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原文传递高速公路出口安全服务水平研究

论文题名：	高速公路出口安全服务水平研究
关键词：	高速公路出口;安全服务水平;速度一致性;车辆稳定性;模糊综合评价
摘要：	我国高速公路近二十余年的快速发展，逐渐形成了高速公路网络，提高了运输效率并改善了运行性能。与此同时，高速公路出口安全管理技术及安全改善技术相对落后，交通安全形势严峻。据统计，超过40％的高速公路事故发生于出口匝道影响区域内，高速公路出口区域已成为高速公路的安全瓶颈。　　尽管高速公路出口安全形势严峻，但是我国对出口区域（包括分流区和出口匝道）的安全设计管理及理论研究相对欠缺。安全评价是黑点诊断以及安全改善的基础，传统的安全评价方法（如事故四指标法）主要依赖于历史事故统计数据，既无法描述事故的随机小概率特性，也无法挖掘影响高速公路出口安全性能的关键因素。另外，已有研究缺乏系统性，多数仅从单一的道路角度研究其与安全关系，较少全面考虑“驾驶员-车辆-道路-环境”的共同影响。　　为提高高速公路出口的安全性能，本文分别从“驾驶员-道路-车辆”三个角度建立了各自与高速公路出口安全的关系;综合考虑“驾驶员-道路-车辆”三方面的共同作用，类比服务水平(LOS，Level Of Service)，提出高速公路出口安全服务水平的概念(LOSS，Level Of Serviceof Safety)，并建立了高速公路出口安全服务水平评价指标、评价方法及评价标准。　　在道路设计方面，用速度一致性衡量其设计优劣，包括三个方面:速度大小、纵向速度差及横向速度离散性。论文理论推导结合实例分析，阐明了传统集计速度差指标的三个缺陷:生态学谬论、过高估计安全性及没有考虑上游路段基础速度。借助因子分析法，将速度大小、速度差和速度离散性结合起来，提炼出了速度一致性指标，通过与已有道路设计一致性指标（Lamm法则和Polus法则）进行比较，验证了所提炼速度一致性指标的有效性，并建立了速度一致性与高速公路出口模拟追尾/变道冲突之间的S型曲线模型。　　在车辆方面，主要考虑车辆稳定性能及其与安全的关系。在高速公路出口匝道上，高速转向的车辆，尤其是大型客货车，发生侧翻的可能性增大。车辆侧翻阈值与车辆本身属性（如车辆重心高度、轨距、悬架系统、轮胎特性等）以及道路条件（半径、超高、坡度等）有关。根据Florida州翻车事故数据，以静态稳定因子SSF为自变量，以驾驶员属性（性别、驾龄、是否酒驾等）和道路条件（线形、路段、时段等）为情景变量，以事故车辆发生侧翻的概率为因变量，建立了指数形式和Logistic形式侧翻预测模型，并绘制了对应的侧翻曲线。其中Logistic侧翻事故预测模型具有较小的95％置信区间上下限，被选作车辆抗侧翻性能分级的依据。最后根据侧翻曲线，提出了均分侧翻概率和静态稳定因子抗侧翻性能分级方法，并给出了多种形式的车辆抗侧翻性能的车身标记方式。　　对于驾驶员因素方面，论文以信息处理相关理论为基础，研究了驾驶员处理驾驶任务过程中的驾驶工作负荷。根据驾驶员的心生理信息处理能力，确定了驾驶员的驾驶负荷工作供给;以驾驶员所需要处理的道路及车内环境所加载的信息作为驾驶信息需求，建立了驾驶工作负荷平衡模型。通过变形，以时间压力和信息荷载比作为驾驶信息是否失衡的判断条件。　　为定量分析安全服务水平，建立了以危险度为因变量，以道路设计一致性、车辆抗侧翻性能和驾驶员负荷供需比为自变量的线性回归模型。以危险度为主要指标，以速度差和速度变化率为辅助指标，提出了四级安全服务水平评价标准。借助VISSIM-SSAM模拟轨迹-冲突分析技术，建立了追尾冲突和变道冲突预测模型。基于模拟数据，以追尾冲突率和变道冲突率为参照，验证了以危险度为评价指标的分级方法有效性及可靠性。考虑到安全评价的模糊性和不确定性，论文以改进的层次分析法（IAHP）确定影响因素权向量，以升降半梯形法确定影响因素隶属度，运用三级模糊综合评价方法进一步定量分析了“驾驶员-道路-车辆-环境”作用下高速公路出口的安全水平。　　几何设计和速度是影响高速公路出口安全的关键因素，也是相对于驾驶员和车辆因素较为容易控制的因素。基于安全本位思想，优选了高速公路出口主线和匝道衔接形式，给出了极限安全最小匝道长度及一般安全最小匝道长度;基于限速区分级限速理念，提出了高速公路出口速度差及速度离散性控制策略及安全改善措施。　　本文以系统思想综合评价高速公路出口安全性能，具有较强的理论和实践意义，可为道路安全设计及管理等提供参考。
作者：	邵飞
专业：	交通运输规划与管理
导师：	邓卫
授予学位：	博士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文