1 問題的提出
    2003年高達(dá)十幾萬的交通事故死亡人數(shù)，充分揭示了約占世界20％人口，但只擁有世界1.5％機(jī)動(dòng)車輛的中國(guó)道路安全的嚴(yán)峻形勢(shì)。如以當(dāng)量機(jī)動(dòng)車數(shù)計(jì)算，中國(guó)交通事故死亡率為美國(guó)的30倍左右(美國(guó)擁有世界5％的人口，卻占有世界20％的機(jī)動(dòng)車輛，但每年交通事故死亡人數(shù)只有42 000)  。隨著中國(guó)私人汽車銷售量的激增、城市化進(jìn)程和公路建設(shè)的快速擴(kuò)張，我國(guó)的整體道路交通系統(tǒng)在逐年膨脹之中。它給國(guó)民帶來前所未有的機(jī)動(dòng)性的同時(shí)，相伴生的負(fù)面效應(yīng)，交通安全的壓力也與日俱增。

    筆者認(rèn)為，從目前開始，應(yīng)將道路安全和道路建設(shè)同等重視，才能降低交通事故對(duì)人民生命與財(cái)產(chǎn)安全上造成的巨大損失，從而顯示中國(guó)做大國(guó)強(qiáng)國(guó)的氣魄和水平。

    道路交通是由人車路組成的一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)的三個(gè)部分之間的相互關(guān)系不協(xié)調(diào)就會(huì)造成道路安全問題。國(guó)外所提倡的道路安全"三E"(Education，Enforcement and Engineering)就是要從駕駛?cè)藛T的教育，執(zhí)法和工程(道路及車輛)的方法上人手來提高道路安全水平。本文作者均為國(guó)內(nèi)外從事道路工程多年的研究人員，在此從工程角度為我國(guó)道路安全的發(fā)展進(jìn)行一定的探討。

    2 道路交通事故的統(tǒng)計(jì)學(xué)本質(zhì)性研究及關(guān)鍵指標(biāo)的提取
    一般說來交通事故是一小概率事件其特性可用概率統(tǒng)計(jì)模型來描繪。

    其中：P(n≤N)--某路段交通事故發(fā)生次數(shù)等于或小于N的概率
    n--年交通事故發(fā)生頻率(隨機(jī)變量)
    f(n)--隨機(jī)變量n的概率密度分布函數(shù)
    μ--事故發(fā)生次數(shù)(隨機(jī)變量n)的期望值

    這一公式給予我們的啟示是道路交通事故是小概率的隨機(jī)事件，它的發(fā)生頻數(shù)的波動(dòng)是非常正常的現(xiàn)象。如果簡(jiǎn)單地采用交通事故率作為判定道路安全的標(biāo)準(zhǔn)，則會(huì)造成一定的誤導(dǎo)。這其中的起因是"回歸均數(shù)"(Regression to the Mean)的現(xiàn)象。這方面一個(gè)典型的案例來自于美國(guó)舊金山1 000多個(gè)路口的安全調(diào)查的結(jié)果，數(shù)據(jù)見表1所示。在這個(gè)調(diào)查中，研究人員發(fā)現(xiàn)即使在沒有實(shí)施任何改進(jìn)措施的背景下，高事故發(fā)生率的地點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生下一年交通事故次數(shù)下降的結(jié)果，研究者認(rèn)為這是交通事故隨機(jī)波動(dòng)，以及駕駛?cè)藛T對(duì)于事故多發(fā)地點(diǎn)的本能的謹(jǐn)慎所導(dǎo)致的，它不能說明這些交叉口的安全性能已經(jīng)實(shí)質(zhì)性地改善，因?yàn)槿舾蓵r(shí)段后其交通事故次數(shù)還有回升。

    "回歸均數(shù)"的現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致過高或過低估計(jì)項(xiàng)目的改進(jìn)效用。從這一事例中獲得的信息是，任何具有隨機(jī)事件特性的指標(biāo)，其某一時(shí)段或某一地點(diǎn)的單一的樣本部不能夠直接用于表征這一事物的本質(zhì)規(guī)律，而具有代表性的指標(biāo)其實(shí)是這一隨機(jī)變量的期望值μ，它反映了經(jīng)過時(shí)間與空間跨度后的道路交通事故的趨勢(shì)性、集聚性以及平均程度等概念。交通事故的期望值μ也不再只是描述事故水平的變量，它體現(xiàn)的是一個(gè)地點(diǎn)的穩(wěn)定的、收斂的事故形態(tài)，而這其實(shí)是該地點(diǎn)的安全性能的外在表征。

    由此可推知，道路交通事故歷史數(shù)據(jù)的期望值μ可以作為表征道路安全性能的關(guān)鍵指標(biāo)，同時(shí)它也是衡量道路交通安全改善措施有效性的指標(biāo)。

    3 道路安全性能的相關(guān)因素集
    影響交通安全的因素是多樣的，涵蓋了從道路基礎(chǔ)設(shè)施、交通流到交通管理方案的諸多方面。
    某一給定路段年交通事故發(fā)生次數(shù)的期望值(均數(shù))可用下列數(shù)學(xué)模型來表示：
    式中，μn為道路交通事故的期望值；X1、X2、……、Xn，為道路交通事故的相關(guān)影響因素。上述模型概括了道路交通事故的本質(zhì)性的規(guī)律，即道路交通事故的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)本身是一個(gè)隨機(jī)變量，但其期望值與許多影響因素之間能夠建立相關(guān)模型。由于該期望值是道路安全性能的表征，因此這種模型構(gòu)成了道路交通性能的相關(guān)因素體系。以下將分類探討該因素體系中的核心指標(biāo)及其影響安全性能的作用方式。
    3.1 道路安全性能的交通流特征指標(biāo)
    3.1.1 交通量
    一般說來，日交通量是影響年交通事故發(fā)生次數(shù)的最主要因素。但是研究表面，道路交通安全的性能與該路的交通負(fù)荷程度并不呈現(xiàn)單調(diào)遞增的變化趨勢(shì)。交通量與交通事故率的關(guān)系如圖2-1所示：

    圖中，道路交通事故率  

    即它是交通事故數(shù)N，相對(duì)于交通量V、長(zhǎng)度L的相對(duì)比率。

    3.1.2 車速分布
    速度是公認(rèn)的評(píng)價(jià)道路交通服務(wù)質(zhì)量的重要指標(biāo)。國(guó)內(nèi)近年來已有科研人員在進(jìn)行這方面研究工作，但內(nèi)容主要是集中在揭示探討設(shè)計(jì)速度與運(yùn)營(yíng)速度的關(guān)系(平均速度或85th速度)及相鄰路段速度一致性的預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)問題。而對(duì)在道路安全中起重要作用的車輛行駛速度分布的研究還尚未引起應(yīng)有的重視。
    車速的不同是由人之間或人車單元之間的差異而造成的。這種差異對(duì)車速分布的影響程度會(huì)隨著道路環(huán)境和車輛組成而變化。車輛間的行駛速度差異越大，發(fā)生交通事故的風(fēng)險(xiǎn)就越大。平均速度或85th速度相等的兩個(gè)路段，車速差異大(車速分布的方差大)的路段，其事故發(fā)生期望值會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于車速差異小的路段。
    揭示探討車輛行駛速度的分布與道路設(shè)計(jì)及道路安全的關(guān)系是非常重要的。它可以構(gòu)筑起道路設(shè)計(jì)與交通安全之間的媒介指標(biāo)。

    3.2 道路設(shè)計(jì)要素
影響交通安全的道路設(shè)計(jì)的主要因素集中在諸如路面寬、路肩寬。路側(cè)凈空、平曲線的半徑及曲度，縱曲線坡度及長(zhǎng)度、與其它道路交叉的密度等方面．交叉口的設(shè)計(jì)和交通控制方式也會(huì)對(duì)交通事故發(fā)生次數(shù)有一定影響。
    例如，描述平面曲線設(shè)計(jì)與交通事故數(shù)之間的相關(guān)關(guān)系的Zeeger模型：
A為預(yù)測(cè)事故數(shù)；L為曲線長(zhǎng)度，V為交通量；D為平曲線的曲度；S表述曲線上是否有緩和曲線，無緩和曲線，S為0，有緩和曲線，S為1；N／為行車道寬度(包括路肩寬度在內(nèi))。
Zeeger模型所描述的是平面曲線中的曲度，曲線長(zhǎng)度。有無緩和曲線，在特定的交通量水平下，所對(duì)應(yīng)得到的預(yù)期交通事故數(shù)。從模型中可以得出，平曲線路段的預(yù)測(cè)事故數(shù)的基本規(guī)律是隨著曲線長(zhǎng)度、曲度的增加增大，隨著緩和曲線的設(shè)置，以及行車道寬度的增加而減少。
    道路設(shè)計(jì)中的安全要素還包括沿線交通工程設(shè)施的設(shè)計(jì)、交通工程設(shè)施與道路線形設(shè)計(jì)的適配性等，這方面也是決定駕駛行為，進(jìn)而影響行車安全的重要指標(biāo)之一，尤其是標(biāo)志、標(biāo)線，誘導(dǎo)設(shè)施等，與道路主體構(gòu)造物共同構(gòu)成了駕駛員的視覺信息界面，這是決定駕駛信息負(fù)荷度的主要來源。而長(zhǎng)期的研究表明，駕駛信息負(fù)荷度與行車安全具有顯著的相關(guān)關(guān)系。

    3.3 路側(cè)設(shè)計(jì)要素
    路側(cè)安全設(shè)計(jì)(Roadside Safety Design)是在六十年代末期，世界各國(guó)公路建設(shè)發(fā)展比較快的時(shí)候得到重視的。路側(cè)一般定義為路面邊緣以外的區(qū)域，其安全設(shè)計(jì)是公路設(shè)計(jì)中一種較新的理念。路側(cè)安全設(shè)計(jì)的重要性是建立在對(duì)大量交通事故數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上的。據(jù)發(fā)達(dá)國(guó)家的事故數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，至少有30％的傷亡事故是由于單個(gè)汽車沖出路外而造成的。車輛在行駛中；中出路面的事故可由下列因素造成：
    *司機(jī)的疲勞或暫時(shí)的注意力不集中；
    *超速行駛；
    *為避免和其它同向或異向行駛的車輛相撞
    *由于冰雪雨所造成的路面不利條件
    *車輛機(jī)械故障；
    *視距不足。

    4 道路安全工程的思維主線
    從工程的角度，以上述的道路安全相關(guān)因素為對(duì)象，所開展的道路的安全綜合維護(hù)與改善的項(xiàng)目，統(tǒng)稱為道路安全工程。如上所述，它是道路交通安全改善的教育、法制、工程中的重要組成部分，也是道路建設(shè)者與交通管理者的職責(zé)所在。道路安全工程的思維主線，即主要研究目標(biāo)。研究?jī)?nèi)容和研究方向，均與道路安全的相關(guān)因素集直接對(duì)應(yīng)。就目前我國(guó)的具體形勢(shì)，道路安全工程的主體內(nèi)容應(yīng)焦躁于以下幾個(gè)方面。

    4.1 建立全國(guó)一體化的道路安全數(shù)據(jù)儲(chǔ)備
    建立交通事故數(shù)據(jù)庫是揭示事故發(fā)生率與道路設(shè)計(jì)的關(guān)系，提出有效改進(jìn)方案的基礎(chǔ)。目前我國(guó)道路交通安全研究的重大障礙就是缺乏數(shù)據(jù)的采集、處理，分析的一體化的數(shù)據(jù)平臺(tái)。沒有對(duì)交通事故數(shù)據(jù)的科學(xué)分析，改進(jìn)道路安全的工作很難落到實(shí)處。這個(gè)數(shù)據(jù)系統(tǒng)必須同時(shí)具有建立起相互關(guān)聯(lián)的兩種信息：第一類，詳細(xì)的、微觀的道路交通事故信息；第二類，與道路安全相關(guān)的各項(xiàng)道路、交通、環(huán)境的屬性數(shù)據(jù)。上述任意單一類別的數(shù)據(jù)自身，都無法滿足道路安全性能的研究的需求。
    另外，國(guó)外先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)是數(shù)據(jù)信息必須倉儲(chǔ)化(Inventory)，即是以便捷。高效的平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)加以存儲(chǔ)和管理。長(zhǎng)期的實(shí)踐表明，零散、不同介質(zhì)、互不關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)幾乎是道路安全研究中的最大障礙。
    現(xiàn)階段較先進(jìn)的是以地理信息系統(tǒng)(GIS)為平臺(tái)，組織和管理道路安全相關(guān)數(shù)據(jù)，使道路交通事故數(shù)據(jù)、道路安全相關(guān)數(shù)據(jù)以圖形化的空間組織形式加以整合。與此同時(shí)，在數(shù)據(jù)功能模塊的設(shè)計(jì)中，強(qiáng)調(diào)多對(duì)象的理念，即將包括視頻、圖像。工程設(shè)計(jì)圖形、數(shù)字地模。文本數(shù)據(jù)等不同源頭的數(shù)據(jù)都以對(duì)象(Object)的格式嵌入到數(shù)據(jù)平臺(tái)中，使其整合與互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的有序與統(tǒng)一管理與應(yīng)用。

    4.2 建立道路安全手冊(cè)以科學(xué)評(píng)估道路、交通中的安全性能
    道路安全是一個(gè)實(shí)踐性很強(qiáng)的領(lǐng)域。傳統(tǒng)道路設(shè)計(jì)對(duì)安全的考慮僅限于一些基本理論計(jì)算比如最小半徑，最大超高和最小視距的要求。世界各國(guó)多年道路使用經(jīng)驗(yàn)表明，僅考慮這些道路設(shè)計(jì)的基本元素遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足道路安全的要求。道路與人，車之間的相互關(guān)系不協(xié)調(diào)而造成的道路安全問題需要在傳統(tǒng)的道路設(shè)計(jì)方法上引入新的設(shè)計(jì)理念來解決。國(guó)外在道路安全上已做了大量工作，取得了不少在實(shí)踐中證明切實(shí)有效的方法。我國(guó)正處于道路建設(shè)大發(fā)展階段，資源有限，目前道路安全方面的研究不能一開始就像有多年道路設(shè)計(jì)使用經(jīng)驗(yàn)的許多西方國(guó)家所做得那么細(xì)致深入，但我們可以借鑒國(guó)外在道路安全上的許多經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。其中，建立道路安全手冊(cè)是目前可借鑒的核心任務(wù)之一。
    制定建立道路安全手冊(cè)是道路安全工作深入發(fā)展的必然趨勢(shì)。根據(jù)國(guó)外多年的道路安全研究及實(shí)踐，道路交通安全不僅需要定性的分析，而且需要一套采用科學(xué)方法建立的，在理論上和實(shí)踐上都可行的定量分析評(píng)價(jià)的參數(shù)和方法。只有定性與定量方法相結(jié)合，才能從安全的角度出發(fā)對(duì)道路的規(guī)劃設(shè)計(jì)，維修改造、路側(cè)環(huán)境的改良提供有效的方案。這種定量分析的方法與結(jié)論的集成，即是道路安全手冊(cè)。
    道路安全手冊(cè)應(yīng)類似于道路通行能力手冊(cè)，它是評(píng)價(jià)道路安全服務(wù)水平的工具。它的目的是為從事實(shí)際工作的道路設(shè)計(jì)和管理人員提供一個(gè)定量安全分析評(píng)價(jià)的方法，使決策人員能將眼前所采取的方案與未來道路使用期間的安全水平聯(lián)系起來。
    如果建立了道路安全手冊(cè)，中國(guó)的道路安全工程將從目前的經(jīng)驗(yàn)性項(xiàng)目躍升至體系完整。方法可靠的科學(xué)分析的新層面。
在道路安全手冊(cè)的研制過程中，應(yīng)該將上述的運(yùn)行速度分布的安全研究，道路設(shè)計(jì)的安全研究等的基礎(chǔ)理論體系研究作為重點(diǎn)和突破點(diǎn)，以這些研究的核心成果構(gòu)建道路安全手冊(cè)的框架結(jié)構(gòu)。

    4.3 重視路側(cè)安全分析與路側(cè)安全治理的實(shí)踐
    無論是由上述什么原因造成車輛；中出路面的事故，安全的路側(cè)設(shè)計(jì)都會(huì)降低事故發(fā)生的概率并大大地減輕事故的嚴(yán)重性，這就形成了目前所倡導(dǎo)的"寬恕型的設(shè)計(jì)"(Forgiven Design)，它的思想前提是駕駛員的某種程度的過失應(yīng)該在道路交通系統(tǒng)中被化解，避免碰撞事件的產(chǎn)生。這就要求道路交通系統(tǒng)的安全空間更加廣闊。雖然從表面上看，沖出路面的事故主要是人和車的原因，但實(shí)質(zhì)上是人車路三個(gè)方面的關(guān)系不協(xié)調(diào)而造成的。道路工程人員必須認(rèn)識(shí)到道路使用者是不可能在駕駛技術(shù)上是百分之百的完美無缺，"寬恕型道路"的目的就是在設(shè)計(jì)中為道路使用者提供改正錯(cuò)誤的機(jī)會(huì)。七十年代末期，一些發(fā)達(dá)國(guó)家在"寬恕型道路"設(shè)計(jì)的概念已被廣泛接受的基礎(chǔ)上，開始將路側(cè)安全設(shè)計(jì)引進(jìn)，整合到道路設(shè)計(jì)的過程中。目前路側(cè)安全設(shè)計(jì)已成為提高道路安全性能的不可缺少的一個(gè)重要部分。由于我國(guó)土地資源缺乏，可供道路使用面積非常有限，路側(cè)安全設(shè)計(jì)及其優(yōu)化更為重要。
    路側(cè)安全設(shè)計(jì)內(nèi)容包括道路邊坡的坡度和地形整治、排水設(shè)施的處理、樹叢及灌木林的布局、防護(hù)欄桿、中央分隔帶(欄)、橋邊護(hù)欄、碰撞襯墩等的設(shè)置。其主旨有兩條主線：第一，盡可能防止車輛駛出路外，侵入路側(cè)區(qū)域；第二，在車輛駛出路外的不利情形下，應(yīng)在路側(cè)區(qū)域中避免碰撞的發(fā)生，或致力于減弱可能碰撞的嚴(yán)重程度。
    目前我國(guó)應(yīng)深入調(diào)查分析各地各等級(jí)道路汽車沖出路外事故的原因，針對(duì)不同原因提出減輕由路側(cè)環(huán)境造成交通事故嚴(yán)重性的措施，建立評(píng)價(jià)路側(cè)安全措施的科學(xué)方法(比如防護(hù)欄桿不同角度碰撞承受能力，反彈碰撞體的角度和力度，及其彈性變形能力的要求等)。并在此基礎(chǔ)上建立路側(cè)安全性能設(shè)計(jì)指南。路側(cè)安全設(shè)施的需要會(huì)帶起一個(gè)規(guī)模不小的商品市場(chǎng)，其產(chǎn)品的質(zhì)量及安全效果也需要有系統(tǒng)和科學(xué)的評(píng)價(jià)方法。

    4.4 統(tǒng)一并完善山區(qū)公路貨車避險(xiǎn)道的設(shè)計(jì)規(guī)程
    目前國(guó)內(nèi)短短幾年的山區(qū)高速公路的使用經(jīng)驗(yàn)證明，避險(xiǎn)道是一個(gè)安全有效的措施，是道路安全工程的重要組成部分。避險(xiǎn)道的工作原理是將在下坡中失控車輛的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能，因勢(shì)利導(dǎo)而化險(xiǎn)為夷。國(guó)內(nèi)個(gè)別已修建的避險(xiǎn)道，因施工設(shè)計(jì)者沒有充分領(lǐng)會(huì)避險(xiǎn)道的作用，出于對(duì)施工造價(jià)的考慮，使避險(xiǎn)道的坡度和線型設(shè)計(jì)不協(xié)調(diào)，導(dǎo)致避險(xiǎn)道沒有起到避險(xiǎn)的作用，反而造成了不必要的傷亡和損失。

    在目前的狀況下，考慮到許多山區(qū)公路還需修建避險(xiǎn)道。因此有必要盡快制訂統(tǒng)一的高等級(jí)公路避險(xiǎn)道設(shè)計(jì)指南，就避險(xiǎn)道的鋪面材料、坡度、道長(zhǎng)及道寬做標(biāo)準(zhǔn)化的要求，以供施工人員參考和使用，從而防止盲目修建不安全的避險(xiǎn)道的事件的發(fā)生。

    5 結(jié)語
    筆者從中外的道路安全實(shí)踐中，提取了一些思維方式加以分析和整理，以本文作為載體，旨在探討適合中國(guó)特色的，能夠發(fā)揮實(shí)質(zhì)性作用的道路安全工程解決方案與發(fā)展路線。囿于研究深度與廣度，所提觀點(diǎn)難免有不足之處，請(qǐng)各方專家多加賜教。

    信息來源：北京工業(yè)大學(xué)交通研究中心 北京交通工程科研所 孫小端 劉小明 陳永勝 邵杰