段的評(píng)價(jià)手段不足，明確規(guī)定了“可采用駕駛模擬方法”對(duì)線形設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)性、交通安全設(shè)施等進(jìn)行評(píng)價(jià)。因此，探索在駕駛模擬技術(shù)中解決這些問題。通過三維建模技術(shù)、模擬駕駛技術(shù)在虛擬仿真平臺(tái)和駕駛模擬器上還原道路平縱橫線形、道路行駛場(chǎng)景、路面力學(xué)反饋，在仿真場(chǎng)景下研究完整的建成后道路實(shí)際行駛情況。同時(shí)，通過在全路線段的行駛數(shù)據(jù)，包括車輛軌跡、車速、加速度、油門和剎車等參數(shù)，從客觀駕駛行為特征和駕駛?cè)酥饔^評(píng)價(jià)兩個(gè)角度出發(fā)，評(píng)價(jià)道路設(shè)計(jì)的安全性、道路線形的流暢性、期望車速的一致性以及視距的安全性等。一般來說，一個(gè)駕駛模擬環(huán)境包含如圖2 所示設(shè)備或場(chǎng)景，評(píng)價(jià)流程如圖3 所示。

圖2 駕駛模擬器及控制界面

圖3 評(píng)價(jià)流程

正是由于現(xiàn)有的道路環(huán)境、氣象等包含了大量的不確定因素，所以，開展了大量基于駕駛模擬器的工作，在評(píng)價(jià)流程中對(duì)應(yīng)不同的場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)手段，如一些使用BIM 技術(shù)探索更高效地建立道路安全項(xiàng)目場(chǎng)景；對(duì)于一些難以使用理論計(jì)算，對(duì)完整的道路場(chǎng)景進(jìn)行核查的駕駛場(chǎng)景的搭建，如考察山區(qū)道路等特殊的重點(diǎn)路段、在霧天等不良駕駛條件下的危險(xiǎn)變道行為等，以及對(duì)一些特殊的交通基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)置進(jìn)行專門的安全評(píng)價(jià)。對(duì)使用駕駛模擬器研究各類道路交通安全問題的指標(biāo)體系也做出了一些優(yōu)化與改進(jìn)，如對(duì)駕駛模擬過程中可能出現(xiàn)的疲勞駕駛，以及基于駕駛模擬的運(yùn)行車速的建模進(jìn)行優(yōu)化等。此外，可以聯(lián)動(dòng)多臺(tái)駕駛模擬器，從而更趨近于真實(shí)條件進(jìn)行安全分析。

目前，基于駕駛模擬器進(jìn)行道路交通安全評(píng)價(jià)的實(shí)驗(yàn)設(shè)置與指標(biāo)選取分析，經(jīng)過了大量項(xiàng)目的積累，形成了豐富的經(jīng)驗(yàn)，相關(guān)規(guī)范《基于駕駛模擬技術(shù)的公路線形評(píng)價(jià)指南》正在編制中。總的來說，駕駛模擬技術(shù)具有安全性高、可控性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)性好、場(chǎng)景可重復(fù)等優(yōu)勢(shì)，是研究道路交通安全的重要手段。

二、總結(jié)與展望

隨著我國基礎(chǔ)建設(shè)的發(fā)展，《交通強(qiáng)國建設(shè)綱要》對(duì)道路交通安全評(píng)價(jià)提出了更高的要求，強(qiáng)調(diào)需要提升本質(zhì)安全水平，完善交通基礎(chǔ)設(shè)施安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。其中，交通基礎(chǔ)設(shè)施養(yǎng)護(hù)、運(yùn)行監(jiān)測(cè)的信息化，耐久性和可靠度水平被提出。道路交通安全評(píng)價(jià)的發(fā)展也呈現(xiàn)出相應(yīng)的趨勢(shì)，可以概括為三個(gè)方面：從定性到定量、從常規(guī)到容錯(cuò)、從單一到系統(tǒng)。新的發(fā)展方向會(huì)依托于原有的道路設(shè)計(jì)、建設(shè)，總結(jié)歸納運(yùn)營全過程產(chǎn)生的經(jīng)驗(yàn)，確立更適配、合理的交通安全評(píng)價(jià)方法，從而進(jìn)一步指導(dǎo)道路的建、管、養(yǎng)全過程。具體流程如圖4 所示。

圖4 道路交通安全評(píng)價(jià)發(fā)展模式圖

（一）從定性到定量

在現(xiàn)有的規(guī)范中，依然還存在一些經(jīng)驗(yàn)性質(zhì)的評(píng)價(jià)，如在方案比選和總體評(píng)價(jià)等部分，以及一些個(gè)性化的交通基礎(chǔ)設(shè)施部分，可能還需要相當(dāng)?shù)慕?jīng)驗(yàn)對(duì)對(duì)應(yīng)的道路項(xiàng)目進(jìn)行評(píng)價(jià)。隨著道路基礎(chǔ)設(shè)施智能化的進(jìn)程，越來越多的傳感器被用于既有道路的檢測(cè)當(dāng)中，包括路側(cè)交通攝像頭、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)等設(shè)備，常態(tài)化地采集實(shí)際道路交通運(yùn)行數(shù)據(jù)，從更加微觀的尺度揭示了道路交通運(yùn)行的狀態(tài)。同時(shí)，研究不斷精細(xì)化，從早期的線圈集計(jì)數(shù)據(jù)到路側(cè)攝像頭的局部車道級(jí)數(shù)據(jù)，再到全域車輛軌跡，人們對(duì)道路交通安全的認(rèn)識(shí)進(jìn)入了新的層次。通過積累數(shù)據(jù)，不僅可以細(xì)化現(xiàn)行規(guī)范中對(duì)道路交通安全評(píng)價(jià)的更多方面，還能通過數(shù)據(jù)的歸納對(duì)基于駕駛模擬的評(píng)價(jià)方法形成實(shí)際指導(dǎo)，積累更多有價(jià)值的經(jīng)驗(yàn)。

（二）從常規(guī)到容錯(cuò)

人、車、路是道路交通系統(tǒng)的重要組成部分，目前在進(jìn)行道路交通安全評(píng)價(jià)時(shí)，對(duì)于駕駛?cè)撕蛙囕v，大多采用處于常規(guī)狀態(tài)的假設(shè)，即假設(shè)駕駛?cè)嗽隈{駛過程中不發(fā)生異常狀態(tài)、車輛在行駛過程中不發(fā)生機(jī)械故障等。然而，危險(xiǎn)駕駛行為是道路交通運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)上升的重要原因，同時(shí)車輛的故障也會(huì)造成道路交通事故的發(fā)生，因此，基于駕駛?cè)?、車輛的常規(guī)假設(shè)，對(duì)道路交通安全進(jìn)行評(píng)價(jià)，所得出的結(jié)果無法覆蓋部分由駕駛?cè)?、車輛異常狀態(tài)造成的事故?！督煌◤?qiáng)國建設(shè)綱要》明確提出要“提升本質(zhì)安全水平”，而道路的本質(zhì)安全核心是其具備對(duì)駕駛?cè)撕徒煌ōh(huán)境的容錯(cuò)能力。

在系統(tǒng)部分因素處于異常狀態(tài)時(shí)，整體系統(tǒng)仍能工作的容錯(cuò)理念已在航空飛行器設(shè)計(jì)、車輛車身設(shè)計(jì)等多個(gè)領(lǐng)域開展并取得了較好的應(yīng)用效果。近年來，道路交通領(lǐng)域關(guān)于容錯(cuò)也開展了部分研究。鑒于大量交通事故由駕駛?cè)恕④囕v異常狀態(tài)誘發(fā)產(chǎn)生的現(xiàn)狀，因此，在道路交通安全評(píng)價(jià)過程中進(jìn)行了容錯(cuò)能力評(píng)價(jià)，度量道路項(xiàng)目對(duì)駕駛?cè)?、車輛異常狀態(tài)的包容能力，進(jìn)而采取針對(duì)性的改善措施，是提升道路項(xiàng)目安全性的有效手段。

（三）從單一到系統(tǒng)

目前，道路交通安全評(píng)價(jià)包含公路幾何線形設(shè)計(jì)、交通工程設(shè)施等多方面因素，但仍然面臨著考慮全面性不足、分析過程單一的局限。隨著對(duì)道路交通安全分析研究的深入，道路交通系統(tǒng)是由人、車、路和環(huán)境緊密耦合的共生組織，多因素之間的耦合作用結(jié)果相較于單一因素下的分析結(jié)果，在特定情況下有較大差異，近些年在道路交通系統(tǒng)要素解耦與交互分析方面開展了廣泛研究，為系統(tǒng)分析道路交通安全性提供了科學(xué)研究基礎(chǔ)。

道路交通安全評(píng)價(jià)將幾何線形設(shè)計(jì)、駕駛?cè)藸顟B(tài)波動(dòng)、車輛動(dòng)力性能等多種因素綜合考慮，進(jìn)行安全性能系統(tǒng)性評(píng)估。系統(tǒng)性評(píng)估既可以找出單一因素內(nèi)部的風(fēng)險(xiǎn)，也可找出多因素耦合產(chǎn)生的交互風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)道路項(xiàng)目的評(píng)估覆蓋面更為全面，對(duì)安全性能的保障也會(huì)更加完善。