突破山區高速公路安全風險評估與防控發展瓶頸

文

該項目通過人因理論、駕駛模擬與微觀仿真方法，以及現場測試驗證等手段，緊扣福建臨海、山區兩大區域特色，研究公路網交通安全風險評估與防控理論和方法，形成系列化關鍵技術，創建了福建省高速公路道路交通安全設計理論與方法，率先提出了高速公路網運行安全風險評估與預警技術，以及事件條件下的交通智慧管控與應急技術，發明了一批公路網安全風險預警平臺與設施裝備，解決了長期制約福建山區高速公路安全設計和運營的關鍵技術問題，通過建立風險管理方法體系保障交通安全，減少事故損失，通過關鍵技術創新提升風險防控全過程各環節的精度、效率和及時性。

項目背景：國內外風險評估與管控方法體系處于發展瓶頸

近年來，雖然以風險管理理論為基礎的道路風險評估與管控方法體系研究在國內外蓬勃興起，其成果涵蓋道路安全設計、安全評價與風險評估、風險預測預警、管控應急、新材料新設施等多方面，但發展已遇到瓶頸。相關科技在交安設施設置精細化水平與效率、風險評估的準確性和精準定位、風險預測預警的精度與及時性、事件管控與應急處置的決策速度與精準度，以及平臺、設施與裝備等對風險評估與管控技術支撐的就緒程度等多方面的技術經濟指標，如果繼續沿用傳統方法將難以實現突破，亟需進行系統化的研究，并針對關鍵科技問題開展攻關，創建新的風險評估與管控方法體系。

另外，當前相關研究對于臨海山區特殊的風險特色與挑戰普遍缺乏針對性的成果，對于擁有發達海港的臨海山區高速公路復雜多變的交通流、路側危險度較高的路線，以及強風、多鹽霧等惡劣氣象所導致的特色技術問題，當前仍然沒有有效的解決方法。

鑒于此，該項目針對福建臨海山區高速公路的復雜地形、多霧氣候、多變交通運行狀況等特色問題，實施包括理論方法、關鍵技術、平臺與設施裝備等全鏈條一體化的攻關，突破當前理論與方法的瓶頸，實現以“大數據、實時、精細、先知先覺先控”等為技術特點的公路網安全風險評估與防控體系，以此解決長期制約福建山區高速公路安全設計和運營的關鍵技術問題，通過建立風險管理方法體系保障交通安全，減少事故損失，通過關鍵技術創新提升風險防控全過程各環節的精度、效率和及時性，對于時間和運營成本的節省也具有顯著的作用。

方案設計：主要從四方面開展研究

為了實現研究目標，該項目分別開展了理論方法研究、關鍵技術攻關、平臺設施研發、工程示范應用四個方面的研究工作。

駕駛員加速過程密度曲線圖

計算機模擬軟件界面

路網指路標志設置效果評估系統

車輛與護欄碰撞的數學模型

實驗與仿真車輛碰撞護欄過程對比

福建省高速公路道路安全設計理論與方法

基于虛擬現實的道路安全評價技術。利用駕駛模擬試驗數據，通過差異化、個性化的識別算法，鑒別駕駛人異常于日常習慣的加減速、轉向、車道保持等駕駛行為，得到對駕駛人正常駕駛行為產生不利影響的路段，進而實現對道路設計方案的交通安全評價。

動態風險預測預警應用系統

公路交通氣象監測預警系統

平均縱坡與事故率回歸曲線

高擋墻避險車道

路網指路標志優化技術。針對路網指路標志設置不系統、不規范的問題，研究并提出了基于最優路徑算法的指路標志評價方法，提出了路網指路標志評價指標集，并開發了公路網指路標志設置質量評價系統，通過評價系統可實現指路標志的快速評價并給出相應的優化方案。

公路防護設施設計與評價方法。通過理論分析、數值仿真和碰撞試驗，建立了路側危險度、交通組成、護欄防護等級與路側事故損失的關聯模型，確立了基于風險接受水平的護欄設計方法，實現了護欄的精細化設計；建立了護欄構件耗能的計算方法，研發了護欄加強型新型結構和舊波形梁護欄再利用新型結構，實現了護欄安全性能的提升。

高速公路網運行安全風險評估與預警技術

公路網安全風險評估與預警模型。構建了適合中國國情的公路網高速公路動態風險評估指標體系，提出了公路網中高速公路幾種典型路段動態風險評估模型。

濃霧短臨預警技術。提出了融合成霧指示變量提取和特征模式識別的濃霧短臨預警方法，研發了公路交通氣象監測預警系統，實現了基于公路沿線氣象監測站點數據，對未來1小時至3小時濃霧危險行車條件的預警精度達到83%。

高速公路智慧管控系統

長大下坡風險管控技術。建立了事故率與平均縱坡的曲線回歸模型，提出了基于貨車制動器溫度變化規律、駕駛人視距、路線平縱線形指標協調性的長大下坡風險辨識、評估和綜合安全設計方法，結合福建省長大下坡處治效果，對國內外長大縱坡路段的安全治理措施包括主動安全措施和被動安全措施進行了分類和適用性分析。

由此可見，方志敏精神歷史地體現著社會主義核心價值體系的主要內容。兩者都具有黨性和人民性相統一的特質。方志敏精神與社會主義核心價值體系有著思想理論根源的一致性、歷史文化發展上的繼承性，并貫穿在社會主義核心價值體系的全部內容當中。社會主義核心價值體系對整個社會價值觀念、思維方式和各類社會思潮起著重要的引領和規范作用。方志敏精神是建設社會主義核心價值體系的極好素材。為此，我們應傳承好方志敏精神，努力做社會主義核心價值體系的忠實實踐者，做共產主義遠大理想和中國特色社會主義共同理想的虔誠信仰者、科學發展觀的堅定執行者、社會主義榮辱觀的自覺實踐者，為實現科學發展、和諧發展貢獻一份應盡的力量。

大范圍路網交通協同管理及事件條件下的交通智慧管控與應急技術

事件條件下的交通智慧管控與應急技術。提出了事件條件下高速公路運行態勢智能研判技術，建立了事件條件下交通流運行態勢指標體系，構建了事件交通影響態勢預測模型，提出了事件條件下路段管控信息聯動發布技術和事件條件下典型路段機電系統協同控制技術，制定了事件條件下路網聯動控制對策，提出了事件條件下高速公路交通流控制與疏導措施和緩解事件擁堵交通組織技術。

跨區域大范圍路網協同運行控制系統

大范圍路網交通協同管理技術及系統研發。提出了基于路網實時交通態勢的區域路網協同運行控制方法，提出了基于信息效用最大化的交通誘導設備、交通反饋設施優化布局方案，建立了高速公路管理控制仿真實驗平臺，提出了面向跨區域跨部門協同聯動交通管控的組織架構、協同聯動架構與運作模式，給出了面向不同事件的響應模式，集成開發了跨區域大范圍路網協同運行控制系統。

大數據智能分析平臺

不同環境下主動發光標志視認性研究

平面避險車道

公路網安全風險預警平臺與設施裝備

公路網交通設施運營及安全大數據智能分析平臺。建立了道路設施、運行與安全多源融合數據庫及大數據平臺，開發了“平臺信息”界面和“數據可視化”界面，對道路交通各方面的數據進行統一查詢和處理。

低風載交通標志與主動發光標志。針對現有交通標志難以抵御近海地區高風載，以及雨霧等惡劣環境下標志視認性不足問題，開展大量實驗，并研制了符合安全要求的低風載及主動發光交通標志。

防護設施與避險車道。給出了高速公路窄路肩、路側土壓力不足和中央分隔帶土壓力不足三種不利基礎條件下波形梁護欄的設計結構，并通過實車碰撞試驗驗證了安全性能，給出了4種基于舊波形梁護欄再利用的安全防護性能提升結構，比原設計防撞等級提高一級，并通過實車碰撞試驗驗證了安全性能，確定了平面避險車道平面布置型式，結合仿真和實車試驗，確定了平面避險車道制動床坡度、寬度、長度，過渡段的長度、漸變率等關鍵幾何參數，以及配套設施設置方法。

研究成果：間接經濟效益約4億元

項目研究成果支撐了5本標準規范和4部專項行動指南，發明專利6項（專利優秀獎1項），軟件著作權5項，專著5部，論文27篇（SCI、EI檢索8篇）。中國公路學會組織的專家評價委員評價項目研究成果總體上國際領先。該套技術得到了國際道路風險評估組織的認可，認為高風險路段甄別、安全診斷和事故預測模型等成果有助于中國風險評估工作的建立和開展，推薦用于其它國家尤其是發展中國家的風險評估工作，并被授予“亞太區杰出貢獻獎”。福建省公安廳、交通運輸廳等也對項目研究成果給予了高度評價，支撐了福建省高速公路“三年行動計劃”和公路安全生命防護工程，應用成效顯著。

目前，研究成果應用前景十分廣泛，不僅在福建進行了示范，還在深中通道、虎門二橋、冬奧會等重大工程，以及新疆、山西、廣東、北京、江西等多地推廣應用，還在緬甸、柬埔寨等“一帶一路”沿線國家進行了技術輸出和示范。

其經濟效益顯著，通過護欄改造和霧區誘導系統、主動發光標志、制動系統等裝備研發產生的直接經濟效益約1億元，每年因高速公路交通事故減少帶來的間接經濟效益約4億元。

福建高指：先后主持或參與科研課題研究79項

福建省高速公路建設總指揮部（簡稱“福建高指”）成立于1995年8月，1990年為福建省福廈漳高速公路建設領導小組，1992年更名為福建省福廈漳高速公路建設總指揮部，現與福建省高速公路集團有限公司合署辦公，實行“兩塊牌子、一套人馬”。現有員工14000余人，擁有控股、參股、全資子公司75家，資產總額3542億元（居福建省屬國企首位）。先后榮獲全國文明單位、全國精神文明建設工作先進單位、全國交通運輸系統文明行業、全國“職工模范”、全國綠化先進單位、全省最佳信用企業等榮譽稱號。

成立以來，福建高指作為省政府對全省高速公路建設的投資主體，并受省交通運輸廳的委托行使高速公路部分行業管理職能，主要負責高速公路的規劃和前期、建設的協調、指導、督查和服務工作。自1997年建成第一條高速公路起，高速公路建設在福建省實現了跨越式發展，2004年突破1000公里；2009年突破2000公里；2015年突破5000公里，成為全國第四個實現“縣縣通高速”的省份；截至2019年底，福建省高速公路通車里程達5535公里。

福建高指先后主持或參與科研課題研究79項，榮獲國家級、省部級獎項37項。特別是近年來屢獲重大重要獎項，其中榮獲2016年國家科技進步獎二等獎1項；2017年詹天佑獎1項；2019年中國公路學會科學技術特等獎1項。在大力發展科技創新的同時，福建高指培養了享受國務院特殊津貼專家1名、百千萬人才工程省級人選1名、全國青年崗位能手標兵1名、省級青年崗位能手標兵15名，享受教授、研究員待遇高級專業技術職務人員17名等一大批專業型人才。

福建省高速公路交通圖