铁路道口:一项为加州铁路平交道口改良升级决策的策略

◎宋尊尧（翻译）

铁路道口:一项为加州铁路平交道口改良升级决策的策略

◎宋尊尧（翻译）

在过去的30年里，美国和加州的铁路交通事故都有所减少。这在很大程度上是由于关闭了大量的平交道口，以及部署了一系列广泛的应对措施，包括信号系统、门控和分级分离程序。然而，车祸数量及相应的受伤和死亡人数仍然高得令人无法接受。

铁路道口提供了不同级别的警告, 从四象限的闸门到停车标志。为了了解加利福尼亚州如何通过联邦交通运输法案最好地利用州政府和联邦政府的资金, 使国家的7719级铁路公路道口更安全, 本报告对不同类型的铁路交叉警告装置的有效性进行了分析，并进行了成本效益比较。

背景

为了回应国会的指令, 美国交通部在1994年6月13日发布了一项新的国家铁路-公路道口安全行动计划。这一计划的效果在其后的十年里显而易见，道口事故的数量下降了 35%,从1995年底的4633起降到了2004年底的3026起。在加州，同一时期车祸的数量从201起降至 154起,下降了23%。根据1994年行动计划取得的进展主要归功于三个因素:关闭41070处公共和私人级别的道口,在3985个高危道口进行预警装置升级, 以及由行动救生人（一个关于铁路过境安全的非营利性公共教育项目）举办年度教育活动。

尽管这些努力有效地减少了每年的铁路公路撞车事故率，但事故量仍然很高。从2000年到2004年5年间, 在加州发生了593起火车和机动车辆相撞的道口事故,导致99人死亡,205人受伤。尽管大多数碰撞事故只有一次碰撞，仍有相当数量的道口事故(28%)发生多次碰撞（2到12次）。593起事故展示了许多典型的特征，包括:73%的事故发生在装有闸门的路口；26.8%的人驾车通过了降低的闸门；59.2%的涉事车辆正在穿越道口；20.9%的涉事车驾车通过了下降的关卡门, 甚至驶入周围停止交通的区域和已经降低的关卡门，其中一辆车卷入了火车。

在这些碰撞中，很大一部分是由于司机故意绕过警告设备造成了毁灭性的后果。这种行为包括忽略闪烁的灯光或其他活动的警告装置，通过下降的障碍门，甚至是开车绕过交通堵塞和已经降下的障碍门。几乎所有加州的铁路道口都提供了某种类型的警告及障碍，以在火车接近时阻止汽车司机们通行。目前在加州有7719个公共道口,其中43%使用被动预警设备(包括静态标识),57%使用主动预警设备包括：train-activated警告设备(如二象限障碍门,闪烁的灯光,和公路交通信号)。综上所述,活跃的警告信号,包括传统的二象限障碍门,不足以威慑汽车司机。同时，火车驾驶员几乎为避免撞车事故无能为力。一辆重达1200万磅、以55英里每小时行驶的货运列车，即使启动紧急刹车，可能需要一英里以上的距离才能停下来。鉴于列车制动的困难和潜在的极其严重的碰撞的后果,我们必须确定有效的对策。

唯一能防止司机绕过或穿过障碍门的方法就是让它在客观上不可能做到这一点。这可以通过警示门等级分离，关闭交叉路口，或部署一个不可逾越的障碍来实现，以上这些都需要大量的货币或社会成本。还有许多其他的方法，虽然不是100%有效，但是可以用来找到一个问题的缓和方式，以防止更多的伤亡，同时可保持经济上的可行性。这些方式包括:栏杆门、中心线分隔器、四象限门系统和照片执法。这四个方式是一项为在道口周围监控司机的行为的更大项目的一部分，该项目对各种类型的铁路道口警告和保护装置的有效性进行了研究, 并进行了成本效益比较。道口系统全面升级改造到二象限门系统后，在经济性和服务效果等方面对上述四种方法进行论证。成本效益方法用于比较在不同类别的交叉路口实施这些对策的相对价值。该分析的结果可以用于决策，使其能够有效地利用地方和国家安全资金，以提高加州铁路公路交叉的安全性。

决策方法

监控设备/对策。通过对现有和目前已部署的道口安全对策的文献研究。针对以下方面对各种对策进行了综述: 典型的应用方式;研究假设的安全性有效性;成本;限制因素;维护要求。其中有效性指当设备安装时，与装有闪光灯和闸门的常规主动警报系统的同一交叉口相比, 预计的事故减少程度。如减少75% 意味着过去在一定时间段内发生过四次碰撞的交叉路口,安装设备后预计将只在类似的时间框架上发生一次碰撞。实施的限制因素可能是客观方面的 (如通道太窄)、法律方面的(如对照片执法的要求) 或社会方面的 (如通过关闭交叉路口来阻断通行)。

加州事故和交叉设备数据。事故数据来自联邦铁路局(联邦铁路局)的安全分析网站，其数据来自加州公共事业委员会(CPUC)交叉库存和加州市政和县人员和网站的补充数据。联邦铁路局网站允许对铁路安全信息进行访问，包括事故和道口检查数据。用户可以运行动态查询、下载各种安全数据库文件、出版物和表单，并查看关于铁路安全的当前统计信息。

成本效益分析

成本是通过在一个交叉路口升级(设备和初始安装)的费用来衡量的，而收益则是用来衡量从拯救生命、伤害和财产损失中节省下来的潜在成本。用来定义潜在收益的价值是:死亡$ 305.2万；受伤$ 104255；车辆损坏$ 4680 。不包括对列车、轨道或警告设备的损坏。

用于计算每个站点的潜在年度效益的公式为:

收益=(此站点的平均每年事故次数×升级的有效性)×在这种类型的交叉路口的平均成本。

在执行这些计算的过程中，有两个假设:同时采用多种方法是有效的，同时采用多种方法费用是附加的。

成本/效益分析仅限于在1995～2004年的10年间多次事故多发站点。这个限制因素是出于几个原因而强加的。首先，升级铁路的成本可能很高，而且资源有限。因此，升级所有道口的成本，甚至只是那些经历过事故的费用，代价高昂。即使是对252个多次发生事故的站点进行升级，也需要大量的资金投入。其次，在道口事故预测模型中经常使用的是过去的事故次数.最后，在美联邦铁路局数据库中，日常交通工具的平均日交通量、平均日列车流量和最大列车速度等其他数据都已严重过时。

成本/收益分析本身只提供了一个一般的指导思路，以说明在特定的对策组合中可能期望的费用和收益的类型。不太可能所有的站点都得到相同的升级，因为每一个道口都有独特的特征或条件，应分别决定最合适的处理方法。

决策结果

在此基础上，决策提出相应的对策，包括成本和潜在的事故降低效率。

栏杆门。描述和典型的应用: 栏杆在封闭路口通常延伸到道路中心线，更长的大门臂系统，覆盖了至少3/4的道路，已经被证明是一种有效的方法来阻止“无停车”。

限制、要求和维护:栏杆门已成功部署在夏洛特和罗利之间的北卡罗莱纳密封走廊上。从该部署中获得的经验包括:

在道路两侧需要至少6个栏杆, 以防在下降的门下行驶的汽车在经过轨道后可以绕过降低的其他栏杆。

栏杆不应该安装在有大量卡车流量的地方，因为即使是卡车也可以通过合法的途径(例如:在栏杆下降之前)截下栏杆，因为它的车身较长。

由于同样的原因, 不应该在有较大车流量的地方安装栏杆。

负责维护沿着走廊的预警设备的福南铁路，为栏杆设置的最大的长度为38英尺。在较长的时间里，这些设备在大风中易受破坏。

功效和成本: 栏杆门估计功效为 75%,估计费用为5000美元。

中线隔离器。描述和典型应用: 中线隔离器是一种交通控制装置, 在交通的对立车道之间充当物理分离器。对于本报告,中线特别提到了可装载的中心线类型与设备。它可以直接应用于现有的巷道, 也可以是一个更复杂的结构的一部分, 由一个岛上的反射器安装在顶部。此类设备为司机提供了一种视觉提示, 目的是阻止交叉到相反的交通车道。该限制不超过六英寸的高度, 通常宽度小于十二英寸, 并建立了一个圆形设计, 在碰撞中产生最小的偏移。这种反射式的桨叶描绘器或管子，通常是24～36英寸高，在被击中或被撞后能够反弹回来。这些系统的设计初衷是为了让紧急车辆越过反方向，回到相反的方向，但不是为了绕过十字路口的交通管制装置。这样的系统可以放在现有的道路上，而不需要扩大它们。

限制、要求和维护:目前，该设备正在大量的地点使用，包括北卡罗来纳州的密封走廊和华盛顿州。这些设备的耐久性一直很好，维护要求也很低。在皮阿拉普，7个年平均日交通流量(AADT)9800的站点，每年需要更换3到4个直立管。在北卡罗莱纳，平均每年有12000个，大约有16个支柱必须每年更换。

功效和成本: 中线隔离器估计功效为75% , 估计费用为1.4万美元 。

四象限闸门系统。描述和典型应用:四象限门系统由一系列自动闪光信号和门组成, 这些门在道路通道的两侧延伸，它们穿过轨道。与二象限门系统不同的是,四象限闸门提供了额外的视觉约束,并且在门被降低后，几乎所有的交通活动都被禁止。

限制、要求和维护:防止车辆在交叉路口被困的附加电路会增加初始成本和维护费用。

功效和成本: 四象限门的预计功效是82% , 预计费用范围从12.5万美元到30万美元不等。与照片执法一样, 安装四象限大门的费用也相差很大。对于单线道口从一个被动的十字路口或二象限门升级到四二象门的成本是由伯伯顿北方圣达菲铁路公司(BNSF)给出的，“超过30万美元”。一般而言, 由于现有设备和电路的存在,从二象限门的升级是完全升级的。

照片执法。描述和典型应用: 加利福尼亚机动车代码, 21455.5，授权政府和执法机构在两个方面操作自动执行系统。

交通灯交叉路口和铁路道口。在发生信号或门违规事件时, 此类系统可获得违规、车辆牌照和车辆驾驶员的清晰照片。

照片执法虽然没有建立一个物理屏障，但仍然可以为高危铁路道口提供强大的威慑力量。在洛杉矶，一个6个月的示范项目抓拍了84%的违规行为。考虑到本来应该是一种强大的激励措施来阻止事故的降低，结果却让人惊讶，罚款的威胁是行为的有效动机。然而，过去的交通罚单似乎比撞车的可能性更大，尽管撞车的后果可能是灾难性的。

限制、要求和维护: 卡罗尔和沃伦注意到照片执法的资金成本可能因社区服务的需求而变化很大。这些要求包括一张前/后车牌照的照片，司机的照片，车道的数量及位置。降低照片执法成本的一种方法是在多个站点中移动一个摄像头，而不需要司机知道在任何给定的时间内哪些摄像头是活动的。作者列出了以下节约成本的例子:

公路安全保险所列出的设备费用约为5万美元, 用于一台红光照相机, 5000 美元用于安装传感器。

在北卡罗来纳州, 一个十字路口的原型系统的费用为10万美元, 其中包括四台摄像头、两座塔、环形探测器、红外线照明设备、软件、控制器和机柜、打印机和连接设备, 以及两个预先警告标志。

在佛罗里达州, 使用多台摄像头的四个地点的被动视频监控 (包括检测车辆、火车、栏杆和信号灯的状况), 费用近40万美元, 其中20万美元为设备费用。更多的费用用于现场分析和选择，设备的建设与安装及报告。

在伊利诺伊州, 安装和维护一个站点的平均成本为每年30万美元, 低端价格为26.3万美元, 高端价格为34.4万美元。当地警察部门也在与这个项目一起承担费用。珀和伍德戴尔都表示, 他们每周花大约一整天的时间来处理文件并出庭。珀有一名官员负责, 由一名技术员协助, 而伍德戴尔已培训五名人员使用该系统。

表1 升级加州铁路道口设备的收益和成本

效果和成本: 照片执法估计功效为 72%, 估计费用范围从4万美元到10万美元。虽然根据地点和法律要求, 费用范围很广, 但用于费用分析的数字为5.5万美元。

成本效益：在过去十年中, 在加利福尼亚铁路道口的设备升级的收益和成本的计算结果见表1。给出了五种不同的升级组合。由于所涉费用极高, 即使在成本范围的低端, 也没有包括四象限门。高危站点的分组方式有两种: 第一种是只包含发生三次及以上碰撞的道口;第二个包括有两个或更多的碰撞 (包括第一组) 的所有通道。整个集团的所有交叉道口都有成本和节省。

如表1所示, 栏杆门的使用达到了最高的效益/成本比率, 紧随其后的是在传统的二象限门闸上增加了中间屏障。这两种方法中的任何一种都适用于多个高危站点的运营，理论上在一年内就可以为自己支付费用。照片执法的效果更差, 而且不会在短时间内有成本收益。因此，将照片执法添加到栏杆或二象限门中，似乎会降低当前的收益/成本比率。

该表最有用的应用是, 通过几种方法的对比以及它们可能的复合效果, 对这些对策进行评估, 以便在大量的道口处使用。在实践中,对某一特定道口采取的最适当对策的选择必须由大量其他因素驱动,包括列车和车辆交通量、选址、能见度等。除上述方法的其他措施，例如四象限门等，在某些情况下也可能是合适的。

综上所示的预期利益,预期效益/成本比率是理想化的,因为他们都是基于假设252个站点与多个事故在过去十年,没有设备升级，将继续以其过去几年的历史速度持续, 这当然是不可能的。然而, 即便这种相对粗糙的方法所带来的好处被夸大了, 这些改良也会在相当短的时间内带来回报。

结论

决策应采取的策略。上述这些对策的决策过程中应该考虑在交通安全改善方面的竞争需求和有限的资源数量, 更重要的是要知道具体的防范措施的可能结果和费用, 以及不同地点的特定类型条件。做好现有资金的有效分配和未来的升级规划也是很有必要的。本研究通过进行成本效益分析, 为决策提供了策略。

限制条件。未来的铁路交叉研究以及设备升级需要更好的数据。用于本研究的资料和事故数据库都受到不够准确及不够完整的限制。举例来说, 在加利福尼亚, 7719级的公共路口的公路交通信息通常是过时的, 其中车辆交通量数据20世纪70年代数据占16%,20世纪80年代占17% ，20世纪90年代占67%。另外, 在2000年和2004年之间发生的593起重大公共交通事故中, 100起穿越事故的位置与信息事件报告列出的纬度和经度不匹配,联邦铁路局库存产生了一个道口的位置不匹配的信息或事件报告。虽然加州公共事业委员会维持着自己的事故和库存数据库。然而，由于缺乏资金，CPUC无法保持其库存的最新状态。

这种成本/效益分析仅限于只更改大型交叉路口所带来的成本和收益的估计。在为个别道口选择适当的对策, 或确定哪些交叉路口最有可能受益于改造时, 必须考虑到许多额外的因素。

建议。更新国家的铁路道口车流数据和升级轨道交通是至关重要的。完成此任务后, 可以通过使用更复杂的选择站点的方法来估计真实成本和收益的更精确估计。

原文出处：《Safe Transportation Research & Education Center》2006.11.15 “A Strategy to Select Countermeasure Improvements for Rail-Highway Crossings in California”

作者：Cooper, MacLeod, & Ragland

（翻译者单位：兰州铁道设计院有限公司）