道路交通安全性评估模式的探讨

文章编号:1009-6094(2004)06-0093-03

安全与环境学报JournalofSafetyandEnvironmentVol.4　No.6　Dec,2004

道路交通安全性评估模式的探讨

魏　朗,高丽敏

(长安大学汽车学院,西安710064)

*

件除外),此即为道路的设计安全性。

　　另一方面,车辆行驶于某路段时的实际速度并不由知情该路段道路设计参数的道路设计者直接操控,只能通过道路线形特征、路面条件和交通环境对行车驾驶员进行综合诱导来实现其安全车速设计意图。在行车过程中,驾驶员与车辆状况及道路环境之间进行全方位的动态信息交流,通过综合认知、动态模糊判断与推理、模糊决策等生理心理活动,适时控制车速于其自认为是安全车速的阈值以内。从图1可以看出,驾驶员是将车辆和道路有机结合起来的决定性环节。汽车驾驶员对车辆的操控程序是:获取当时当地道路及环境状况信息→结合所驾驶车辆的技术状况决策速度控制上限→操纵车辆于自以为安全的行驶状态;汽车驾驶员对车速的一般控制逻辑是:如果车辆状况、道路线形、路面条件和交通环境条件“好”,则应保持“高”的行驶车速。可见,作为道路设计安全性阈值的“设计车速”与作为交通事故直接诱因的“实际车速”之间存在一个驾驶员的认知环节,即存在“主观安全感觉”与“客观安全保障”错位的可能性(目前是必然性)。当驾驶员操控车辆以高于道路路段“设计车速”的速度行驶时,该车辆即进入道路设计意义上的“临界失控状态”,严重时发展为实际的车辆运动失控,直至发生道路交通事故。因此,道路路段的实际安全性还应包括能否诱导驾驶员控制车辆于有客观安全保障的车速(“设计车速”)下行驶的综合性能,此即为道路的认知安全性。

摘　要:鉴于目前我国高等级道路事故多点(段)通常是车辆实际行驶车速远高于“设计车速”的道路路段这一共同特征,从道路使用者的角度,提出评估道路路段的交通安全性时应引入“道路认知安全性”这一新评价指标,并从人-车-路-环境系统安全考量,对道路的“设计安全性”和“认知安全性”进行了初步定义。在此基础上,分析了道路认知安全性指标与道路实际安全水平的定性关系,阐述了道路的认知安全性评价模式在贯彻“以人为本”的道路设计新理念以及在科学分析道路事故多发点成因等方面的重要意义。最后提出了实施道路认知安全性评价的初步设想。

关键词:安全工程;道路安全性;设计安全性;认知安全性中图分类号:X951　　　文献标识码:A

0　引　言

　　在目前的道路交通事故的责任鉴定中,80%～85%与汽车驾驶员的判断失误或操作错误有关[1,2]。如果从更深层次考虑,“道路”(城市道路或公路道路)是车辆运行的载体,是驾驶员操作行为的主要激励源,更是道路交通事故的发生平台,除个别不可抗拒的突发危险事件外,每一起道路交通事故的发生都有可能与驾驶员对当时当地道路安全状况误判有关。因此,结合汽车驾驶员对其驾驶操作环境的认知机理对道路安全性进行全面系统的研究,将对减少和防止道路交通事故的发生具有重大的现实意义。

1　道路的设计安全性与认知安全性

　　道路安全性是指在正常情况下道路能为行驶于其上正常技术状况的车辆所提供的安全保障程度。目前,对实际道路路段的交通安全性进行评估时,一般以发生于该路段的道路交通事故量及其后果为评价指标,在评价周期内发生事故少且事故损失小,则表明该路段安全性高,反之安全性差。这种评价方法本身只明示结果不显现原因,为事后评价,对指导道路的安全设计没有积极意义[3,4]。

　　到目前为止,我国道路线形设计的程序大致为:首先根据其建设等级及地形、地貌确定一个(汽车)“设计车速”,再以此“设计车速”作为主要依据进而设计道路路段的曲线半径、缓和区间、横坡、纵坡、视距、纵曲线半径等线形参数[5～7]。因此,在理论上,当行驶在道路路段上的车辆(技术状况良好)的实际车速不超过该路段道路的“设计车速”时,道路就能为车辆提供足够的安全保障而不至发生交通事故(突发性危险事*收稿日期:2004-02-05

作者简介:魏朗(1957-),男,教授,工学博士,从事车辆工程和道

路交通安全研究。

基金项目:GM中国科学研究基金资助项目(50222206)

图1　道路-驾驶员-车辆信息交流原理图Fig.1　Informationcommunicatingprinciplein

road-driver-vehiclesystem

　　因此,在分析道路为车辆行驶提供的实际安全性时应从

2方面来综合评价。

　　1)道路的设计安全性。由道路的几何线形参数、路面状况以及道路环境要素等个体指标的优劣程度决定,主要由道路等级及“设计车速”的高低来衡量交通安全保障状况。道路的设计安全程度可以是各结构指标所提供的安全保障程度的算术迭加。

　　2)道路的认知安全性。指道路实际安全保障与由驾驶员通过认知道路结构及交通环境各要素的综合信息而得到的行驶安全感觉之间的偏离程度。从行车安全角度讲,正向偏离程度越高,道路的认知安全性也越高。道路的认知安全性可以通过实际行驶车速与“设计车速”的值差进行定量描述。

2　道路认知安全性评价模式的意义

　　随着交通心理学的发展和对高等级公路事故多发点形成

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安全与环境学报第4卷第6期　

机理的深入研究,已经开始意识到道路结构和道路环境状况在车辆驾驶员头脑中的影射效果同样是道路安全性的重要一环。近年来,很多研究提出,将绝大部分交通事故都归因于驾驶员责任的这一习惯性统计分析结论有欠科学性和合理性,存在着忽视道路因素在预防或诱发道路交通事故方面的主导作用的片面倾向[8]。事实上,社会舆论方面发出的“路修好了、事故多了”的感叹[9],已从非专业考量的角度暗喻:忽略道路的认知安全性,即在道路设计时不考虑如何保证“设计车速”意图得以最大限度的实现,必将造成道路路段的设计安全性措施在很多情况下失去意义。

　　承认道路安全的二重性,即是承认道路及环境因素对道路交通安全的影响不仅取决于道路及其环境结构中各技术指标的优劣,还取决于构成道路线形、路面及其环境现状的各要素给驾驶员造成的综合安全印象是否与道路的设计安全水平相符。按传统方式理解:道路结构及交通环境信息给驾驶员的安全感觉越高,驾驶员在驾驶操作中就越放松,其生理、心理负担亦越小,有利于安全行车。反之,如果驾驶员的安全感觉较低,就会增加驾驶员的生理、心理负担,使驾驶员处在一种很紧张的神经状态中,很容易引起驾驶员的疲劳,不利于安全行车。但深究现实中存在的众多高等级道路事故多发点的形成原因时却发现:当驾驶员认为道路条件很好、安全性感觉很高时,也容易导致驾驶员在思想上丧失警惕,对突然出现的危险信息缺乏必要的心理准备,同时在行动上也容易发生超速行驶等错误操作,增加了引发道路交通事故的机率。如果引入道路的“认知安全性”概念,则对上述颇具矛盾的认识结果可以重新解释如下。

　　1)认知安全性较低的道路,即道路的设计安全水平低,而驾驶员的安全感觉反而较高的道路。主要特征为:道路线形参数的标准低而路面及交通环境状况好,形成所谓道路结构及交通环境设计指标的“逆偏差”,此时驾驶员判断的安全车速会高于该路段的“设计车速”,车辆将处于不安全行驶状态,容易引发道路交通事故。

　　2)认知安全性较高,而速度差(行驶车速-设计车速)为负值的道路,即道路的设计安全水平高,而驾驶员的安全感觉反而较低的道路。主要特征为:道路线形参数的标准高而路面及交通环境状况差,形成所谓道路结构及交通环境设计指标的“正偏差”,此时驾驶员判断的安全车速会低于该道路路段的“设计车速”,车辆将处于裕量安全行驶状态,不容易发生道路交通事故。从防止事故发生的角度看,此种情况最为理想,但从充分发挥道路通行能力,提高道路运输效率的角度看,认知安全性的速度负偏差不宜太大。

　　3)认知安全性较高,且速度差接近于零的道路,即驾驶员的安全感觉与道路的设计安全水平相接近的道路。主要特征为:a)道路线形参数的标准高而且路面及交通环境状况亦好,此时驾驶员判断的安全车速与该道路路段的“设计车速”非常接近,车辆将处于临界安全行驶状态,正常情况下不会发生道路交通事故;b)道路线形参数的标准低,但路面及交通环境状况亦较差,道路结构及交通环境设计指标协调一致、匹配性好,此时驾驶员判断的安全车速也与该道路路段的“设计车速”非常接近,车辆同样处于临界安全行驶状态,正常情况

下也不易引发道路交通事故。

　　上述关于道路认知安全性与道路交通事故发生机率关系的定性分析结论是建立在驾驶员对其所驾驶车辆的技术状况和自身驾驶水平有充分和正确认识的基础上。另外,也不包括出现不可抗拒突发危险事件的场合。上面的分析结果还表明,用道路路段实际车速(或驾驶员判断的安全车速)与“设计车速”的差值来度量的道路认知安全性指标是从道路使用者的角度综合评判道路的实际安全性。相对低等级道路路段而言,目前的很多山区高等级公路中认知安全性低且速度差呈正偏差的道路路段更具潜在危险性。这种“认知安全性”评价方法既明示结果又可显现原因,且属于事前评价法的范畴,有如下重要理论与工程意义。

　　1)有利于制定更有效的道路安全状况改善方案。由于长期以来没有真正重视道路结构及交通环境因素对驾驶员安全认知的综合诱导作用,在进行道路交通事故多发点的事故成因分析时,大都简单归咎于驾驶员的操作失误而忽视了深究肇事驾驶员为什么要相对集中地在本路段失误?采用道路认知安全性评价模式后,必将引导事故分析人员从人(驾驶员)-车-路-环境系统工程的角度科学分析路段道路事故多发点的形成内因,有利于更有效地制定道路安全状况改善措施。　　2)有利于促进道路设计规范的进一步完善。近年来,在道路设计中贯彻“以人为本”的新设计理念已成为业内人士的共识[8,9],但至今为止并未解决具体从何处入手的问题。引入道路认知安全性概念后,认识到道路的安全设计意图必须通过正确诱导驾驶员的操作行为才能得以实现,明确了道路结构和交通环境的安全性设计效果评价中还必须包括对各设计参数综合影射(驾驶员的安全感觉)效果的评价,即在道路设计阶段引入道路认知安全性评估模式可以成为实施“以人为本”道路设计新思想的切入点,促进道路设计规范在人-车-路-环境综合系统平台上的进一步完善,丰富道路设计的理论体系。

3　道路认知安全性评价的实施方案

　　引出道路认知安全性概念的直接原因是在高等级道路的受限路段经常出现驾驶员的安全感觉远远高于道路线形结构所能提供的安全保障,表现为汽车在该道路路段行驶的实际车速远远高于该受限路段的“设计车速”,从而形成道路事故多发点。因此,提出如下2个方案来实施道路认知安全性评价。

　　1)在道路设计阶段可用驾驶员感知的路段“安全车速”与“设计车速”的偏差值来评判道路认知安全水平,进而评估设计方案的预期安全性。采用此方案的关键技术是建立驾驶员安全车速控制模式的计算模型。初步设想“安全车速”的计算流程见图2。其中的驾驶员安全车速控制模式将由驾驶员对道路路段综合安全感的评价计算模型和驾驶员对道路路段安全行驶车速的评判计算模型组成,其主要技术内涵是模拟描述驾驶员对道路结构及交通环境综合安全性的认知过程及(自认为安全的)行驶车速决策过程。

　　设道路认知安全性系数为Bz,驾驶员判断的安全车速为Va,设计车速为Vsh,则有

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Va-VshVa

魏　朗,等:道路交通安全性评估模式的探讨

Dec,2004　

Bz=1-

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　　当认知安全性系数Bz小于1时,道路的认知安全性低,且随Bz值的下降行车安全性下降;当系数Bz大于1时,道路的认知安全性增高,随Bz值的增大行车安全性增大,但运输效率下降。

图2　驾驶员感知的路段安全车速计算流程Fig.2　Flowchartofdriver'sperceivedsafetyspeed

　　2)对已投入运行的道路路段进行安全评估时,可用实地观测而得的路段(平均)实际车速与路段“设计车速”的偏差值来评判道路认知安全水平,进而评估该道路路段的实际安全性。若实际车速为Vj,则有

V-VshBz=1-jVj

4　结　语

　　1)针对近年来我国高等级公路存在的实际运行车速与道路线形参数设计时的“设计车速”之间严重偏离、并由此引发大量道路交通事故的现状,提出了道路安全性应分解为“设计安全性”和“认知安全性”两个层面。

　　2)评估道路在实际使用中的安全性时应采用能够充分反映人-车-路-环境系统协调安全特征的道路认知安全性评估模式。

　　3)可以用驾驶员感觉的路段安全车速或路段实际运行车速与该路段的“设计车速”的偏差值来度量道路认知安全性指标,根据道路认知安全性系数可以预测该道路路段是否存在潜在危险及危险程度,从而评估路段的实际安全水平。　　4)要使道路认知安全性评估模式得以实用,必须进行一系列的基础性研究工作。建立驾驶员安全车速控制模式的计算模型、定量界定“车速偏差值”与道路安全水平之间的计量转换关系等都是亟待解决的关键技术。

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Probeintoroadtrafficsafetymode

assessment

WEILang,GAOLi-min

(AutomobileInstitute,Chang'anUniversity,Xi'an710064,China)

Abstract:Thispaperaimstoproposeanewevaluationindexknownasroadrecognizedsafetyindextoimprovetheroadtrafficsafetyevaluation.Thecommoncharacteristicoftrafficaccidentsistheblack-spotsofthedomesticexpresshighwayswherethepracticaldrivingspeedsformostdriversaremuchfasterthantheyareallowed.Besides,fromthepointofviewofdesirablecontroloftherelationbetweenthedriver,thevehicleandtheroad,theenvironmentsystemsafety,theroaddesignsafetyandthegenerallyacceptablesafetyrulesaretobedefinedprimarily.Startingfromthisbasis,wealsoanalyzethequalitativerelationbetweentheindexofroadcognizedsafetyandtheactualsafetyleveloftheroad,whichindicatesthesignificanceoftheroadcognizedsafetyevaluationmodeincarryingoutnewhumanisticroaddesigntheoryandinscientificallyanalyzabletrafficaccidents'causesontheroadblack-spots.Finally,apilotplanofroadcognizedsafetyevaluationisalsoputforward.

Keywords:safetyengineering;roadsafety;designsafety;cognizedsafety

CLCnumber:X951.6　　　Documentcode:AArticleID:1009-6094(2004)06-0093-03

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