高速公路论文：解析大雾对高速路运营的影响评价

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本文作者：高静如工作单位：同济大学

雾对重庆高速公路影响分析

数据来源及筛选雾天能见度信息和交通信息来源于2010—2011年渝昆高速公路（G85）重庆段和沪渝高速公路重庆绕城段（G5001）监控中心的检测数据。其中，G85重庆段数据由大安段、荣昌段和走马段等3个观测断面的雾检（能见度）与车检数据组成；G5001数据由全线6处雾检数据与24处车检数据组成。雾对运行车速及流量的影响为了分析雾天不同能见度等级情况下的速度、车流量损失，将能见度划分为6个区间，即：＜50m，50～100m，100～200m，200～300m，300～500m和＞500m。以能见度＞500m时的速度和流量数据为正常指标，记为0损失。在能见度＜500m时，雾对G85重庆段及重庆绕城高速公路（G5001）平均速度和交通量的影响分析结果如表1，车型损失比例如表2。由表1可以看出，能见度降低将导致高速公路速度及流量损失，能见度越低对速度、流量损失影响越大。同时，由于道路条件和交通条件的不同，低能见度对各断面速度的影响也有不同。此外，不同管理单元的日均流量的损失也不相同，这反映了高速公路路段所在公路网的完善程度及其在低能见度下为高速公路交通管制分担流量的能力差异显著。表2表明，在流量损失中各车型比例并不一致，特别是大型车辆，由于山区高速公路沿线公路网分流条件有限，大型货车尤其是长途货车即使在封路的情况下也不愿意驶离高速公路。雾对车头时距影响将车头时距＜5s的交通行为定义为跟车行驶行为[10]，分别对雾天低能见度和晴天天气情况下跟车车头时距进行观测，两种天气情况下的跟车车头时距累计频率曲线如图1。从图1可以看出，晴天跟车车头时距在2s以内的车辆达44.4%，而雾天仅有31.9%的车辆跟车车头时距在2s以内；雾天跟车车头时距平均值稍大于晴天跟车车头时距平均值。取显著性水平为0.05进行T检验，结果表明雾天和晴天的跟车车头时距方差和均值间无显著性差异，如表3。

高速公路雾危害性影响评价模型

雾天对高速公路运营的影响主要体现在由于能见度降低所引发的时间延误、交通量减少、高速公路运营经济损失以及封路造成的高速公路用户满意度下降。雾危害性影响评价模型应一方面考虑雾天出现的频率和严重性，另一方面还需要考虑雾区路段的交通水平。雾天出现的频率及严重性用管制时间、经济损失及管制次数3个指标表示，交通水平用交通量、交通量损失及单元长度3个指标表示。在上述6个初步确定的变量基础上，经过主成分分析，得到主成分综合分析模型[11]：由主成分综合模型分析得知交通量（X1）、管制时间（X2）、经济损失（X3）、交通量损失（X4）的系数皆大于0.15，依据主成分分析原理，该4个因子为雾天灾害影响关键因子。引用该4个指标建立雾天灾害严重影响程度指数计算模型[12]：HFDTLVEIIIII式中：HFDI为雾天灾害指数，指数越大，表示雾造成的被害程度越大；TI为延误时间指数；T为延误时间，采用管制时间均值，min；LI为流量损失指数；L为流量损失，%；VI为年平均日交通量指数；V为年平均日交通量，辆/d；EI为通行费用损失指数；E为通行费用损失金额，元。通过对原始数据的选择和处理，运用模糊聚类分析对管理单元的雾天灾害影响程度进行分类，依据雾天灾害指数进行分级，主要步骤如下。创建数据矩阵将论域U={x1，x2，„，xn}为被分类对象，每个对象又由m个指标表示其性状，即xi=(xi1，xi2，„，xim)（i=1，2，„，n）。据此得原始数据矩阵：数据标准化在实际计算IHFD时，各指标的量纲不同，为了减少量纲带来的差异，需将原始数据做适当变换，将原始数据根据模糊矩阵的要求，将数据压缩到区间[0，1]上。2.2.1平移标准差变换''''ikkikkxxxs（i=1，2，，n；k=1，2，„，m）。平移极差变换k1,2,,m）将标准化矩阵利用聚类分析原理进行聚类分析[11]，依据聚类分析树状图划分管理单元类别。2.3评价等级提出各管理单元雾灾害严重程度类型被害指数的界限值，划分雾害影响严重程度等级。分析见下文。

重庆高速公路网雾灾害评价

根据重庆高速公路“二环八射”路网中各互通单元位置，将重庆高速公路网划分为共计146个管理单元。依据两个雾季高速公路交通管理信息，根据前述模型，描述每个管理单元的4个指标，组成146×4阶矩阵。经过对原始数据进行平移标准差变换以及平移极差变化，得标准化雾害指数表，并依据模糊聚类原理，对预处理过的数据进行聚类分析。依据聚类分析树状图，将重庆高速公路管理单元分为5类，依次为极度影响、重度影响、中度影响、轻度影响和微度影响。结合雾天被害特征指数值得出5类管理单元雾灾害严重程度类型被害指数的界限值见表4。表5。将极度影响单元确定为特别关键路段，重度影响单元为关键路段，重度影响单元为次关键路段，是雾季管理的重点。

影响高速公路沿线雾区分布因素繁多，使高速公路网各管理单元表现出不同的雾情和交通影响。应用交通量、管制时间、经济损失、流量损失4个指标，建立了雾天灾害严重影响程度指数评价模型。通过对重庆高速公路网各管理单元进行统计分析，得出不同管理单元雾灾害被害指数的界限值，确定了重庆高速公路网各管理单元雾灾害影响指数分布和影响等级，其中特别关键路段共19个，关键路段共24个，次关键路段共49个，这92个路段是重庆高速公路雾季管理的重点路段。