我国华东高速公路路面抗滑力标准研究

我国华东高速公路路面抗滑力标准研究

根据大量研究数据，湿道路事故（雨季事故）的严重程度与道路的抗滑性密切相关。因此，在使用过程中，保持一定的抗滑性水平对减少滑溜事故非常重要。分析抗滑力对事故的影响有模糊分析法、对比法、统计（回归）分析法等，这里采用统计法进行分析。是因为对于公路上的交通事故来说有明显的随机特征，可以用随机分析的方法从大量的样本中发现其统计规律。本研究对华东地区江苏、浙江和福建省境内的3条高速公路的路面抗滑能力、气候数据、交通事故数据进行分析。1数据搜索1.1抗滑水平及赔偿次数首先是事故数据调查。从交通管理部门查得某一条路在一定时间段内所发生的每一次事故的全部资料，包括事故发生的具体时间、地点（桩号）、天气情况、人员伤亡情况以及事故的经济损失等。然后进行路面抗滑能力调查，即测定路面的横向力系数（SFC）。为方便统计，将SFC分成如表1所示的区间，1个区间对应于1个路面抗滑水平。按此水平分级统计SFC测值的频数与频率，并根据实际频数计算相应SFC等级的SFC均值，由此得到每条高速公路路面的总体抗滑水平。根据统计方法的要求，当某等级SFC的路段长度比例小于总长度的5%时，将此等级的路段长度归入相邻等级统计。将SFC的测定值与每次交通事故的发生地点一一对应，然后按表1的分级，统计每个SFC区间内的事故次数，再按式(1)计算出与此SFC等级对应的雨天事故率(WAR)，晴天事故率(DAR)的计算与之类似。按调查区段的长度加权平均可计算出整条高速公路AADT、降雨量、降雨天数与降雨小时数的平均值。江苏某高速公路的气象资料中只有降水量与降雨天数，因此，降雨小时为估算数。1.2某高速公路事故率与sfc关系表2为所调查的华东地区3条高速公路事故与抗滑力总体情况的调查数据统计结果。表3、表4和表5分别是浙江、福建和江苏境内某高速公路事故率与抗滑力统计数据。在江苏的调查是分上下行分别进行的，且共取得了3年的数据，表5是1999年下行方向的数据。图1、图2和图3分别是表3～表5对应的图，表示雨天事故率与SFC的关系。图4是根据江苏某高速公路双向3年雨天事故数据绘制的雨天事故率与SFC的统计关系图。2数据分析2.1路面抗滑能力与地面局面因素的关系上述统计结果提示：除了表2和图1所示的浙江某高速公路是比较特殊的情况外，其余的数据使我们可以清楚地看出，在交通量、降雨条件基本相同的条件下，雨天事故率受SFC影响非常显著，雨天事故率在路面SFC值较小时较高，随着SFC值增大呈减小的趋势。综合分析认为，当SFC小于45时雨天事故有急遽上升的趋势。用江苏某路3d的数据回归可得出式(2)所示的关系式，式中WAR为雨天事故率，在SFC值较小时，雨天事故率明显高于晴天的事故率。随路面抗滑能力的增加，雨天事故率逐渐减小，减小的幅度随SFC的增加而衰减，在SFC较大时，路面抗滑能力的增加对减小雨天交通事故的作用较小。因此，路面抗滑力水平应维持在一个合理的范围内，追求过高的抗滑能力是不必要的，也是不经济的。另外，所有的数据均表明，晴天事故率与SFC的大小没有明显关系。2.2多元回归分析结果前述分析中没有考虑降雨量的影响，雨天事故率应该和降雨量、SFC值都有关系。理论上讲，降雨量越大，同时SFC水平越低，雨天事故率会越高。但是对前述高速公路的所有数据进行多元回归分析的结果并不令人满意，雨天事故率与降雨量和SFC回归关系式的相关系数仅为0.63。这个结果可以说明交通事故影响因素的复杂性，本次研究中造成这个结果的原因可能有3个：（1）样本量还不够大，不足以统计出这三者的关系；（2）其他因素（例如交通量和交通组成、人为因素、车辆因素、交通法规的遵守等）对雨天事故率的影响较大，以至于造成对雨天事故率、降雨量和SFC三者统计结果的偏离；（3）降雨量虽和路面处于潮湿状态的时间有一定关系，但这两者还是有差异的，而对雨天事故率有直接影响的是路面处于潮湿状态的时间。2.3降雨时间与东南角的回归结果采用雨天事故率和晴天事故率指标分析。雨天事故率的值往往比晴天事故率要小，但这不能表明雨天事故的发生率要低于晴天事故的发生率，造成这种情况的原因在于一年中降雨的时间要远远小于非降雨的时间，而用式(1)计算雨天事故率时并没有考虑降雨时间这个因素。2.2节的分析虽考虑了降雨量的影响，但回归结果不能令人满意。为反应雨天时间与晴天时间的不同对分析结果所产生的影响，我们考虑了雨天事故危险率指标(WARR)，其定义如式(3)所示（晴天事故危险率的定义与之类似）。雨天时间的考虑方法有两种：一是将气象资料中的降雨小时数直接折算成降雨天数；二是按气象资料中的降雨天数计算。显然这两种方法都有一定的不合理性。将气象资料中的降雨小时数直接折算成降雨天数，用公式(3)计算得出江苏某高速公路3a雨天事故危险率与晴天事故危险率随SFC的变化关系（图5）。比较这两个危险率可以看出：(1)降雨较多的高速公路，雨天事故次数较多，统计发现在SFC较小时，雨天事故危险率明显高于晴天事故危险率；而随着SFC值的增加，雨天事故危险率逐渐减小，在SFC较大时，SFC增加对减小雨天交通事故危险率的作用减小。(2)晴天事故危险率与SFC没有明显关系。2.4地面抗滑能力一般来说，雨天事故危险率要大于晴天事故危险率，倘若路面的抗滑水平较低，雨天事故危险率就会成倍增长，因此，必须保证路面具有一定的抗滑能力。现在要回答的问题是，对路面抗滑力提出什么样的要求能使雨天事故降低到一个可接受的水平。为此考虑了两个标准：第一，晴天事故和雨天事故的严重程度基本相当，也即雨天事故危险率与晴天事故危险率基本相当；第二，雨天事故次数和总事故次数有一个恰当的比例，不能因为路面抗滑能力低而使得雨天事故在总事故中所占比重过大。第1种方法比较适用于多雨地区路面抗滑力的控制。第2种方法比较适合于考虑降雨量较少、雨天时间较短的地区，因为这些地区主要事故还是非雨天事故，雨天事故在整个事故中所占的比例很低。这时如果用危险率控制会形成过高的路面抗滑能力储备，而这将是一种浪费，因此，可以允许雨天事故危险率高一些，通过雨天事故占总事故的百分数来控制雨天事故情况，进而提出对路面抗滑能力的不同要求。表6是所研究的各高速公路雨天与晴天事故危险率统计情况以及雨天事故占总事故的百分比。表6中数据表明，雨天事故危险率均大于晴天事故危险率。这是因为：(1)无论何种路面结构，路面潮湿状态下车轮-路面间摩擦力总小于干燥路面；(2)驾驶员视线不良。其他因素对雨天事故与非雨天事故的影响一般是相同的。因此，即使路面抗滑能力再高，一般雨天事故危险率也要大于晴天事故危险率。如果能确定一个能接受的雨天与晴天事故危险率之比，则可确定所需要的路面摩擦系数水平。但是从表6可以看出，SFC的变化幅度不大，但无论是雨天还是晴天的事故危险率其变化幅度都非常大，而且几乎无规律可寻。从表6中还可以看出，在特定的降雨条件和路面抗滑力条件下，雨天事故次数占总事故次数的比例在10%～30%之间。尽管目前所取得的数据对制订华东地区高速公路路面抗滑标准来说还不够充分，但对江苏某路连续3年上下行的调查数据的分析仍可以说明一些问题。如果要使雨天事故危险率与晴天事故危险率相当的话，SFC应该维持在58左右。3路面抗滑力与天事故危险率(1）为减少雨天交通事故应使路面抗滑力保持在一个合理的水平上，摩擦系数太低会使雨天行车的安全性降低，过高的摩擦系数也会导致工程经济上的不合理性。(2）通过对雨天事故率和雨天事故危险率这两个指标的控制都可以制定路面的防滑标准，但需要作进一步的定量研究。(3）在大的区域范围内，降雨量或者路面处于潮湿状态的时间对雨天事故的发生是有显著影响的，但在本