Czynniki wpływające na gęstość ofiar wypadków na odcinkach dróg krajowych w Polsce

Transkrypt

1 1 Mgr inż. Wojciech Kustra Politechnika Gdańska Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska Katedra Inżynierii Drogowej Czynniki wpływające na gęstość ofiar wypadków na odcinkach dróg krajowych w Polsce 1. WPROWADZENIE Rok rocznie na drogach krajowych w Polsce w prawie 10 tysiącach wypadków ginie ponad 1900 osób a prawie 14 tysięcy odnosi obrażenia. Chociaż drogi krajowe stanowią tylko 7% długości wszystkich dróg w Polsce, dochodzi na nich do 20% wypadków i aż 36% ogółu ofiar śmiertelnych. Ze względu na dużą liczbę pojazdów poruszających się po drogach krajowych stanowią one trzon układu drogowego naszego kraju. Podniesienie poziomu bezpieczeństwa na nich będzie miało znaczący wpływ na liczbę ofiar śmiertelnych wypadków w całym kraju. Zgodnie z Unijną Dyrektywą (Dz.U. UE L.319/ 59) stworzenie narzędzi klasyfikacji dróg ze względu na bezpieczeństwo sieci ma podstawowe znaczenie dla poprawy tego bezpieczeństwa i charakteryzuje się dużym potencjałem skuteczności zapewnienia odpowiednich warunków brd. Zgodnie z wymogami Unijnej Dyrektywy oceny wpływu na bezpieczeństwo ruchu drogowego powinny wykazać, na poziomie strategicznym, jaki jest wpływ różnych planowanych wariantów danego projektu infrastruktury na bezpieczeństwo ruchu drogowego, oraz odgrywać decydującą rolę przy trasowaniu i szczegółowych rozwiązaniach dróg. Poziom bezpieczeństwa na istniejących drogach powinien zostać podniesiony poprzez inwestycje realizowane na określonych odcinkach dróg charakteryzujących się największą koncentracją wypadków lub największym możliwościami ograniczenia wypadków [1]. Stworzenie modeli prognozowania wypadków oraz ich ofiar będzie jednym z narzędzi umożliwiających określenie wpływu poszczególnych czynników drogowo ruchowych na poziom brd na drogach istniejących oraz budowanych. Zgodnie z artykułem ósmym Dyrektywy, stworzenie wytycznych, modeli, pozwalających określić istniejący oraz prognozowany poziom bezpieczeństwa ruchu drogowego na wybranych odcinkach dróg, leży w obowiązku zarządzającymi drogami. W referacie przedstawiono wstępne wyniki badań wpływu wybranych czynników na gęstość wypadków drogowych oraz ich ofiar (rannych i śmiertelnych) na drogach krajowych w Polsce w latach Efektem tych badań są modele prognozowania wypadków. 2. CHARAKTERYSTYKA PROBLEMU Korzystając z studiów literatury przedstawiono wybrane czynniki drogowo-ruchowe, które zostały wykorzystane przy budowie modeli predykcji wypadków w innych krajach. Ze względu na inny charakter czynników wpływających na liczbę wypadków i ich ofiary, czynniki te zostały podzielona na dwie grupy: ruchowe oraz drogowe.

2 2 W większości dostępnych publikacji przedstawiono wyniki badań wpływu wybranych czynników na liczbę wypadków drogowych. Natomiast bardzo mało jest danych o szczegółowych modelach prognozowania liczby ofiar rannych czy śmiertelnych w zależności od czynników drogowo-ruchowych. W większości modeli zastosowano uogólniony model regresji liniowej opisany wzorem (1): gdzie: E narażenie na ryzyko X i - zmienne niezależne, - parametry równania. Najczęściej używaną zmienną niezależna braną pod uwagę w budowie modeli jest : średnioroczne dobowe natężenie ruchu (SDNR) [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9], [10], [11]. Należy zauważyć, że wraz ze wzrostem natężenia ruchu rośnie liczba wypadków i ich ofiar. Innym elementem mającym wpływ na liczbę wypadków jest udział pojazdów ciężarowych [8]. Wraz ze wzrostem udziału pojazdów ciężarowych na drogach wielopasmowych maleje liczba wypadków. W przypadku ruchu niechronionych użytkowników dróg jednym z czynników wpływających na liczbę wypadków i ofiar jest gęstość przejść dla pieszych [9]. Dowodzą oni, że wraz ze wzrostem kolizji ruchu pieszego i pojazdów rośnie liczba wypadków i ofiar. Istotną grupę zmiennych niezależnych stanowią czynniki drogowe: klasa, typ, przekrój, krętość, falistość, nawierzchnia, liczba skrzyżowań, oznakowanie czy dostępność,. Czynniki te są niezmienne w dłuższym okresie czasu. Klasa drogi (autostrada, drogi ekspresowe, główne, itd) agreguje wiele czynników drogowo ruchowych. Dla przykładu autostrady nie przechodzą przez tereny zabudowane, występuje na niej bardzo mała dostępność, prędkość podróży jest bardzo wysoko, taka droga znacznie się różni od jedno jezdniowej drogi przebiegającej przez wiele miast. W klasie drogi często jest również ukryty jej przekrój, szerokość. Jednak w przypadku modelowania dróg jednej klasie czy typie w literaturze przekrój drogi oraz nawierzchnia pojawia się jako jeden z czynników wpływających na liczbę wypadków [6], [9], [11]. Jednym z ważniejszych czynników wpływających na liczbę wypadków i ofiar jest gęstość lub liczba skrzyżowań [2], [3], [10]. Istnieje korelacja pomiędzy liczbą skrzyżowań a prędkością poza obszarami zabudowanymi, Często w obszarze skrzyżowania zostaje ograniczona prędkość administracyjne lub jak w przypadku rond prędkość jest redukowana samoistnie przez parametry geometryczne skrzyżowania, itd. [10], [12]. Problem dostępności do drogi oraz jego wpływu na liczbę wypadków został bardzo szeroko oraz dokładnie opisany przez Kiecia w pracy [5]. W badaniach tych zastosowano uogólniony modele regresji liniowej. Dowodzi on, że wraz ze wzrostem gęstości skrzyżowań rośnie liczba wypadków, dodatkowo wzrost gęstości zjazdów również wpływa negatywnie na liczbę wypadków, jednak jego wpływ jest kilkunastokrotnie mniejszy niż pojedynczego skrzyżowania. Krętość, jako czynnik najczęściej określany, jako sumę kątów zwrotu trasy, natomiast falistość, jako bezwzględną wartość różnic wysokości lub % pochylenia trasy na jego długości. Dodatkowo w niektórych modelach pojawia się wpływ promieni łuków na liczbę wypadków. Uzyskane wyniki dowodzą wzrost liczby wypadków wraz ze spadkiem promienia łuku poziomego na drodze[6], [11].

3 W modelach prognozowania wypadków mogą również wystąpić wypadkowe połączenia tych dwóch grup czynników. Jednym z takich elementów będzie prędkość lub liczba pojazdów przekraczających prędkość. Wpływ będzie miał na nią zarówno natężenie ruchu jak i np. geometria drogi, gęstość skrzyżowań czy ograniczenia administracyjne [6], [15] POLIGON BADAWCZY Prace badawcze zmierzające do opracowania modeli predykcji ofiar śmiertelnych wypadków drogowych rozpoczęto od wykorzystania dostępnych dla autora danych o sieci dróg krajowych zarządzanych przez GDDKiA. Dane wejściowe pochodziły z bazy danych o sieci dróg krajowych z podziałem na ponad 5,5 tys. punktów referencyjnych (do analiz przyjęto 5 tys. odcinków). Szczegółowy opis budowy bazy danych odcinków przedstawiono w [13]. Sieć dróg krajowych została podzielona na 596 jednorodnych odcinków, z czego 533 stanowią drogi jednojezdniowe, 26 to drogi dwujezdniowe oraz 32 to drogi ekspresowe i autostrady. Łączna długość odcinków wynosi ponad 17 tys. km, średnie dobowe natężenie ruchu 9,1 tys., praca przewozowa w ciągu 3 lat to prawie 170 mld pojkm. W tabeli 1 zestawiono dane o długości odcinków, pracy przewozowej, średniorocznym dobowym natężeniu ruchu z podziałem na typy dróg. W tabeli 2 przedstawiono dane o liczbie i gęstość wypadków (rys. 1) a także ich ofiar na wybranych odcinkach w poszczególnych typach dróg w latach Największa gęstość ofiar śmiertelnych występuje na drogach dwujezdniowych (G-GP2/2) i na drogach jednojezdniowych z utwardzonym poboczem (G-GP 1/2 + pobocze). Tabela 1. Zestawienie danych o długości odcinków oraz o ruchu na drogach krajowych w latach Typ drogi Liczba odcinków n Długość SL Praca przewozowa PP Natężenie N [liczba] [km] mln pojkm/ 3 lata P/dobę G-GP1/ , , G-GP1/2+pobocze , , G-GP2/ , , S2/ ,4 5005, A2/ , , Pozostałe 5 135, , Razem , , A Autostrady, S drogi ekspresowe, G drogi główne, GP Główne przyspieszone. Tabela 2 Gęstość i liczba ofiar wypadków i ofiar na drogach krajowych w latach Typ [liczba] Wypadków Rannych Of. Śmiertelnych GW wypadki/ km [liczba] GR Ranni/ km [liczba] GZ Of. śmiert./km G-GP1/ , , ,092 G-GP1/2+ pob , , ,178

4 4 G-GP2/ , , ,226 S1/ , , ,119 S2/ , , ,113 A2/ , , ,056 Pozostałe 223 0, , ,113 Średnia , , ,114 Rys. 1. Gęstość ofiar śmiertelnych na drogach krajowych w Polsce w latach [14] 4.DOBÓR MODELI Zbudowano i przeanalizowano kilkanaście modeli zależności gęstości ofiar śmiertelnych wypadków drogowych od wyselekcjonowanych czynników na analizowanych odcinkach dróg krajowych. Parametry modeli dobierano według kryterium najmniejszych kwadratów przy wykorzystaniu programu STATISTICA. Najbardziej obiecującym modelem, pokazującym wpływ analizowanych czynników na poziom strat w ruchu

5 drogowym jest model opisany wzorem (2) dla gęstości wypadków, ofiar rannych i ofiar śmiertelnych: 5 gdzie: GW k Gęstość wypadków, GW 1 - Gęstość wypadków na drogach jednojezdniowych, GW 2 - Gęstość wypadków na drogach dwujezdniwych, ekspresowych i autostradach GR k Gęstość rannych, GR 1 - Gęstość rannych na drogach jednojezdniowych, GR 2 - Gęstość rannych na drogach dwujezdniwych, ekspresowych i autostradach GZ k Gęstość ofiar śmiertelnych, GZ 1 - Gęstość ofiar śmiertelnych na drogach jednojezdniowych, GZ 2 - Gęstość ofiar śmiertelnych na drogach dwujezdniwych, ekspresowych i autostradach LZ k Liczba ofiar śmiertelnych, GZ 1 - Liczba ofiar śmiertelnych na drogach jednojezdniowych, GZ 2 - Liczba ofiar śmiertelnych na drogach dwujezdniwych, ekspresowych i autostradach, N Średnioroczne dobowe natężenie ruchu, PZ Procent długości terenu zabudowanego [%], T Typ drogi, (dla poszczególnych typów przypisano wartości liczbowe 1 G/GP bez pobocza) UC Udział pojazdów ciężarowych [%]. W tablicy 3 zestawiono parametry analizowanych modeli wyznaczone dla analizowanego zbioru danych empirycznych. Na rysunkach 2-4 przedstawiono wykresy zależności estymowanej na podstawie równania (2) gęstości wypadków GW od analizowanych czynników drogowo ruchowych na drogach krajowych w Polsce. Na gęstość wypadków największy wpływ ma zgodnie z oczekiwaniami natężenie ruchu. Wraz ze wzrostem natężenia ruchu następuje wzrost gęstości wypadków na wszystkich typach dróg. Przyrost ten jest jednak różny w zależności od typu drogi. Największy jest na drogach jednojezdniowych. Jedną z przyczyn tego zjawiska może być niski standard bezpieczeństwa ruchu na tych drogach. Najlepsze warunki bezpieczeństwa panują na drogach dwujezdniowych o rozdzielonych kierunkach ruchu (S2/2 i A2/2). Poziom zagrożenia jest na nich prawie 2,5 krotnie niższy niż na drogach jednojezdniowych, przy takim samym poziomie natężenia ruchu i udziału pojazdów ciężarowych (rys. 2). Tablica 3 Zestawienie parametrów analizowanych modeli gęstości wypadków, ofiar rannych i śmiertelnych na sieci dróg krajowych Zmienna P<0,05 R zależna 2 N N PZ T UC GW 1A 0,753 0,773 0,837-1,403 0,000 0,57 GW 1B 0,656 0,785 0,948-0,099 0,024 0,55 GW 2 1,135 0,847-0,100-1,603 0,039 0,60

6 6 GR 1A 1,135 0,803 0,604-1,477 0,000 0,52 GR 1B 1,011 0,827 0,715-0,125 0,009 0,50 GR 2 1,279 0,773-0,102 0,003 0,48 GZ 1 0,110 0,570-0,227 0,092 0,905 0,049 0,44 GZ 2 0,447 0,519-1,062-0,365 0,012 0,68 Istotnym elementem wpływającym na gęstość wypadków jest długość odcinków zabudowanych. W przypadku ich wzrostu, następuje wzrost liczby wypadków, odwrotnie niż ma to miejsce w przypadku gęstości ofiar śmiertelnych. Wzrost liczby wypadków może wynikać ze zwiększonej dostępności do drogi na tych obszarach oraz zwiększonej liczby niechronionych uczestników ruchu. Należy jednak zwrócić uwagę na to, że głównie z tym problem mamy do czynienia na drogach jednojezdniowych. Ryzyko wypadku w obszarze zabudowanym wzrasta 2,5 krotnie w stosunku do drogi poza nim (rys. 3). Wzrastający udział pojazdów ciężkich powoduje spadek liczby wypadków. Na drogach o bardzo małym udziale pojazdów ciężarowych znacznie wzrasta gęstość wypadków. Jest ona ponad dwukrotnie większa niż na drogach, gdzie udział pojazów ciężarowych wynosi 50% (rys 4). 1,60 1,40 Gęstość wypadków GW [wypadki/km/rok] 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0, N [P/24 h] G-GP1/2 G-GP1/2+pobocze G-GP2/2 S2/2 A2/2 Rys. 2 Wpływ natężenia, typy drogi na gęstość wypadków na drogach krajowych (poziom zabudowy 0%, średni udział pojazdów ciężkich)

7 7 GW [wypadki/km/rok] 1,80 1,60 1,40 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0, PZ [%] G-GP1/2 G-GP1/2+pobocze Rys. 3 Wpływ odcinków zabudowanych na gęstość wypadków na jednojezdniowych drogach krajowych (natężenie 10 tyś. pojazdów, średni UC) 0,80 0,70 GW [wypadki/km/rok] 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0, UC [%] G-GP1/2 i G-GP1/2+pobocze G-GP2/2 S2/2 A2/2 Rys. 4 Wpływ udziału pojazdów ciężkich na gęstość wypadków na drogach krajowych (natężenie 10 tyś. pojazdów, PZ 0%) Na rysunku 5 przedstawiono wykresy zależności estymowanej gęstości ofiar rannych GR od analizowanych czynników drogowo ruchowych na drogach krajowych w Polsce. Na gęstość rannych, podobnie jak w przypadku gęstości wypadków, największy wpływ ma natężenie ruchu. Wskazuje ono, że wraz ze wzrostem natężenia ruchu następuje wzrost

8 8 gęstości ofiar rannych na wszystkich typach dróg. Przyrost ten jest jednak różny w zależności od typu drogi. Największy jest na jednojezdniowych drogach bez pobocza GP1/2. Najlepsze warunki bezpieczeństwa ruchu panują na drogach dwujezdniowych o rozdzielonych kierunkach ruchu (S2/2 i A2/2). Poziom zagrożenia jest w tych przypadkach prawie 2,5 krotnie niższy niż na drogach jednojezdniowych przy takim samym poziomie natężenia ruchu. Wpływ udziału obszarów zabudowanych na gęstość wypadków wskazuje na podobny charakter zależności, jak w przypadku wcześniej opisywanych wpływów. Wraz ze wzrostem udziału obszaru zabudowanego na drogach jednojezdniowych wzrasta liczba ofiar rannych. Natomiast w przypadku pojazdów ciężarowych ich wpływ na GW występuje tylko na drogach jednojezdniowych. 2,50 Gęstość ofiar rannych GR [ranni/km/rok] 2,00 1,50 1,00 0,50 0, N [P/24 h] G-GP1/2 G-GP1/2+pobocze G-GP2/2 S2/2 A2/2 Rys. 5 Wpływ natężenia ruchu i typu drogi na gęstość ofiar rannych na drogach krajowych (brak zabudowy, przeciętny udział pojazdów ciężkich) Na gęstość ofiar śmiertelnych mierzonych liczbą ofiar na kilometr drogi w ciągu roku, największy wpływ ma natężenie ruchu. Wraz ze wzrostem natężenia ruchu obserwuje się wzrost gęstości ofiar śmiertelnych na wszystkich typach dróg. Największy przyrost jest w przypadku dróg jednojezdniowych. Najgorzej pod tym względem wypadają drogi klasy G- GP1/2+pobocze. Jedną z przyczyn takiego stanu może być duża liczba pojazdów przekraczających dozwoloną prędkość, co przy dużej dostępności oraz braku rozdzielenia kierunków ruchu powoduje dużą ciężkość wypadków. Najlepsze warunki bezpieczeństwa ruchu występują na drogach ekspresowych (w głównej mierze dwujezdniowych) oraz autostradach. Poziom zagrożenia jest na nich prawie czterokrotnie niższy niż na drogach jednojezdniowych z utwardzonym poboczem przy takim samym natężeniu ruchu (rys. 6). Wpływ długości terenów zabudowanych na gęstość ofiar śmiertelnych jest odwrotny niż ma to miejsce w przypadku gęstości wypadków Wraz ze wzrostem udziału terenów zabudowanych następuje spadek gęstości ofiar śmiertelnych. Wynika to z ograniczenia prędkości na terenach zabudowanych, co przyczynia się do zmniejszenia ciężkości wypadków. Największa gęstość ofiar śmiertelnych wypadków występuje poza terenem zabudowy

9 na jednojezdniowych drogach z utwardzonym poboczem i jest ona jest prawie 2,5 krotnie większa niż na drogach dwujezdniowych (G-GP2/2) w terenie zabudowanym. Wraz ze wzrostem natężenia ruchu pojazdów ciężarowych na drogach jednojezdniowych występuje wzrost gęstość ofiar śmiertelnych. W przypadku gęstości wypadków bądź ofiar rannych mamy do czynienie z sytuacją odwrotną. 9 0,40 Gęstość ofiar śmiertelnych 0,35 GZ [ofiar/km / rok] 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0, N [P/24 h] G-GP1/2 G-GP1/2+pobocze G-GP2/2 S2/2 A2/2 Rys. 6 Wpływ natężenia, typy drogi na gęstość ofiar śmiertelnych na drogach krajowych (poziom zabudowy 0%, średni udział pojazdów ciężkich) 5. PODSUMOWANIE Przedstawione modele są pierwszym etapem pracy autora określających wpływ wybranych czynników drogowo-ruchowych liczbę wypadków i ofiar na drogach krajowych. W dalszej kolejności zostanie podjęta próba wyboru kolejnych czynników mających największy wpływ na poziom BRD. Znalezienie tych zależności pozwoli na zbudowanie modeli, które jeszcze dokładniej będą opisywać Budowa modeli pozwoli ocenić nowoprojektowane oraz modernizowane inwestycje drogowe pod względem poziomu BRD oraz zostać wykorzystane do określenia wskaźników ekonomicznych związanych z bezpieczeństwem ruch w tych inwestycjach. Zastosowanie modeli predykcji wypadków i ofiar może również znaleźć zastosowanie w budowie sieciowego modelu bezpieczeństwa w pierwszej kolejności dla dróg krajowych, następnie dla pozostałych dróg. Budowa takiego modelu może znacznie pomóc w planowaniu polityki bezpieczeństwa ruchu w naszym kraju. Literatura [1] Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2008/96/WE z dnia 19 listopada 2008 r. w sprawie zarządzania bezpieczeństwem infrastruktury drogowej. [2] Road transport research. Road safety principles and models, OECD, Paryż 1997

10 10 [3] Brown H., Tarko A., The effects of access control on safety on urban arterial streets. 78th Annual Meeting of the Transportation Research Board, Washington, D.C., [4] Ch. Wang, M. Quddus, S. Ison The effects of area-wide road speed and curvature on traffic casualties in England, Loughborough University, Leicestershire, Journal of Transport Geography, 2009 [5] M. Kieć, Wpływ dostępności do dróg na warunki i bezpieczeństwo ruchu, Rozprawa Doktorska, Politechnika Krakowska, Kraków 2009 [6] C.Caliendo, M. Guida b, A. Parisi A crash-prediction model for multilane Road Department of Civil Engineering, Department of Information and Electrical Engineering, University of Salerno, Italy [7] J. Ma, K. M. Kockelman, P. Damien A multivariate Poisson-lognormal regression model for prediction of crash counts by severity, using Bayesian methods The University of Texas at Austin,, Austin, United States, XI2007 [8] P. Ch. Anastasopoulos, F. Mannering A note on modeling vehicle accident frequencies with random-parameters count models, Purdue University, West Lafayette, United States, [9] K. El-Basyouny, T. Sayed Accident prediction models with random corridor parameters, University of British Columbia, Vancouver, Canada. [10] L. Mountain, B. Fawaz, D. Jarrett Accident prediction models for roads with minor junctions, University of Liverpool, Middlesex University, England [11] A.F. Iyinama, S. Iyinama, M. Erguna Analysis of Relationship Between Highway Safety and Road Geometric Design Technical University of Istanbul, Turkey [12] Gaca S., Jamroz K., Ząbczyk K. i inni, Analiza wybranych aspektów zachowania użytkowników dróg. SIGNALCO TRAFIC HB VERKEHRSCONSULT, Kraków - Gdańsk - Aachen, 2003 [13] K. Jamroz, W. Kustra Analiza czynników wpływających na gęstość ofiar śmiertelnych na drogach krajowych w Polsce, Konbin 2010, [14] K. Jamroz, W. Kustra Atlas BRD, Fundacja Rozwoju Inżynierii Lądowej, Gdańsk, 2009 [15] Gaca S. Badania prędkości pojazdów i jej wpływu na bezpieczeństwo ruchu drogowego. Zeszyty Naukowe PK, Nr 75, Kraków, 2002