蔡曉男 陳擁軍 鄧成剛

(1.上海交通大學(xué)，上海 200240； 2.深圳高速公路股份有限公司，廣東 深圳 518033)

不利天氣下廣深沿江高速深圳段運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估★

蔡曉男1陳擁軍2鄧成剛2

(1.上海交通大學(xué)，上海 200240； 2.深圳高速公路股份有限公司，廣東 深圳 518033)

為保證廣深沿江高速深圳段不利天氣條件下的行車安全，建立了不利天氣下的交通運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查搜集數(shù)據(jù)，利用專家評(píng)價(jià)法和層次分析法，計(jì)算了不同天氣條件下的交通安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，旨在幫助駕駛員和道路管理者科學(xué)辨識(shí)周圍風(fēng)險(xiǎn)，減少交通事故的發(fā)生。

不利天氣，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，專家評(píng)價(jià)法，層次分析法

0 引言

廣深沿江高速公路起于廣州，終于深圳，向南接香港，是全國(guó)高速公路網(wǎng)的組成部分，也是繼廣深高速公路之后，珠江三角洲地區(qū)又一條南北向重要的交通要道。廣深沿江高速公路深圳段全線共設(shè)互通式立交4處，特大橋15座。項(xiàng)目全長(zhǎng)30.445 km，設(shè)計(jì)行車速度100 km/h，按雙向八車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。項(xiàng)目地處陸地、海域、灘涂，地形交替變化區(qū)域，水文地質(zhì)條件復(fù)雜，自然氣候嚴(yán)酷(近海、夏季溫度高、雨水多)，災(zāi)害性天氣(暴雨、臺(tái)風(fēng)、濃霧)頻發(fā)，是一條建在深圳西部外圍海域和灘涂上的高速公路。

關(guān)于不利天氣下交通安全評(píng)價(jià)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者做了很多工作。HCM2000[1]在其論著中全面研究了車輛速度和通行能力在不同的交通條件下的關(guān)系。Jeroen H.Hogema 等[2]通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)研究，進(jìn)一步明確了行車速度V和氣象視距MVR的相關(guān)關(guān)系，據(jù)此開(kāi)展了成果的運(yùn)用研究。殷濤等[3]考慮低能見(jiàn)度及路面附著系數(shù)減小的特征，研究了高速公路雨天的安全車速；東南大學(xué)的李紅偉、陸鍵等[4]建立模糊層次分析模型量化大型橋梁災(zāi)害天氣下的運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)，計(jì)算不同天氣條件下的行車風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。上海交通大學(xué)的齊玉超[5]提出了災(zāi)害天氣下橋梁運(yùn)營(yíng)安全的關(guān)鍵因素，建立災(zāi)害天氣下交通安全指標(biāo)體系，采用集對(duì)和變權(quán)的方法，計(jì)算不同條件的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

廣深沿江高速(深圳段)面臨的主要災(zāi)害天氣有：暴雨、霧和霾、臺(tái)風(fēng)。歷年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：暴雨主要集中在7月份，8月份，6月暴雨的平均持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)；3月份，4月份最可能出現(xiàn)大霧天氣，需要注意的是，近幾年霾出現(xiàn)的天數(shù)顯著增加；臺(tái)風(fēng)集中在7月～9月，尤以8月，9月份最多，并且多數(shù)臺(tái)風(fēng)正面登陸珠江口附近。災(zāi)害天氣下行車安全的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估可以幫助駕駛員和道路管理者準(zhǔn)確辨識(shí)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，做到及時(shí)響應(yīng)、科學(xué)處置，減少惡性交通事故發(fā)生。

1 問(wèn)卷設(shè)計(jì)

由于廣深沿江高速深圳段剛剛通車，缺少交通流和事故數(shù)據(jù)，不能對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，故需采用調(diào)查問(wèn)卷來(lái)收集建模數(shù)據(jù)。課題組以雨天、霧天、風(fēng)天三種不利天氣為研究對(duì)象，對(duì)上海交通大學(xué)交通研究中心和深圳段高速公路管理者分別調(diào)研，參與問(wèn)卷的包括交通工程方向的碩士、博士以及教授、副教授等，他們對(duì)高速公路交通的運(yùn)行有較為充分的認(rèn)識(shí)，利用他們的經(jīng)驗(yàn)可以得到具有實(shí)際意義結(jié)論。共收到有效問(wèn)卷45份。表1 為雨天調(diào)研問(wèn)卷的大致結(jié)構(gòu)。

表1 雨天高速公路交通運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查表

2 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型

專家評(píng)價(jià)法是出現(xiàn)較早且應(yīng)用較廣的一種評(píng)價(jià)方法。它是在定量和定性分析的基礎(chǔ)上，以打分等方式做出定量評(píng)價(jià)，其結(jié)果具有數(shù)理統(tǒng)計(jì)特性。其最大的優(yōu)點(diǎn)在于，能夠在缺乏足夠統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和原始資料的情況下，可以做出定量估計(jì)。專家評(píng)價(jià)法的總分值計(jì)算方法有很多種，包括：加法評(píng)分法、連乘評(píng)分法、加乘評(píng)分法和加權(quán)評(píng)分法。根據(jù)實(shí)際情況，如對(duì)靈敏度高的用連乘評(píng)分法，對(duì)靈敏度不太高，重要程度差不多的用加法評(píng)分法，對(duì)重要程度相差較大的就必須用加權(quán)評(píng)分法。本文選取加權(quán)評(píng)分法，特點(diǎn)是對(duì)評(píng)價(jià)項(xiàng)目按其重要程度分別予以權(quán)數(shù)，突出評(píng)價(jià)重點(diǎn)，加權(quán)平均后以最大者為優(yōu)。

其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

(1)

其中，i為評(píng)價(jià)事件或指標(biāo)(由1個(gè)～n個(gè))；Si為評(píng)價(jià)事件的評(píng)分?jǐn)?shù)；Wi為評(píng)價(jià)事件或指標(biāo)的權(quán)重。權(quán)重可采用層次分析法來(lái)確定。結(jié)合上述調(diào)查問(wèn)卷結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)，建立相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型(這里以雨天為例)，主要步驟如下：

1)建立層次結(jié)構(gòu)模型。

雨天風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估層次結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2)構(gòu)造判斷矩陣。

雨天評(píng)價(jià)事件的判斷矩陣如表2所示。

表2 雨天評(píng)價(jià)事件的判斷矩陣

3)層次排序和一致性檢驗(yàn)。

得到權(quán)重為：Wi=(0.400 3，0.379 8，0.087 8，0.025 5，0.038 6，0.068 0)。

檢驗(yàn)CR=0.017 63<0.05，通過(guò)一次性檢驗(yàn)。

4)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)判定標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3。

表3 風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)判定

5)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 雨天風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果

采用以上方法，對(duì)霧天、風(fēng)天進(jìn)行專家評(píng)價(jià)，現(xiàn)將計(jì)算結(jié)果匯總?cè)绫?所示。

綜上所述，對(duì)沿江高速深圳段交通運(yùn)行而言，只要給定了天

氣條件就可以計(jì)算出不同的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。同時(shí)為了與交通流疏散以及風(fēng)險(xiǎn)處置預(yù)案有效銜接，我們可以通過(guò)顏色來(lái)標(biāo)定風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，藍(lán)色預(yù)警=輕微風(fēng)險(xiǎn)；黃色預(yù)警=一般風(fēng)險(xiǎn)；橙色預(yù)警=嚴(yán)重風(fēng)險(xiǎn)；紅色預(yù)警=災(zāi)難性風(fēng)險(xiǎn)，如圖2所示。

表5 計(jì)算結(jié)果匯總

3 結(jié)語(yǔ)

廣深沿江高速深圳段災(zāi)害天氣頻發(fā)，尤其是暴雨、霧霾和大風(fēng)天氣。但該路段目前剛剛開(kāi)通，尚不擁有足夠的天氣事故數(shù)據(jù)用于統(tǒng)計(jì)分析評(píng)價(jià)，所以只能依靠面向道路管理者和科研人員的調(diào)查問(wèn)卷來(lái)獲取數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上，利用專家評(píng)價(jià)法建立風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，其中模型權(quán)重根據(jù)問(wèn)卷內(nèi)容由層次分析法計(jì)算得到。模型輸出不同天氣條件下的行車風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，并用藍(lán)、黃、橙、紅四種顏色標(biāo)記，便于應(yīng)急預(yù)案和交通管理措施的銜接和及時(shí)響應(yīng)。

[1] Transportation Research Board,Highway Capacity Manual [M].Transportation Research Board,Washington,D.C,2000.

[2] Jeroen H.Hogema, Rehard van der Horst.Evaluation of an Automatic Fog-waming System.Traffic Engineering and Control [J].1996,37(11):629-632.

[3] 殷 濤,賈賢盛.基于停車視距的高速公路雨天行車安全車速研究[J].北方交通,2009(1)：150-152.

[4] 李紅偉,陸 鍵,劉元林.災(zāi)害天氣下大型橋梁運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)分析[J].交通信息與安全,2014(1):53-57.

[5] 齊玉超.長(zhǎng)三角地區(qū)特大橋梁運(yùn)營(yíng)安全評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)研究[D].上海：上海交通大學(xué),2012.

Risk assessment of traffic operation on the Guang-Shenoffshore freeway (the Shenzhen segment) under adverse weather conditions★

CAI Xiao-nan1CHEN Yong-jun2DENG Cheng-gang2

(1.ShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200240,China; 2.ShenzhenExpresswayCo.,Ltd,Shenzhen518033,China)

To ensure the traffic safety in the section of Shenzhen on Guangzhou-Shenzhen Riverine Expressway in bad weather. Risk assessment model under adverse weather conditions was developed to make sure of traffic safety. According to data from questionnaire survey, risk levels of traffic safety under various weather conditions were obtained by using expert assessment method and AHP, which would help driver and road manager to identify surrounding driving risk scientifically, to reduce crashes occurring potential.

adverse weather conditions， risk assessment， expert assessment method， AHP

2014-07-11★:廣東省交通運(yùn)輸廳科技立項(xiàng)項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：科技-2011-01-002)

蔡曉男(1988- )，男，在讀博士； 陳擁軍(1968- )，男，高級(jí)工程師； 鄧成剛(1967- )，男，高級(jí)工程師

1009-6825(2014)27-0154-02

U411

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