公路線形設(shè)計(jì)與交通安全

摘要:《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》和《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定,在確定線形的組合和指標(biāo)運(yùn)用上主要從離心力、行車舒適和安全視距的角度出發(fā)確定限制因素,同時(shí)還要滿足汽車運(yùn)動(dòng)力學(xué)和駕駛?cè)藛T的視覺心理和生理的需求。文章從公路線形設(shè)計(jì)與交通安全的關(guān)系出發(fā)進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞:線形設(shè)計(jì);縱斷面;橫斷面;交通安全

中圖分類號(hào):U442 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1674-1145(2009)24-0141-02

公路線形是公路的基本骨架,一旦建成就難以改動(dòng),甚至無(wú)法改動(dòng)。因此,公路線形設(shè)計(jì)的優(yōu)良與否事關(guān)公路生命,它不僅對(duì)汽車行駛的安全、舒適、經(jīng)濟(jì)以及公路的通行能力和交通容量等都起著決定性的作用,而且對(duì)沿線影響區(qū)內(nèi)的經(jīng)濟(jì)開發(fā)、土地利用、環(huán)境保護(hù)以及人們的生活都有較大的影響,所以公路線形設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合地形、地質(zhì)等諸多因素進(jìn)行綜合性立體設(shè)計(jì)。

一、公路平面線形要素與交通安全

公路平面線形即公路中心線在水平面上的投影。平面線形要素主要包括直線、圓曲線、緩和曲線、視距等,以下分別從這四個(gè)方面分析其對(duì)交通安全的影響。

(一)直線

直線具有視野開闊、超車視距大等優(yōu)點(diǎn),但就直線與道路交通安全之間的關(guān)系而言,有資料指出:一次直線的最大長(zhǎng)度小于3min行程對(duì)交通安全比較有利。若以120km/h時(shí)為最大允許時(shí)速計(jì),3min的行程為6km,據(jù)調(diào)查,我國(guó)平原區(qū)路段的一次直線長(zhǎng)度都超過(guò)了6km,有的長(zhǎng)達(dá)10km以上。

過(guò)長(zhǎng)的直線段易使駕駛員產(chǎn)生疲勞,導(dǎo)致注意力分散,反應(yīng)遲緩,一旦遇見緊急情況,常因措手不及而肇事;另外,駕駛員在長(zhǎng)直線路段容易開快車,致使車輛在進(jìn)入直線路段末端后的曲線部分的速度仍然較高,若遇到彎道超高不足或其他偶然干擾,往往導(dǎo)致車輛傾覆或其他交通事故。

因此在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)避免過(guò)多長(zhǎng)的直線,如能將直線與曲線恰當(dāng)組合,則將提高道路的行駛質(zhì)量,如在日本東京高速公路上直線段僅占4%,羅馬尼亞高速公路直線長(zhǎng)約占3%;我國(guó)的滬寧高速公路,全路曲線成分占多數(shù),沈大高速公路曲線長(zhǎng)度占整個(gè)線路的60%。我國(guó)《標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定:直線的最大與最小長(zhǎng)度應(yīng)有所限制;同時(shí)規(guī)定對(duì)直線段與相鄰曲線段上的車速差超過(guò)20km/h的最小直線段長(zhǎng)度應(yīng)予調(diào)整。

(二)圓曲線

一般情況下,曲線段的事故風(fēng)險(xiǎn)高于直線段,而曲線半徑是影響行車安全的最主要因素。我國(guó)《標(biāo)準(zhǔn)》和《規(guī)范》對(duì)圓曲線半徑值的確定是依車輛行駛的橫向穩(wěn)定性而定的,其最小值按車輛在彎道處行駛時(shí)所產(chǎn)生的離心力等于橫向力,不超過(guò)由輪胎與路面間的摩擦力所能承受的程度為限,并考慮乘車人員是否舒適,經(jīng)計(jì)算確定的;并規(guī)定,設(shè)計(jì)時(shí)半徑值不能小于極限最小半徑,且應(yīng)盡量采用大半徑曲線,但最大半徑不宜超過(guò)10000m。如果將我國(guó)《標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的半徑值與上述國(guó)外的研究結(jié)果相比可以發(fā)現(xiàn),我國(guó)所規(guī)定的半徑值不少都處于事故率較高的范圍內(nèi),采用時(shí)應(yīng)結(jié)合其他的措施來(lái)改善。

(三)緩和曲線

緩和曲線是指在直線和曲線或不同半徑的大曲線和小曲線之間的漸變曲線,是一段曲率逐漸變化的曲線。其作用主要有:一是車輛從一曲線過(guò)渡到另一曲線的行駛過(guò)程中,緩和曲線使離心力加速度逐漸變化,從而緩和人體感受到的離心力加速度的急劇變化;二是緩和曲線通過(guò)其曲線的逐漸變化,可適應(yīng)轉(zhuǎn)向操作行駛軌跡及路線順暢,達(dá)到視線平順,視覺協(xié)調(diào),駕駛員易于操作;三是緩和曲線可以作為超高變化的過(guò)渡段。我國(guó)《規(guī)范》中規(guī)定緩和曲線采用回旋線,并規(guī)定了各級(jí)公路緩和曲線和最小長(zhǎng)度。

(四)視距

為了保證交通安全,駕駛者看到一定距離處的障礙物或迎面來(lái)車,進(jìn)行剎車或繞過(guò)在道路上行駛所必需的安全距離,稱為車輛行車視距。視距問(wèn)題是導(dǎo)致交通安全事故的主要原因之一,國(guó)外的研究成果表明,8%~10%的交通事故與視距不足有關(guān),并且進(jìn)一步的研究成果表明,在視距不足的曲線段事故率遠(yuǎn)高于其他曲線段。

二、公路縱斷線形要素與交通安全

縱面線形是指道路中心線在垂直平面上的投影,其線形要素包括豎曲線、路段縱坡度等。

(一)豎曲線

一般情況下,同向豎曲線插入短直線容易在視覺上形成“虛假凸(凹)形豎曲線”的錯(cuò)覺;長(zhǎng)直坡后緊接小半徑平曲線時(shí)常多發(fā)事故。凸形豎曲線一般會(huì)受視距限制產(chǎn)生安全問(wèn)題,由于視距受限,較陡的坡度可能導(dǎo)致制動(dòng)失靈等,會(huì)產(chǎn)生較高的事故率。

(二)縱坡度

縱坡度與交通安全緊密相關(guān)的因素有:坡度、坡長(zhǎng),坡度在2.5%~4%間的坡道比一般水平路段事故率要高出10%~20%。根據(jù)對(duì)我國(guó)部分高速公路縱坡的調(diào)查資料顯示:平原區(qū)高速公路縱坡均較小,在不存在排水問(wèn)題的情況下,無(wú)顯著影響;對(duì)于山嶺重丘區(qū)和微丘區(qū),縱坡是影響行車性能,特別是貨車行駛的重要因素,一般認(rèn)為,縱坡<3%時(shí)對(duì)小車影響不大。坡度過(guò)長(zhǎng)過(guò)陡是引起事故多發(fā)的原因之一,由機(jī)械原理知,長(zhǎng)距離的陡坡對(duì)車輛行駛不利,低檔長(zhǎng)時(shí)間爬坡會(huì)引起發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱、功率下降;下坡經(jīng)常使用制動(dòng)器,制動(dòng)鼓溫度升高,制動(dòng)效能降低,影響安全。

我國(guó)《標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)各級(jí)公路豎曲線最小半徑和最小長(zhǎng)度、最大縱坡、最小坡長(zhǎng),不同縱坡對(duì)應(yīng)的最大坡長(zhǎng)作了具體的規(guī)定,該規(guī)定考慮了經(jīng)濟(jì)及汽車行駛性能的要求,實(shí)際應(yīng)用中我們還應(yīng)考慮路段的運(yùn)行車速與設(shè)計(jì)車速差處于安全的范圍內(nèi)。

三、公路橫斷面要素與交通安全

公路橫斷面要素主要是行車道寬度和路肩寬度,這兩個(gè)因素直接影響駕駛安全,駕駛員的駕駛行為以及安全車距的判斷直接受這兩個(gè)因素影響。

(一)行車道寬度

行車道越寬越安全,在一定程度上是對(duì)的,車道寬度增加,事故率也降低,但是行車道寬度的增加是受到一定限制的,不能無(wú)限地增加,具體表現(xiàn)為:當(dāng)行車道寬度由4m增加到7m時(shí),交通安全性最好,事故率下降明顯,而當(dāng)行車道寬度大于7m時(shí),并不能進(jìn)一步降低事故率,相反還能造成混亂。國(guó)外一項(xiàng)研究表明,當(dāng)車道寬度在3.35m～3.65m之間變化時(shí),對(duì)事故率影響不大,當(dāng)交通量不大時(shí),行車道寬度大于3.65m時(shí),事故率會(huì)減少,但減少幅度不大。這個(gè)分析說(shuō)明,行車道寬度必須有一個(gè)最恰當(dāng)?shù)闹当３终Ｐ旭?低于或高于這個(gè)恰當(dāng)值,事故并不能降低。我國(guó)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)高速公路行車道寬度規(guī)定的3.75m是滿足我國(guó)目前車輛安全行駛的要求的,駕駛員在這樣的行車道上可以感覺到更加安全。所以行車道寬度在3.3m～3.8m為標(biāo)準(zhǔn)寬度,當(dāng)行車道寬度減少1m時(shí),車速大約會(huì)減少5.7km/h,因此,如何選擇合適的車道寬度,對(duì)交通安全影響甚大。

(二)路肩寬度

有研究表明,對(duì)雙車道公路,當(dāng)路肩寬度由0增加到2m時(shí),事故率明顯下降,交通安全性最好,而當(dāng)路肩寬度大于2.5m時(shí),事故率明顯變化。美國(guó)高速公路的硬路肩寬度一般為3.0m或3.66m,也有最小使用2.4m的,除特大橋和隧道外,左右側(cè)的路肩寬度一般都是連續(xù)等寬的,這一點(diǎn)與我國(guó)規(guī)定是不相同的;為避免駕駛者將寬硬路肩用作超車道,美國(guó)高速公路的硬路肩上一般均刻有橫向槽紋,這種槽紋對(duì)意外沖出行車道的車輛會(huì)因?yàn)閺?qiáng)烈的震顫而得到警示,同時(shí)有一定的減速作用。

四、結(jié)語(yǔ)

本文在借鑒國(guó)內(nèi)外研究成果的基礎(chǔ)上,結(jié)合我國(guó)的實(shí)際情況,著重分析了公路線形設(shè)計(jì)要素與交通安全的關(guān)系,主要研究結(jié)論如下:在公路線形設(shè)計(jì)與交通安全的關(guān)系中,著重分析了平面、縱斷面、橫斷面主要線形要素對(duì)交通安全的影響機(jī)理,并結(jié)合我國(guó)規(guī)范提出相應(yīng)的保證線形設(shè)計(jì)安全的建議。

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作者簡(jiǎn)介:梁健妮,供職于廣西壯族自治區(qū)桂東公路管理局,研究方向:公路工程勘測(cè)與設(shè)計(jì)。