基于可靠性評價的交安設施改進優化措施研究

杜苗苗

（山西路橋集團試驗檢測中心有限公司，山西 太原 030006）

0 引言

山西省地形總體復雜，境內山地、丘陵、高原、盆地地貌縱橫交錯，這種地形特點給高速公路施工和公路運營均帶來極大的安全挑戰。縱觀山西省已通車的高速公路發現，路域環境復雜、橋隧比高、自然環境多變是其突出特征，這種天然劣勢對高速公路的安全運營提出了嚴峻挑戰，同時也給公路交通安全設施的可靠性和安保能力提出了更高的要求[1]。為了切實提升高速公路尤其是復雜地形地區高速公路的總體安全運營水平，本文聚焦公路交安設施優化改進問題，擬通過分析影響交安設施可靠性的主要因素，提出相應的可靠性評價模型，并基于模型評價結果，提出更具有針對性的交安設施優化改進措施。

1 公路交安設施可靠性影響因素評價

1.1 層次分析理論概述

層次分析理論主要用于多因素影響下的目標評價決策問題，其核心是通過構建層次分析模型，將目標評價問題劃分為若干指標層級，從而實現目標問題的層級化、指標化；通過不同影響因素間的兩兩對比，給出量化對比結果，以量化對比指標為元素構建對應決策層的判斷矩陣，計算判斷矩陣的權向量和最大特征值，最終得到滿足邏輯一致性檢驗要求的不同影響因素權重指標[2]。

在具體應用過程中，為了提高影響因素重要性兩兩對比結果的客觀性和權威性，常采用專家咨詢法對影響因素對比結果進行客觀評價，隨機邀請行業權威專家若干名，對全部影響因素的重要性進行評價后，剔除最大值和最小值后求均值作為最終結果；量化對比結果采用1～9標度賦值法，不同標度值對應的重要性評價標準詳見表1所示[2]。

表1 不同標度值對應的重要性評價標準

以標度結果作為元素構造對應決策層的判斷矩陣，計算判斷矩陣的特征向量即可得到對應影響因素的權重指標，為了避免因素間出現邏輯錯誤，需計算特征向量對應的最大特征值進行一致性檢驗。本文采用求根法近似計算特征向量，并同時計算特征向量對應的最大特征值。特征向量計算公式如式（1）所示：

式中：Dij為比較標度；ωi為特征向量元素。

假定某決策層構建的判斷矩陣為A，則判斷矩陣A對應的特征向量近似值如式（2）：

與特征向量W對應的最大特征值λmax計算公式如式（3）：

1.2 基于層次分析理論的部分公路交安設施可靠性影響因素分析

公路交安設施是一項系統工程，一套完善的公路交安體系由標志標線、護欄、視線誘導標識及其他輔助設施組成。目前，工程界研究重點主要集中在標志標線的可靠性方面，針對護欄和視線誘導標識的研究則相對不足；而護欄作為公路交安設施中的一項重要物理保護設施，對于公路交通安全具有重要的“兜底”作用，視線誘導標識則為惡劣環境下的安全行車提供了重要保障，因此，本節擬主要分析護欄和視線誘導標識的可靠性影響因素。

1.2.1 護欄可靠性影響因素量化分析

以最常見的路側波形防撞護欄為例，經調查發現，影響護欄可靠性的主要因素包括：護欄強度等級、護欄高度、護欄布設連續性3方面，影響因素對應的層次分析決策模型如表2所示。

表2 影響因素對應的層次分析決策模型

以表2中給出的3項影響因素為元素構造層次分析判斷矩陣，判斷矩陣基本形式如式（4）：

影響因素兩兩遍歷對比采用專家咨詢法，邀請行業內若干專家完成調查問卷，經統計后得到最終的對比標度結果，并構造相應的判斷矩陣。路側波形護欄可靠性影響因素判斷矩陣A如式（5）：

經計算，得到判斷矩陣A對應的特征向量W如式（6）：

為了保證層次分析評價的邏輯正確性，需對權重計算結果進行一致性檢驗，一致性檢驗公式如式（7）：

經計算，一致性指標CI=0.005，CR=0.008，二者均小于0.1的限值要求，計算結果通過一致性檢驗，故三因素對應的影響權重指標分別為：0.70、0.19、0.11。

1.2.2 視線誘導標識影響因素量化分析

視線誘導標識主要保障駕駛人員在不良駕駛環境下的駕駛安全，通常是公路交安設施的短板之一。影響視線誘導標識可靠性的主要因素包括：誘導標識布置是否滿足規范要求、誘導標識是否具備主動誘導能力、誘導標識是否與周圍環境相適配3方面，影響因素對應的層次分析決策模型如表3所示。

表3 影響因素對應的層次分析決策模型

計算及一致性檢驗過程同上，此處不再贅述，經一致性檢驗通過后的判斷矩陣B、特征向量W如式（8）、式（9）：

故三因素對應的影響權重指標分別為：0.59、0.32、0.09。

2 基于可靠性評價結果的交安設施改進優化措施

2.1 基于可靠性評價結果的路側波形護欄改進優化措施

通過影響因素權重計算結果可知，護欄強度等級權重指標達到70%，故其對護欄可靠性的影響非常重要，必須最大限度提高護欄的防撞等級指標，護欄最低強度原則不低于A級，成本允許的前提下，在臨險路段盡可能使用SA級或SS級波形護欄，在提高護欄立柱直徑的前提下，縮短立柱間距[3]；此外，還應適當提高護欄的有效防護高度，在臨險路段改用三波形護欄，護欄布置應連續，避免中間被隔斷，端部應做好鈍化處治，兩端采用地錨式固定方法，以加強護欄整體的穩定性和可靠性。

2.2 基于可靠性評價結果的視線誘導標識改進優化措施

通過影響因素權重計算結果可知，視線誘導標識的合規性與主動性二者總占比超過90%，必須引起足夠的重視。首先，應加強合規性設計，以長距離平直路段為例，應在路側和中分帶立柱上等距離粘貼反光標識，標識寬度為300 mm，布設間距為12 m，反光膜的反光強度應滿足規范要求；此外，為了提高標識的主動誘導能力，在濃霧多發路段應加強霧區誘導防撞系統、能見度儀的推廣普及力度，在隧道群路段，由于車輛頻繁進出隧道，導致光線強弱變化過于頻繁，一旦疊加大霧影響，必然威脅行駛安全，建議在隧道間路段布設霧燈，以妥善誘導駕駛人員，輔助駕駛人員判斷車道線形變化趨勢[4]；最好在設計視線誘導標識布設方案時，加強協同設計，強調標識與路域環境之間的協調性。

3 結語

綜上，本文采用層次分析理論，定量研究了波形護欄和視線誘導標識兩種交安設施的可靠性影響因素，計算結果表明，波形護欄強度對其可靠性影響最大，權重達70%，而視線誘導標識的合規性和主動性則幾乎決定了其可靠性，合計權重達91%.最后，本文基于權重指標大小，針對性給出了改進優化措施建議，希望進一步提高公路交安設施的安防能力。