Jak lze měřit bezpečnost? (1. část)

Bezpečnost silničního provozu je bezesporu důležitým tématem. Jedná se však o kvalitativní (subjektivní) pojem; pokud se má bezpečnost efektivně řídit, je vhodné ji kvantifikovat. Ale jak lze bezpečnost kvantifikovat neboli měřit? Tato otázka je motivem předloženého dvoudílného článku.

Článek byl uveřejněn v Silničním obzoru 3/2012.

Bezpečnost silničního provozu je bezesporu důležitým tématem. Jedná se však o kvalitativní (subjektivní) pojem; pokud se má bezpečnost efektivně řídit, je vhodné ji kvantifikovat. Ale jak lze bezpečnost kvantifikovat neboli měřit? Tato otázka je motivem předloženého dvoudílného článku.
Bezpečnost se tradičně určuje prostřednictvím ukazatelů nehodovosti. Existuje několik takových ukazatelů, z nichž některé budou dále odvozeny a srovnány.

1. Odvození ukazatelů

Na základě rovnic (2) a (5) lze říct, že četnost je zvláštním případem hustoty nehod, kdy L=1 (tj. na křižovatkách).
Lze však oprávněně namítnout, že četnost nehod nezohledňuje závažnost nehod (pouze hmotné škody, lehké zranění, těžké zranění, smrtelné zranění a jejich kombinace). Za tímto účelem lze ve výpočtu relativní nehodovosti i hustoty nehod namísto četnosti nehod použít hodnotu celospolečenských ztrát (E). Ta vznikne součtem všech škod vzniklých při nehodě. Finanční hodnota, odpovídající každé úrovni závažnosti, je uvedena v Metodice výpočtu ztrát z dopravní nehodovosti na pozemních komunikacích [3].
Analogií relativní nehodovosti a hustoty nehod pak je ukazatel relativních ztrát (R_e) a ukazatel hustoty ztrát (H_e):

Praktické využití uvedených ukazatelů bude ukázáno na následujícím příkladu.

2. Srovnání ukazatelů

Příklad spočívá v porovnání bezpečnosti mezikřižovatkových úseků komunikací podle jejich šířky. Největší rozsah sítě komunikací v ČR připadá na silnice I., II. a III. třídy. Typické kategorijní šířky komunikací jsou zde 7,5 m, 9,5 m a 11,5 m. Z dat silniční databanky ŘSD byly vybrány úseky s těmito šířkami. Aby byly skupiny srovnatelné s ohledem na možné tolerance a rozšiřování ve směrových obloucích, byly následovně vybrány 3 skupiny – viz Tab. 1.

Tab. 1 Přehled srovnávaných skupin šířek komunikací

Každá skupina byla dále rozdělena na úseky v extravilánu a intravilánu; celkem tedy vzniklo šest skupin. Výběr byl dále upraven podle délky úseků: protože lze předpokládat, že krátké úseky nemají výrazný vliv na změnu způsobu jízdy, byly vybrány úseky o délkách nad 100 m. Následující Tab. 2 udává přehled reprezentovaného rozsahu sítě.

Tab. 2 Přehled rozsahu sítě reprezentovaného srovnávanými skupinami

Ze srovnání s celkovou délkou sítě silnic I. – III. třídy podle přehledu [13] vyplývá, že představený vzorek reprezentuje 83 % rozsahu sítě.

K vybraným úsekům byly přiřazeny údaje o dopravních nehodách lokalizovaných Policií ČR. Jedná se o nehody z období 2007 – 2010, tj. za 4 roky. V úvahu byly brány ty typy nehod, které byly způsobeny chováním souvisejícím se šířkou komunikace, tj. rychlost a předjíždění; tento výběr byl aplikován i v předchozích studiích [1, 10]. Dále byly k úsekům přiřazeny hodnoty intenzity. K tomu byly využity hodnoty RPDI z celostátního sčítání dopravy, které proběhlo v roce 2010.
Z uvedených údajů byly vypočteny zmíněné ukazatele (4a), (5), (6a), (7). Následující grafy ukazují hodnoty průměrů ukazatelů pro šest zmiňovaných skupin.

Graf 1 Hodnoty vybraných ukazatelů pro úseky v extravilánu (pro přehlednost jsou hodnoty ekonomických ukazatelů uvedeny v milionech)

Graf 2 Hodnoty vybraných ukazatelů pro úseky v intravilánu (pro přehlednost jsou hodnoty ekonomických ukazatelů uvedeny v milionech)

Stupnice v grafech jsou zvoleny tak, aby byly veličiny srovnatelné. Již pohledem je zřejmé, že:

• relativní nehodovost se šířkou klesá, hustota nehod naopak roste,
• to stejné platí pro odvozené ukazatele relativních ztrát a hustoty ztrát,
• v intravilánu jsou všechny ukazatele vyšší než v extravilánu (s výjimkou celospolečenských ztrát, kde to platí naopak).

Popsané rozdíly mezi skupinami vyplývají z definic (3) a (5):

• u hustoty nehod je dělitelem délka úseku, která ve skupinách klesá (snižuje se míra zastoupení v silniční síti), takže hodnoty rostou,
• u relativní nehodovosti je dělitelem navíc intenzita, která ve skupinách roste (stoupá dopravní význam), takže hodnoty klesají.

Pokud jsou však výsledky protichůdné, která skupina je tedy bezpečnější? Tento rozpor byl v Silničním obzoru konstatován již dříve [10], kdy byly srovnávány kategorie S 9,5 a S 11,5. Východiskem z protichůdných výsledků byl kompromisní návrh šířkové kategorie S 10,5. Na otázku, zda bezpečnost se šířkou roste nebo klesá, existuje několik možných odpovědí (viz např. [1]); ty zde nebudou diskutovány. Smyslem tohoto textu je však zamyšlení nad samotnými ukazateli. Jak na jejich základě rozhodnout o bezpečnosti nebo nebezpečnosti místa?
Částečně může odpovědět vysvětlení významu ukazatelů, jaké uvádí např. program EuroRAP. Ten využívá údaje o nehodách se smrtelným a vážným zraněním a prezentuje je prostřednictvím map dvou druhů [14]:

• tzv. „mapa 1“ znázorňuje kolektivní riziko, tj. hustotu nehod,
• tzv. „mapa 2“ znázorňuje individuální riziko, tj. relativní nehodovost.

Individuální riziko vyjadřuje pravděpodobnost pro řidiče, že se případná nehoda stane zrovna jemu. Naproti tomu kolektivní riziko se týká všech vozidel. Proto má každá z map jinou skupinu uživatelů:

• „mapa 1“ je cílena na silniční správce,
• „mapa 2“ je cílena na uživatele komunikací.

Podle [14] je pro hodnocení rizikovosti komunikací nejrelevantnější „mapa 2“, proto se pro zjednodušení nazývá riziková mapa ČR. Podobné zjednodušení se pravděpodobně používá i v ostatních zemích. To je zřejmé z nabídky map, které jsou v programu EuroRAP vytvořeny. Lze je shlédnout na webu [4]: zde je k dispozici celkem 82 map, z toho však pouze 7 „map 1“.
Z toho je zřejmé, že užívání relativní nehodovosti je zvykem nejen v ČR. Ohledně „rizikových map“ zástupkyně EuroRAP [11] konstatuje, že to je způsobeno tím, že uživateli map byly doposud především autokluby, které se zajímají o bezpečnost z hlediska uživatelů. S tím, jak se objevuje zájem správců komunikací a ministerstev, vznikají postupně i mapy založené na hustotě; ty vypovídají o riziku celé sítě pro všechny uživatele, což umožňuje efektivně rozdělovat příslušné zdroje.
Hustota nehod se ve srovnání s relativní nehodovostí používá víceméně okrajově. Namátkou lze jmenovat např. rizikové mapy Libereckého kraje [2] nebo hodnocení nehodovosti a kritických nehodových lokalit u Slovenské správy ciest [15].
V dalším textu budou uvedeny nevýhody používání relativní nehodovosti.

3. Funkce bezpečnosti

V historii proběhla řada studií (shrnutých např. v [8]), které zkoumaly závislost mezi intenzitou a nehodovostí na křižovatkách.

Bylo zjištěno, že vztah má tvar 

Pro mezikřižovatkové úseky má bezpečnostní funkce tvar a ∙ I_b a vyjadřuje se v jednotkách nehody/km/rok, jedná se tedy o hustotu nehod. U křižovatek jsou jednotkou nehody/rok, jedná se tedy o četnost.

Za účelem praktické demonstrace principu byla určena funkce bezpečnosti pro skupiny podle šířky z předchozího příkladu. V Grafu 3 je na ukázku zobrazena bezpečnostní funkce pro intravilán. Hodnoty byly určeny z průměrného počtu nehod pro uvedené intervaly RPDI, jednotkou je počet nehod za 4 roky.

Graf 3 Průběh funkce bezpečnosti pro komunikace v intravilánu

Z grafu je zřejmá již zmíněná nelinearita. Ta je způsobena dvěma následujícími skutečnostmi [5, str. 26-27]:

• při nízké intenzitě je počet nehod přibližně lineárně úměrný intenzitě;
• při vysoké intenzitě se ovšem řidiči chovají jinak, počet nehod pak závisí na intenzitě, rychlosti a hustotě dopravního proudu.

Byl zmíněn rozpor mezi nelinearitou funkce bezpečnosti a „lineární“ povahou relativní nehodovosti: ten bude ilustrován dalším příkladem funkce bezpečnosti pro kategorii 7,5 m v intravilánu.

Graf 4 Ukázka principu relativní nehodovosti na příkladu srovnání hodnocení bezpečnosti úseků A a B

4. Závěr

Motivem článku je úvaha na téma způsobů kvantifikace bezpečnosti. Je představeno několik vybraných ukazatelů, které se v praxi používají; na příkladu je však prokázáno, že každý podává jiné výsledky. Tuto heterogenitu lze interpretovat jako různé úhly pohledu. Každopádně nejpoužívanějším ukazatelem je relativní nehodovost; příklad však ukazuje, že její použití pro dopravně inženýrské úlohy není zcela vhodné.
Východiskem je hodnocení pomocí funkce bezpečnosti. Její aplikace bude více rozvedena v druhé části článku.
Článek byl zpracován za podpory projektu výzkumu a vývoje Ministerstva dopravy č. CG711-078-160 „Vývoj metodiky hodnocení účinnosti opatření ke zvýšení bezpečnosti provozu na pozemních komunikacích“ a projektu bezpečnostního výzkumu Ministerstva vnitra č. VG20112015013 „Identifikace a řešení kritických míst a úseků v síti pozemních komunikací, které svým uspořádáním stimulují nezákonné a nepřiměřené chování účastníků silničního provozu.“

Reference:
[1] Ambros, J. Relationship between road width and safety. Young Researchers Seminar, 8. – 10. 6. 2011, DTU, Kodaň (http://indico.conferences.dtu.dk/materialDisplay.py?contribId=82&sessionId=56&materialId=paper&confId=72).
[2] Bezpečně na silnicích v Libereckém kraji (http://www.bezpecnenasilnicich.cz/page/58/odbornici.html).
[3] Daňková, A., Koňárek, Z. Metodika výpočtu ztrát z dopravní nehodovosti na pozemních komunikacích. Centrum dopravního výzkumu, v.v.i., Brno, 2007 (t.č. v aktualizaci).
[4] EuroRAP Risk Maps (http://www.eurorap.org/risk_maps).
[5] Hauer, E. Observational Before-After Studies in Road Safety: Estimating the Effect of Highway and Traffic Engineering Measures on Road Safety. Elsevier, Oxford, 1997. ISBN 0 08 043053 8.
[6] Hauer , E. On exposure and accident rate. Traffic Engineering and Control, roč. 36 (1995), č. 3, s. 134-138.
[7] Hauer, E. Traffic conflicts and exposure. Accident Analysis and Prevention, roč. 14 (1982), č. 5, s. 359-364.
[8] Hauer, E., Ng, J.C.N., Lovell, J. Estimation of safety at signalized intersections. Transportation Research Record, č. 1185 (1988), s. 48-61.
[9] Hauer, E., Persaud, B. Analysis of Roadway Geometry and Ancillary Features. Transportation Association of Canada, Ottawa, 1997. ISBN 1-55187-116-5.
[10] Kafoňková , J., Andres, J. Nové poznatky v oblasti utváření bezpečných pozemních komunikací – silniční kategorie S9,5 a S11,5. Silniční obzor, roč. 69 (2008), č. 11, s. 290-292.
[11] Marden, J., EuroRAP Programme Director, e-mailová korespondence, 11. 10. 2011.
[12] PIARC Technical Committee on Road Safety. Road Safety Manual: recommendations from the World Road Association (PIARC). Route2market, Paris, 2003. ISBN 2-84060-158-3.
[13] Ředitelství silnic a dálnic ČR, Odbor silniční databanky. Přehledy z informačního systému o silniční a dálniční síti ČR, stav k 1.7.2011 (http://www.rsd.cz/sdb_intranet/sdb/download/prehledy_2011_7_cr.pdf).
[14] Sázavská, D. Rizikové mapy ČR. Silnice a železnice, roč. 4 (2009), č. 1, s. 92-93 (http://www.silnice-zeleznice.cz/clanek/rizikove-mapy-cr/).
[15] Slovenská správa ciest. Kritické nehodové lokality (http://www.ssc.sk/sk/Bezpecnost-ciest/Kriticke-nehodove-lokality.ssc).