道路几何条件对山地城市交叉口行车安全影响分析*

张 向 科

(重庆广播电视大学，重庆 400052)

1 竖曲线对交叉口行车安全影响

竖曲线在道路线性的作用是为了促成变坡点处坡度的变化的过渡而采用的线形，一般由凸曲线和凹曲线组成。如果交叉口的设计存在竖曲线，那么其影响交叉口行车安全主要因素是竖曲线的半径大小。具体影响如下：

(1) 对行车视距产生影响。半径越大，在道路上行驶的驾驶人员看得越远，相反，如果竖曲线的半径过小会造成视距短，视野窄，而且小半径竖曲线易因为路程短无法达到视距一个渐变的过程，会对驾驶人员视距变化过快，影响其获取周围交通信息。当交叉口设计时存在凸曲线如图1所示，AO向CO行驶时，驾驶员的视线是朝上的会使驾驶员在交叉口内行驶时产生悬空的感觉，在一定时间内看不清对面是否有车辆行驶(图2);而在凹曲线AO向CO行驶时，夜晚易造成视距不足，特别是大型客货驾驶员视线高于普通车辆驾驶员，这种情况对大型车辆影响更为严重。

图1 凸曲线交叉示意图

图2 凹曲线交叉口示意图

(2) 凹型竖曲线设计不合理，还会造成交叉口的排水问题，如图2的交叉口区域就处在凹型的底部，一旦降雨，AO段与CO段的积水就会沿着路面向下倾泻，交叉口边缘的排水设施不足或是排水设施发生堵塞，交叉口就会形成积水。

(3) 根据力学知识，汽车在竖曲线半径过小且路面存在超高路面行驶时，在转弯时就会需要比普通道路更大的离心力，汽车的重力的的竖向分力就会减少，如果此时的路面摩擦系数较小(如雨天)，就会造成汽车侧翻，引发交通事故；而凸型竖曲太小，在一条道路上的设置变坡点就会不缓和，施工中这些点的位置一般又留作施工缝，处理不好就会出现跳车。

(4) 根据公式L1，当车辆特别是重型车辆加速左转或右转通过交叉口时，会使使驾驶员超重或失重感过大，这时驾驶员的产生紧张心理，一些缺乏经验的新手难免采取不恰当的处理措施，发生交通事故。

(5) 竖曲线除了半径以外，长度也是一个不能忽视的要素，因为长度过小，设计计算所得半径会很小，驾驶员在车辆在行驶时就会感觉道路一种蜿蜒曲折，影响行车舒适性。

从重庆15个有竖曲线的交叉口取得调查数据分析后得出：交通事故率是与曲线的半径成反比关系，半径越小，事故率越高。在相同的半径和长度下，凹曲线的事故发生率明显低于凸曲线，说明在道路设计时，重点考虑凸曲线。而且交叉口进出口是交通事故的高发地带。

2 高长纵坡对交叉口行车安全影响

2.1 纵坡度对交叉口安全的影响

通过调研分析，进出道路存在较大的纵坡的交叉口，事故发生率较没有坡度的交叉口高，而且坡度与事故发生率成正相关，坡度越陡，事故发生率越高，从而得出陡坡是造成交叉口事故的直接原因(图3)。外国学者也得出相近结论，如俄罗斯研究人员[1]对不同地形的交叉口进行交通事故统计后发现，山地城市的事故率是平原地区的3.2倍，是丘陵地区的1.5倍。德国学者[2]的研究更加详细，认为4%是坡度一个分界点，坡度小于4%事故率缓和上升，坡度大于4%，事故率急剧上升。纵坡一般是通过行驶车速对交叉口行车安全造成成影响，当进入交叉口道路存在高长纵坡：

(1)

其中Vt为在坡底(及上图进入交叉口的位置)的速度；V0为坡顶的速度；a 为加速度；S为坡长。

这里a的加速度与平地上的加速度不同，它不单是是汽车牵引力的作用，汽车重力的沿坡面的一个斜向分力也会产生作用，这个斜向分力与坡度i有关，所以在同样汽车一样的单位档位下，行驶距离也相同的情况下，在纵坡段的末速度一般都会比平原地区大。

图3 交叉口坡长坡度与车速关系

汽车在上坡过程中，纵坡过陡，上坡时(如图1中CO段)牵引力会因为克服汽车沿路面的重力分力和路面的摩擦阻力而消耗过多的有用功，在不加油(相当于不增加总功)前提下，汽车速度会减慢。而下坡通过交叉口时(如图2中AO段)，一般都要进行减速，采取制动措施，频繁地踩刹车会使刹车片的温度升高，最终失灵，加上重庆的春秋两季降雨较多，雨天道路摩擦系数低，更易因车速过快发生侧翻或追尾。

而且进入交叉口的车速过低时，就会阻碍其他正常车辆的行驶，引起其他车辆变道超车，增加车辆之间冲突点，这在一定程度上增加了交叉口事故发生的概率，对道路交通安全极为不利。另外，在下坡行驶的车辆，车速变化比上坡快，车速的离散性(与正常车速的差值)就约明显。国外研究表明[1]，运行车速的离散型越大，说明驾驶员的操作(如在进入交叉口处减速或加速超车)越复杂，增加安全隐患。从采取的调查结果得出，在交叉口周围因车辆车速过快或应过慢发生的擦挂、追尾约占事故总数的1/3，仅排在人为因素之后，成为交通事故的第二大影响因素。

此外还发现，车辆在通过有坡度的交叉口时，平均车速越快，车速离散性越严重，行车安全系数越低。总之，城市道路纵坡度对交叉口行车安全的影响有：

(1) 进入交叉口的道路存在纵坡，由于重力分力的作用，车速较快，车速离散型加大，过多的制动操作，会使制动装置发热过久，影响使用寿命；

(2) 在上坡时，要克服重力做功，对汽车的机械性能要求高，容易产生熄火；

(3) 坡度过大，交通环境相对于平地更复杂，遇到突发情况时，需要驾驶人员在更短时间内采取避险措施。

2.2 坡长对交叉口交通安全的影响

除了坡度对交叉口行车安全造成影响，坡长也是影响山地城市交叉口行车安全的重要几何因素。坡长的对行车的影响主要表现在下坡路段：纵坡太长，会使驾驶员对道路环境产生错觉，比如长而陡的下坡路段中间插入一段较平缓的下坡道路时，驾驶员会误认这一段路是上坡，从而采取上坡提速的错误操作。另外，在长坡上行驶太久会使驾驶人员心理放松，注意力不集中而诱发事故。

因此，为了进入使交叉口的车辆保持一个相当安全而平稳的车速，对于存在较大坡度和坡长的进口道路必须采取改造，设立限速标志或强制减速带。

3 视距对交叉口安全的影响

因为交叉口山地地形(道路竖曲线和平面线性弯曲)、交叉口周围环境(建筑物、树枝、广告牌等)所形成的行车视线障碍，使驾驶员的视线不能达到预期的范围，造成获取交通信息的不足，如控制信号变化时，看不见左右方向的车辆是否完全通过交叉口。由于交叉口的形式构造、交通特征都存在差异，所以每个交叉口的视距也不尽相同。一般情况要求主道路优先交叉口在视野范围内使次要使次要公路上的驾驶员能够看到主要公路左右两侧的车辆。不同控制方式所要求的视距标准不同，此类交叉口对次路的控制方式可以分为停车控制和减速让行控制两种。

3.1 次干道停车避让

交通控制为次干道停车的交叉口视距的有4种情况：次干道左转到主干道、次干道右转到主干道、主干道转弯到次干道，次干道穿越到主干道。它们共同决定次干道停车控制车辆的行车视距，其中车辆由次干道左转或右转到主干道的行车视距得出：

(2)

其中：S为交叉口沿主干道长度(m)；V为主干道车辆行驶速度(km/h)；t为主干道车辆左转时不会与次干道车辆产生冲突的时间间隙，如表1所示。

表1 车辆临界间隙

通常条件下，次干路越视距在次干路左转和右转已经得到了保证，但如果如果交叉口交叉道路较多时，穿越所需临界时间间隙要随着根据车道数增减进行适当的调整。如果在交叉口的交通控制采取的是主干道优先控制，次干道应以次干道停车视距作为标准，次路车辆均在停车线处等待主干道车辆，这时的停车视距的值是驾驶员看到主干道路缘石的直线长度，详见表2、表3。

3.2 次干道减速避让

与停车避让情况不同，交叉口交通控制为次路减速让行控制，这种情况的行车视距的决定项有3种：由次路左(右)转到主干道、主干道转弯到次干道、次干道穿越到主干道。

表2 交叉口停车避让视距

表3 交叉口停车避让视距

交通控制采用减速让行，次干道车辆减速行驶到交叉口，但不会停止，这段减速行驶距离就是次干道的视距值。到达交叉口时末速度相比初速度减少大约30%(速度快易造成交通事故，速度慢易产生交通拥堵)。因此，在同一交叉口，停车避让的视距比减速避让的视距要大。减速让行次干道视距计算式。

(3)

式(3)中：S为交叉口沿次干道视距(m)；V为车辆在次干道上减速行驶距离(km/h)；a为车辆在次干道上的平均加速度，m/s2)，取-3.0m/s2，t为反映时间(s)，取t=2s。

减速避让下，车辆通过交叉口的视距可以参见表4、5，车辆在通过交叉口时的视距必须满足要求，否则车辆在穿越交叉口时会因为视距不足，无法获知对周围车辆的行驶情况，发生交通安全事故。

表4 减速避让视距

表5 减速避让视距

4 结 论

交叉口行车安全影响因素较多，但在重庆这些山地城市中，竖曲线和高长纵坡的线性是最重要的影响因素，并通过数学方法的计算出了一些临界值。一旦设计不合理或是在施工过程中不按设计施工，必定会在建成后对交叉口的行车安全造成严重隐患。

参考文献：

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