高速公路論文：解析大霧對高速路運營的影響評價

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本文作者：高靜如工作單位：同濟大學

霧對重慶高速公路影響分析

數據來源及篩選霧天能見度信息和交通信息來源于2010—2011年渝昆高速公路（G85）重慶段和滬渝高速公路重慶繞城段（G5001）監控中心的檢測數據。其中，G85重慶段數據由大安段、榮昌段和走馬段等3個觀測斷面的霧檢（能見度）與車檢數據組成；G5001數據由全線6處霧檢數據與24處車檢數據組成。霧對運行車速及流量的影響為了分析霧天不同能見度等級情況下的速度、車流量損失，將能見度劃分為6個區間，即：＜50m，50～100m，100～200m，200～300m，300～500m和＞500m。以能見度＞500m時的速度和流量數據為正常指標，記為0損失。在能見度＜500m時，霧對G85重慶段及重慶繞城高速公路（G5001）平均速度和交通量的影響分析結果如表1，車型損失比例如表2。由表1可以看出，能見度降低將導致高速公路速度及流量損失，能見度越低對速度、流量損失影響越大。同時，由于道路條件和交通條件的不同，低能見度對各斷面速度的影響也有不同。此外，不同管理單元的日均流量的損失也不相同，這反映了高速公路路段所在公路網的完善程度及其在低能見度下為高速公路交通管制分擔流量的能力差異顯著。表2表明，在流量損失中各車型比例并不一致，特別是大型車輛，由于山區高速公路沿線公路網分流條件有限，大型貨車尤其是長途貨車即使在封路的情況下也不愿意駛離高速公路。霧對車頭時距影響將車頭時距＜5s的交通行為定義為跟車行駛行為[10]，分別對霧天低能見度和晴天天氣情況下跟車車頭時距進行觀測，兩種天氣情況下的跟車車頭時距累計頻率曲線如圖1。從圖1可以看出，晴天跟車車頭時距在2s以內的車輛達44.4%，而霧天僅有31.9%的車輛跟車車頭時距在2s以內；霧天跟車車頭時距平均值稍大于晴天跟車車頭時距平均值。取顯著性水平為0.05進行T檢驗，結果表明霧天和晴天的跟車車頭時距方差和均值間無顯著性差異，如表3。

高速公路霧危害性影響評價模型

霧天對高速公路運營的影響主要體現在由于能見度降低所引發的時間延誤、交通量減少、高速公路運營經濟損失以及封路造成的高速公路用戶滿意度下降。霧危害性影響評價模型應一方面考慮霧天出現的頻率和嚴重性，另一方面還需要考慮霧區路段的交通水平。霧天出現的頻率及嚴重性用管制時間、經濟損失及管制次數3個指標表示，交通水平用交通量、交通量損失及單元長度3個指標表示。在上述6個初步確定的變量基礎上，經過主成分分析，得到主成分綜合分析模型[11]：由主成分綜合模型分析得知交通量（X1）、管制時間（X2）、經濟損失（X3）、交通量損失（X4）的系數皆大于0.15，依據主成分分析原理，該4個因子為霧天災害影響關鍵因子。引用該4個指標建立霧天災害嚴重影響程度指數計算模型[12]：HFDTLVEIIIII式中：HFDI為霧天災害指數，指數越大，表示霧造成的被害程度越大；TI為延誤時間指數；T為延誤時間，采用管制時間均值，min；LI為流量損失指數；L為流量損失，%；VI為年平均日交通量指數；V為年平均日交通量，輛/d；EI為通行費用損失指數；E為通行費用損失金額，元。通過對原始數據的選擇和處理，運用模糊聚類分析對管理單元的霧天災害影響程度進行分類，依據霧天災害指數進行分級，主要步驟如下。創建數據矩陣將論域U={x1，x2，„，xn}為被分類對象，每個對象又由m個指標表示其性狀，即xi=(xi1，xi2，„，xim)（i=1，2，„，n）。據此得原始數據矩陣：數據標準化在實際計算IHFD時，各指標的量綱不同，為了減少量綱帶來的差異，需將原始數據做適當變換，將原始數據根據模糊矩陣的要求，將數據壓縮到區間[0，1]上。2.2.1平移標準差變換''''ikkikkxxxs（i=1，2，，n；k=1，2，„，m）。平移極差變換k1,2,,m）將標準化矩陣利用聚類分析原理進行聚類分析[11]，依據聚類分析樹狀圖劃分管理單元類別。2.3評價等級提出各管理單元霧災害嚴重程度類型被害指數的界限值，劃分霧害影響嚴重程度等級。分析見下文。

重慶高速公路網霧災害評價

根據重慶高速公路“二環八射”路網中各互通單元位置，將重慶高速公路網劃分為共計146個管理單元。依據兩個霧季高速公路交通管理信息，根據前述模型，描述每個管理單元的4個指標，組成146×4階矩陣。經過對原始數據進行平移標準差變換以及平移極差變化，得標準化霧害指數表，并依據模糊聚類原理，對預處理過的數據進行聚類分析。依據聚類分析樹狀圖，將重慶高速公路管理單元分為5類，依次為極度影響、重度影響、中度影響、輕度影響和微度影響。結合霧天被害特征指數值得出5類管理單元霧災害嚴重程度類型被害指數的界限值見表4。表5。將極度影響單元確定為特別關鍵路段，重度影響單元為關鍵路段，重度影響單元為次關鍵路段，是霧季管理的重點。

影響高速公路沿線霧區分布因素繁多，使高速公路網各管理單元表現出不同的霧情和交通影響。應用交通量、管制時間、經濟損失、流量損失4個指標，建立了霧天災害嚴重影響程度指數評價模型。通過對重慶高速公路網各管理單元進行統計分析，得出不同管理單元霧災害被害指數的界限值，確定了重慶高速公路網各管理單元霧災害影響指數分布和影響等級，其中特別關鍵路段共19個，關鍵路段共24個，次關鍵路段共49個，這92個路段是重慶高速公路霧季管理的重點路段。