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摘要：交互式公路安全设计模型（IHSDM）是美国联邦公路管理局（FHWA）开发的功能比较完善的道路安全评价系统。本文将IHSDM应用于公路局部路段的安全性评价，介绍了IHSDM的应用流程，并对IHSDM的评价结果进行了初步分析。最后对评价路段的安全设计提出建议。
关键词：安全性评价；IHSDM；事故分析
1 概述
交互式公路安全设计模型（interactive highway safety design model，IHSDM）是美国联邦公路管理局（FHWA）提出的公路安全评价系统。IHSDM将人、车、路等各个因素对道路安全的影响设计成一个个子模型，共同组成完整的IHSDM，各子模型之间既有联系又相互独立。此外IHSDM是与CAD集成在一起的评价系统，该评价系统能帮助道路设计人员从道路安全的角度评价设计方案并在设计阶段对方案进行调整。
目前，IHSDM包含了政策评价模块（Policy Review Module）、事故预测模块（Crash Prediction Module）、设计一致性模块（Design Consistency Module）、交通分析模块（Traffic Analysis Module）、驾使员/车辆模块（Driver/Vehicle Module）。本文结合公路设计中某一特定路段，应用IHSDM模型中的政策评价模块、事故预测模块、设计一致性模块进行分析。
2 应用路段介绍
本文示例路段位于苏州东南部的丘陵山区的一条二级公路，桩号范围为K7+800~K8+300，该段为设计车速40km/h的双向二车道二级公路，路面宽10m，路基宽11.5m。此段K8+035处路线左侧有一别墅，老路线形指标较低，圆曲线最小半径仅为43米。路线平、纵面指标（如图1、图2所示），本文拟对该路段进行安全性评价。
图1 评价路段的路线平面图
图2 评价路段的路线纵断面图
HSDM数据量很大，并涉及到路线、路面、交通等多个专业，在使用时应注意各个专业的协作以及数据录入的准确性[1]。主要包括以下几个方面的数据：
1、路线的平、纵断面数据，此数据可以通过编辑评价道路的模型，以表单方式输入，也可以通过Geopak、Inroads等国外道路设计软件的直接提取；
2、公路的总体指标（如地形、道路等级、设计速度、运营速度、年平均日交通量、设计小时交通量等）；
3、横断面数据（如横坡、车道宽、路面类型、路肩宽度及是否铺装、爬坡车道、超车车道等）；
4、路侧宽容区的断面数据（如路侧宽容区的宽度，坡度、路侧障碍物位置等）；
5、政策评价模块的特定数据；
6、交通分析模块的特定数据；
7、评价路段历史年事故数据。
3 评价过程
3.1 政策评价
政策评价主要是根据美国一些设计设计标准规范对路段的参数进行评价。本文采用规范的是美国公路与运输标准（AASHTO2004版）的规范进行评价，文中仅对安全设计比较重要的圆曲线半径、停车视距、超车视距进行了评价，其余不多作介绍。
1、圆曲线半径的评价
从表1可以看出，根据AASHTO2004规范，设计车速为40km/h时，圆曲线的最小半径可为41m，而我国《公路路线设计规范（JTG D20-2006）》（以下简称《路线》），设计车速为40 km/h时，圆曲线最小半径的极限值为60m。
表1 圆曲线半径的评价结果
另外从上表中可以看出，老路虽然满足AASHTO2004的规范要求，但是前后圆曲线半径对应的有效设计速度差距较大，即圆曲线半径指标不均衡。
2、停车视距的评价
该路段停车视距的评价结果均能满足AASHTO2004的规范要求（50m），而我国《路线》设计规范规定设计速度为40 km/h时停车视距为40m。
此外，位于R=43m的圆曲线之前，停车视距会突降（如图3所示）。
图3 路段停车视距检查图
3、超车视距的评价
AASHTO对超车视距的要求较高，设计速度40 km/h时，超车视距为270m，我国《路线》设计规范规定设计速度为40 km/h时超车视距一般值为200m。
如图4所示，由于在K7+960~K8+120处路侧别墅的影响，以及圆曲线半径较小，因此位于别墅之前超车视距不满足AASHTO的要求。
图4 路段超车视距检查图
图5 路段事故率预测图
3.2 事故预测
事故预测模块通过预测某一类型路段上可能的事故发生频率和严重性来评价、检验道路的安全性。应用事故预测模块对本路段2015年至2035年的事故进行了预测。预测结果如图5所示。IHSDM的事故预测模块中不仅能够预测路段的事故总体分布（如本路段严重事故占32%，一般事故占68%），还包含路段预测事故的详细分类（如侧撞、追尾等），也能对各曲线单元的事故进行预测。
从图5可以看出，位于R=43m圆曲线上每车道年事故率远远大于其他路段；此外在交通量、路基横断面、路侧安全条件相同基础上，圆曲线半径对事故预测影响比较大。
3.3 设计一致性
设计一致性模块通过拟合驾驶员在某一路段的真实行车状态得到不同路段的车速断面图，可检验同一路段运行速度与设计速度的差值，以及相邻路段运行车速自身的差值，从而判定路段的行车安全性[1]。
由于IHSDM设计一致性模块中计算的运行速度一般较大，因此通过本模块检验运行速度与设计速度差值的意义不大，但是从图6中可以看出相邻路段的运行速度的差还是比较直观的，同样在43m小半径圆曲线的路段，运营速度下降较大（与相邻路段的差值为10~20km/h）。
4 结论
本文尝试应用美国公路安全设计模块对特定的二车道二级公路特定路段进行了安全性评价，为老路改造安全设计提供依据。
1、经过本文的分析，在K7+960~K8+120处由于设计圆曲线半径较小、且超车视距不满足设计要求，如保留原有道路，建议通过交通工程方式（如通过标志、标牌、标线等禁止超车、在该路段进行限速通行等）增加设计的安全性。
2、目前的IHSDM版本仅适用于双向二车道的乡村公路，使用时需注意IHSDM的适用范围。
3、IHSDM所采用的规范为AASHTO标准，与我国的规范标准也不相同。
图6 路段运营速度示意图
参考文献：
[1] 史桂芳等.浅析美国公路安全设计模型（IHSDM）的应用[J].交通与计算机；2006（6）
[2] FHWA.IHSDM User’s Manual；2003（3）
[3] 中华人民共和国交通部.公路项目安全性评价指南.北京：人民交通出版社；2004：5-10
论文作者:盛卫东
论文发表刊物:《基层建设》2015年32期
论文发表时间:2016/10/27
标签：路段论文; 视距论文; 评价论文; 模块论文; 半径论文; 曲线论文; 事故论文; 《基层建设》2015年32期论文;