道路安全设计评价与运营管理的关键技术问题探讨课件.ppt

1、P4P4中国道路安全设计、评价与运营中国道路安全设计、评价与运营 管理的关键技术问题探讨管理的关键技术问题探讨主要内容主要内容道路运营安全管理技术道路运营安全管理技术道路交通安全实验技术道路交通安全实验技术概述概述道路安全设计与评估方法道路安全设计与评估方法道路安全评价与控制标准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）历年中国道路交通事故死亡人数（万人）200120022003200410.61.概述概述（1）中国道路交通运营安全状况中国道路交通运营安全状况10.910.410.79.820058.92006200720087.48.1年份年份死亡死亡人数人数（万）（万）近十

2、年交通事故数量逐年下降近十年交通事故数量逐年下降 事故统计分析事故统计分析 事故黑点鉴别事故黑点鉴别 社会经济影响社会经济影响 运行车速分析运行车速分析 驾驶生理心理驾驶生理心理 行车动力仿真行车动力仿真 安全信息系统安全信息系统 交通流状态分析交通流状态分析 运营管理系统运营管理系统 事件安全影响事件安全影响 风险管理技术风险管理技术 安全实验仿真安全实验仿真 智能安全系统智能安全系统 综合运营安全综合运营安全管理系统管理系统1.概述（概述（2）中国道路交通安全研究技术进程）中国道路交通安全研究技术进程宏观事故研究宏观事故研究中观事故研究中观事故研究中微观事故研究中微观事故研究事事 后后事事

3、 前前事事 中中1.概述概述（3）道路安全道路安全研究的关键技术问题研究的关键技术问题事故后安全评价指标适用性？事故后安全评价指标适用性？运行速度的控制与管理标准？运行速度的控制与管理标准？道路养护与运营安全的关系？道路养护与运营安全的关系？道路线形设计的安全指标是什么？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？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？交通基础设施的安全设计是什么？u交通安全信息采集与数据处理技术？交通安全信息采集与数据处理技术？u状态检测与安全判别标准是什么？状态检测与安全判别标准是什么？u运营运营安全安全管理对策技术是什么？管理对策技术

4、是什么？道路安全道路安全 道路安全道路安全控制标准控制标准 道路安全道路安全设计评价设计评价道路运营道路运营安全管理安全管理2 2、道路安全评价与控制标准、道路安全评价与控制标准2.1 2.1 安全评价与控制指标（安全评价与控制指标（1 1）事故率指标事故率指标人人车车环境环境路路u平面线形指标平面线形指标u纵断面线形指标纵断面线形指标u线形组合均衡性线形组合均衡性u道路结构物道路结构物驾驶员生理和心驾驶员生理和心理特征指标理特征指标驾驶行为冒险性驾驶行为冒险性（侵略性或攻击（侵略性或攻击性）性）l制动稳定性制动稳定性l操纵稳定性操纵稳定性l安全保护装置安全保护装置灾害天气灾害天气沿线景观沿线

5、景观事故率指标是基于公路运营的事故率指标是基于公路运营的后评估指标，运用局限性大；后评估指标，运用局限性大；道路道路运营运营系统系统事故事故亿车公里事故率亿车公里事故率百万车事故率百万车事故率人口事故率人口事故率车辆事故率车辆事故率实际运行速度实际运行速度道路平纵横指道路平纵横指标设计等标设计等路线设计速度路线设计速度道路用户（驾驶员）道路用户（驾驶员）标志标线、防标志标线、防护设施等护设施等隔离带、沿线隔离带、沿线景观绿化等景观绿化等不同服务水平不同服务水平的交通流的交通流1.1.路线几何路线几何2.2.交通设施交通设施3.3.路线景观路线景观4.4.车流状况车流状况*实际运行环境实际运行环

6、境*道路路线设计道路路线设计2.2 2.2 路线设计速度与实际运行速度的一致性路线设计速度与实际运行速度的一致性 A A设设计计与与使使用用一一致致性性问问题题综合车速综合车速指标指标运行车速评估指标关系图运行车速评估指标关系图车速离散车速离散指标指标断面车速断面车速变化指标变化指标 2.2 2.2 运行速度预测与线形评价运行速度预测与线形评价 B B综合车速综合车速指标指标车速离散车速离散指标指标断面车速断面车速变化指标变化指标采用非线性拟合方法采用非线性拟合方法多个运行车速特征指标与事故多个运行车速特征指标与事故率的关系模型率的关系模型路段车速离散度路段车速离散度车速变异系数车速变异系数客

7、货差极差比客货差极差比 断面车速差断面车速差车速降低系数车速降低系数评评估估方方法法2.2 2.2 运行速度预测与线形评价运行速度预测与线形评价 C C安全性服务水平安全性服务水平事故率标准事故率标准Imax=1起起/百万车公里百万车公里 安全等级安全等级 特征指标特征指标好好一般一般差差车速变异系数车速变异系数0.0310.0310.0310.0310.0460.0460.0310.031客货极差比客货极差比0.460.460.460.460.540.540.540.54路段车速离散度路段车速离散度0.950.950.950.952.342.342.342.34基于路段车速离散性指标的线形设

8、计一致性评价标准基于路段车速离散性指标的线形设计一致性评价标准 安全等级安全等级 特征指标特征指标好好一般一般差差断面车速差断面车速差-10-101111-15-15-10-10，111116161616，-151.12,1.12,0.87基于路段断面车速变化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，安全性好0.65I0.80，安全性一般，安全性一般I0.80，安全性差，安全性差2.3 2.3 交通流运营风险评价技术交通流运营风险评价技术 A A当前运行速度期望运行速度期望加/减速道路几何线形车辆动力性能交通流状况沿线气候稳健型驾驶员冒险

9、型驾驶员冒险加/减速预判断误差扰动速度增减变化车道位置变换跟车行驶状态车流运行速度冲突车流行驶轨迹冲突车辆行驶状态冲突车辆行驶状态冲突自由行驶状态换道行驶状态 若干车辆个体的运动形成了交通群体的运动，类似于流体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著差异：（：（1 1）交通流为）交通流为非均质流非均质流，即个体间存在着特性差异，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；（表现为混合车流运动特性的差异；（2 2）交通流的）交通流的各向异性各向异性，即，即个体间

10、相互作用是非对称的，表现为前车对后车的影响与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。通流的运营风险，以交通冲突和交通事故等形式体现。2.3 2.3 交通流运营风险评价技术交通流运营风险评价技术 B 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；其关键技术关键技术包括：包括：(1)(

11、1)交通流运动状态参数指标的选择交通流运动状态参数指标的选择 交通流运动状态，包括车辆个体的运动特征以及车辆间相互影交通流运动状态，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。数，既真实描述车辆个体特征，又能反映群体的危险状态。(2)(2)车辆状态参数的统计分析方法车辆状态参数的统计分析方法 通常，采用算术平均、

12、移动平均或指数平滑法等方法获取交通通常，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。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。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)(3)交通流危险状态的评判标准确定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在不同交通流状态（情形）下，如何量化驾

13、驶员的操纵失误、车辆不良工况、突发状况等多因素综合作用下的危险失误、车辆不良工况、突发状况等多因素综合作用下的危险状态评判分析。状态评判分析。2.3 2.3 交通流运营风险评价技术交通流运营风险评价技术 C C 目前已取得的交通流运营风险研究成果：目前已取得的交通流运营风险研究成果：(1)(1)基于动态归类的交通流相关统计分析技术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

14、，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。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。前车速度V前临界车头时距hr实际车头时距h实hrh实V后V前-5是前后车异类否前后车同类是L前L后L测否前后车同类是前后车异类否动态归类的动态归类的技术核心为技术核心为车辆轨迹追车辆轨迹追踪踪和和车辆间车辆间状态传递等状态传递等两大原则两大原则2.3 2.3 交通流运营风险评价技术交通流运营风险评价技术 D D 目前已取得的交通流运营风险研究成果：目前已取得的交通流运营风险研究成果：(2)(2)相互影响车队（群）的运行安全状态判别理论相互影响车队（群）的运行安全状态判别理论 依

15、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、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，依次构建车辆在检测区段内可能存在行驶状态，位置和车头视距等，依次构建车辆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（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。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。车队状态矩阵车

16、队运动特征行程时间预测速度车头时距车道位置各车辆行车轨迹预估车辆行驶状态判别车队运行状态判别驾驶员和车辆安全阈值 公路养护作业类型与交通影响范围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管理对策2.4 2.4 公路养护维修与运营安全的关系公路养护维修与运营安全的关系关关键键技技术术 公路安全养护与管理技术公路安全养护与管理技术养护类型与影响养护类型与影响养护作业管理养护作业管理养护风险评估养护风险评估养护作业方案养护作业方案养护

17、作业管理养护作业管理管制技术措施管制技术措施安全管理技术安全管理技术公路养护管理与控制技术公路养护管理与控制技术基于基于公路公路安全安全性的性的养护养护管理管理技术技术3 3、道路的安全设计与评估方法、道路的安全设计与评估方法道路线形改进和安全设施改造道路线形改进和安全设施改造路线设计路线设计交通设施交通设施道路设计道路设计安全审计安全审计3.1 3.1 道路路线设计与安全评估（道路路线设计与安全评估（1 1）设设计计一一致致性性路路线线均均衡衡性性道路组成元素和道路组成元素和元素间的相互作用机理元素间的相互作用机理3.1 3.1 道路路线设计与安全评估（道路路线设计与安全评估（2 2）路线评

18、价方法）路线评价方法基基于于公公路路线线形形综综合合指指标标的的安安全全评评价价关键关键技术技术3.2 3.2 道路运营环境安全评估（道路运营环境安全评估（1 1）综合因素与运营安全的影响关系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不同影响因素间的作用机理指标量化与综合评估方法指标量化与综合评估方法3.3 3.3 道路路线安全评估方法道路路线安全评估方法路线均衡性评价（路线均衡性评价（1 1）基于人工神经网络的运行车速安全分析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、

19、曲线长度等）与运行车线半径、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（如连续曲线断点速的模型；分析路线上运行车速变化（如连续曲线断点V V85%85%差值）与事故率关系，从而评判线形设计的优良。差值）与事故率关系，从而评判线形设计的优良。平曲线半径平曲线半径转角转角曲线长度曲线长度偏差偏差输入层输入层隐含层隐含层输出层输出层运行速度运行速度V V8585路线连续点车速路线连续点车速路段事故率路段事故率路线车速差路线车速差路线安全评估指标路线安全评估指标路线设计指标路线设计指标路线安全性评估路线安全性评估人工神经网络人工神经网络3.3 3.3 道路路线安全评估方

20、法道路路线安全评估方法路线均衡性评价（路线均衡性评价（2 2）基于驾驶员空间视距的线形安全分析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依据空间曲线描述方法，建立道路上离散点的三维坐标（标（x,y,zx,y,z）确定横向偏角、纵向偏角和视线高度；根据行）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；车过程中驾驶员视线特征，建立驾驶员的空间视距模型；利用利用GPSGPS实测数据，建立空间视距与运行速度关系；以运行实测数据，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。速度与事故率之间

21、的关系，评估路线设计的优良。路线离散化路线离散化路线横向偏角路线横向偏角路线纵向偏角路线纵向偏角驾驶视线高度驾驶视线高度X XY YZ Z空空间间视视距距运运行行速速度度事故率事故率路线安全性评价路线安全性评价路线安全性评价路线安全性评价空间视距空间视距3.3 3.3 道路路线安全评估方法道路路线安全评估方法路线均衡性评价（路线均衡性评价（3 3）基于行车风险的交通冲突分析基于行车风险的交通冲突分析 传统的交通冲突技术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：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，其本车紧急制动后，以后车是否可能

22、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，通常以车头视距质是跟车状态下的假设碰撞判别，通常以车头视距2s2s作为简便的冲突作为简便的冲突判别标准；而判别标准；而行车风险分析行车风险分析则是充分考虑高速行驶、跟车行驶和换车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。化交通冲突类型和冲突严重性。前车速度前车速度后车速度后车速度前车制动前车制动后车制动后车制动是是否否碰碰撞撞路路线线几几何何特特征征运运行行车车速速预预测测交交通通冲冲突突传统

23、的传统的交通冲交通冲突技术突技术路线路线车车辆辆运运动动状状态态自由行驶状态自由行驶状态跟车行驶状态跟车行驶状态换道行驶状态换道行驶状态制制动动减减速速度度安安全全等等级级路路线线行行车车风风险险路路线线设设计计安安全全性性行车运行车运营风险营风险技术路技术路线线归归纳纳法法演演绎绎法法 3.3 3.3 道路路线安全评估方法道路路线安全评估方法路线均衡性评价（路线均衡性评价（4 4）基于基于公路公路几何几何线形线形指标指标的运的运行车行车速预速预测与测与安全安全评价评价技术技术 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

24、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。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 4、道路运营安全管理技术、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信息融合、分道路运营安全管理是各种道路与交通信息融合、分析、决策与实施等一系列的集成系统平台。析、决策与实施等一系列的集成系统平台。关键技术：关键技术：道路信息采集、分析、处理与发布技术；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；道路运营安全管理决策模型与算法；公路运

25、营安全管理系统结构设计技术；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；公路运营安全状态评价与预测技术；4.1 4.1 道路运营安全管理关键技术道路运营安全管理关键技术信息采集信息采集系统系统紧急信息紧急信息采集子系统采集子系统气象信息气象信息 采集子系统采集子系统交通信息交通信息采集子系统采集子系统动态数据动态数据预处理模块预处理模块信信息息采采集集系系统统结结构构 4.2 4.2 道路安全信息采集技术道路安全信息采集技术4.3 4.3 杭州湾大桥交通安全运营管理系统杭州湾大桥交通安全运营管理系统基于基于GISGIS公路公路网运网运营安营安全管全管理系理系统层统层次结次

26、结构设构设计计4.4 4.4 高速公路灾害性天气运营控制信息系统标准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该标准规定了高速公路灾害性天气运营控制与信灾害性天气运营控制与信息发布系统的组成、技术息发布系统的组成、技术要求、功能要求、管理要要求、功能要求、管理要求和检测规则。求和检测规则。5 5、道路交通安全实验技术、道路交通安全实验技术5.1 5.1 现有道路安全实验技术的优缺点现有道路安全实验技术的优缺点实验方法实验方法优点优点缺点缺点现场勘测现场勘测观测周期短观测周期短数据来源详实数据来源详实调查费用高调查费用高样本随机性大样本随机性大场景选择性小场景选择性小交通仿真软

27、件模拟交通仿真软件模拟交通场景设计简便交通场景设计简便数据精确而丰富数据精确而丰富实验费用低廉实验费用低廉l紧急突发情形难以实现紧急突发情形难以实现（伪安全状态仿真）（伪安全状态仿真）驾驶仿真模拟驾驶仿真模拟各种场景再现简便各种场景再现简便驾驶行为参数检测方便驾驶行为参数检测方便维护费用高维护费用高场景真实度有待提高场景真实度有待提高5 5、道路交通安全实验技术、道路交通安全实验技术5.2 5.2 交通流安全实验仿真关键技术交通流安全实验仿真关键技术v 目标车道模型目标车道模型（the target lane model）；v 间隙接受模型间隙接受模型（the gap acceptance m

28、odel）；v 目标车道间隙判别模型目标车道间隙判别模型（the target gap model）；v 车辆加速模型车辆加速模型（acceleration models）：跟车加速模型跟车加速模型（car-following acceleration models）无约束加速模型无约束加速模型（unconstrained acceleration models）车头时距阈值分布模型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驾驶反应时间分布模型（reaction time distribution model

29、s）；激励学生学习的名言格言激励学生学习的名言格言220、每一个成功者都有一个开始。勇于开始，才能找到成功的路。221、世界会向那些有目标和远见的人让路（冯两努香港著名推销商）222、绊脚石乃是进身之阶。223、销售世界上第一号的产品不是汽车，而是自己。在你成功地把自己推销给别人之前，你必须百分之百的把自己推销给自己。224、即使爬到最高的山上，一次也只能脚踏实地地迈一步。225、积极思考造成积极人生，消极思考造成消极人生。226、人之所以有一张嘴，而有两只耳朵，原因是听的要比说的多一倍。227、别想一下造出大海，必须先由小河川开始。228、有事者，事竟成；破釜沉舟，百二秦关终归楚；苦心人，天

30、不负；卧薪尝胆，三千越甲可吞吴。229、以诚感人者，人亦诚而应。230、积极的人在每一次忧患中都看到一个机会，而消极的人则在每个机会都看到某种忧患。231、出门走好路，出口说好话，出手做好事。232、旁观者的姓名永远爬不到比赛的计分板上。233、怠惰是贫穷的制造厂。234、莫找借口失败，只找理由成功。（不为失败找理由，要为成功找方法）235、如果我们想要更多的玫瑰花，就必须种植更多的玫瑰树。236、伟人之所以伟大，是因为他与别人共处逆境时，别人失去了信心，他却下决心实现自己的目标。237、世上没有绝望的处境，只有对处境绝望的人。238、回避现实的人，未来将更不理想。239、当你感到悲哀痛苦时，

31、最好是去学些什么东西。学习会使你永远立于不败之地。240、伟人所达到并保持着的高处，并不是一飞就到的，而是他们在同伴们都睡着的时候，一步步艰辛地向上爬241、世界上那些最容易的事情中，拖延时间最不费力。242、坚韧是成功的一大要素，只要在门上敲得够久、够大声，终会把人唤醒的。243、人之所以能，是相信能。244、没有口水与汗水，就没有成功的泪水。245、一个有信念者所开发出的力量，大于99个只有兴趣者。246、环境不会改变，解决之道在于改变自己。247、两粒种子，一片森林。248、每一发奋努力的背后，必有加倍的赏赐。249、如果你希望成功，以恒心为良友，以经验为参谋，以小心为兄弟，以希望为哨兵。250、大多数人想要改造这个世界，但却罕有人想改造自己。