基于因子分析法的農村公路交通安全影響評價及對策研究

洪 宇

(山西路橋集團試驗檢測中心有限公司,山西 太原 030006)

0 引 言

農村公路作為城鄉融合發展的重要載體和城鄉要素流動的基礎支撐,其關系到鄉村振興戰略的落實成色;同時,農村公路也是我國路網體系中的重要一環,具有規模大、分布廣、區域間發展不平衡等突出特點。近年來,在鄉村振興戰略的背景下,農村公路里程和覆蓋率雖不斷刷新,但限于資金預算、建設標準、配套設施、養護質量等因素影響,農村公路仍呈現出諸多問題,其中以交通安全問題尤甚;農村公路不同于市政道路及其它高等級公路,受地形、地質條件約束,農村公路線形條件普遍較差,部分路段常年遭受滑坡、泥石流等地質災害侵擾,加之農村公路中農用車輛占比較高,車輛性能、駕駛員技能及駕駛員安全意識普遍薄弱[1];因此,農村公路交通安全仍面臨較大挑戰和壓力。

提升農村公路交通安全總體水平首先應準確、全面地識別出影響農村公路交通安全的各類因素,同時做好影響因素的分類與整合;再通過統計學方法對不同影響因素的權重進行量化分析,從而獲取更加精準、可靠的分析結果,為解決對策的提出提供了重要參考。

1 農村公路交通安全影響因素識別

(1)公路線形因素。公路線形因素可歸納為本體因素,由于農村公路受地形條件、用地約束、建設資金等方面限制,致使農村公路的線形參數普遍較差,主要表現為平曲線半徑小、縱坡坡度大、彎道超高橫坡度小,車輛在該線形條件的路段上行駛時容易發生側翻、制動失靈等安全事故。

(2)路側危險因素。路側危險因素可歸納為客體因素,由于農村公路大多處于山區,受氣候條件影響,路側極易誘發泥石流、滑坡、路基失穩等地質災害;此外,因農村公路設計等級普遍偏低,路側交安設施布設情況良莠不齊,導致農村公路與路域環境間的物理隔離較差,容易出現各種突發事故。

(3)其它因素。其它因素仍可歸納為客體因素,綜合考慮農村公路的規劃布局、交通量、交通組織等因素,其它因素主要包括:行車視距、平交道口數量及平交道口角度;其中,行車視距不足會影響駕駛員對路況的預判,平交道口數量過多或道口非直角交叉則會增加路段內的交通組織難度。

2 基于因子分析法的農村公路交通安全影響因素權重分析

2.1 因子分析法概述

因子分析法是從既有變量中提取出共性因子的一種多元統計學方法,其主要通過不同變量間的相關性關系完成變量整合,在盡可能避免重要信息丟失的前提下,實現變量“降維”。假設某一樣本中包含m個存在相關性關系的變量,即:z1,z2,…,zm,其中又包括p個相互獨立的公因子,即:F1,F2,…,Fp,且滿足m≥p,存在相關性關系的變量z包含獨立因子U,且與F相互獨立,故任意一個z均可由p個公因子和獨立因子U線性確定,即滿足公式(1)[4,5]

(1)

式中:a、c為系數常量。

將公式(1)表述為矩陣形式,具體見公式(2)

(2)

式中:F1,F2,…,Fp彼此不相關, 且F與U滿足COV(F,U)=0,即二者的協方差為0,E(F)=0,即F的均值為0。在因子分析法中,將(aij)m×p定義為因子負荷矩陣,即表示第i個變量zi在第j個公因子Fj上的負荷大小,綜上可知,通過因子分析后,能夠用少量的F代替原有的Z,因m≥p,故實現了變量的“降維”簡化。

2.2 影響因素權重計算

采用問卷調查的形式獲取各影響因素的原始統計數據,問卷內容為圖1中所列明的8項影響因素,按照非常重要、重要、一般、不重要、非常不重要5個評價等級設置問卷選項,本次問卷調查累計回收有效問卷48份。使用SPSS23.0軟件對原始統計數據進行信度檢驗和效度檢驗。其中,信度檢驗值可用于結果的可靠度評價,信度檢驗指標Cronbach—α值介于[0,1]之間,當Cronbach—α值大于0.6時,認為可靠度滿足要求;效度檢驗則用于分析樣本是否滿足因子分析條件,檢驗指標選用KMO測度和Bartlett球形度指標,當KMO測度大于0.6且Bartlett球形度P小于0.05時,表明數據可采用因子分析法分析[5,6],具體檢驗結果見表1。

表1 原始統計數據的信度和效度檢驗結果

據表1檢驗結果可知,Cronbach—α為0.887,大于0.7限值,表明原始統計數據的信度指標滿足要求;KMO值為0.674,大于0.6限值,且Bartlett球形度對應的顯著性指標為0.009,小于0.05限值,表明原始統計數據滿足因子分析條件。

繼續使用SPSS23.0軟件計算原始統計數據的方差解釋率,以旋轉后的方差解釋率累積值作為主成分提取標準[5],計算結果見表2。

表2 原始統計數據方差解釋率

據表2可知,原始統計數據經因子分析后共提取出2個主成分,方差解釋率分別為42.318%、36.742%,累積方差解釋率達79.060%,表明2個主成分因子對原始統計數據總體的影響程度為79.060%。

獲取2個主成分因子對應的得分系數矩陣,計算結果見表3。

表3 主成分得分系數矩陣

考慮到2個主成分的總體影響程度為79.060%,滿足前k個主成分累計方差貢獻率不低于70%的標準[7],故可根據表3中的主成分得分系數矩陣,給出2個主成分與各影響因素U之間的函數關系,具體見公式(3)

(3)

根據表2中得出的特征根及方差百分比指標,求解主成分對應的因子比重結果,計算結果見表4。

表4 主成分對應的因子比重結果

最后根據表3中的得分系數絕對值及表4中的因子比重指標求解各影響因素的權系數及權重值,計算結果見表5。

表5 各影響因素的權系數及權重值

綜合以上權重計算結果可知,影響因素U13、U31、U32對農村公路交通安全的影響程度最大,累計影響權重達57.76%,故在交通安全治理實踐中應予以特別關注;此外,影響因素U12、U21、U22對農村公路交通安全的影響程度較大,累計影響權重為29.95%,故在交通安全治理實踐中應予以重點關注;最后,影響因素U11、U33對農村公路交通安全的影響程度較低,累計影響權重為12.29%,故在交通安全治理實踐中可予以一般關注。

3 基于影響評價結果的解決對策研究

通過分析影響因素評價權重結果可知,彎道超高橫坡度、行車視距及平交道口數量三大因素對農村公路交通安全的影響權重最高;縱坡坡度及地質災害因素對農村公路交通安全的影響權重較高;平曲線半徑及平交道口角度因素對農村公路交通安全的影響權重較低。考慮到可用于農村公路交通安全水平提升的資源有限,為了最大限度提高農村公路的交通安全本質水平,本文基于以上研究結果,擬從以下兩方面提出針對性的解決對策。

3.1 提升路側防護水平,優化路線及交安設施布局

農村公路為了兼顧安全性和路面排水等功能要求,部分彎道存在超高橫坡度過高的情況,該工況下行車極易誘發車輛側滑、失控等事故。為了改善該路段的本質安全水平,需從提升路側防護水平和控制行車速度兩方面著手。首先,建議在彎道超高橫坡度較高的路段采用防護墩配合混凝土連續墻的防護形式,防護墩布設在路基外緣,內側同硬路肩邊線齊平,防護墩不僅可以發揮物理防撞功能,同時還具備視線引導功能,防護墩布設間距隨著行車方向與路線走向夾角的增加而減小,對于部分危險等級更高的路段,防護墩間應布置混凝土連續墻,以提升防撞保護覆蓋能力;此外,為了提醒駕駛人員主動控制行車速度,應合理布設減速帶和減速丘等降速交安設施,必要路段應配合鋪裝減速路面,以提高路面的摩阻力系數及抗滑系數[8]。

受地質地形條件、基本農田保護、生態區紅線保護等因素影響,農村公路線形條件普遍偏差,部分路段存在視距不良、平交道口數量偏多且間距布設不合理的問題。建議從優化路線及交安設施布局兩方面改進。對行車視距不良的路段,應增設凸面鏡以補充視野盲區,凸面鏡應設置在進入彎道的前3 m位置,凸面鏡直徑不小于10 cm;山區公路挖方路堤路段,如邊坡坡體遮擋視線,應進行削坡和支護處治;針對平交道口數量偏多且間距不合理的問題,建議適當采用下穿或上跨的立體交叉形式,以減小平交道口數量,提升道路的通行質量。

3.2 加強路基邊坡支護,提升長大縱坡路段主動安全防護水平

長大縱坡路段對車輛的動力儲備和制動性能均有較高要求,農村公路交通組成中農用車輛占比較大,而農用車輛再動力儲備和制動性能方面均較差,故應加強對長大縱坡路段的主動安全防護能力。首先,對有條件的路段增設避險車道,避險車道坡度、長度等參數可根據交通量組成情況確定;對于不具備布置避險車道的路段,可根據坡長和坡率分散布設減速護欄,在滿足路側防撞功能的前提下,依靠側向摩阻作用控制車速。此外,對于單車道下坡路段,可合理布設減速帶和減速路面,以輔助控制行車速度,既有鋪裝路面可設置減速帶或減速丘,未鋪裝的新建或改擴建道路,可設計采用減速路面鋪裝,常用的減速路面鋪裝主要有嵌入式、彈石式及刮滑式三種[9]。

農村公路中山區路段占比普遍較大,山區路段在施工過程中伴隨較大規模的填挖方作業,由此產生較大里程的路堤、路塹邊坡,受降雨、車輛荷載、人工作業等因素影響,極易出現因邊坡失穩導致的各類地質災害,對沿線交通產生重大安全隱患。首先,針對填方路堤邊坡,綜合考慮成本、環保、可靠性及耐久性等因素,優先選用框格梁加固、濕法噴播生態防護等方式,以最大程度控制因坡面沖刷導致的邊坡滑塌、泥石流等災害;此外,針對危險程度更高的挖方路塹邊坡,應定期處理沿線危巖體,必要時進行削坡防護處治,對裸露邊坡坡面采取擋土墻、抗滑樁、支設防護網等方式進行坡面加固防護。

4 結 論

綜合以上研究結果發現,準確識別出影響因素類型是分析不同影響因素權重大小的重要前提,而不同影響因素對農村公路交通安全的影響程度也存在較大差異。本文根據不同影響因素的權重值大小,將影響因素劃分為三大類,其中,U13、U31、U32對農村公路交通安全的影響程度最大,權重均值為19.25%,影響因素U12、U21、U22對農村公路交通安全的影響程度較大,權重均值為9.98%,影響因素U11、U33對農村公路交通安全的影響程度較低,權重均值為6.15%。考慮到農村公路交通安全治理資源的有限性和稀缺性特點,在分配農村公路交通安全治理資源的過程中,建議以上述影響因素權重均值作為劃分基準,重點從提升路側防護水平,優化路線及交安設施布局和提升長大縱坡路段主動安全防護水平兩方面開展具體措施,以最大限度提升農村公路交通安全的總體水平。