基于层次分析法的互通式立交设计安全评价

2022-09-28

1 引言

我国的高速公路分布的十分广泛, 很对高速公路通过互通式立体交叉连接在一起, 所以互通式立体交叉是高速网络的重要组成之一, 它的安全与否直接影响了高速公路网络能否稳定有序的运行。由于各个地区的质地形态和地质构造的不同, 导致了对互通式立交的设计要求也不尽相同;而且由于每个工程的投入资金、施工人员的能力和工程质量的要求不同, 导致了互通式立体交叉的安全指标存在着一定的差异和复杂性;尤其在一些资金短缺、施工人员水平较低和质量要求较为松散的工程中, 这些工程由于这些条件的限制致使它们成了整个高速公路网络中的安全隐患, 对于人们的出行安全构成了严重的威胁。由于施工中存在的差异, 导致我们需要使用层次分析的方法对这些工程中存在的差异进行全面系统的分析, 最终得出科学可靠的分析结果。

2 互通式立交安全评价指标体系

为了使结果更加科学可靠, 我们需要对互通式立交的匝道形式、匝道线形和匝道横断面的组成等十一个参数逐条进行分析和研究, 在通过建立起的评分体系对研究对象进行安全性的评定, 并且对它有可能存在的安全隐患进行说明[1]。

在这些被测参数里, 对于匝道线形设计是我们最主要的研究参数, 研究发现由于道路匝道线形设计的差异, 对于行驶在道路上的车辆的安全程度也存在明显的不同, 产生交通事故的原因也不尽相同。

匝道横断面组成根据需要有单向单车道、单向双车道以及对向分离双车道等几种形式。其中减速车道和加速车道共同处在平行或直接式的变速车道中[2];它们与渐变段统称为变速车道, 三者的长度得总和等于变速车道的长度。变速车道的长度除了要满足设计需求以外, 它的长度还与匝道和正线有关, 通常可以利用车辆的行驶速度、车流量的大小和大型车辆的比例等参数来计算出变速车道的长度是否合理, 但是通过这种方法得出的结论并不是绝对的, 它还应该与实际情况相结合。弯道区域是交通事故的多发区, 弯道区域是否安全与驾驶人员的可视距离有很大关系, 所以对弯道区域的可视距离是否合理要进行重点研究。

交通标示同样是道路的重要组成部分, 它具有警示和提醒驾驶人员的作用, 合理的设置交通标示能够大大提升道路的安全性。交通护栏能够提高车辆的通行效率, 通常情况下它的作用是把对向车辆隔离开, 隔离设施在高速公路上的作用尤为重要, 可以通过隔离对向车流的方法来保障车辆在高速行驶状态下的安全程度。

3 层次设计

将准则层分为五个方面, 通过研究这五个准则的重要程度来建立矩阵。通过相关专家研究得出的结论, 人类一般能够区分五到九个信息等级。由于对于安全性的判断必须准确, 所以在这里我选择使用九级标度法。

根据判断矩阵和方根法, 可计算出各个指标的相对权重, 从而判别出影响度较大的诸多因素。计算方法如下:首先计算判断矩阵每行所有元素的几何平均值;然后归一化计算;然后计算判断矩阵的最大特征值, 在检验结论的合理性方面, 则需要对各个矩阵的一致性进行逐个验证, 如果一致程度较低, 则需要对矩阵进行修改, 当一致性达到要求才能确定最终的矩阵。计算公式如下:

n——判断矩阵阶数

R——常数[3]

设目标层为A、准则层为C, 方案层为P, 构建多层模型, 同时计算准则层C对目标层A的绝对权重。并对准则层的各准则C, 计算方案层P中n个方案的相对权重为:

最后得到则各方案对目标A的绝对权重为:

4 评价结果计算

为了使计算结果更加的直观, 我将各项研究的参数使用了归一化的方法进行转化, 就是将各个参数转化成为处于同一个区间指数。此次研究设立的区间为[0, 100], 由于各种参数对应的指数不同, 我将得到的最终结果进行了五个等级的划分, 使评级更加的人性化[4]。

将我的设计思路与实际情况相结合, 通过科学的选取被测参数, 对某个互通式立交的安全性进行研究。再将各项被测参数转化为对应的指数, 最后使用加权求和的方法进行安全评定, 公式如下:

可以用U值对照“模范[90, 100]、优秀[80, 90]、良好[70, 80]、合格[60, 70]、等外<60”五级分级, 来确定互通立交设计的安全性水平。

5 结语

综上所述, 此次研究使用层次分析法对互通式立交的安全程度进行评定, 我首先将选取的各个参数转化成为指数的形式, 在通过对各个参数对应的指数进行加权求和, 最终得出一个分数, 这个分数就可以直接反映出互通式立交的安全程度。再将求得的结果进行安全等级的划分, 通过这种方法就可以成功创建起科学可靠的互通式立交安全评价体系。

摘要：近年来由于汽车数量的不断增多, 城市的交通压力也在逐年增大。为了保证道路的通畅, 互通式立体交叉被应用在很多高速公路上, 它不仅能够大大缓解交通压力而且还能提高土地的使用率, 由于它每天需要通过成千上万的车辆, 所以它的安全性和对车辆的承载能力显得格外重要。本文通过对各种立交的主要设计参数进行分析和研究, 通过分析得到的结果建立起一个科学、实用的安全指标体系。最后, 使用层次法对这些研究对象的安全性以数值的形式表达出来, 直观地对这些互通式立交的安全性进行评定。

关键词：互通式立交设计,安全性评价,指标体系,层次分析法