GAT960-2011公路交通安全态势评估规范.pdf 19页

'ICS43．020A92中华人民共和国公共安BA全行业标准GA／T960—2011公路交通安全态势评估规范Specificationsforhighwaytrafficsafetystatusevaluation2011-03-22发布201卜10-01实施中华人民共和国公安部发布 标准分享网www.bzfxw.com免费下载刖吾GA／T960—2011本标准按照GB／T1．1—2009给出的规则起草。本标准由公安部道路交通管理标准化技术委员会提出并归口。本标准负责起草单位：公安部交通管理科学研究所。本标准参加起草单位：同济大学。本标准主要起草人：缪建新、王俊骅、赵新勇、丛浩哲、张森、莫子兴、陆振益、张平华。 1范围公路交通安全态势评估规范本标准规定了公路交通安全态势评估对象、评估指标及评估要求。本标准适用于公路交通安全态势评估。2术语和定义2．12．22．3下列术语和定义适用于本文件。公路交通安全态势highwaytrafficsafetystatus一条或与之相关的多条公路当前交通运行安全状态以及未来演变趋势。剩余通行能力effectivecapacity发生交通事件时，单位时间内能够通过事件发生点断面的最大车辆数。GA／T960—2011路段车速差vehiclespeeddifference公路上某一路段单位时间内通过某一断面所有车辆中的第8j％位车速值与平均车速值的差值。3交通安全态势影响因素交通安全态势影响因素主要有：a)气象条件，包括雾、雨、风、冰冻、雪等；b)交通流状态，包括流量突变、路段车速差以及路面车辆构成比例等；c)交通事件，包括交通事故、车辆故障、散落物等；d)交通违法行为，包括机动车超速行驶、不按规定车道行驶、违法停车、逆行、倒车等；e)历史交通事故，包括交通事故统计等；f)公路条件，包括公路等级、几何线形、安全设施、危险点(段)情况、养护施工状况等。4评估指标4．T安全态势等级划分针对不同的评估对象，应用不同指标将路网或路段交通安全态势等级划分为I级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级。其中，“I级”(红色)表示路网或路段的交通安全态势特别严重；“Ⅱ级”(橙色)表示路网或路段的交通安全态势严重；“II级”(黄色)表示路网或路段的交通安全态势比较严重；“Ⅳ级”(蓝色)表示路网或路段的交通安全态势一般。1 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GA／T960—20114．2气象条件4．2．1雾雾天环境下的交通安全态势等级见表1。表1雾天环境下的交通安全态势等级表态势等级气象条件Ⅳ级轻雾，能见度大于200m，小于等于500mⅢ级大雾，能见度大于100m，小于等于200mⅡ级浓雾，能见度大于50m，小于等于100mI级强浓雾，能见度小于等于50m4．2．2雨雨天环境下的交通安全态势等级见表2。表2雨天环境下的交通安全态势等级表态势等级气象条件大雨，降水量大于等于25mm／d，小于等于49．9mm／dⅣ级或能见度大于200m，小于等于500m暴雨，降水量大于等于50mm／d’，J、于等于99．9mm／dⅢ级或能见度大于100m，小于等于200m大暴雨，降水量大于等于100mm／d，小于等于200mm／dⅡ级或能见度大于50m，小于等于100mI级特大暴雨，降水量大于200mm／d或能见度小于等于50m4．2．3风风环境下的交通安全态势等级贼3。表3风环境下的交通安全态势等级表态势等级气象条件Ⅳ级大风．7～8级，风速大于等于13．9m／s，小于等于20．7m／sⅢ级狂风，9～10级，风速大于等于20．8m／s，小于等于28．4m／sⅡ级暴风，11级，风速大于等于28．5m／s，小于等于32．6m／sI级台风，大于等于12级，风速大于等于32．7m／s4．2．4冰冻冰冻环境下的交通安全态势等级见表4。2 表4冰冻环境下的交通安全态势等级表GA／T960一2011态势等级气象条件Ⅳ级24h内可能出现对交通有影响的道路结冰Ⅲ级12h内可能出现对交通有影响的道路结冰Ⅱ级6h内可能出现对交通有较大影响的道路结冰I级2h内可能出现或者已经出现对交通有很大影响的道路结冰雪天环境下的交通安全态势等级见表5。表5雪天环境下的交通安全态势等级表态势等级气象条件小雪，降雪量大于等于0．1mm／d，小于等于2．4mm／d，或能见度大于200132，小于等于Ⅳ级500m，或积雪厚度小于等于3cm中雪，降雪量大干等于2．5mm／d，小于等于4．9mm／d，或能见度大于100m，小于等于Ⅲ级200112或积雪厚度大于3cm，小于等于5am大雪，降雪量大于等于5．0mm／d，小于等于9．9mm／d，或能见度大于50m，小于等于Ⅱ级100m，或积雪厚度大于5cr／l，小于等于8cmI级暴雪，降雪量大于等于10mm／d，或能见度小于等于50m，或积雪厚度大于8cm4．3交通流状态4．3．1流量突变流量突变情况下的交通安全态势等级见表6。表6流量突变下的交通安全态势等级表态势等级路段小时流量比上一小时流量或日变通量比上周该天流量Ⅳ级上升幅度大于15％，小于等于30％Ⅲ级上升幅度大于30％，小于等于45％Ⅱ级上升幅度大于45％，小于等于60％I级上升幅度大于60％4．3．2路段车速差路段不同车速差情况下的交通安全态势等级见表7。 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GA／T960一2011表7车速差下的交通安全态势等级表态势等级路段车速差值Ⅳ级大于15km／h，小于等于20km／hⅢ级大于20km／h，小于等于25km／hⅡ级大于25km／h，小于等于30km／hI级大于30km／h4．3．3路面车型构成路面车型构成比例情况下的交通安全态势等级见表8。表8路面车型构成比例条件下的交通安全态势等级表态势等级白天大型车占总流量的比值Ⅳ级大于20％，小于等于3；％Ⅲ级大于35％，小于等于50％Ⅱ级大于so％，小于等于6j蟛I级大于6j％4．4交通事件交通事件情况下的交通安全态势等级见表9。表9交通事件情况下的交通安全态势等级表态势等级交通事件下的路段剩余通行能力值Ⅳ级大于设计通行能力的80％Ⅲ级大于设计通行能力的50％，小于等于80％Ⅱ级小于等于设计通行能力的50％I级．单向交通阻断4．5交通违法行为交通违法行为量上升情况下的交通安全态势等级见表10。表10交通违法行为交通安全态势等级表态势等级交通违法行为量月环比上升比例值违法行为类别Ⅳ级大于10％，小于等于20％Ⅲ级大于20％，小于等于30％超速、不按规定车道行驶、违法Ⅱ级大于30％，小于等于40％停车、逆行、违法超车、倒车等I级大于40％4 4．6历史交通事故历史交通事故数量上升情况下的交通安全态势等级见表11。袭11交通事故数量交通安全态势等级标准表GA／T960—2011态势等级交通事故数量月环比上升比例值Ⅳ级小于等于10％Ⅲ级大于10％，小于等于20％Ⅱ级大于20％，小于等于30％I级大于30％4．7公路条件4．7．1公路安全设施公路安全设施不同缺失程度情况下的交通安全态势等级见表12。表{2公路安全设施缺失情况下的交通安全态势等级表态势等级公路安全设施缺失率Ⅳ级小于等于10％Ⅲ级大于10％，小于等于20％Ⅱ级大于20％，小于等于30％I级大于30％4．7．2公路危险点(段)公路危险点(段)数量增长情况下的交通安全态势等级见表13。表13公路危险点(段)数量增长的交通安全态势等级标准表态势等级六个月公路危险点(段)数量上升比例值Ⅳ级小于等于10％Ⅲ级大于lo％，小于等于20％Ⅱ级大于20％，小于等于30％I级大于30％5交通安全态势评估5．1单项评估单项评估见4．2、4．3、4．4、4．5、4．6、4．7中规定的指标进行评估， GA／T960—20115．2综合评估依据评估对象，参照多因素组合条件下的权重值，综合评估公路交通安全态势等级。多因素组合条件下的权重值参见表14。综合评估的方法采用模糊综合层次分析法、主成分分析法、层次分析法。模糊综合层次分析法参见附录A，主成分分析法参见附录B，层次分析法参见附录c。表14公路交通安全态势评估指标权重参考表影响因素权重值达到I级时是否预警雾o．13是雨0．13是气象条件风0．13是冰冻o．13是雪O．13是流量突变o．05交通流状态路段车速差O．05路面车型_陶成o．05交通事件010是交通违法行为o．03历史交通事故o．05公路安全设施o．01公路条件公路危险点(段)001 A．1评语集合y的确定附录A(资料性附录)模糊综合层次分析法GA／T960—2011要正确评价一个具体对象，应先对这个对象给出适当评语，将评价等级从高到低划分为四级，第一级表示影响严重程度等级最高，第二级表示影响严重程度高于平均水平，第三级表示影响严重程度低于平均水平，第四级表示影响严重程度最低。确定其模糊评语集为：y一{”，，”：，地，轧)。模糊评判标准如表A．1所示，表A．1中各界限值根据前述指标的分析，参考相关规范、研究成果以及专家评估来划定。表A．1公路交通安全态势评估指标模糊评判标准公路交通安全态势等级影响因素雾5～44～33～22～1雨5～44～33～22～l气象条件风5～44～33～22～1冰冻5～44～33～22～1雪5～44～33～22～l流量突变5～44～33～22～l交通流状态路段车速差5～44～33～22～1路面车型构成5～44～33～22～1交通事件5～44～33～22～1交通违法行为5～44～33～22～1历史交通事故5～44～33～22～1公路安全设施5～44～33～22～l公路条件公路危险点(段)5～44～33～22～1A．2模糊隶属度矩阵R的确定如果各评价等级的界限值如表A．2所示，“～r。，分别为公路交通突发事件威胁程度指标，i相对于评语集一级至四级的隶属函数，z为被评价对象的指标值，则半梯形与梯形隶属函数的公式如公式(A．1)～公式(A．4)，各指标的隶属度可根据下列线性方程构造的隶属函数求解，见表A．2。表A．2线形方程隶属函数求解I功ad～nd口n～口-‘5～44～33～22～1 GA／T960—2011f1rn—l；二堕I口12一od0nn—Z口i2一口dZ一口．j口“一n：iOz>-口；2口，2≥z≥naz<Ⅱdz>4d口。1：≥z>口n口口≥z>口d口d≥工>口“z≤口“z：>口；2Oz>nd“一J等钆≥z≥口。⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一(A．4)’’4—1i=i钆声2声。“⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一(·4)l1z<％由以上隶属函数确定模糊综合评判矩阵。例如计算r。。和砌如下：“，4知=4>3Ir，a=舞=箸一o％，5孰乩5>4嘞=音一臀姐5由此可得各模糊评判矩阵R，、R、飓、风如下：肛㈤R3=010．4A．3各指标权重集合w的确定0．60．20．710O0．60．4010．40．81R=匡A·3·1模糊综合评判函数总与一个权向量有关，对于不同等级不同类型的路段，公路交通设施各项指标对其运营安全性的影响效果不同，这种不同在评价过程中主要体现在各指标的权重不同，应针对各类型路段分别建立权重集合。A·3-2权重集合可通过层次分析法得到。层次分析法是研究带主观不确定性问题的一种行之有效的8)12A(。一～，一一。。A口>％工z，≈知《口nO1lo：；呲ooo。o10O0O010 GA／T960—2011方法，采用1～9标度法构造判断矩阵进行计算，对于不能确定的判断，保留空缺，通过一定的数学手段，依据已有项进行填补。然后，求解判断矩阵的特征根，计算最大特征根A⋯找出它所对应的特征向量w，即为同一层各指标相对于上一层指标的相对重要性的排序权重，然后进行一致性检验。Saaty建议的重要性语言量化标度见表A．3。表A．3重要性语言量化标度因素X，Y相比较说明，(I，y)f(Y。I)z与Y同等重要z，Y对总目标有相同的贡献l1z与Y稍微重要i的贡献率稍大于J，但不明显31／3X比Y明显重要z的贡献率明显大于y，但不十分明显51／5z比Y十分重要z的贡献率十分明显大于Y，但不特别突出71／7z比Y极其重要X的贡献率以压倒优势大于Y91／9z比Y处于上述两相邻判断之间相邻两判断的折中2，4，6，81／Z，I／4，1／6，1／8A．3．3采用层次分析法确定权重的步骤如下：a)构造判断矩阵，判断矩阵的构造主要考虑各项指标的相对重要性，根据工程经验和专家判断，采用1～9标度法构造判断矩阵；b)计算权重系数，求出判断矩阵的最大特征根对应的特征向量，经归一化得各指标的权重系数；c)一致性检验，由b)得到的权重分配是否合理，还需要对判断矩阵进行一致性检验，检验使用公式(A．5)：CR—CI／RI⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(A．5)CI一生掣n—l式中：CR——判断矩阵的随机一致性比率；CI——判断矩阵的一般一致性指标；RI——判断矩阵的平均随机一致性指标，其值参见表A．4。表A．4判断矩阵的RI值n123456789RIOoo．580．901．121．241．321．411．45当判断矩阵的CR<0．1时或^。；一n，CI=0时，认为其具有满意的一致性，否则需调整判断矩阵中的元素使其具有满意的一致性。A．4计算公路交通安全态势综合评估等级通过现场调查、测定和专家评估，获得公路交通安全态势各项指标的评价值，经过A．1～A．3步骤可以得到各项指标对各等级的隶属度评价矩阵R和权向量w，则模糊评价结果D可写成：D=W·R，9 GA／T960—2011即(d1d2d3d4)=(∞l∞2W3毗)·采用最大隶属度原则，若d。=max(d。，d：，d。，d；)，则公路交通安全态势综合评估等级为k级。若给各等级赋予一定的数值：s={¨跏∞轧}={4．5，3．5，2．5，1．5)，则该公路交通安全态势评分值为F—D·S。10 B．1对样本数据的标准化附录B(资料性附录)主成分分析法设有n个样品，P个指标，得到的原始资料矩阵：fyuy12⋯，l，Y—p挑2⋯弘’Lynl，以⋯，_’GA／T960—2011为了实现样本数据的标准化，应求样．本数据的平均和方差。样本数据的标准化是基于数据的平均和方差进行的。因为在实际应用中，往往存在指标的量纲不同，所以在计算之前须先消除量纲的影响，而将原始数据标准化。对数据矩阵l，作标准化处理，即对每一个指标分量作标准化变换，变换公式为：耻必Sj㈢篆：a式中：样本均值为：Fz一去善y*样本标准差为：s；一√刍苫(k巧∥得标准化后的数据矩阵：B．2计算相关矩阵X—Z11Z12Z21Z2z}：。u．27nlZ^2对于给定的n个样本，求样本间的相关系数。相关矩阵中的每一个元素由相应的相关系数表示。式中R=艇7=～：i兰T宴x。x目～。；j白机“～协广．。● GA／T960—2011B．3求特征值和特征向量设求得的相关矩阵为R，求解特征方程：lR—A。I一0通过求解特征方程，可得到Tn个特征值(i=1～m)和对应于每一个特征值的特征向量口。一(口¨n：z，⋯，nb)i一1～m且有A。≥也≥A。≥^。≥O。设相应^1的特征向量A：一(口“"口"⋯，口“)i一1～mB．4求主成分(取线性组合)B．4．1主成分数学模型根据求得的m个特征向量，m个主要成分分别为：F1一。11zl+劬2224-·F2一口2121+a22X2+·F。一a。1．7C1+Clm2X2+⋯+a。pz，上式就是主成分分析的模型，其通式为：F．一anzl+口口X2+⋯+a。。z。i一1，2，⋯，m称F1是第一主成分，^是第二主成分，⋯⋯，F，是第i主成分。求各主成分的关键是求特征根(A)及其相应的特征向量(a)。主成分分析以较少的m个指标代替了原来的户个指标对系统进行分析。B．4．2贡献率定义称—；L为第一主成分的贡献率。这个值越大，表明第i主成分综合信息的能力越强。∑^。i=I∑A。称二iL为前m个主成分的累计贡献率。表明取前几个主成分基本包含了全部测量指标所具有信∑A。‘’息的百分率。保留多少个主成分取决于保留部分的累积方差在方差总和中所占百分比(即累计贡献率)，它标志着前几个主成分概括信息之多寡。实践中，粗略规定一个百分比便可决定保留几个主成分；如果多留一个主成分，累积方差增加无几，便不再多留。若m个主成分的累计贡献率超过85％，则认为前m个主成分基本包含了原来指标信息，一般选取累积贡献率达到85％以上时的因子个数。 C．1确定评估指标层次结构附录C(资料性附录)层次分析法根据交通安全态势的影响因素建立评估指标层次。如图c．1所示。高速公路交通安全态势评估等级(A气篙件lI交霉瑟态ll交器件Il交通篙行为l『丽露薯1r虿菩酽流是烈l交鬻妒Jl交絮誓为lI历里麓产GA／T960一2011说明：A为交通安全综合评价值；第一层包括6个因素。B1，B2，B3，B4，B5，B6六个因素分别表示不同的指标值，即A={B1，B2，B3，B4，B5，B6)一{气象条件，交通流状态，交通事件，交通违法行为，历史交通事故，公路条件)。第二层包括13个因素。C1，C2，c3，c4，C5，C6，C7，C8，C9，Clo，Cll，C12，C13分别表示不同性质的指标集，即B1一{C1，C2，c3，c4，c5>之(雾，雨，风，冰冻，雪)，B2={C6，C7，C8)；{流量突变，路段车速差，路面车型构成)，B3一{C9)一{交通事件)，IM={CIo}一{交通违法行为)，BS={Cll}一{历史交通事故)，B6={C12，C13)一{公路安全设施，公路安全点(置)}。‘。c．2构造判断矩阵并赋值图C．1评估层次结构根据评估指标层次结构构造判断矩阵。构造判断矩阵的方法是：每一个具有向下隶属关系的元素(被称作准则)作为判断矩阵的第一个元素(位于左上角)，隶属于它的各个元素依次排列在其后的第一行和第一列。然后，填写判断矩阵，向填写人(专家)反复询问：针对判断矩阵的准则，其中两个元素两两比较哪个重要，重要多少，对重要性程度按1～9赋值。重要性标度含义见表C．1。拳圣㈣雾㈣=雨㈣=风㈣=糯㈣=雪㈣ GA／T960—2011表C．1重要性标度含义重要性标度含义1表示两个元素相比，具有同等重要性3表示两个元素相比，前者比后者稍重要5表示两个元素相比，前者比后者明显重要7表示两个元素相比，前者比后者强烈重要9表示两个元素相比，前者比后者极端重要2．4，6，8表示上述判断的中间值倒数若元素i与元素j的重要性之比为n。，则元素J与元素t的重要性之比为a，一1／a。设填写后的判断矩阵为A一(口i)⋯，判断矩阵具有如下性质：a)n。>O；b)4j一1／ai；c)口。一1。根据上面性质，判断矩阵具有对称性，因此在填写时，通常先填写d。一1部分，然后再仅需判断及填写上三角形或下三角形的丛!!；也个元素。在特殊情况下，判断矩阵可以具有传递性，即满足等式：8i×8p一口4当上式对判断矩阵所有元素都成立时，则称该判断矩阵为～致性矩阵。判断矩阵见表C．2。表C．2判断矩阵AB1B2B3B4B5B6B1B2B3B4B．5B6C．3计算权向量与检验对于填写后的判断矩阵，利用一定数学方法进行计算权向量。计算权向量是指每一个判断矩阵各因素针对其准则的相对权重。计算权向量有特征根法、和法、根法、幂法等，这里简要介绍和法。和法的原理是，对于一致性判断矩阵，每一列归一化后就是相应的权重。对于非一致性判断矩阵，每一列归一化后近似其相应的权重，在对这n个列向量求取算术平均值作为最后的权重。具体的公式是：14 GA／T960—2011"，一上PjL“’1∑n^函需要注意的是，在层层排序中，要对判断矩阵进行一致性检验。在特殊情况下，判断矩阵可以具有传递性和一致性。一般情况下，并不要求判断矩阵严格满足这一性质。但一个正确的判断矩阵重要性排序是有一定逻辑规律的，例如若A比B重要，B又比c重要，则从逻辑上讲，A应该比C明显重要，若两两比较时出现A比C重要的结果，则该判断矩阵违反了一致性准则，在逻辑上是不合理的。因此在实际中要求判断矩阵满足大体上的一致性，需进行一致性检验。只有通过检验，才能说明判断矩阵在逻辑上是合理的，才能继续对结果进行分析。一致性检验的步骤如下：第一步，计算一致性指标cI(consistencyIndex)c-一朵早第二步，查表确定相应的平均随机一致性指标RI(RandomIndex)据判断矩阵不同阶数查下表，得到平均随机一致性指标RI。例如，对于5阶的判断矩阵，查表C．3得到RI=1．12表C．3平均随机一致性指标RI(1000次正互反矩阵计算结果)矩薄阶数1z。ts78R10。o．52o．89|1．121．26l361．41矩阵阶数910111213|14ljR11461491．521．541．56}1．581．59第三步，计算一致性比例CR(consistencyRatio)并进行判断CRKCIl当CR<0．1时，认为判断矩阵的一致性是可以接受的；当CR>0．1时，认为判断矩阵不符合一致性要求，需要对该判断矩阵进行重新修正。第四步，层次总排序与检验总排序是指每一个判断矩阵各因素针对目标层(最上层)的相对权重。这一权重的计算采用从上而下的方法，逐层合成。第二层的单排序结果就是总排序结果。假定已经算出第k一1层m个元素相对于总目标的权重”““)=[”r”，"F”，⋯，w：_1’]7，第k层n个元素对于上一层(第k层)第J个元素的单排序权重是声尹一--LP(。k，’，户字，⋯，p窘]7，其中不受j支配的元素的权重为零。令P“’一[pP，p尹，⋯，p，]，表示第k层元素对第k一1层个元素的排序，则第k层元素对于总目标的总排序为：叫“’一[伽i”，叫≯，⋯，∞，]7一P“’研‘扣”或同样，也需要对总排序结果进行一致性检验。假定已经算出针对第^一1层第J个元素为准则的cI尹、RI，和cR，，J一1，2，⋯，m，则第k层的综合检验指标：15叫m鳄，，∑Hm|l一)Z甜 GA／T960—2011cI：”一(cI；”，cI≯，⋯，cI≯)w“RI{”一(RIP，RI≯，⋯，RI?)训‘CR⋯一紧当CR“’