公路线形设计与交通安全

摘要:《公路工程技术标准》和《公路路线设计规范》中规定,在确定线形的组合和指标运用上主要从离心力、行车舒适和安全视距的角度出发确定限制因素,同时还要满足汽车运动力学和驾驶人员的视觉心理和生理的需求。文章从公路线形设计与交通安全的关系出发进行了分析。

关键词:线形设计;纵断面;横断面;交通安全

中图分类号:U442 文献标识码:A

文章编号:1674-1145(2009)24-0141-02

公路线形是公路的基本骨架,一旦建成就难以改动,甚至无法改动。因此,公路线形设计的优良与否事关公路生命,它不仅对汽车行驶的安全、舒适、经济以及公路的通行能力和交通容量等都起着决定性的作用,而且对沿线影响区内的经济开发、土地利用、环境保护以及人们的生活都有较大的影响,所以公路线形设计应结合地形、地质等诸多因素进行综合性立体设计。

一、公路平面线形要素与交通安全

公路平面线形即公路中心线在水平面上的投影。平面线形要素主要包括直线、圆曲线、缓和曲线、视距等,以下分别从这四个方面分析其对交通安全的影响。

(一)直线

直线具有视野开阔、超车视距大等优点,但就直线与道路交通安全之间的关系而言,有资料指出:一次直线的最大长度小于3min行程对交通安全比较有利。若以120km/h时为最大允许时速计,3min的行程为6km,据调查,我国平原区路段的一次直线长度都超过了6km,有的长达10km以上。

过长的直线段易使驾驶员产生疲劳,导致注意力分散,反应迟缓,一旦遇见紧急情况,常因措手不及而肇事;另外,驾驶员在长直线路段容易开快车,致使车辆在进入直线路段末端后的曲线部分的速度仍然较高,若遇到弯道超高不足或其他偶然干扰,往往导致车辆倾覆或其他交通事故。

因此在进行设计时,应避免过多长的直线,如能将直线与曲线恰当组合,则将提高道路的行驶质量,如在日本东京高速公路上直线段仅占4%,罗马尼亚高速公路直线长约占3%;我国的沪宁高速公路,全路曲线成分占多数,沈大高速公路曲线长度占整个线路的60%。我国《标准》规定:直线的最大与最小长度应有所限制;同时规定对直线段与相邻曲线段上的车速差超过20km/h的最小直线段长度应予调整。

(二)圆曲线

一般情况下,曲线段的事故风险高于直线段,而曲线半径是影响行车安全的最主要因素。我国《标准》和《规范》对圆曲线半径值的确定是依车辆行驶的横向稳定性而定的,其最小值按车辆在弯道处行驶时所产生的离心力等于横向力,不超过由轮胎与路面间的摩擦力所能承受的程度为限,并考虑乘车人员是否舒适,经计算确定的;并规定,设计时半径值不能小于极限最小半径,且应尽量采用大半径曲线,但最大半径不宜超过10000m。如果将我国《标准》规定的半径值与上述国外的研究结果相比可以发现,我国所规定的半径值不少都处于事故率较高的范围内,采用时应结合其他的措施来改善。

(三)缓和曲线

缓和曲线是指在直线和曲线或不同半径的大曲线和小曲线之间的渐变曲线,是一段曲率逐渐变化的曲线。其作用主要有:一是车辆从一曲线过渡到另一曲线的行驶过程中,缓和曲线使离心力加速度逐渐变化,从而缓和人体感受到的离心力加速度的急剧变化;二是缓和曲线通过其曲线的逐渐变化,可适应转向操作行驶轨迹及路线顺畅,达到视线平顺,视觉协调,驾驶员易于操作;三是缓和曲线可以作为超高变化的过渡段。我国《规范》中规定缓和曲线采用回旋线,并规定了各级公路缓和曲线和最小长度。

(四)视距

为了保证交通安全,驾驶者看到一定距离处的障碍物或迎面来车,进行刹车或绕过在道路上行驶所必需的安全距离,称为车辆行车视距。视距问题是导致交通安全事故的主要原因之一,国外的研究成果表明,8%~10%的交通事故与视距不足有关,并且进一步的研究成果表明,在视距不足的曲线段事故率远高于其他曲线段。

二、公路纵断线形要素与交通安全

纵面线形是指道路中心线在垂直平面上的投影,其线形要素包括竖曲线、路段纵坡度等。

(一)竖曲线

一般情况下,同向竖曲线插入短直线容易在视觉上形成“虚假凸(凹)形竖曲线”的错觉;长直坡后紧接小半径平曲线时常多发事故。凸形竖曲线一般会受视距限制产生安全问题,由于视距受限,较陡的坡度可能导致制动失灵等,会产生较高的事故率。

(二)纵坡度

纵坡度与交通安全紧密相关的因素有:坡度、坡长,坡度在2.5%~4%间的坡道比一般水平路段事故率要高出10%~20%。根据对我国部分高速公路纵坡的调查资料显示:平原区高速公路纵坡均较小,在不存在排水问题的情况下,无显著影响;对于山岭重丘区和微丘区,纵坡是影响行车性能,特别是货车行驶的重要因素,一般认为,纵坡<3%时对小车影响不大。坡度过长过陡是引起事故多发的原因之一,由机械原理知,长距离的陡坡对车辆行驶不利,低档长时间爬坡会引起发动机过热、功率下降;下坡经常使用制动器,制动鼓温度升高,制动效能降低,影响安全。

我国《标准》对各级公路竖曲线最小半径和最小长度、最大纵坡、最小坡长,不同纵坡对应的最大坡长作了具体的规定,该规定考虑了经济及汽车行驶性能的要求,实际应用中我们还应考虑路段的运行车速与设计车速差处于安全的范围内。

三、公路横断面要素与交通安全

公路横断面要素主要是行车道宽度和路肩宽度,这两个因素直接影响驾驶安全,驾驶员的驾驶行为以及安全车距的判断直接受这两个因素影响。

(一)行车道宽度

行车道越宽越安全,在一定程度上是对的,车道宽度增加,事故率也降低,但是行车道宽度的增加是受到一定限制的,不能无限地增加,具体表现为:当行车道宽度由4m增加到7m时,交通安全性最好,事故率下降明显,而当行车道宽度大于7m时,并不能进一步降低事故率,相反还能造成混乱。国外一项研究表明,当车道宽度在3.35m～3.65m之间变化时,对事故率影响不大,当交通量不大时,行车道宽度大于3.65m时,事故率会减少,但减少幅度不大。这个分析说明,行车道宽度必须有一个最恰当的值保持正常行驶,低于或高于这个恰当值,事故并不能降低。我国《公路工程技术标准》对高速公路行车道宽度规定的3.75m是满足我国目前车辆安全行驶的要求的,驾驶员在这样的行车道上可以感觉到更加安全。所以行车道宽度在3.3m～3.8m为标准宽度,当行车道宽度减少1m时,车速大约会减少5.7km/h,因此,如何选择合适的车道宽度,对交通安全影响甚大。

(二)路肩宽度

有研究表明,对双车道公路,当路肩宽度由0增加到2m时,事故率明显下降,交通安全性最好,而当路肩宽度大于2.5m时,事故率明显变化。美国高速公路的硬路肩宽度一般为3.0m或3.66m,也有最小使用2.4m的,除特大桥和隧道外,左右侧的路肩宽度一般都是连续等宽的,这一点与我国规定是不相同的;为避免驾驶者将宽硬路肩用作超车道,美国高速公路的硬路肩上一般均刻有横向槽纹,这种槽纹对意外冲出行车道的车辆会因为强烈的震颤而得到警示,同时有一定的减速作用。

四、结语

本文在借鉴国内外研究成果的基础上,结合我国的实际情况,着重分析了公路线形设计要素与交通安全的关系,主要研究结论如下:在公路线形设计与交通安全的关系中,着重分析了平面、纵断面、横断面主要线形要素对交通安全的影响机理,并结合我国规范提出相应的保证线形设计安全的建议。

参考文献

[1]公路工程技术标准.中华人民共和国交通部发布,2004.

[2]公路路线设计规范.中华人民共和国交通部发布,1994.

[3]公路项目安全性评价指南.中华人民共和国交通部发布,2004.

[4]郭忠印,方守恩,等.道路安全工程[M].人民交通出版社.

[5]刘运通.道路交通安全指南[M].人民交通出版社.

[6]陈胜营,汪亚干,张剑飞.公路设计指南[M].人民交通出版社.

作者简介:梁健妮,供职于广西壮族自治区桂东公路管理局,研究方向:公路工程勘测与设计。