CN108133317B - 一种山区高速公路平纵组合安全水平的评价方法 - Google Patents

一种山区高速公路平纵组合安全水平的评价方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开的一种山区高速公路平纵组合安全水平的评价方法，实现过程为：(1)搜集整理材料并进行预处理；(2)使用Matlab计算研究路段危险指数；(3)根据公路设计速度划分平纵组合；(4)确定各平纵组合危险指数；(5)使用Matlab填补平纵组合评价表格；(6)对危险指数进行分级；(7)对平纵组合安全水平进行评价；本发明引入危险指数的概念，从事故的严重程度角度研究山区高速公路平纵组合安全水平，得到更加精确的评价结论，从而提供给设计人员更具体的技术参考。

Description

一种山区高速公路平纵组合安全水平的评价方法
技术领域
本发明涉及交通运输业中高速公路的评价方法，尤其涉及一种山区高速公路 平纵组合安全水平的评价方法。
背景技术
目前，我国高速公路建设随着国民经济的发展力度逐渐加大，通车里程逐年 增加，对我国交通运输战略布局起到至关重要的作用。近年来，国内中部、东部 经济较为发达的区域高速公路分布密集，而西部、西南部等经济欠发达的区域高 速公路的通车里程还是较少。
但由于我国东、西部地区自然条件尤其是地形、地质条件的差异性，高速公 路的建设难度也逐渐增大，对山区高速公路路线设计的要求更加严格。特别是在 地形条件复杂的山区高速公路平纵组合路段，对其进行交通安全性评价也变十分 必要。因此，提出适合于山区高速公路平纵组合的安全水平评价方法，为山区高 速公路安全水平评价提供技术参考，对我国西部、西南部山区高速公路建设的健 康、快速以及持续发展提供技术保障。
虽然国内外的专家学者对山区高速公路平纵组合路段进行了大量的研究工 作，然而都是从事故率、驾驶员视距、汽车动力性能、驾驶员心里生理情况等方 面与路线线形指标建立关系，并拟合曲线得到相应的公式及参数，最后根据参数 范围的划分，对线形组合及你想那个安全性评价。但是，上述方法只考虑平纵组 合路段内是否会发生交通事故，但均未考虑交通事故的严重程度，这会导致轻微 交通事故与严重交通事故的安全水平评价结果一致，故无法对山区平纵组合安全 水平进行具体精确的评价。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明目的在于提出一种山区高速公路平纵组合安全 水平的评价方法，充分考虑交通事故的死伤类型、事故车辆类型、事故驾驶员驾 龄及性别、交通环境及事故影响范围等因素，确定公路中各平纵组合的危险指数 作为评价指标，最后对危险指数进行分级，得到更加具体精确的评价结论。
为了实现上述目的，本发明采用的具体方案是：
一种山区高速公路平纵组合安全水平的评价方法，包括如下步骤：
(1)获取山区高速公路的事故资料及公路路线线形信息并进行预处理，包 括交警记录信息、公路平面信息和公路纵断面信息；
(2)确定危险指数函数形式，使用Matlab绘制研究路段危险指数的曲线图， 并提取公路桩号与危险指数对应的Excel表格；
(3)根据公路设计速度划分平纵组合；
(4)求取属于同一平纵组合的危险指数平均值，并以平均值作为该平纵组 合的危险指数；
(5)使用Matlab对平纵组合表格进行三维内插，补全该路段中缺失平纵组 合信息的危险指数；
(6)将步骤(5)中所有危险指数从小到大排列，分四段将山区高速公路的 平纵组合路段分为严重危险、一般危险、潜在危险和安全四个等级，并从危险指 数的角度对山区高速公路平纵组合安全水平进行评价。
进一步，步骤(2)具体步骤如下：
首先、根据事故信息构建单起事故的危险指数曲线模型，具体形式表示如下：
Figure BDA0001516458090000031
其中，f(x)—单个事故的危险指数；x—公路里程桩号；I—交通事故影响系 数；σ—事故特征参数；H0—事故影响范围起终点对应正态函数的取值；
然后，对某一路段中所有事故的危险指数曲线进行叠加，得出如下模型：
Figure BDA0001516458090000032
最后在Matlab中做出研究路段形如上式的曲线图，并提取公路桩号与危险 指数对应的Excel表格。
进一步，所述步骤(6)选取第85百分位、第70百分位和第50百分位三个 数值，将山区高速公路的平纵组合路段分为严重危险、一般危险、潜在危险和安 全四个等级。
进一步，步骤(1)获取山区高速公路的事故资料，将山区高速公路按10米 桩划分，按照轻微事故、一般事故和严重事故对研究路段的事故进行归类，并统 计出每一起交通事故的具体桩号。
本发明的山区高速公路平纵组合安全水平评价方法，实现过程为：(1)搜集 整理材料并进行预处理；(2)使用Matlab计算研究路段危险指数；(3)根据公 路设计速度划分平纵组合；(4)确定各平纵组合危险指数；(5)使用Matlab填 补平纵组合评价表格；(6)对危险指数进行分级；(7)对平纵组合安全水平进行 评价；本发明引入危险指数的概念，从事故的严重程度角度研究山区高速公路平 纵组合安全水平，得到更加精确的评价结论，从而提供给设计人员更具体的技术 参考。
而且，设计人员可以根据平纵组合安全水平的评价结果对设计好的平纵组合 进行修正，对于已经建好的公路，评价的结果可以作为公路安全设施改善或重建 的依据，以减少由于平纵组合不合理带来的安全隐患及其他问题。
附图说明
图1为本发明的一种山区高速公路平纵组合安全水平评价方法的流程图。
图2为本发明的一种山区高速公路平纵组合安全水平评价方法的最终结果。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清晰、 完整的描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部 的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前 提下所获得的其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明的山区高速公路平纵组合安全水平的评价方法，具体步 骤是：
步骤一，获取山区高速公路的事故资料及公路路线线形信息并进行预处理， 主要包括交警记录信息、公路平面信息和公路纵断面信息；
步骤二，首先根据事故信息构建单起事故的危险指数曲线模型，具体形式表 示如下：
Figure BDA0001516458090000041
其中，f(x)—单个事故的危险指数；x—公路里程桩号；I—交通事故影响系 数；σ—事故特征参数；H0—事故影响范围起终点对应正态函数的取值。
然后对某一路段中所有事故的危险指数曲线进行叠加，得出如下模型：
Figure BDA0001516458090000051
最后在Matlab中做出研究路段形如上式的曲线图，并提取公路桩号与危险 指数对应的Excel表格。
步骤三，根据公路设计速度划分平纵组合。
步骤四，求取属于同一平纵组合的危险指数平均值，并以平均值作为该平纵 组合的危险指数。
步骤五，使用Matlab对平纵组合表格进行三维内插，补全该路段中缺失平 纵组合信息的危险指数。
步骤六，将步骤五中所有危险指数从小到大排列，选取第85百分位、第70 百分位和第50百分位三个数值，将山区高速公路的平纵组合路段分为严重危险、 一般危险、潜在危险和安全四个等级，并从危险指数的角度对山区高速公路平纵 组合安全水平进行评价。
下面结合附图，以我国西南某山区高速公路为例对本发明的具体实施方式详 细说明。
本发明基于危险指数的高速公路平纵组合安全水平评价方法的具体步骤是：
一、数据获取及预处理
1、根据交安部门公布的西南某山区高速公路交通事故统计资料，确定研究 路段并将研究路段按10米桩划分。按照轻微事故、一般事故和严重事故对研究 路段的事故进行归类，并统计出每一起交通事故的具体桩号。
2、向有关部门了解该高速公路多数驾驶员驾龄及性别等信息。
3、联系有关设计单位，获取研究路段的平、纵指标信息，然后将平、纵指 标信息对应到划分完成的每一小段上并制成Excel表格，计为表格一。
二、研究路段危险指数计算方法
1、确定危险指数曲线模型中的各参数。首先根据事故等级、驾驶员信息和 交通量信息确定I，然后根据事故影响范围确定σ，最后根据事故发生桩号确定μ。
2、将μ、I、σ分三列输入到Excel表格，计为表格二。
3、将表格二导入到Matlab中进行建模计算，并输出桩号与危险指数对应的 Excel表格，计为表格三。
三、公路平纵组合划分方法
1、确定研究路段的设计速度，并查找相应规范确定该设计速度下的最小圆 曲线半径一般值、极限值和不设超高的最小圆曲线半径。
2、确定路线纵坡的评价范围。根据研究路段的设计速度，查找相应规范确 定该设计速度下的最小、最大纵坡值。
3、对最小圆曲线半径一般值与不设超高的最小圆曲线半径范围进行适当的 区间加密，最终得到m个平曲线区间范围(包括最小圆曲线半径一般值、极限值 的区间)。
4、对最小、最大纵坡值范围内进行适当的区间加密，最终得到n个纵坡区 间范围。
5、将加密后的平曲线、纵坡区间进行一一对应，确定出m×n个平纵组合。
四、各平纵组合危险指数确定方法
1、将表格一和表格三按照桩号进行整合，按桩号、圆曲线半径、纵坡和危 险指数分为四列，绘制新的Excel表格，计为表格四。
2、对表格四按不同平纵组合进行筛选，得到每一种平纵组合对应的所有危 险指数。
3、计算每一种平纵组合所有危险指数的平均值，记为该本平纵组合的危险 指数，具体结果如下表所示。
Figure BDA0001516458090000071
五、平纵组合评价表格填补方法
1、将已知的数据按照(平曲线半径大小，纵坡大小，危险指数)的坐标格 式，分三列写入Excel表格，计为表格五。然后以列矢量导入到Matlab中。
2、在Matlab命令行窗口输入“sftool”命令，调出“Curve Fitting Tool”窗 口，Xdate、Y date、Z date分别选取平曲线半径大小、纵坡大小、危险指数，然 后选择Interpolant，Method选取Thin-plate spline。
3、选择菜单栏Fit按钮，点击“Save to Workspace”。
4、返回到Matlab窗口，在命令行窗口输入“fittedmodel(平曲线半径大小， 纵坡大小)”得到缺失平纵组合的危险指数并填入表格。补填完成后的结果如下 表所示。
Figure BDA0001516458090000081
六、考虑危险指数的平纵组合安全水平评价方法
1、本发明为给设计人员以跟简洁明了的参考，将步骤五中的表格中的危险 指数进行取整。
2、将每个表格中54个平纵组合的危险指数提取出来，按从小到大排序。
3、分别选取第85百分位、第70百分位、第50百分位将表格分为严重危险 路段区域、一般危险路段区域、潜在危险路段区域和安全路段区域。最终结果如 图2所示，其中数字前标有“★”的为严重危险路段，数字前标有“◆”的为一般危险 路段，数字前标有“▲”的为潜在危险路段，数字前标有“●”的为安全路段。
虽然本说明书已经用一般性说明及具体实施方案对本发明做了详尽的描述， 但在本发明基础上，可以对之做一些改进或修改，这对本领域技术人员是显而易 见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发 明要求所保护的范围。

Claims (1)

1.一种山区高速公路平纵组合安全水平的评价方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)获取山区高速公路的事故资料及公路路线线形信息并进行预处理，包括交警记录信息、公路平面信息和公路纵断面信息；
(2)确定危险指数函数形式，使用Matlab绘制研究路段危险指数的曲线图，并提取公路桩号与危险指数对应的Excel表格；
(3)根据公路设计速度划分平纵组合；
(4)求取属于同一平纵组合的危险指数平均值，并以平均值作为该平纵组合的危险指数；
(5)使用Matlab对平纵组合表格进行三维内插，补全该路段中缺失平纵组合信息的危险指数；
(6)将步骤(5)中所有危险指数从小到大排列，分四段将山区高速公路的平纵组合路段分为严重危险、一般危险、潜在危险和安全四个等级，并从危险指数的角度对山区高速公路平纵组合安全水平进行评价；
步骤(2)具体步骤如下：
首先、根据事故信息构建单起事故的危险指数曲线模型，具体形式表示如下：
Figure FDA0003236958520000011
其中，f(x)—单个事故的危险指数；x—公路里程桩号；I—交通事故影响系数；σ—事故特征参数；H0—事故影响范围起终点对应正态函数的取值；
然后、对某一路段中所有事故的危险指数曲线进行叠加，得出如下模型：
Figure FDA0003236958520000012
最后在Matlab中做出研究路段形如上式的曲线图，并提取公路桩号与危险指数对应的Excel表格；
所述步骤(6)选取第85百分位、第70百分位和第50百分位三个数值，将山区高速公路的平纵组合路段分为严重危险、一般危险、潜在危险和安全四个等级；
步骤(1)获取山区高速公路的事故资料，将山区高速公路按10米桩划分，按照轻微事故、一般事故和严重事故对研究路段的事故进行归类，并统计出每一起交通事故的具体桩号；对体现平纵组合危险指数表格中的危险指数进行取整。
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