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国外公路施工养护区安全性能预测和车速控制措施(图)
作者:交通运输部公路科学研究院 邬洪波 陈瑜 来源:中国公路网 时间:2023-07-05

多数情况下,在公路改扩建及维修养护项目的施工过程中并不中断交通,施工养护区(以下简称“施工区”)一般由警告区、过渡区、工作区、缓冲区和终止区组成,其本身容易成为事故风险源。因此,施工区安全成为人们关注的重点。

施工区事故资料分析表明,导致交通事故发生的原因包括车速过快、驾驶员疏忽大意、跟车过近、视距不足、交通控制和信息不够、施工设备和人员管理不足等。其中,车速过快是导致施工区事故多发的一个主要原因。

当前乃至今后相当长的一段时间,我国公路建设和养护工作都将处于高速发展阶段,这对养护作业安全提出较大挑战。因此,探讨施工区设计要素、运营及交通控制设施对安全性的影响,减少施工区交通事故的发生,具有十分重的意义。

/ 安全性能预测 / 

安全预测模型

影响施工区安全性能的因素有很多,如施工区长度、施工时间、交通量、道路等级、道路几何线形、路面状况、天气条件、照明条件、驾驶行为、车辆状况等。国外学者在大量分析施工区事故数据的基础上,建立了一些统计模型来预测施工区的安全性能。

美国《交通运输研究记录》杂志刊载的《城市高速公路短期和长期工区的比较研究》对施工区作业时间长短的差异进行了分析。对于施工时间较长的施工区而言,与施工前相比,事故率增加了88%;对于施工时间较短的施工区而言,事故率与施工区长度和施工时间有关,可视为一常数(0.5起事故/公里/天)。

英国《事故分析和预防》杂志刊载的《工作区域的存在对伤害和非伤害碰撞的影响》运用负二项模型对美国加利福尼亚州高速公路施工区的事故率进行了研究。

施工时间增加1%,事故率增加1.1149%;施工区长度增加1%,事故率增加0.6718%。另外,与施工前相比,施工期

间的事故数增加了22%。

《交通运输研究记录》杂志刊载的《农村高速公路工区的安全模型》在综合考虑施工项目成本、平均日交通量、匝道、施工区长度、施工时间、施工类型等影响因素的基础上,运用负二项分布建立了高速公路施工区安全性能的预测模型。

《事故分析和预防》杂志刊载的《开发用于测量工作区域风险水平的碰撞严重程度指数模型》基于驾驶员、事故时间、环境条件、道路条件、事故信息等风险因素,运用线型回归分析模型建立了不考虑驾驶员影响因素和考虑驾驶员影响因素的事故严重性指数模型。

美国《交通工程》杂志刊载的《利用多路和条件逻辑回归的高速公路工作区间碰撞分析和风险识别》建立了高速公路施工区单车事故的条件线型回归分析模型。根据该模型,道路几何线形包括平面线形和纵断面线形是重要的风险因素,与位于纵坡路段、弯道路段、弯坡组合路段的施工区相比,位于平直路段的施工区发生单车事故的可能性更大,并依此分析了环境因素对高速公路施工区安全性能的影响。分析表明,与非施工区相比,多云天气和照明条件对施工区的安全影响更明显,事故概率分别增加16%和35%。

可以看出,高速公路施工区安全性能预测是研究的重点,而对于在公路网中占有很高比重的双车道公路,其施工区安全性能预测的研究成果却很少。在这些预测模型中,研究人员考虑了施工区长度、施工时间、道路几何线形、交通量、交通控制措施等对施工区安全性能的影响。然而,在一些模型中,考虑的影响因素过多,反而使模型变得更加复杂,在一定程度上降低了模型的普适性。

车道封闭策略的安全性影响

考虑到公众出行需求、施工时间、施工范围、交通条件等因素,公路管理人员在施工养护过程中会采用不同的工程措施或车道封闭策略。不同的车道封闭策略对施工区安全性能的影响也不一样。

以下对几种常见的车道封闭策略,即绕行道路、部分车道封闭和中间带穿越的安全性进行了比较和分析,以供管理人员在决策时参考。

绕行道路 在道路全封闭时,所有车辆均须绕道行驶。《交通运输研究记录》杂志刊载的《旁路的道路安全影响》对挪威20条绕行道路在减少交通事故有效性方面进行了统计分析,可以看出,绕行道路可将事故数平均降低20%以上。

改双向中间带穿越为单向中间带穿越 《交通运输研究记录》杂志刊载的《构建方向中值交叉后对碰撞的影响》对美国密歇根州城市主干道双向中间带穿越改为单向中间带穿越的安全性影响进行了研究。结果表明,将双向中间带穿越改为单向中间带穿越是一种有效的安全改进措施,使全部事故和伤亡事故平均减少30%以上。

中间带穿越与部分车道封闭 《交通运输研究记录》杂志刊载的《印第安纳州州际工作区交叉和部分车道封闭策略的评估》对美国印第安纳洲际公路(双向四车道)施工区采用的两种车道封闭措施,即中间带穿越和部分车道封闭的事故率进行了统计分析,并建立了相应的负二项事故预测模型。

经过统计分析可以看出,尽管中间带穿越的事故率略高于部分车道封闭的事故率,但从统计上来说,这两种车道封闭策略并没有显著差异。

左车道封闭与右车道封闭 《交通运输研究记录》杂志刊载的《高速公路工作区车道关闭的安全影响》根据不舒适的减速度和速度方差比较了单幅三车道高速公路施工区采用左车道封闭和右车道封闭的安全性。研究结果表明,与右车道封闭相比,左车道封闭导致不舒适的减速次数和速度方差明显增加。基于这两种安全指标,左车道封闭的安全性相对较差。

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国外施工区的大量事故数据表明,较快的车速和伤亡事故之间有着密切的关系。因此,控制车速是提高施工区安全的关键步骤。

/ 车速控制措施效果 / 

公路上发生的事故,很大一部分原因是因车辆之间的速度差较大导致的。在施工区,如果不对车速进行控制,必将使车辆之间的速度更加不均衡,加上施工区存在的其他危险因素,会导致施工区事故率有较大的增加。因此十分有必要对施工区的车速进行有效控制。

从国外的实践经验来看,常见的施工区车速控制措施包括组织交通警察及交通协管员控制施工区车速,以及收窄车道,设置可变信息标志、速度监控显示屏和临时减速带等。

交通警察控制车速

由交通警察驾驶警车控制施工区车辆速度是最有效的方法之一。这种方法在美国等一些发达国家使用较为普遍。根据警车的工作方式,可分为两类:动态方式和静态方式。动态方式指警车在施工区范围内巡逻;静态方式指警车停驻在路旁。

《交通运输研究记录》杂志刊载的《施工区速度控制技术的现场评估》等对美国得克萨斯州6个地区的施工区进行了研究,发现警车停驻在路旁时能够将车辆的平均车速降低为每小时6.4公里至19.6公里,而警车巡逻时可使车辆的平均车速降低为每小时3.2公里至4.8公里。

美国伊利诺伊大学厄巴纳香槟分校的研究《警力对高速公路工作区域速度的影响:循环标志警车实验》分析了警车对伊利诺伊州乡村州际公路施工区车辆速度的影响。调查结果表明,小汽车和货车的平均时速分别减少了6.4公里和8公里。当警车在施工区内巡逻时,超速行驶的小汽车数量和货车数量分别减少14%和32%。

交通协管员控制车速

交通协管员的主要作用是疏导交通,同时也能很好地控制通过施工区车辆的速度。

《交通运输研究记录》杂志刊载的《农村州际建设区速度控制培训课程评价》的研究表明,未经训练的交通协管员,能分别使小汽车和货车每小时的平均速度下降18.8公里和14.6公里;经过统一交通管制装备手册对交通协管员训练后,小汽车和货车的平均时速可分别下降为24公里和19.1公里。

《2007年中国大陆交通研究研讨会论文集》刊载的《确定公路工区临时交通管制措施的有效性》应用线性回归模型分析了交通协管员在减少事故方面的效果。研究结果表明,采用交通协管员指挥交通流能将涉及重载货车的事故概率降低27%。

收窄车道

收窄车道是控制施工区行车速度的措施之一,可利用如锥形交通路标、防撞桶和混凝土护栏等多种渠化设施。

《交通运输研究记录》杂志刊载的《施工区速度控制技术的现场评估》测试了车道变窄对施工区车速的影响,采用锥形交通路标将车道宽度分别减至3.5米和3.8米。研究结果显示,当车道宽度减至3.8米时,平均车速降低为每小时4.5公里;当车道宽度减至3.5米时,平均车速降低为每小时6公里。

然而,采用车道变窄进行速度控制也存在一些缺点,比如较窄的车道可能会导致驾驶员提高车头间距来弥补侧向净空的损失,这会降低施工区的通行能力进而导致对交通流的干扰,增加事故发生的概率。有研究表明,车道变窄会使施工期间的事故率上升17.6%,而正常车道宽度的施工区事故率仅上升6.6%。因此,采用车道变窄进行速度控制时要相对慎重,特别是大型货车比例较高的路段。

设置临时减速带

临时减速带是一种黏附在路面上的橡胶条,其减速效果取决于减速带的类型及在不同交通和天气条件下的功能。

美国得克萨斯州交通研究所大学站研究的《农村施工区速度监控显示屏和临时减速带评估》对得克萨斯州际公路上临时减速带的减速效果进行了测试。结果表明,临时振动带对小汽车车速影响不显著,对货车车速的影响较大。震动带可使警告区的车速每小时降低3.2公里至11.3公里,工作区的车速每小时降低1.6公里至3.2公里,使超速小汽车的比例降低1%至7%。

美国哥伦比亚大学的研究《改善州际工区的交通流量条件:三种交通控制装置的评价》对临时振动带的减速效果进行了现场测试。测试数据表明,临时振动带可以降低车辆的平均速度。在白天,几乎所有测试点的平均时速可降低3.2公里至32公里;晚间,某些测试点的平均时速可降低8公里至16公里。同时,数据表明,使用临时振动带后司机对于限速的遵守情况也有所改善。

可变信息标志

可变信息标志主要针对目前道路状况为驾驶员提供实时和动态信息。具体来讲,可变信息标志用来提供绕行信息、车道缩减、限速信息等,告知驾驶员前方的路况或提醒驾驶员减速行驶。可变信息标志一般不会对交通流产生干扰,在夜间或恶劣天气条件下使用特别有效。

国外的研究结论表明,可变信息标志可以降低施工区车辆的速度,特别是将可变信息标志应用于车速较高的施工区路段时,成效更加明显。美国伊利诺伊大学厄巴纳香槟分校的研究《施工区闪频灯限速标志评价》发现,显示有“前方施工-限速每小时70公里”的可变信息标志使其附近小汽车的平均时速降低了4.5公里,货车平均时速降低了2.2公里,超速的小汽车数量减少了20%。

速度监控显示屏

速度监控显示屏通过雷达测速,然后把测得的速度显示在显示屏上。采用这种措施时,一般假定驾驶员在知道他们的车速过快时会将车速降低到合理的水平。

《交通运输研究记录》杂志刊载的《农村州际公路工作区速度监测显示的长期有效性》对美国州际公路施工区设置的速度监控显示屏长期效果进行了评价。评价结果表明,施工区车辆的平均时速降低了4.8公里至6.4公里,超速情况减少了20%至40%。

《交通运输研究记录》杂志刊载的《州际公路工作区雷达速度监测显示的减速效果》对美国南达科特州施工区使用的速度监控显示屏进行了研究。研究结果表明,设置速度监控显示屏后,车辆平均时速降低了6公里至8公里,车速超过限速值的车辆数减少了20%至40%。

除了上述提到的速度控制措施外,其他常用措施还包括雷达警报器、特殊路面标线、渠化设施等。上述研究成果表明,这些速度控制措施或多或少都能将通过施工区的车辆速度降下来,但部分措施实施费用较高。在我国,可以考虑对一些减速效果比较明显,且经济上又可行的车速控制措施,如临时振动带、可变信息标志、特殊路面标线等在施工区加以应用。在有条件的情况下可将上述提到的措施组合使用,以获得最佳的控速效果。

从目前的研究情况来看,对于安全性能的研究主要集中在施工区内部,而对于施工区邻近路段的安全性能研究很少。实际上,由于施工区一般有一个或多个车道封闭,导致邻近路段上车流出现拥堵,一些驾驶员为了避免拥堵而在靠近合流点时才开始变换车道,这些危险驾驶行为会对施工区上游交通流产生一定的干扰,形成安全隐患,因此,施工区邻近路段也存在事故风险,在某些情况下其危险程度甚至高于施工区。下一步,有必要对施工区邻近路段的安全性能进行研究,找出影响其安全的主要因素,以采取相应的交通安全对策。

国外施工区的大量事故数据表明,较快的车速和伤亡事故之间有着密切的关系。因此,控制车速是提高施工区安全的关键步骤。前面也提到了许多的交通控制设施,但车速控制效果评价主要反映的是其短期性能,下一步的研究应着重评价交通控制措施在车速控制方面的长期性能。另外,现有施工区设置交通控制设施相对零散,系统性方面的考虑还不够。因此,有必要建立系统的车速控制策略,并在公路施工区严格实施以预防伤害程度高(死亡和严重伤害)的事故,特别是在道路几何线形复杂的施工区,更应如此。

【编辑: 任 燕】

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