山區高速公路交通安全風險評估探討

劉 佳

（山西交通控股集團有限公司，山西 太原 030006）

1 研究目的及意義

山地和丘陵占我國國土面積的70%以上，由于西部大開發等戰略的實施，山區高速公路建設水平發展迅速，山區高速公路在我國高速公路網中占據較大比重[1]。受不良地形地貌及惡劣天氣影響，山區高速公路線形條件較差、駕駛難度較高，導致其交通事故發生概率和嚴重程度遠遠高于其他地形高速公路。

為減少交通事故發生，降低事故嚴重程度，高速公路運營企業應將山區高速公路交通安全研究重點由事故發生后的“被動整改”轉向事故發生前的“主動預防”，提前辨識評估出風險較高路段，并針對性地采取防控措施，有效提高山區高速公路運營安全管理水平。據此，通過收集山區高速公路交通事故分析研究有關資料，分析交通事故與道路線形、自然環境的關聯性，針對性地提出風險評估對象，并對風險評估方法及等級劃分進行探討，以期為高速公路運營企業風險分級管控提供參考，有效提升交通事故“主動預防”能力。

2 評估對象確定

為使評估對象更具有針對性，以交通事故集中發生的道路狀況不良路段及不利天氣影響路段為風險評估對象。評估對象確定方法如下：通過采用文獻閱讀方式，收集山區高速公路交通事故分析研究有關論文，分析交通事故與道路線形、路面技術狀況、自然環境的關聯性，即交通事故集中發生在哪些不良道路線形、路面技術狀況、自然環境路段，將其確定為山區高速公路交通安全風險評估對象，并對評估對象判定進行探討。

2.1 交通事故資料收集整理

借助中國知網數據庫平臺，以“山區高速公路”、“交通事故”為關鍵詞檢索2010—2021年中文文獻，共檢索到相關文獻31篇，其中涉及到重慶市、云南省、廣東省、山西省等地區的山區高速公路交通事故情況，現僅摘錄部分文獻研究情況，所涉及的山區高速公路情況見表1。

表1 山區高速公路情況一覽表

有關文獻研究表明，西南山區地帶的渝湘高速大觀至南彭段主線交通事故主要集中在隧道出入口、連續急彎長下坡路段[2]；云南某山區高速公路路線長度85.4 km，線形指標中多處使用了極限值，海拔落差高，橋隧構造物占比高，根據2010—2014年的交通事故資料分析，平曲線路段、縱坡路段、彎坡路段安全性較差[3]；京珠高速公路粵北段交通事故資料中，77.3%的交通事故發生在平曲線處，不良天氣狀況下發生的交通事故占事故總數的10%～15%，平面線形和縱斷面線形的不利組合對交通安全影響也較為顯著[4]；山西省太佳高速公路和青銀高速呂梁段交通事故多發生在急彎路段、長大下坡路段、隧道路段，且雨雪霧等惡劣天氣加重了交通事故發生概率[5]。

此外，中國人民公安大學范賢濤對不利天氣下（指雨、雪、霧）山西省山區高速公路交通事故情況進行收集，通過檢索“公安交通管理綜合應用平臺”交通事故處理業務記錄以及查閱交通事故案卷，共收集到2008—2018年共計3 588起一般程序山區高速公路交通事故資料，雨、雪、霧3種天氣下發生的交通事故共計786起，占比高達22%，其中，雨天發生的交通事故最多，其次為雪天，最后是霧天，且不利天氣對每起交通事故后果較晴、陰兩種天氣更為嚴重[6]。

2.2 評估對象探討

通過交通事故資料收集、整理發現，交通事故主要集中發生在平、縱線形指標較差及其不利組合路段，以及隧道出入口路段、受不利天氣影響路段，未見路面技術狀況不良路段出現事故多發現象；但是據研究，路面抗滑性能與交通安全密切相關，因此本文將路面抗滑性能不足路段也作為評估對象[7]。評估對象具體分為低指標平曲線路段、長下坡路段、彎坡組合路段、隧道路段、路面抗滑性能不足路段、霧區影響路段、易積水路段、易結冰路段，鑒于尚無規范對上述路段進行定論，因此對每種路段判定方法探討如下。

2.2.1 低指標平曲線路段

根據《公路路線設計規范》（JTG D20—2017），平曲線半徑值一般介于極限值和不設超高的最小半徑值之間，低指標平曲線路段指平曲線半徑值介于極限值和滿足中央分隔帶停車視距要求的半徑值之間的路段。

2.2.2 長下坡路段

雖然目前關于長下坡路段還沒有統一定論，但是一般認為平均縱坡坡度大于3%且坡長大于5 km的路段即為長下坡路段[8]。

2.2.3 彎坡組合路段

根據《公路項目安全性評價規范》（JTG B05—2015，彎坡組合路段指圓曲線半徑R≤1 000 m且縱坡坡度I≥3%的路段。

2.2.4 隧道路段

《公路路線設計規范》（JTG D20—2017）規定，隧道洞口內外側各3 s設計速度行程長度范圍內的平、縱線形應一致，因此隧道路段長度除包括隧道內長度外，尚應包含隧道洞口外3 s設計速度行程長度。

2.2.5 路面抗滑性能不足路段

根據《公路技術狀況評定標準》（JTG 5210—2018）中路面抗滑性能等級劃分標準，將路面抗滑性能指數SRI＜80的路段定為路面抗滑性能不足路段。

2.2.6 霧區影響路段

《霧天高速公路交通安全控制條件》（GB/T 31445—2015）規定，當霧天能見度值低于200 m時，要對高速公路采取交通安全管理與控制措施。根據有關文獻，霧天能見度低于500 m時，就開始對高速公路交通安全產生影響[9]。因此，霧區影響路段指的是能見度低于200 m且出現1次以上的霧區路段，或者能見度低于500 m且出現3次以上的霧區路段。

2.2.7 易積水路段

通過收集部分山區高速公路積水路段資料，確定以1年內積水次數大于3次（含）的路段為易積水路段。

2.2.8 易結冰路段

通過收集部分山區高速公路結冰路段資料，確定1年內出現局部結冰3次以上（含）的路段為易結冰路段。

3 風險評估探討

以低指標平曲線路段、長下坡路段、彎坡組合路段、隧道路段、路面抗滑性能不足路段、霧區影響路段、易積水路段、易結冰路段為評估對象，對評估對象進行評估單元劃分，通過識別評估單元風險因素及構建指標體系，建立風險評估模型，最后提出風險等級分級標準建議。

3.1 評估單元劃分

對評估單元的劃分，有兩種方法：一是按照固定長度進行分段，將評估對象劃分成均勻的小路段，此類劃分方法優點是簡單易操作，缺點是破壞道路線形的連續性，如將長下縱坡路段截到兩個評估單元內；二是按照道路線形、自然環境等因素的同質性進行劃分評估單元，其優點是評估單元特征明確。

由于本文是按照道路因素和自然環境因素篩選評估對象，各類型評估對象在路段邊界上可能會有重合，但如果將其視為兩個評估對象，會存在不合理之處，所以本文在第二種評估單元劃分方法基礎上，進行了改進。評估單元劃分原則如下：充分分析各評估對象關聯性，若各評估對象在路段邊界上沒有重合，則將評估對象直接劃定為評估單元；若各評估對象在路段邊界有重合，則將評估對象按照重疊邊界進行細化，細化后的路段作為評估單元。

圖9—圖12為區間右線施工時樁側摩阻力及樁身軸力變化圖。右側隧道開挖時，同樣在隧道中心線上下一定范圍內的土體由于開挖卸載的影響，樁側摩阻力會有局部下降，而在隧道下部由于土體卸載回彈的影響，樁側摩阻力有少量的增大，但數值均較小。由于左側隧道和右側隧道開挖對1#墩都有一定的影響，因此，右線隧道掘進時1#墩樁側摩阻力減小最大值達到約-1.6 kPa左右，而下部增大最大值為0.6 kPa左右。與左線隧道掘進時類似，樁身軸力變化不大，開挖會引起樁身軸力有所增加，變化趨勢為先增大后減小，在樁長25 m左右最大，為80 kN。

3.2 指標體系構建

由于駕駛員和車輛信息不易獲取，且具有隨機性，因此本文僅從道路狀況、自然環境以及交通環境因素進行風險辨識。根據有關研究，道路因素中的平面線形、縱斷面線形、路面抗滑性能、交通安全設施[10]以及自然環境因素中雨、雪、霧和交通環境因素中的交通量、交通構成對交通安全有較大影響。因此提出以下風險因素及評估指標。

3.2.1 道路狀況風險因素及指標

a）平面線形 主要風險因素為平曲線，評估指標有圓曲線半徑、平曲線長度。圓曲線半徑風險值將圓曲線最小半徑和不設超高時圓曲線最小半徑風險值作為賦值界限，其間按照梯度進行賦值。平曲線長度風險值將平曲線長度最小值和一般風險值作為賦值界限，其間按照梯度賦值。

b）縱斷面線形 主要風險因素為縱坡，評估指標有縱坡坡度、坡長?？v坡坡度風險值將最大縱坡和最小縱坡風險值作為賦值界限，其間按照梯度賦值。坡長風險值將最大坡長和最小坡長風險值作為賦值界限，其間按照梯度賦值。

c）路面抗滑性能 主要評估指標有路面抗滑性能指數，其風險值確定方法為：將路面抗滑性能指數為優和差的風險值作為賦值界限，其間按照梯度賦值。

d）交通安全設施 完善的交通安全設施對降低事故發生概率和后果具有積極作用，一定程度上可以弱化道路線形及自然環境對交通安全的影響，保障交通安全。主要評估指標包括交通安全設施有效性，其風險值根據交通安全設施對弱化道路線形和自然環境對交通安全的影響程度進行賦值。

3.2.2 自然環境風險因素及指標

b）雪 主要評估指標為結冰次數，其風險值應結合道路歷史結冰情況確定。

c）霧 主要評估指標為低能見度發生次數，其風險值應結合道路大霧天氣記錄資料確定。

3.2.3 交通環境風險因素及指標

交通環境主要風險因素由交通量和交通構成，評估指標界限值及對應風險值應根據道路交通情況，開展專項研究進行確定。

3.3 評估模型建立

構建風險評估模型的思路為：同時考慮對交通安全有利和不利的因素，構建風險評估模型。由于平面線形、縱斷面線形、路面抗滑性能及自然環境方面的因素會對交通安全產生不利影響，所以將其定義為基礎風險因素，將弱化基礎風險因素（指交通安全設施）對交通安全影響的風險因素定義為基礎風險因素折減因素，交通環境方面的風險因素定義為附加風險因素，風險評估模型見式（1）。

式中：F為評估單元風險值；Xij為第i類第j個基礎風險因素的風險值，其取值范圍介于0～100，i=1，2，j=1，2，3，4，5；γij為第i類第j個基礎風險因素的權重系數，其取值范圍介于0～1，i=1，2，j=1，2，3，4，5；Yij為第i類第j個基礎風險因素折減因素的取值，其取值范圍小于1，i=1，2，j=1，2，3，4，5；Zk為附加風險因素取值，k=1，2。

山區高速公路交通安全風險評估指標體系如圖1所示。

圖1 風險評估指標體系

3.4 風險等級劃分

現有公路行業有關風險評估規范，均將風險等級劃分為4級，因此本文建議將風險等級劃分為4級，根據現階段研究成果，建議風險等級劃分標準見表2。

表2 風險等級劃分標準

4 結語

為提升山區高速公路交通安全風險防控能力，確保高速公路安全有效運行，本文采用資料收集、有關文獻及規范閱讀、理論分析等手段，對山區高速公路交通安全風險評估技術開展研究。主要結論如下：

a）山區高速公路交通事故主要集中發生在平、縱線形指標較差及其不利組合路段，以及隧道出入口路段、受不良天氣影響路段，具體分為低指標平曲線路段、長下坡路段、彎坡組合路段、隧道路段、霧區影響路段、易積水路段、易結冰路段。

b）除將山區高速公路交通事故集中發生的路段作為風險評估對象外，由于路面抗滑性能與交通安全密切相關，所以將路面抗滑性能不足路段也作為評估對象。

c）從道路狀況、自然環境以及交通環境3方面提出風險評估指標體系，通過分析風險因素對交通安全的影響，構建出風險評估模型，并提出了風險等級劃分建議。