道路交通网络运行安全性及可靠性评价理论和方法

最初人们对城市道路交通网络的使用是在享受舒适性、便捷性和灵活性的情况下进行。随着机动车迅速增长，人们不断受到出行安全、交通拥堵和出行效费比等问题的困扰。

1 道路交通网络运行安全性评价理论和方法

道路交通系统是一个由人、车、路构成的动态系统，这3个因素必须相互协凋运营，才能保证整个系统的安全、迅速、经济和舒适。一般认为人是造成事故的主要因素，但前苏联莫斯科公路学院的O.A.季沃奇金对13000个道路事故分析表明，不良道路环境是造成70%交通事故的直接或间接原因。而道路环境是这三者中最易改善的一个因素。因此对道路设施和运营环境进行系统的分析评价， 从提出改善措施， 是保障道路交通安全运营的前提。

目前对道路安全评价的方法有很多。如相对事故率法、时间序列法等，但是这些方法是基于一定的事故数据基础，进行事后宏观分析，并不能对道路进行实时动态的安全性分析和评价。

王晓飞，郭忠印在《基于路段二级模糊评判的路网运营安全性研究》一文中，提出了根据各路段在路网拓扑结构中的重要程度、两端连接路段的数量、 路段历史交通量以及道路设施类型等 4个方面，确定路段权重的思想，并通过对路段评判结果的加权求和来评定高速公路路网安全性。

孙家凤，周荣贵在《互通立交区安全性评价研究》一文中，从互通立交设计中经常存在的问题出发，探讨了互通立交安全性评价工作应关注的重点和要点。

周成彦，陆建在《基于交通仿真技术的二级公路安全评价方法》一文中，采取基于第85位运行速度差的方法评价二级公路的安全性。考虑二级公路交通组成复杂的特点,运用交通仿真技术建立路网对象,结合现场观测数据完成参数标定,模拟实际交通流运行状况,输出评价指标数据,提出了区别于<公路项目安全性评价指南>所述获取运行速度差的方法。

姜华平，唐勇，李磊在《基于智能交通运输系统(ITS)的交通安全控制体系研究》一文中简述了ITS的应用概况、基本功能以及智能汽车理论研发内容的基础上,论述了以ITS技术为基础的交通安全控制体系框架及其功效。

2 道路交通网络可靠性评价理论和方法

道路交通网络在城市中的核心地位，决定了它在城市运行中的骨干作用。因此，一些学者从路网着手，进行诸如路网优化、交通诱导、交通系统协同控制等研究来规划设计路网的交通均衡性、调整路网负荷、提高路网服务水平。随着供需问题的突出，路网骨干性弱化，有些学者提出采用可靠性方法评价路网的连通可靠性、行程时间可靠性和通行能力可靠性等问题。

（一）连通可靠性模型

1982年Mine和Kawai提出了路网连通可靠性问题，并以连通可靠度反映道路交通网络保持连通的概率。1989年，Iida和Wakabayashi提出路网终端可靠性的最小路集和割集近似算法，以进行特殊O-D点间连通可靠性研究。

王英杰，陶世宁，程琳在《交通网络连通可靠性评价方法研究》一文中，给出了利用交点法评价起终点连通度的路径集和割集确定方法，即将路径集和割集分别转化为原网络和对偶网络里寻找n条最短路径问题。交点法仅利用起终点间的部分路径集合和割集，降低了计算复杂性。

王英杰，程琳，王炜在《基于有效路径集合的节点间连通度估计方法研究》一文中，把节点间有效路径集合作为评价载流交通网络节点间连通可靠性的依据，节点间的有效路径集合可以通过Dial算法得到，在得到节点间有效路径集合后，利用BDD算法得到有效路径集合的不交化表示，进而得到节点间连通度的精确值。

（二）行程时间可靠性模型

1991年，Asakura和Kashiwadani提出以行程时间波动性反映道路交通网络可靠性，即行程时间可靠度。1996年Asakura验证了道路通行能力下降情况下的行程时间可靠度，1998年Bell等人研究行程时间可靠性的日交通需求浮动敏感度分析法。

陈城辉，徐永能，傅晓莉在《多模式公共交通网络行程时间可靠性评价》一文，以典型城市的多模式公交网络为研究对象，结合图论及状态增广方法描述，设计换乘次数约束下的任意OD对多路径搜索算法，建立行程时间可靠性评价模型，从而为评价和改善多模式公交网络服务水平提供有效的决策支持。

（三）通行能力可靠性研究

1999年Anthony Chen首次阐述有关道路交通网络通行能力的可靠性分析，提出路网通行能力可靠度：2002年再次系统论述了路网通行能力可靠性，建立通行能力可靠性评价方法。

（四）综合型可靠性模型

鉴于行程时间可靠性对交通需求条件及通行能力可靠性对行程时间条件的交互锁定，2000年Yang认为行程时间可靠性和通行能力可靠性密切相关，并提出基于两种可靠度统筹考虑的二维图示可靠性分析方法。

黄伟在《大型城市道路网络可靠性评价技术研究》一文中，提出了基于“合理路集”求解大型城市道路网络可靠度的新算法。用C语言编制了求解大型城市道路网络“合理路集”和进行系统可靠度计算的计算机程序；该程序较为有效地规避了大型道路网络合理路集求解的NP困难问题。

苗鑫，西宝在《基于云理论的路网可靠性评估方法》一文中，根据路网综合失效的严重程度，将路网可靠性划分为6个等级，将影响可靠性的因素划分为5大类别，并采用路网综合性能模型对5个类别的影响因素进行衡量、对路网可靠性所属等级进行评判。

吴驰，胡伟平等在《基于GIS空间分析技术的城市路网可靠性评价方法研究》一文中，建立了基于GIS空间分析技术的城市路网可靠性评价方法模型，介绍了基于ArcEngine组件的路网空间查找、空间相交、几何网络连通等方法的详细构建过程与实现代码。

还有一些学者，对交通系统可靠性的评价指标体系进行了研究。高爱霞，陈艳艳在《路网可靠性指标体系研究》一文中，对路网可靠性研究的层面和任务进行描述，重点探讨了交通网络的抗毁性、有效性和自愈性等评价道路网络性能的测度指标，建立了交通系统可靠性的评价指标体系。许良在《交通运输网络可靠性研究分析》一文中，对连通可靠性、出行时间可靠性、能力可靠性、行为可靠性和潜在可靠性等评价道路网络性能的指标进行了分析。

道路交通网络运行安全性及可靠性评价理论和方法