跨江特大桥事故特征分析与致因解析.pdf
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1、为改善高速公路桥梁路段的交通安全水平,本研究基于飞云江大桥实车数据,从事故发生类别、方向、时空分布等方面分析事故特征.建立交通状态影响下的事故发生模型,定量解析事故致因.结果表明,追尾碰撞是桥梁交通事故中最为常见的;桥梁事故发生的时间与出行需求有着密切的联系;事故更多地发生在桥中段.各交通状态变量单独对交通事故的影响较小,但流量与车头时距会共同作用于交通事故的发生,在进行桥梁管控过程中需要同时考虑这 2 个因素的影响.本研究有助于提高桥梁路段运营期间的交通安全水平.关键词:跨江特大桥;事故特征;致因分析中图分类号:U 491文献标志码:A文章编号:2096鄄3432(2023)04鄄047鄄0
2、6收稿日期:2022鄄09鄄20.作者简介:邹晓芳(1987),女,工程师,硕士,研究方向为交通运输安全.E鄄mail:.Analysis of the Characteristics and Causes of Crashes on SpecialCross鄄River BridgesZOU Xiaofang1,WANG Yuejia2,DAI Yibo2,YANG Peidong1(1.China Merchants New Intelligence Technology Co.Ltd.,Beijing 100070,China;2.The Key Laboratory of Transp
3、ortation Engineering Beijing University of Technology,Beijing 100124,China)Abstract:In order to improve the traffic safety of highway bridge sections,this study analyzes the crashcharacteristics in terms of crash type,direction,and spatial and temporal distribution based on the actualtraffic data of
4、 Feiyunjiang Bridge.The crash occurrence model under the influence of traffic conditions isestablished to quantitatively analyze the causes.The results show that rear鄄end collisions are the mostcommon on bridge segments;the timing of bridge crashes is closely related to travel demand;and crashesoccu
5、r more often in the middle section of the bridge.Each traffic state variable alone has a small effect ontraffic crashes,but traffic flow and headway can jointly contribute to the occurrence of traffic crashes,andthe influence of both factors needs to be considered in the process of bridge control.Th
6、is study identifiescountermeasures that can help improve the traffic safety during the operation of bridge sections.Key words:cross鄄river bridge;crash characteristics;cause analysis0摇 引言随着交通强国战略的不断深入作为交通网络关键节点的桥梁被大量兴建,根据交通运输行业发展统计公报数据显示截至 2021 年末,全国公路桥梁约196郾 11 万座,较上年末增加约 5郾 3%,公路桥梁于2021 年末有共 7 380郾
7、 21 万延米,比上年末增加了.桥梁的数量与日俱增,为交通出行及货物运输提供便利,但同时在桥梁上所发生的事故数也在增长,并且由于桥梁路段的特殊性,其发生事故所带来的人员伤亡及财产损伤程度比一般公路事故更严重1.桥梁上会出现车辆追尾事故、危化品车辆事故、因中交摇 通摇 工摇 程2023 年央隔离带缺失使失控车辆撞击对向车辆等事故,事故严重程度一般较大,事故发生频率比普通高速公路高.跨江桥作为桥梁中 1 个重要分支,具有跨度长、架空高、封闭性强等特点2,相比于一般公路桥梁,通常事故严重程度更高,救援难度更大.如安徽铜陵长江大桥发生车祸,大客车险些坠江,小轿车内3 人死亡;2021 年松花江大桥 3
8、 车相撞,1 人当场身亡,货车撞开护栏悬在半空等跨江桥梁交通事故.桥梁事故的发生还与桥梁位置有关,桥梁事故一般发生在桥梁进入的路面过渡段3,桥梁事故数量与桥梁道路路面结构及车道数量具有一定相关性4,桥梁事故数量与桥梁长度有一定相关性,研究发现:长桥中间路段事故率最低、进入桥梁时比驶离桥梁发生事故率高5,由于桥梁跨度大以及封闭性特性,构建基于桥梁车辆火灾事故桥梁结构性能设计框架6.由于跨江桥梁不同于普通公路桥梁强风对桥梁车辆事故有一定影响7.以台州大桥为例,对跨江桥车辆危险化学品事故进行研究分析,得出应对此事故的措施8.综上,目前针对桥梁交通事故的研究确实可为桥梁事故风险防控提供借鉴,但其统计分
9、析维度普遍较少,主要聚焦于桥梁事故发生位置及某类车辆事故进行分析,对于桥梁交通运行相关参数对桥梁事故的影响分析及量化表征较少,特别是针对跨江桥这种风险程度高、救援难度大的桥梁类型.本文聚焦于跨江桥,以飞云江大桥为例,基于该桥梁附近雷达及门架视频设备记录的交通运行状态数据及事故数据,对 2021 年实车运行事故进行汇总分析,提取 2021 年飞云江大桥事故发生类别、方向以及时空分布特征.对飞云江大桥 1 a 内事故进行整理总结,利用典型相关性分析方法研究事故发生数量与流量、平均速度、平均车头时距及平均时间占有率 4 个交通状态参数的相关程度,并利用高斯多项式拟合方法构建交通状态影响下的事故发生模
10、型,量化交通运行参数对桥梁路段事故的影响程度.本研究揭示了桥梁这一特殊风险路段的事故特征,为桥梁交通事故影响因素提供量化分析思路,有助于针对桥梁路段交通事故开展更加精准的预测与防控.1摇 数据采集及分析方法1郾 1摇 数据采集数据来源于飞云江大桥 2021 年事故统计信息,采集周期为 1 a,采集地点为浙江省瑞安市飞云江大桥(如图 1 所示).主要利用门架视频监测和雷达设备对桥梁数据进行采集,门架视频监测主要对桥上事故数据进行采集,雷达主要针对桥梁交通运行状态数据进行采集,采集频率为 5 min.图 1摇 飞云江大桥摇摇 摇 对门架视频监测设备和雷达设备监测数据种类的不同进行划分,并将其具体监
11、测的数据字段汇总见表 1.1郾 2摇 方法1郾 2郾 1摇 典型相关性分析典型相关分析由 Hotelling 首次提出9,首先在每组变量中找出变量的线性组合,一般设 X1,X2,Xp和 Y1,Y2,Yq2 组相互关联的随机变量,参考主成分分析思想分析每组变量线性组合的关联性,最好到达2 组的线性组合之间相关系数最大,即:U1=a1X1+a2X2+apXp劬aT1X(1)V1=b1Y1+b2Y2+bqYq劬bT1Y(2)再选取 1 组与前期选择组合不相关的线性组合,使其与选定组合进行配对,比较配对组别中相关系数最大的 1 组,将 2 组变量之间的相关性都提取完成后才结束选取配对,不然一直重复上述
12、步骤.通过此过程筛选出配对的线性组合称为典型变量,他们的相关系数称为典型相关系数.典型相关系数越高说明这 2 组变量之间联系强度越强,因此典型相关系数是 1 个重要指标.84摇 第 4 期邹晓芳,等:跨江特大桥事故特征分析与致因解析表 1摇 数据采集方法和字段采集方式数据类型数据字段门架事故数据日期时间方向事故类型事故地点雷达交通运行状态数据流量平均速度平均时间占有率平均车头时距1郾 2郾 2摇 多项式拟合当对某一数据进行拟合时,可采用多项式拟合方法,多项式拟合一般形式为:y=p0 xn+p1xn-1+p2xn-2+p3xn-3+pn(3)假设拟合得到的多项式如下:f(x)=p0 xn+p1x
13、n-1+p2xn-2+p3xn-3+pn(4)则拟合函数与真实结果的差方如下:loss=(y1-f(x1)2+(y2-f(x2)2+(yn-f(xn)2(5)多项式拟合的关键是找到 1 组 p0-pn,使拟合方程得到的数值与实际数值尽可能地符合,其中拟合函数与真实结果差方最为检验多项式拟合优度的重要指标,即 loss 的值越小说明多项式拟合程度越好,拟合数值更接近于真实值.2摇 飞云江大桥事故特征统计分析采集飞云江大桥 2021 年事故数据信息,主要对事故发生类型、事故发生方向、事故时空分布 3 方面进行统计分析.2郾 1摇 事故类型分析基于飞云江大桥 2021 年事故信息,分析事故类型占比,
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