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1、P4中国道路安全设计、评价与运营 管理的关键技术问题探讨,主要内容,道路运营安全管理技术,道路交通安全实验技术,概述,道路安全设计与评估方法,道路安全评价与控制标准,历年中国道路交通事故死亡人数（万人）,2001,2002,2003,2004,10.6,1.概述（1）中国道路交通运营安全状况,10.9,10.4,10.7,9.8,2005,8.9,2006,2007,2008,7.4,8.1,年份,死亡 人数（万）,近十年交通事故数量逐年下降,事故统计分析 事故黑点鉴别 社会经济影响,运行车速分析 驾驶生理心理 行车动力仿真 安全信息系统,交通流状态分析 运营管理系统 事件安全影响 风险管理技
2、术,安全实验仿真 智能安全系统 综合运营安全管理系统,1.概述（2）中国道路交通安全研究技术进程,宏观事故研究,中观事故研究,中微观事故研究,事 后,事 前,事 中,1.概述（3）道路安全研究的关键技术问题,事故后安全评价指标适用性？ 运行速度的控制与管理标准？ 道路养护与运营安全的关系？,道路线形设计的安全指标是什么？ 运行环境的安全评价指标是什么？ 交通基础设施的安全设计是什么？,交通安全信息采集与数据处理技术？ 状态检测与安全判别标准是什么？ 运营安全管理对策技术是什么？,道路安全,道路安全控制标准,道路安全设计评价,道路运营安全管理,2、道路安全评价与控制标准,2.1 安全评价与控制指
3、标（1）事故率指标,平面线形指标 纵断面线形指标 线形组合均衡性 道路结构物,驾驶员生理和心理特征指标 驾驶行为冒险性（侵略性或攻击性）,制动稳定性 操纵稳定性 安全保护装置,灾害天气 沿线景观,事故率指标是基于公路运营的后评估指标，运用局限性大；,道路运营系统,事故,亿车公里事故率 百万车事故率 人口事故率 车辆事故率 ,实际运行速度,道路平纵横指标设计等,路线设计速度,道路用户（驾驶员）,标志标线、防护设施等,隔离带、沿线景观绿化等,不同服务水平的交通流,1.路线几何,2.交通设施,3.路线景观,4.车流状况,* 实际运行环境,*道路路线设计,2.2 路线设计速度与实际运行速度的一致性 A
4、,设计与使用一致性问题,综合车速 指标,运行车速评估指标关系图,车速离散 指标,断面车速 变化指标,2.2 运行速度预测与线形评价 B,综合车速 指标,车速离散 指标,断面车速 变化指标,采用非线性拟合方法 多个运行车速特征指标与事故率的关系模型,路段车速离散度,车速变异系数 客货差极差比,断面车速差 车速降低系数,评 估 方 法,2.2 运行速度预测与线形评价 C,安全服务水平,事故率标准,Imax=1起/百万车公里,基于路段车速离散性指标的线形设计一致性评价标准,基于路段断面车速变化指标的线形设计一致性评价标准,I0.65，安全性好 0.65I0.80，安全性一般 I0.80，安全性差,2
5、.3 交通流运营风险评价技术 A,若干车辆个体的运动形成了交通群体的运动，类似于流体的运动形式，称之为交通流。但交通流与液体流存在着两大显著差异：（1）交通流为非均质流，即个体间存在着特性差异，表现为混合车流运动特性的差异；（2）交通流的各向异性，即个体间相互作用是非对称的，表现为前车对后车的影响与后车对前车的影响不同。以上差异共同作用的结果为交通流的运营风险，以交通冲突和交通事故等形式体现。,2.3 交通流运营风险评价技术 B,交通流运营风险评价的核心是交通流危险状态的检测与识别技术，即从交通流运动状态中辨识可能发生的危险状态；其关键技术包括： (1)交通流运动状态参数指标的选择 交通流运动
6、状态，包括车辆个体的运动特征以及车辆间相互影响关系；前者包括车辆的速度、加（减）速度、运行轨迹等，后者包括车辆间的跟车和换道行为等。如何选择综合反映交通流运动状态参数，既真实描述车辆个体特征，又能反映群体的危险状态。 (2)车辆状态参数的统计分析方法 通常，采用算术平均、移动平均或指数平滑法等方法获取交通流的状态参数，如平均速度、流量、密度等。然而，该类方法忽略了车辆个体运动的差异特征，而此差异正是交通流运营风险的主要诱因。因此，采用何种统计方法进行状态识别是危险状态识别的关键。 (3)交通流危险状态的评判标准确定 在不同交通流状态（情形）下，如何量化驾驶员的操纵失误、车辆不良工况、突发状况等
7、多因素综合作用下的危险状态评判分析。,2.3 交通流运营风险评价技术 C,目前已取得的交通流运营风险研究成果： (1)基于动态归类的交通流相关统计分析技术 根据前后车运动状态参数，包括运行速度、车头时距、车道位置等，以前车与后车是否在检测路段内发生相互影响作为归类判别标准，实时对相关交通流进行动态归类，剔除不相关车辆信息的影响。,动态归类的技术核心为车辆轨迹追踪和车辆间状态传递等两大原则,2.3 交通流运营风险评价技术 D,目前已取得的交通流运营风险研究成果： (2)相互影响车队（群）的运行安全状态判别理论 依据动态归类车队中时间序列车辆的运动特征，包括运行车速、位置和车头视距等，依次构建车辆
8、在检测区段内可能存在行驶状态，包括自由行驶、跟车行驶和换车道行驶等；然后以可能存在构建车队（群）的运行状态矩阵（包括状态矢量和对应的状态风险因子），并最终获取可能的最大运行危险状态，从而判断车队（群）安全性。,公路养护作业类型与交通影响范围 养护作业下的道路运营风险评价指标与评估方法 不同养护作业类型下运行风险的规避工程技术和管理对策,2.4 公路养护维修与运营安全的关系,关键技术,公路安全养护与管理技术,养护类型与影响,养护作业管理,养护风险评估,养护作业方案,养护作业管理,管制技术措施,安全管理技术,公路养护管理与控制技术,基于公路安全性的养护管理技术,3、道路的安全设计与评估方法,道路线
9、形改进和安全设施改造,路线设计,交通设施,道路设计,安全审计,3.1 道路路线设计与安全评估（1）,设,计,一,致,性,路,线,均,衡,性,道路组成元素和 元素间的相互作用机理,3.1 道路路线设计与安全评估（2）路线评价方法,基于公路线形综合指标的安全评价,关键技术,3.2 道路运营环境安全评估（1）,综合因素与运营安全的影响关系,不同影响因素间的作用机理,指标量化与综合评估方法,3.3 道路路线安全评估方法路线均衡性评价（1）,基于人工神经网络的运行车速安全分析,利用人工神经网络理论，建立线形特征指标（如平曲线半径、竖曲线半径、曲线转角、曲线长度等）与运行车速的模型；分析路线上运行车速变化
10、（如连续曲线断点V85%差值）与事故率关系，从而评判线形设计的优良。,平曲线半径,转角,曲线长度,偏差,输入层,隐含层,输出层,运行速度V85,路线连续点车速,路段事故率,路线车速差,路线安全评估指标,路线设计指标,路线安全性评估,人工神经网络,3.3 道路路线安全评估方法路线均衡性评价（2）,基于驾驶员空间视距的线形安全分析,依据空间曲线描述方法，建立道路上离散点的三维坐标（x,y,z）确定横向偏角、纵向偏角和视线高度；根据行车过程中驾驶员视线特征，建立驾驶员的空间视距模型；利用GPS实测数据，建立空间视距与运行速度关系；以运行速度与事故率之间的关系，评估路线设计的优良。,路线离散化,路线横
11、向偏角,路线纵向偏角,驾驶视线高度,X,Y,Z,空 间 视 距,运 行 速 度,事故率,路线安全性评价,路线安全性评价,空间视距,3.3 道路路线安全评估方法路线均衡性评价（3）,基于行车风险的交通冲突分析,传统的交通冲突技术：假设前后车辆以的当前速度行驶时，前车紧急制动后，以后车是否可能与前车碰撞作为冲突判断标准，其本质是跟车状态下的假设碰撞判别，通常以车头视距2s作为简便的冲突判别标准；而行车风险分析则是充分考虑高速行驶、跟车行驶和换车道行驶等三种驾驶行为，以制动减速度构建安全评价等级，进一步量化交通冲突类型和冲突严重性。,前车速度,后车速度,前车制动,后车制动,是 否 碰 撞,路 线 几
12、 何 特 征,运 行 车 速 预 测,交 通 冲 突,传统的交通冲突技术路线,车 辆 运 动 状 态,自由行驶状态,跟车行驶状态,换道行驶状态,制 动 减 速 度,安 全 等 级,路 线 行 车 风 险,路 线 设 计 安 全 性,行车运营风险技术路线,归纳法,演绎法,3.3 道路路线安全评估方法路线均衡性评价（4）,基于公路几何线形指标的运行车速预测与安全评价技术,根据公路路线相关设计指标，提出了公路几何线形综合指标，建立公路线形综合指标客观描述模型，构建路线运行车速预测模型，从而实现由路线设计指标直接预测出路线上任意点的运行车速。,4、道路运营安全管理技术,道路运营安全管理是各种道路与交通
13、信息融合、分析、决策与实施等一系列的集成系统平台。,关键技术： 道路信息采集、分析、处理与发布技术； 道路运营安全管理决策模型与算法； 公路运营安全管理系统结构设计技术； 公路运营安全状态评价与预测技术；,4.1 道路运营安全管理关键技术,信息采集系统结构,4.2 道路安全信息采集技术,4.3 杭州湾大桥交通安全运营管理系统,基于GIS公路网运营安全管理系统层次结构设计,4.4 高速公路灾害性天气运营控制信息系统标准,该标准规定了高速公路灾害性天气运营控制与信息发布系统的组成、技术要求、功能要求、管理要求和检测规则。,5、道路交通安全实验技术,5.1 现有道路安全实验技术的优缺点,5、道路交通
14、安全实验技术,5.2 交通流安全实验仿真关键技术,目标车道模型（the target lane model）； 间隙接受模型（the gap acceptance model）； 目标车道间隙判别模型（the target gap model）； 车辆加速模型（acceleration models）： 跟车加速模型（car-following acceleration models） 无约束加速模型（unconstrained acceleration models） 车头时距阈值分布模型（time headway threshold distribution models） 驾驶反应时间分布模型（reaction time distribution models）；,
