鐵路道口:一項(xiàng)為加州鐵路平交道口改良升級(jí)決策的策略

◎宋尊堯（翻譯）

鐵路道口:一項(xiàng)為加州鐵路平交道口改良升級(jí)決策的策略

◎宋尊堯（翻譯）

在過去的30年里，美國(guó)和加州的鐵路交通事故都有所減少。這在很大程度上是由于關(guān)閉了大量的平交道口，以及部署了一系列廣泛的應(yīng)對(duì)措施，包括信號(hào)系統(tǒng)、門控和分級(jí)分離程序。然而，車禍數(shù)量及相應(yīng)的受傷和死亡人數(shù)仍然高得令人無法接受。

鐵路道口提供了不同級(jí)別的警告, 從四象限的閘門到停車標(biāo)志。為了了解加利福尼亞州如何通過聯(lián)邦交通運(yùn)輸法案最好地利用州政府和聯(lián)邦政府的資金, 使國(guó)家的7719級(jí)鐵路公路道口更安全, 本報(bào)告對(duì)不同類型的鐵路交叉警告裝置的有效性進(jìn)行了分析，并進(jìn)行了成本效益比較。

背景

為了回應(yīng)國(guó)會(huì)的指令, 美國(guó)交通部在1994年6月13日發(fā)布了一項(xiàng)新的國(guó)家鐵路-公路道口安全行動(dòng)計(jì)劃。這一計(jì)劃的效果在其后的十年里顯而易見，道口事故的數(shù)量下降了 35%,從1995年底的4633起降到了2004年底的3026起。在加州，同一時(shí)期車禍的數(shù)量從201起降至 154起,下降了23%。根據(jù)1994年行動(dòng)計(jì)劃取得的進(jìn)展主要?dú)w功于三個(gè)因素:關(guān)閉41070處公共和私人級(jí)別的道口,在3985個(gè)高危道口進(jìn)行預(yù)警裝置升級(jí), 以及由行動(dòng)救生人（一個(gè)關(guān)于鐵路過境安全的非營(yíng)利性公共教育項(xiàng)目）舉辦年度教育活動(dòng)。

盡管這些努力有效地減少了每年的鐵路公路撞車事故率，但事故量仍然很高。從2000年到2004年5年間, 在加州發(fā)生了593起火車和機(jī)動(dòng)車輛相撞的道口事故,導(dǎo)致99人死亡,205人受傷。盡管大多數(shù)碰撞事故只有一次碰撞，仍有相當(dāng)數(shù)量的道口事故(28%)發(fā)生多次碰撞（2到12次）。593起事故展示了許多典型的特征，包括:73%的事故發(fā)生在裝有閘門的路口；26.8%的人駕車通過了降低的閘門；59.2%的涉事車輛正在穿越道口；20.9%的涉事車駕車通過了下降的關(guān)卡門, 甚至駛?cè)胫車Ｖ菇煌ǖ膮^(qū)域和已經(jīng)降低的關(guān)卡門，其中一輛車卷入了火車。

在這些碰撞中，很大一部分是由于司機(jī)故意繞過警告設(shè)備造成了毀滅性的后果。這種行為包括忽略閃爍的燈光或其他活動(dòng)的警告裝置，通過下降的障礙門，甚至是開車?yán)@過交通堵塞和已經(jīng)降下的障礙門。幾乎所有加州的鐵路道口都提供了某種類型的警告及障礙，以在火車接近時(shí)阻止汽車司機(jī)們通行。目前在加州有7719個(gè)公共道口,其中43%使用被動(dòng)預(yù)警設(shè)備(包括靜態(tài)標(biāo)識(shí)),57%使用主動(dòng)預(yù)警設(shè)備包括：train-activated警告設(shè)備(如二象限障礙門,閃爍的燈光,和公路交通信號(hào))。綜上所述,活躍的警告信號(hào),包括傳統(tǒng)的二象限障礙門,不足以威懾汽車司機(jī)。同時(shí)，火車駕駛員幾乎為避免撞車事故無能為力。一輛重達(dá)1200萬磅、以55英里每小時(shí)行駛的貨運(yùn)列車，即使啟動(dòng)緊急剎車，可能需要一英里以上的距離才能停下來。鑒于列車制動(dòng)的困難和潛在的極其嚴(yán)重的碰撞的后果,我們必須確定有效的對(duì)策。

唯一能防止司機(jī)繞過或穿過障礙門的方法就是讓它在客觀上不可能做到這一點(diǎn)。這可以通過警示門等級(jí)分離，關(guān)閉交叉路口，或部署一個(gè)不可逾越的障礙來實(shí)現(xiàn)，以上這些都需要大量的貨幣或社會(huì)成本。還有許多其他的方法，雖然不是100%有效，但是可以用來找到一個(gè)問題的緩和方式，以防止更多的傷亡，同時(shí)可保持經(jīng)濟(jì)上的可行性。這些方式包括:欄桿門、中心線分隔器、四象限門系統(tǒng)和照片執(zhí)法。這四個(gè)方式是一項(xiàng)為在道口周圍監(jiān)控司機(jī)的行為的更大項(xiàng)目的一部分，該項(xiàng)目對(duì)各種類型的鐵路道口警告和保護(hù)裝置的有效性進(jìn)行了研究, 并進(jìn)行了成本效益比較。道口系統(tǒng)全面升級(jí)改造到二象限門系統(tǒng)后，在經(jīng)濟(jì)性和服務(wù)效果等方面對(duì)上述四種方法進(jìn)行論證。成本效益方法用于比較在不同類別的交叉路口實(shí)施這些對(duì)策的相對(duì)價(jià)值。該分析的結(jié)果可以用于決策，使其能夠有效地利用地方和國(guó)家安全資金，以提高加州鐵路公路交叉的安全性。

決策方法

監(jiān)控設(shè)備/對(duì)策。通過對(duì)現(xiàn)有和目前已部署的道口安全對(duì)策的文獻(xiàn)研究。針對(duì)以下方面對(duì)各種對(duì)策進(jìn)行了綜述: 典型的應(yīng)用方式;研究假設(shè)的安全性有效性;成本;限制因素;維護(hù)要求。其中有效性指當(dāng)設(shè)備安裝時(shí)，與裝有閃光燈和閘門的常規(guī)主動(dòng)警報(bào)系統(tǒng)的同一交叉口相比, 預(yù)計(jì)的事故減少程度。如減少75% 意味著過去在一定時(shí)間段內(nèi)發(fā)生過四次碰撞的交叉路口,安裝設(shè)備后預(yù)計(jì)將只在類似的時(shí)間框架上發(fā)生一次碰撞。實(shí)施的限制因素可能是客觀方面的 (如通道太窄)、法律方面的(如對(duì)照片執(zhí)法的要求) 或社會(huì)方面的 (如通過關(guān)閉交叉路口來阻斷通行)。

加州事故和交叉設(shè)備數(shù)據(jù)。事故數(shù)據(jù)來自聯(lián)邦鐵路局(聯(lián)邦鐵路局)的安全分析網(wǎng)站，其數(shù)據(jù)來自加州公共事業(yè)委員會(huì)(CPUC)交叉庫存和加州市政和縣人員和網(wǎng)站的補(bǔ)充數(shù)據(jù)。聯(lián)邦鐵路局網(wǎng)站允許對(duì)鐵路安全信息進(jìn)行訪問，包括事故和道口檢查數(shù)據(jù)。用戶可以運(yùn)行動(dòng)態(tài)查詢、下載各種安全數(shù)據(jù)庫文件、出版物和表單，并查看關(guān)于鐵路安全的當(dāng)前統(tǒng)計(jì)信息。

成本效益分析

成本是通過在一個(gè)交叉路口升級(jí)(設(shè)備和初始安裝)的費(fèi)用來衡量的，而收益則是用來衡量從拯救生命、傷害和財(cái)產(chǎn)損失中節(jié)省下來的潛在成本。用來定義潛在收益的價(jià)值是:死亡$ 305.2萬；受傷$ 104255；車輛損壞$ 4680 。不包括對(duì)列車、軌道或警告設(shè)備的損壞。

用于計(jì)算每個(gè)站點(diǎn)的潛在年度效益的公式為:

收益=(此站點(diǎn)的平均每年事故次數(shù)×升級(jí)的有效性)×在這種類型的交叉路口的平均成本。

在執(zhí)行這些計(jì)算的過程中，有兩個(gè)假設(shè):同時(shí)采用多種方法是有效的，同時(shí)采用多種方法費(fèi)用是附加的。

成本/效益分析僅限于在1995～2004年的10年間多次事故多發(fā)站點(diǎn)。這個(gè)限制因素是出于幾個(gè)原因而強(qiáng)加的。首先，升級(jí)鐵路的成本可能很高，而且資源有限。因此，升級(jí)所有道口的成本，甚至只是那些經(jīng)歷過事故的費(fèi)用，代價(jià)高昂。即使是對(duì)252個(gè)多次發(fā)生事故的站點(diǎn)進(jìn)行升級(jí)，也需要大量的資金投入。其次，在道口事故預(yù)測(cè)模型中經(jīng)常使用的是過去的事故次數(shù).最后，在美聯(lián)邦鐵路局?jǐn)?shù)據(jù)庫中，日常交通工具的平均日交通量、平均日列車流量和最大列車速度等其他數(shù)據(jù)都已嚴(yán)重過時(shí)。

成本/收益分析本身只提供了一個(gè)一般的指導(dǎo)思路，以說明在特定的對(duì)策組合中可能期望的費(fèi)用和收益的類型。不太可能所有的站點(diǎn)都得到相同的升級(jí)，因?yàn)槊恳粋€(gè)道口都有獨(dú)特的特征或條件，應(yīng)分別決定最合適的處理方法。

決策結(jié)果

在此基礎(chǔ)上，決策提出相應(yīng)的對(duì)策，包括成本和潛在的事故降低效率。

欄桿門。描述和典型的應(yīng)用: 欄桿在封閉路口通常延伸到道路中心線，更長(zhǎng)的大門臂系統(tǒng)，覆蓋了至少3/4的道路，已經(jīng)被證明是一種有效的方法來阻止“無停車”。

限制、要求和維護(hù):欄桿門已成功部署在夏洛特和羅利之間的北卡羅萊納密封走廊上。從該部署中獲得的經(jīng)驗(yàn)包括:

在道路兩側(cè)需要至少6個(gè)欄桿, 以防在下降的門下行駛的汽車在經(jīng)過軌道后可以繞過降低的其他欄桿。

欄桿不應(yīng)該安裝在有大量卡車流量的地方，因?yàn)榧词故强ㄜ囈部梢酝ㄟ^合法的途徑(例如:在欄桿下降之前)截下欄桿，因?yàn)樗能嚿磔^長(zhǎng)。

由于同樣的原因, 不應(yīng)該在有較大車流量的地方安裝欄桿。

負(fù)責(zé)維護(hù)沿著走廊的預(yù)警設(shè)備的福南鐵路，為欄桿設(shè)置的最大的長(zhǎng)度為38英尺。在較長(zhǎng)的時(shí)間里，這些設(shè)備在大風(fēng)中易受破壞。

功效和成本: 欄桿門估計(jì)功效為 75%,估計(jì)費(fèi)用為5000美元。

中線隔離器。描述和典型應(yīng)用: 中線隔離器是一種交通控制裝置, 在交通的對(duì)立車道之間充當(dāng)物理分離器。對(duì)于本報(bào)告,中線特別提到了可裝載的中心線類型與設(shè)備。它可以直接應(yīng)用于現(xiàn)有的巷道, 也可以是一個(gè)更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)的一部分, 由一個(gè)島上的反射器安裝在頂部。此類設(shè)備為司機(jī)提供了一種視覺提示, 目的是阻止交叉到相反的交通車道。該限制不超過六英寸的高度, 通常寬度小于十二英寸, 并建立了一個(gè)圓形設(shè)計(jì), 在碰撞中產(chǎn)生最小的偏移。這種反射式的槳葉描繪器或管子，通常是24～36英寸高，在被擊中或被撞后能夠反彈回來。這些系統(tǒng)的設(shè)計(jì)初衷是為了讓緊急車輛越過反方向，回到相反的方向，但不是為了繞過十字路口的交通管制裝置。這樣的系統(tǒng)可以放在現(xiàn)有的道路上，而不需要擴(kuò)大它們。

限制、要求和維護(hù):目前，該設(shè)備正在大量的地點(diǎn)使用，包括北卡羅來納州的密封走廊和華盛頓州。這些設(shè)備的耐久性一直很好，維護(hù)要求也很低。在皮阿拉普，7個(gè)年平均日交通流量(AADT)9800的站點(diǎn)，每年需要更換3到4個(gè)直立管。在北卡羅萊納，平均每年有12000個(gè)，大約有16個(gè)支柱必須每年更換。

功效和成本: 中線隔離器估計(jì)功效為75% , 估計(jì)費(fèi)用為1.4萬美元 。

四象限閘門系統(tǒng)。描述和典型應(yīng)用:四象限門系統(tǒng)由一系列自動(dòng)閃光信號(hào)和門組成, 這些門在道路通道的兩側(cè)延伸，它們穿過軌道。與二象限門系統(tǒng)不同的是,四象限閘門提供了額外的視覺約束,并且在門被降低后，幾乎所有的交通活動(dòng)都被禁止。

限制、要求和維護(hù):防止車輛在交叉路口被困的附加電路會(huì)增加初始成本和維護(hù)費(fèi)用。

功效和成本: 四象限門的預(yù)計(jì)功效是82% , 預(yù)計(jì)費(fèi)用范圍從12.5萬美元到30萬美元不等。與照片執(zhí)法一樣, 安裝四象限大門的費(fèi)用也相差很大。對(duì)于單線道口從一個(gè)被動(dòng)的十字路口或二象限門升級(jí)到四二象門的成本是由伯伯頓北方圣達(dá)菲鐵路公司(BNSF)給出的，“超過30萬美元”。一般而言, 由于現(xiàn)有設(shè)備和電路的存在,從二象限門的升級(jí)是完全升級(jí)的。

照片執(zhí)法。描述和典型應(yīng)用: 加利福尼亞機(jī)動(dòng)車代碼, 21455.5，授權(quán)政府和執(zhí)法機(jī)構(gòu)在兩個(gè)方面操作自動(dòng)執(zhí)行系統(tǒng)。

交通燈交叉路口和鐵路道口。在發(fā)生信號(hào)或門違規(guī)事件時(shí), 此類系統(tǒng)可獲得違規(guī)、車輛牌照和車輛駕駛員的清晰照片。

照片執(zhí)法雖然沒有建立一個(gè)物理屏障，但仍然可以為高危鐵路道口提供強(qiáng)大的威懾力量。在洛杉磯，一個(gè)6個(gè)月的示范項(xiàng)目抓拍了84%的違規(guī)行為。考慮到本來應(yīng)該是一種強(qiáng)大的激勵(lì)措施來阻止事故的降低，結(jié)果卻讓人驚訝，罰款的威脅是行為的有效動(dòng)機(jī)。然而，過去的交通罰單似乎比撞車的可能性更大，盡管撞車的后果可能是災(zāi)難性的。

限制、要求和維護(hù): 卡羅爾和沃倫注意到照片執(zhí)法的資金成本可能因社區(qū)服務(wù)的需求而變化很大。這些要求包括一張前/后車牌照的照片，司機(jī)的照片，車道的數(shù)量及位置。降低照片執(zhí)法成本的一種方法是在多個(gè)站點(diǎn)中移動(dòng)一個(gè)攝像頭，而不需要司機(jī)知道在任何給定的時(shí)間內(nèi)哪些攝像頭是活動(dòng)的。作者列出了以下節(jié)約成本的例子:

公路安全保險(xiǎn)所列出的設(shè)備費(fèi)用約為5萬美元, 用于一臺(tái)紅光照相機(jī), 5000 美元用于安裝傳感器。

在北卡羅來納州, 一個(gè)十字路口的原型系統(tǒng)的費(fèi)用為10萬美元, 其中包括四臺(tái)攝像頭、兩座塔、環(huán)形探測(cè)器、紅外線照明設(shè)備、軟件、控制器和機(jī)柜、打印機(jī)和連接設(shè)備, 以及兩個(gè)預(yù)先警告標(biāo)志。

在佛羅里達(dá)州, 使用多臺(tái)攝像頭的四個(gè)地點(diǎn)的被動(dòng)視頻監(jiān)控 (包括檢測(cè)車輛、火車、欄桿和信號(hào)燈的狀況), 費(fèi)用近40萬美元, 其中20萬美元為設(shè)備費(fèi)用。更多的費(fèi)用用于現(xiàn)場(chǎng)分析和選擇，設(shè)備的建設(shè)與安裝及報(bào)告。

在伊利諾伊州, 安裝和維護(hù)一個(gè)站點(diǎn)的平均成本為每年30萬美元, 低端價(jià)格為26.3萬美元, 高端價(jià)格為34.4萬美元。當(dāng)?shù)鼐觳块T也在與這個(gè)項(xiàng)目一起承擔(dān)費(fèi)用。珀和伍德戴爾都表示, 他們每周花大約一整天的時(shí)間來處理文件并出庭。珀有一名官員負(fù)責(zé), 由一名技術(shù)員協(xié)助, 而伍德戴爾已培訓(xùn)五名人員使用該系統(tǒng)。

表1 升級(jí)加州鐵路道口設(shè)備的收益和成本

效果和成本: 照片執(zhí)法估計(jì)功效為 72%, 估計(jì)費(fèi)用范圍從4萬美元到10萬美元。雖然根據(jù)地點(diǎn)和法律要求, 費(fèi)用范圍很廣, 但用于費(fèi)用分析的數(shù)字為5.5萬美元。

成本效益：在過去十年中, 在加利福尼亞鐵路道口的設(shè)備升級(jí)的收益和成本的計(jì)算結(jié)果見表1。給出了五種不同的升級(jí)組合。由于所涉費(fèi)用極高, 即使在成本范圍的低端, 也沒有包括四象限門。高危站點(diǎn)的分組方式有兩種: 第一種是只包含發(fā)生三次及以上碰撞的道口;第二個(gè)包括有兩個(gè)或更多的碰撞 (包括第一組) 的所有通道。整個(gè)集團(tuán)的所有交叉道口都有成本和節(jié)省。

如表1所示, 欄桿門的使用達(dá)到了最高的效益/成本比率, 緊隨其后的是在傳統(tǒng)的二象限門閘上增加了中間屏障。這兩種方法中的任何一種都適用于多個(gè)高危站點(diǎn)的運(yùn)營(yíng)，理論上在一年內(nèi)就可以為自己支付費(fèi)用。照片執(zhí)法的效果更差, 而且不會(huì)在短時(shí)間內(nèi)有成本收益。因此，將照片執(zhí)法添加到欄桿或二象限門中，似乎會(huì)降低當(dāng)前的收益/成本比率。

該表最有用的應(yīng)用是, 通過幾種方法的對(duì)比以及它們可能的復(fù)合效果, 對(duì)這些對(duì)策進(jìn)行評(píng)估, 以便在大量的道口處使用。在實(shí)踐中,對(duì)某一特定道口采取的最適當(dāng)對(duì)策的選擇必須由大量其他因素驅(qū)動(dòng),包括列車和車輛交通量、選址、能見度等。除上述方法的其他措施，例如四象限門等，在某些情況下也可能是合適的。

綜上所示的預(yù)期利益,預(yù)期效益/成本比率是理想化的,因?yàn)樗麄兌际腔诩僭O(shè)252個(gè)站點(diǎn)與多個(gè)事故在過去十年,沒有設(shè)備升級(jí)，將繼續(xù)以其過去幾年的歷史速度持續(xù), 這當(dāng)然是不可能的。然而, 即便這種相對(duì)粗糙的方法所帶來的好處被夸大了, 這些改良也會(huì)在相當(dāng)短的時(shí)間內(nèi)帶來回報(bào)。

結(jié)論

決策應(yīng)采取的策略。上述這些對(duì)策的決策過程中應(yīng)該考慮在交通安全改善方面的競(jìng)爭(zhēng)需求和有限的資源數(shù)量, 更重要的是要知道具體的防范措施的可能結(jié)果和費(fèi)用, 以及不同地點(diǎn)的特定類型條件。做好現(xiàn)有資金的有效分配和未來的升級(jí)規(guī)劃也是很有必要的。本研究通過進(jìn)行成本效益分析, 為決策提供了策略。

限制條件。未來的鐵路交叉研究以及設(shè)備升級(jí)需要更好的數(shù)據(jù)。用于本研究的資料和事故數(shù)據(jù)庫都受到不夠準(zhǔn)確及不夠完整的限制。舉例來說, 在加利福尼亞, 7719級(jí)的公共路口的公路交通信息通常是過時(shí)的, 其中車輛交通量數(shù)據(jù)20世紀(jì)70年代數(shù)據(jù)占16%,20世紀(jì)80年代占17% ，20世紀(jì)90年代占67%。另外, 在2000年和2004年之間發(fā)生的593起重大公共交通事故中, 100起穿越事故的位置與信息事件報(bào)告列出的緯度和經(jīng)度不匹配,聯(lián)邦鐵路局庫存產(chǎn)生了一個(gè)道口的位置不匹配的信息或事件報(bào)告。雖然加州公共事業(yè)委員會(huì)維持著自己的事故和庫存數(shù)據(jù)庫。然而，由于缺乏資金，CPUC無法保持其庫存的最新狀態(tài)。

這種成本/效益分析僅限于只更改大型交叉路口所帶來的成本和收益的估計(jì)。在為個(gè)別道口選擇適當(dāng)?shù)膶?duì)策, 或確定哪些交叉路口最有可能受益于改造時(shí), 必須考慮到許多額外的因素。

建議。更新國(guó)家的鐵路道口車流數(shù)據(jù)和升級(jí)軌道交通是至關(guān)重要的。完成此任務(wù)后, 可以通過使用更復(fù)雜的選擇站點(diǎn)的方法來估計(jì)真實(shí)成本和收益的更精確估計(jì)。

原文出處：《Safe Transportation Research & Education Center》2006.11.15 “A Strategy to Select Countermeasure Improvements for Rail-Highway Crossings in California”

作者：Cooper, MacLeod, & Ragland

（翻譯者單位：蘭州鐵道設(shè)計(jì)院有限公司）