王 皓

(长安大学公路学院，陕西 西安 710064)

连续长下坡路段在国内山区高速公路中较为常见，并且多数路段为重特大恶性交通事故多发路段［1-2］。开展道路交通事故预测对减少和预防交通事故、改善交通安全状况等具有重要意义。

交通事故是由诸多因素造成的，为避免或减少交通事故的产生，应先查找发生事故的规律，分析原因，确定合适的主要变化因素以建立事故预测模型，进而采用有效的技术来控制交通事故的发生。国外于1950年前后对交通事故与交通条件之间的关系进行研究，比较典型的道路交通事故预测模型主要有事故相关因素分析模型、道路设计模式模型［3］。国内在研究道路交通安全方面起步较晚，对交通事故预测研究集中在宏观预测方面，目前常用的道路交通事故预测模型主要有经验模型、回归模型、灰色模型等［4-5］。鉴于研究项目所在湘粤界区域存在地形高差大、交通流量大、大型货车较多、超载现象严重以及不规范的驾驶行为等影响安全的诸多突出因素，本文在道路持续长大下坡路段的交通事故与纵面关系研究成果的基础上，拟在初设阶段对广东仁新项目典型的长大纵坡路段交通事故进行分析预测。

1 项目概况

仁新高速公路是广东省高速公路网规划“九纵五横两环”中的第四纵线——深圳至湖南汝城高速公路的重要组成部分，也是沟通香港、澳门与湖南、江西的又一条重要快捷通道。仁深高速公路湘粤界仁新段起点桩号K200+500至K209+700段技术标准与湖南炎(陵)汝(城)高速路一致，采用80km/h设计速度，路基宽度24.5 m。

仁新项目起点K200+500设计标高340.6 m，坡底K206+890设计高程218.6 m，高差122 m，路线设计里程长6.39km，平均纵坡1.9%。但由于湘粤界地形高差变化较大，炎汝和仁新两段路总长18.068km，高差达448.26 m，平均纵坡约2.5%，且仁新项目位于长大下坡的末端，若设计阶段未考虑长下坡问题，项目建成后必将存在运营安全风险。为此，在初设阶段通过对仁新连续下坡路段进行交通事故预测，了解其运营后的总体安全水平，分析路段间交通事故的空间分布差异，为优化连续下坡路段的平纵线形指标和交通工程设施设计方案提供支撑。

2 连续下坡路段交通事故预测

根据连续下坡路段交通事故预测相关研究成果，建立交通事故预测模型的主要步骤有:交通事故、线形指标、交通量等基础数据的采集与分析;确定交通事故主要因素，分析各因素与交通事故的关联性;采用回归分析方法确定预测模型;分析确定模型回归系数并对模型拟合优度等进行检验。

2.1 制动器温度升高的危害

开始下坡时的货车具有潜在的势能，下坡中势能分别被发动机吸收，被阻力做功消散，或由制动系统转化为热能消散。为避免货车下坡时发生交通事故就必须控制行驶速度，当货车恒速下坡时，势能被全部转换为制动器的热能，从而提高了其温度［6-7］。

在连续下坡路段上，人、车、路、环境等因素的不协调将导致交通事故发生。货车制动器温度过高是导致连续下坡路段交通事故的重要原因，而根据能量守恒定律，货车下坡过程中制动蹄摩擦片的温度与连续下坡路段高差、平均纵坡、平曲线半径等因素密切相关。因此，在研究连续下坡路段交通事故预测模型时应分析几何线形指标对货车制动器温度影响，并通过分析事故发生原因及规律、分布特征［8］，找到理想的变量来建立事故预测模型，以便采用有效对策减少交通事故。

2.2 影响连续下坡安全性的主要指标

车辆在连续下坡路段的重力势能与路段高差密切相关［9］，在研究连续下坡路段交通事故预测模型时应重点分析坡度和坡长等因素。考虑到连续下坡对货车制动器温度的累积效应，因此研究事故率与坡度指标关系时，需对事发地点沿上坡方向nkm以内的平均坡度等因素加以考虑。基于仁新项目的调查数据，建立了事故率与事故点前2～5km的坡度、坡长之间的统计回归模型，如图1—4所示。交通事故处的坡度是发生地点纵坡值，它与交通事故的联系最为直接。事故率是指年公里发生事故的次数，单位为起/(年·公里)。在研究事故率与坡度的关系时，为了保障每一组能包含足够的事故点，且使每组事故点的数量比较均衡，坡度分级区间一般路段为1%，个别为0.5%。

图1 事故率-事故点前2km平均坡度曲线

图2 事故率-事故点前3km平均坡度曲线

图3 事故率-事故点前4km平均坡度曲线

图4 事故率-事故点前5km平均坡度曲线

从以上4幅图中可以看出，连续下坡路段的年公里事故率与事故地点前2，3，4，5km的平均坡度均呈显著的指数关系，建立的回归模型的判定系数均高于0.84，即若考虑坡长作为影响因素时，可将坡长参数设定为3km。

事故地点前3km平均坡度与事故率的指数回归模型为:y=1.3334e0.4694x，R2=0.8762。

如果事故点前3km的平均坡度为4%，则一年内每公里路段上发生事故次数的预测值为1.3334e0.4694×4=8.72。

2.3 综合考量造成事故的道路因素

对连续下坡路段的交通事故进行预测时必须综合考量造成事故多发的道路因素，其主要表现为下面几方面。

2.3.1 连续下坡

一旦采用了连续的长大下坡方案，则必将存在安全风险，对重载货车的影响主要是制动器温度升高而引发的制动热衰退，对小客车的影响通常易导致速度过高，而货、客车较大的速度差亦容易导致交通事故。故应避免采用连续下坡设计，否则应进行专项设计。

2.3.2 平、纵线形组合

连续下坡路段的纵坡和累积下坡长度对行车安全影响最为直接，但平面线形对行车安全也有较大影响。主要表现为:一是大纵坡和小半径平曲线的叠合设计;二是陡坡接急弯的相邻路段组合。连续下坡设计时应重视平纵线形组合的设计。

2.3.3 互通立交

互通立交路段车辆运行特征较为复杂，存在加速、减速、变换车道等驾驶行为，横向干扰较大。当互通立交出口位于连续下坡路段时，由于车辆行驶速度较高，易发生撞击分流鼻端等交通事故。因此，当互通立交位于连续下坡路段时，互通出口上游路段应尽可能采用较缓的纵坡，平纵线形指标、互通出口减速车道长度应满足运行速度要求，并加强出口预告。

2.3.4 收费站

考虑到连续下坡中、下部路段货车制动失灵的概率相对较高，因此应避免在连续下坡底部设置收费站，条件受限必须设置时，应严格控制进站路段平纵线形指标，加强交通预告，并采取强制减速措施。

综上，造成连续下坡路段事故率高的原因往往不是某个单一因素，而是诸多因素作用的结果。因此，研究连续下坡路段事故预测模型时需综合考虑多种组合因素。

3 结论

在山区公路纵断面线形设计中，局部路段无法避免采用连续下坡的形式。本文在研究交通运输部相关课题基于“后效性”影响和能量意外释放理论的基础上，对交通事故与道路纵断面参数的预测模型进行对比分析，得出以下结论。

(1)研究长大下坡道路的事故率与纵面参数关系时，用2km或3km平均坡度作为纵断面参数较为合理。

(2)事故率与事故地点前2km和3km平均坡度之间呈现较为显著的指数关系，即事故率随平均坡度的增大而上升，而且当平均坡度超过一定值时，事故率急剧上升。连续下坡路段事故地点前3km平均纵坡与事故率关系最为密切，事故率预测模型为:y=1.3334e0.4694x，R2=0.8762。

(3)货车在连续下坡路段下坡时，为控制行车速度，势能逐渐转化制动器热能，从而导致制动器温度升高、制动效能衰退，进而引发交通事故。

［1］陈永胜，高耀华.高速公路纵面设计微观事故预测模型研究［J］.公路交通科技，2001，18(2):5-8.

［2］周荣贵，江立生，孙家风.公路纵坡坡度和坡长限制指标的确定［J］.公路交通科技，2004，21(7):1-4.

［3］李相勇.道路交通事故预测方法研究［D］.成都:西南交通大学，2004.

［4］裴玉龙.道路交通事故成因分析及预防对策研究［D］.南京:东南大学，2002.

［5］刘建齐，陈兰，刘建武.道路交通事故预测中的灰色预测GM(1，1)模型［J］.广西交通科技，2003，28(4):106-109.

［6］李都厚.基于公路长下坡车辆制动性能的事故预防研究［D］.西安:长安大学，2010.

［7］李文辉，高全均，魏宏，等.发动机辅助制动作用及其对汽车制动性能的影响［J］.内燃机工程，2002，23(4):25-29.

［8］陈冬燕，薛彦平.山区公路连续上下坡安全设计［J］.市政技术，2012，30(3):52-54.

［9］陈华斌.蒙新高速连续长下坡路段安全保障系统研究［D］.重庆:重庆交通大学，2010.