基于特征断面车速的高速公路营运期事故分析及处置建议

姚江贝，王晓飞

(1.广东省交通规划设计研究院集团股份有限公司，广州 510507；2.华南理工大学，广州 510640)

《公路项目安全性评价规范》[1]规定公路建设项目后评价应进行交通安全评价，包括总体评价与公路安全状况评价.总体评价应在调研和资料收集的基础上进行交通事故分析，事故分析宜采用交通事故统计分析的方法.公路安全状况评价宜采用安全检查清单、断面速度现场观测等方法.交通事故分析应对交通事故发生的时间分布、空间分布、形态分布、原因分布等进行分析，总结交通事故的统计规律，应根据交通事故的空间分布对事故频发路段进行鉴别，并分析事故频发原因.本文对安全性评价规范后评价中关注的事故分析进行重点研究，从特征断面车辆运行速度的角度出发，探讨交通事故的原因，并提出交通改善措施建议.

1 项目概述

广州市西二环高速公路(北段)为广州绕城公路小塘至茅山段，原设计速度为100 km/h，2014年经专家评审限速采用120 km/h，其中龙山互通主线最大纵坡路段采用单一限速100 km/h，全线双向6车道设计，路基宽度为33.5 m，桥涵与路基同宽[2].主线全线共设平曲线16个，平曲线占路线长度的72.46%，最大平曲线半径为8 000 m，最小平曲线半径2 000 m.除起、终点2处平曲线半径分别为2 000 m及3 544.865 m外，其余均大于等于4 000 m.纵断面设计根据地形、地物情况，共设变坡点54个，最大和最小纵坡分别为2.826%、0.069%，最小凸型竖曲线半径为12 000 m，最小凹型竖曲线半径为9 500 m.全线共设置互通立交6处，分离立交11处，服务区1处，收费站4处；主线设大中桥31座，其中沿线设巴江河、两下村、芦苞涌3座特大桥[3].

2 历年事故综述

导致高速公路事故发生的因素众多，但众多因素可归纳总结为3个方面：①主观方面的因素：疲劳驾驶、操作不当、与前车车距不足等；②客观方面的原因：气候环境、车辆的因素、不按规定停车等；③道路的因素：如道路的直线距离过长、转弯半径偏小、纵坡过大等.

根据收集所得到的西二环高速公路(北段)2014—2019年7月事故统计资料显示，事故数据统计期间，共发生交通事故1 053起，其中造成财产损失事故933起，伤人事故111起，死亡事故9起.因追尾发生事故360起，操作不当发生事故177起，爆胎发生事故114起.2014—2019年西二环事故占比统计表见表1.

表1 2014—2019年7月西二环交通事故占比统计表 %

2014—2019年7月，西二环高速公路(北段)共发生交通事故1 053起，2014年发生交通事故163起，2015年发生交通事故168起，2016年发生交通事故199起，2017年发生交通事故195起，2018年发生交通事故228起，至2019年7月发生交通事故100起.其中轻微事故1 024起，一般事故20起，重大事故8起，特大事故1起.

表2 2014—2019年西二环事故类别统计表 起

从数据统计看，不存在因为道路技术状况不满足规范要求而引发的事故.

3 时空分布特征

3.1 事故时间分布

按项目路段2014—2019年7月各起交通事故发生时间，本文对全年12个月的交通事故分布情况进行分析，得到事故月份分布，如图1所示.从分析结果可看出，4月、5月事故数明显高于其他月份，1月、2月、12月事故数相对较少.

图1 2014—2019-07事故时间分布

3.2 事故空间分布

根据本项目2014—2019年7月各起交通事故发生的位置及桩号，对全年12个月的交通事故分布情况进行分析，得到互通及服务区事故数分布图和全线事故数分布图，如图2～4所示.

图2 2014—2019-07互通以及服务区事故空间分布

从2014—2019年7月互通及服务区事故数分布图可看出，小塘互通、和顺互通与龙山互通范围内的事故数明显高于其它互通立交段.此3处互通安全风险较高，需要重点管理.

从2014—2019年7月全线事故数分布图可看出，K196-K203路段事故数明显高于其它地段，且和顺互通至龙山互通段位于此路段中，需重点管理.根据东西行事故数分布图可知，东行方向事故数分布基本与全线一致，和顺互通至龙山互通段(K196-K203路段)事故数偏高.西行方向事故数分布基本平均，而K196-K198路段(巴江河特大桥至和顺互通路段)的事故数明显高于其他路段.

图3 2014—2019-07主线东西行全线事故空间分布

图4 2014—2019-07主线全线事故空间分布

4 特征断面实地测速数据分析与验证

车速是公路几何设计的主要控制参数.根据相关研究，运行车速直接影响公路设施的营运安全与效率[4].

考虑东西行基本路段中事故分布情况与公路实际行车状况，抽取安全风险较高的特征断面进行断面速度测试，其中东行K181+700和K189+700作为正常交通流状态下的对比断面进行测试.测试时间选取交通量较自由的时段，测速条件为白天晴好天气、路面干燥状况，每一个断面样本量不小于200辆.车速分布特征的指标包括车速的样本均值、样本方差、标准差、标准差系数.标准差系数，也成车速变异系数[5]，是速度标准差与其平均数之比，与标准差、方差一样，都是反映数据离散程度的绝对值[6].其数据大小不仅受变量值离散程度的影响，而且还受变量值平均水平大小的影响，也就是说，离散程度越大，发生事故的概率越高.经SPSS数据统计软件分析后，结果如下表.

通过比较特征断面实际测得车速与安全风险的联系，可得到以下结论：

1)对比断面的速度特征数据，K203+400东行的断面速度特征可知，V85运行车速较高，速度方差、标准差较小，车辆速度分布集中，超速严重.

此断面位于茅山互通主线桥最大纵坡路段(路段限速值为100 km/h)，在现场勘测时有超过一半的车辆实际运行速度超过限速值，主线桥的下坡路段顺接匝道出口，同时西二环东行主线桥至匝道出口处实线距离较长，内侧车辆发生未及时识别标志出现强行变换车道的行为较多，从而造成安全风险较高.

2)西行方向上，车辆行驶速度方差、标准差偏大，且车辆速度分布较分散，道路上行驶车辆整体速度差较高，且在超速车辆中有较大比例的大货车与拖挂车，从而造成此段安全风险较高.

表3 特征断面实地测速数据分析表

3)从发生形态看，发生的事故均为偶发事故，未出现因设计不合理造成的事故.

通过特征断面车速分析发现，在排除因公路技术状况不满足规范要求而引发事故的前提下，超速、速度方差与标准差偏大，车辆速度分布离散是造成事故或导致路段安全风险偏高的主要原因，可认为运行速度越高、速度方差与标准差约大、车辆速度分布越离散，则事故产生可能性以及安全风险越高.

针对上述分析结论，本文利用广州增城沙庄至花都北兴公路2期工程竣工阶段后评价采集的断面的速度特征数据进行了验证，选取断面为事故数较高路段的8个特征断面.由表4验证分析发现，选取的安全风险较高的特征断面，超速、速度方差与标准差偏大，车辆速度分布离散也是导致个特征断面所在路段事故数偏高的主要原因.

表4 特征断面实地测速数据验证分析表

5 安全风险较高路段分析与建议

根据特征断面实地测速分析结果，结合事故数较多路段，关注互通立交范围路段，针对安全风险较高的存在构造物的路段进行事故原因分析，并提出合理可行的工程措施建议.

5.1 小塘互通段

互通立交的出入口，交通冲突集中，通常是安全风险较高的区域，高速公路互通区发生的交通事故总数比例较高[7].经事故分析与现场调查，小塘互通范围内存在2处安全风险较高路段.

1)MS匝道与JS匝道合流处

原因分析：两条匝道合流处设计为JS匝道为下坡急弯并在S型曲线拐点处与MS匝道汇合.MS匝道下坡位置车辆速度较快，接近拐点处的横断面较为平坦，车辆易从合流处的切线方向驶出，发生侧翻并与护栏碰撞.路面黄色减速标线已磨损.此外，JS匝道大型车比例较高.

建议：对JS匝道加强限速(如设置横向减速带、纵向视觉减速标线、急弯标志和汇流提醒、汇流鼻处防撞垫等)，控制两条匝道的通视三角区植被生长高度，防止侵入路界范围，有条件时对此处进行硬化处理，效果更好；MS匝道合流前应设置横向减速带、汇合提醒等.

图5 MS匝道和JS匝道汇流处与MS匝道下坡路段

2)NJ匝道转弯路段

原因分析：NJ匝道为上坡急弯路段，小车在急弯处车速易控制且能保持较低水平的速度，而大车在路段前坡底速度较大但减速慢，因此易以较高行驶速度进入此路段.为避免追尾前方车辆，难以减速的大车在前方的立交主线桥桥底位置可能顺切线方向冲击护栏.此外，NJ匝道与二广(广三)高速出来的匝道汇合位置由于植被遮挡，存在视距不足的问题，难以观察到前方合流处，匝道车辆于此处明显减速，从而造成该路段出现车辆排队拥堵现象.

建议：对NJ匝道遮挡视线的植被进行修剪，保证通视视距；NJ匝道路段应加强限速管理(如设置横向减速带、纵向视觉减速标线、急弯标志和汇流提醒、汇流鼻处防撞垫等)；此外，可研究弯道外侧波形护栏改造提升的可行性.

5.2 和顺互通段

原因分析：由于佛山一环大量车辆流入，和顺立交路段交通量明显增多，大货车比例变高，安全风险明显增长.和顺互通段大客车、货车占据内侧车道现象严重，且全路段标志标线设置较少，内侧车道车辆临近出口处横穿变道时有发生.

建议严格按照分车道限速方案执行，同时可设置高速公路监控摄像头进行监控.有足够条件时，在出口前方300、500、1 000 m处分别在分隔带、路侧增设“前方出口、提前变道”标志牌.

图6 和顺互通路段快车道内大型车

5.3 巴江河特大桥

巴江河特大桥位于K196-K203路段，属于安全风险较高路段.

原因分析：巴江河特大桥位于竖曲线顶部，K196-K203路段的连续上下坡易导致对驾驶员视觉和心理上的冲击，导致下坡路段车速较快，是安全风险较高主要路段.

建议：巴江河特大桥路段加强限速管理，通过限速标志与纵向视觉减速标线进行速度限制，并恢复磨损的道路标线.有足够条件时可补充出口提示标志，在出口前方300、500、1 000 m处分别在分隔带、路侧增设“前方出口、提前变道”标志牌.

5.4 两下村特大桥

两下村特大桥位于K196-K203路段，属于安全风险较高路段.

原因分析：两下村特大桥位于竖曲线顶部，K196-K203路段的连续上下坡易导致对驾驶员视觉和心理上的冲击，导致下坡路段车速较快，是安全风险较高主要路段.

建议：两下村特大桥路段加强限速管理，通过设置纵向视觉减速标线进行车辆速度限制，对磨损严重的标线进行恢复.

5.5 桃园分离式立交桥

原因分析：桃园立交是连接桃园路与西二环高速公路的节点[8]，此桥梁路段为超高反坡路段，项目所在地区降雨量较大，路面雨水通过横坡排向中央分隔带处，由于目前中央分隔带处地面高出路面，路面水来不及排泄，内侧车道易形成水膜，导致该段成为安全风险较高路段.

前期养护过程中，养护单位对桃园立交桥路段采取了如下排水措施：设置了宽10 cm、高6 cm的矩形明沟，隔一定距离设置一道横向排水沟排至分隔带中，从而对路面雨水的快速排除起到较好的积极作用，从实施效果看，实施矩形明沟后，安全风险明显降低，效果较为明显.

建议：对该段未设置纵向沟的区域增设矩形明沟，排水仍不及时的区域加密超高路段中分带横向排水通道，以快速排除雨水、避免内侧车道形成水膜.雨季时宜实行24 h监控，另外可在该路段桥面设置雨天减速标志，提醒司机雨天减速.

图7 桃园分离式立交桥横向排水沟

5.6 龙山互通主线桥

原因分析：龙山互通主线桥处于纵坡最大路段，坡度为2.826%，在2014年通过的“广州西二环(北段)高速公路限速方案研究”对其采用了单一限速100 km/h.根据实地利用雷达测速枪测量特征断面车速所得数据显示较大部分的车辆实际行驶的速度都超过了100 km/h，超速行驶是造成安全风险较高的主要原因.主线桥的东行下坡路段连接互通出口，但主线桥至匝道出口处实线距离过长，内侧车辆无法及时变换车道而发生的强行变道也是安全风险较高的原因.

建议：加强龙山互通主线桥路段限速管理，可采用纵向视觉减速标线进行速度限制；有条件时可安装测速摄像头进行测速管理；建议补充完善出口提示标志，有条件时在出口前方300、500、1 000 m处分别在分隔带、路侧增设“前方出口、提前变道”标志牌.建议研究主线桥至匝道出口处实线缩短优化的可行性.

6 结束语

通过历年事故分析，得到西二环高速公路的安全风险较高路段，并对风险较高路段进行特征断面车速分析.通过特征断面车速分析发现，在排除因公路技术状况不满足规范要求而引发事故的前提下，超速、速度方差与标准差偏大，车辆速度分布离散是造成事故或导致路段安全风险偏高的主要原因，并进一步找到了断面运行车速与事故、安全风险之间的关联，即运行速度越高、速度方差与标准差约大、车辆速度分布越离散，则事故产生可能性以及安全风险越高.最后对风险较高路段进行详细原因分析，并提出合理工程措施化建议.

此外，为降低交通事故的发生，一方面要加强社会宣传，增强驾驶员对安全意识的认知，加强驾驶员安全培训，避免疲劳驾驶；另一方面，加强道路养护，以主动引导结合被动防护的方式，提高道路安全行车水平；同时从管理的角度，加强巡逻监管，对超速、超载、不按规定行驶的违法车辆进行查处.