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原文传递高速公路出口匝道类型优选及安全服务水平研究

论文题名：	高速公路出口匝道类型优选及安全服务水平研究
关键词：	高速公路;安全服务;事故预测;出口匝道;指路标志
摘要：	匝道是高速公路的安全瓶颈，其中尤以出口匝道为甚。据统计美国高速公路事故中，有50％发生于出口匝道，36%发生于入口匝道。在我国也有超过40%的高速公路事故发生于出口匝道影响区域内。出口匝道严峻的安全形势不仅造成了巨大的财产损失和人员伤亡，而且给高速主线及相交城市道路的运行性能带来诸多负面影响，如车速降低、延误增大、尾气排放增多等。因此，系统研究不同类型出口匝道的安全性能，建立起一套评价出口匝道安全性能的指标方法，对于前期规划设计过程中的匝道类型选择，以及后期管理维护过程中的安全评价，都具有十分重要的指导作用。同时，可以给出改善匝道安全性能的决策建议，减少匝道事故，降低事故严重程度，从而有效提高出口匝道的安全性能。　　本论文对高速公路出口匝道的类型选择及安全服务水平进行了研究，主要包括以下几方面的内容：出口匝道类型及结构划分，出口匝道前置预告指路标志设置形式、设置距离以及不同设置距离对匝道安全的影响，出口匝道事故数、事故严重度预测模型及其修正，基于安全性的出口匝道类型优选，基于速度一致性的出口匝道安全评价以及基于设计一致性的出口匝道安全服务水平研究。　　出口匝道前置指路标志对于引导驾驶员找到正确出口并安全驶离具有重要的作用。但是如果设置形式或设置距离不合理，例如距离出口太近，驾驶员可能来不及变换车道而错过目标出口，或者需要采取突兀的驾驶行为以强制抵达目标匝道。因此需要研究并确定前置指路标志的合理设置形式及距离。本文首先分析了三种不同设置形式（路边直立式、路上横跨式及中央架设式）的特点及适用条件，然后根据驾驶员的驾驶行为特征（认知感应、车道变换、加减速等），道路交通条件（主线车道数，主线和匝道设计速度等）以及标志牌的设置特征（设置形式、横向偏移、纵向偏移等），确定了三种不同前置指路标志的设置距离。最后将本文所得距离分别与我国现行规范以及MUTCD中规范的距离进行了安全对比。我国正在开展高速公路网重新编号命名及配套标志牌更新工作，本研究将为前置指路标志的距离设置提供了理论依据。　　事故预测是进行匝道安全分析的重要手段，除了能够预测未来事故发生规律之外，还能根据模型对事故影响因素进行分析。不同类型的出口匝道对高速分流区安全影响具有较大差异。本文根据据出口匝道在分流区与高速主线的衔接形式以及匝道车道数，将出口匝道分为四类。然后将匝道类型作为哑元变量，建立了出口匝道事故数、事故严重程度与匝道类型以及其它变量之间的关系模型。通过分析事故数及事故严重度与不同匝道类型的关系，对四种不同类型匝道的安全性进行了排序。最后总结了不同类型匝道的主要特征、适用情况以及优选类型。　　评价出口匝道安全性能有不同的指标，除了事故数、事故率或者事故严重程度外，还有速度一致性和设计一致性指标。运行速度差是最传统的速度一致性指标，属于集计类方法，存在生态学谬论以及过高估计安全性的弊端。针对其缺陷，本文提出非集计的指标-单车速度差的85位值来评定出口匝道安全性。首先将匝道及其影响区域划分为四个连续的路段，分别是高速主线、分流区减速车道段、匝道上游段以及匝道下游段。在各分段进行了单车速度差的跟踪调查，得到了非集计的单车速度。然后预测了每个路段的运行速度，每两个连续路段的运行速度差、单车速度差的85位值、以及速度变化率，将它们作为速度一致性指标进行了比较。最后根据各速度一致性评价指标的分级评价标准，定性确定了出口匝道的安全分区及安全水平。　　另外设计上的协调一致性对匝道的安全也有着重要的影响。本文选择了几何线形相关因素（半径、曲率、长度等），以及速度相关因素（速度差以及速度变化率）作为设计一致性指标，并对它们进行了量化，建立了基于不同设计一致性指标的事故预测模型，分析了各模型对各设计一致性指标的弹性。对各因素的弹性分析可以为匝道安全性改善的提供依据。　　为了定量评价出口匝道的安全性能，本文提出了出口匝道安全服务水平的概念。通过分析主要影响因素（交通量、路段长度和速度差变化率）的弹性系数，确定了各因素的区间划分，然后根据以速度差变化率为设计一致性指标的事故预测模型预测目标出口匝道事故，以年均事故数确定了匝道的安全服务水平的等级。
作者：	郭唐仪
专业：	交通运输工程;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：	2011
正文语种：	中文