道路路线设计可靠性与安全性的强化措施

陈才俊 王萌

摘 要：道路路线设计受多方面因素影响，其设计安全性和可靠性存在不足，需要制定相应的强化措施。本文以实际案例作为研究对象，分析道路路线设计的可靠性，研究道路线型与安全性之间的关系，找出其中的不足环节，并采取相应的加强措施，实现道路线路设计的优化。

关键词：道路;线路设计;可靠性;安全性;强化措施

中图分类号：U412.3文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）35-0101-03

Abstract： Road route design is affected by many factors， and its design safety and reliability are insufficient， and corresponding strengthening measures need to be formulated. This paper took actual cases as the research object， analyzed the reliability of road route design， studied the relationship between road alignment and safety， found out the shortcomings， and took corresponding strengthening measures to realize the optimization of road route design.

Keywords： road;route design;reliability;safety;strengthening measures

隨着城市规模的不断扩大，人们需要对原有线路进行优化设计，而可靠性和安全性是评价设计效果的主要指标。在实际路线设计过程中，部分设计人员缺乏扎实的设计理论和经验，容易导致路线设计不合理、车辆事故多发的问题[1]。这样不仅影响驾驶者的舒适性，而且影响整个市政交通的安全性。所以，以道路路线设计为基点，结合驾驶者、车辆行驶、道路环境等因素，对道路线路进行合理设置，提高其设计的可靠性和安全性，是目前市政道路设计规划者急需解决的问题。

1 道路路线设计可靠性与安全性的基本原则

道路设计的基本原则主要为3条，分别是项目的初期设计原则、线路实施阶段的设计原则以及整体的线形设计原则。依据相应的基本原则进行路线设计，可以大幅提高路线的可靠性和安全性[2]。

1.1 项目的初期设计原则

道路设计初期，需要结合设计现场的实际情况，如道路行驶条件、单位时间的车流量、车辆运行速度分布和交通事故历史资料等信息，进行道路线路的整体设计。在道路整体设计过程中，要尽量平衡各个路段车辆的行驶速度，提高线路的整体协调性。在路线设计过程中，应该以提高驾驶者舒适性为原则，并保持现行指标设计的一致。在客观数据的基础上，合理选择道路路线设计指标，可以提高路线设计的安全性和可靠性。

1.2 线路实施阶段的设计原则

当线路设计完成以后，设计者要对车流量和运行速度不协调的路段进行论证，检验其中相关的技术指标，以保证设计指标符合客观需求。一旦设计指标存在差异和不足，要及时对其进行调整，并对原有路线设计方案进行优化，或者采取补充设计方案，以此来提高路线设计的安全性和可靠性[3]。

1.3 整体的线形设计原则

线形设计是道路路线设计的关键，其设计原则为：保证车辆的行驶安全;正确引导驾驶者的视觉，避免产生错误的视觉心理;保证线路设计的连续性，并提高驾驶的舒适性。所以，道路线形质量的高低对于道路运营功能的发挥具有直接的影响。目前，道路线形设计采用国家颁布的行业标准，其对不同等级的道路设置不同的现行标准值。其中，车速设计是关键指标，其他设计指标均参照车速进行设定。一旦道路线形的几何设计不合理，就会增加道路交通事故的发生率。

2 道路线形与交通安全之间的关系

道路线形主要包括直线、曲线、平曲线和竖直曲线，如表1所示。

2.1 直线线形

直线线形虽然能够让路线设计简单、直接，提高车速和车流量，但长距离的直线线形也存在不足，主要表现为两方面。一方面，驾驶人在长期的直线行驶过程中容易产生视觉疲劳，造成注意力分散和反应速度下降的问题。一旦车辆前方出现突发情况，驾驶员无法及时做出判断，极易酿成交通事故[4];另一方面，驾驶者在长距离的直线路段会产生加速行驶的意识，致使车辆保持较高的行驶速度。一旦前方路况不明，或者遇到紧急弯道，又或遇到逆行车辆，就会导致交通事故的发生。

2.2 曲线线形

曲线线形可以缓解驾驶者的视觉疲劳，但过多的曲线设计会增加交通事故的发生率，尤其是在陡坡或者冰雪路面。曲线线形又分为平曲线和竖直曲线。

2.2.1 平曲线。平曲线由圆曲线或者缓和曲线构成，曲线的弯度与意外事故的发生率存在较高的正相关性，主要是由于曲线行驶时会产生离心力。一旦行驶路段表面摩擦力下降，就会造成车辆的横向偏离，增加交通事故的发生率。《城市道路工程设计规范》（CJJ 37—2012）明确规定[5]，道路路线设计过程中，尽量减少超高最小半径的平曲线设计。其中，超高最小半径的判定标准是车辆安全、舒适行驶的最小值，或者说车辆行驶产生离心力小于轮胎与地面的摩擦阻力，其计算公式为：

式中，[R]为平曲线的最小半径;[v]为道路路线设计中的车辆行驶速度;[μ]为车辆轮胎与路面之间的摩擦阻力;[i]为道路的横坡高度。

由此可知，平曲线的直径越大，其事故发生率越低，两者之间存在负相关性。所以，在道路路线设计过程中，尽量少用小半径平曲线设计，而且保证车辆行驶所产生的离心力小于轮胎与地面的摩擦力。

2.2.2 竖直曲线。竖直曲线虽然消除了横向的离心力，但由于路线呈现高低变化，驾驶者在到达竖直曲线顶点时，容易出现视野盲区，降低对前方车辆的判断准确性，增加交通事故的发生率。所以，在进行数值曲线设计时，要尽量减少不同数值曲线之间的高度差，让驾驶者可以充分观察到曲线顶点下路段的车辆[6]。

3 道路路线设计可靠性和安全性的强化措施

针对上述不同道路路线设计方法和原则，可以从视距、线形和纵断面等方面出发，提出具有针对性的强化措施。

3.1 保持安全的驾驶视距

安全视距是道路路线设计的重要指标，该指标可以让驾驶者保持良好的视野，及时发现车辆所遇到的突发事件，并采取相应的应对措施。安全视距包括停车视距、会车视距和超车视距等，让驾驶者具有充分的反应时间。其中，停车视距最为关键，包括反应距离、刹车距离和安全距离，计算公式如下：

式中，[S停]为停车距离;[S反]为反应距离;[S制]为制动距离;[S安]为安全距离。

另外，在会车时，双方车辆保持对向行驶，车速为单向车子的两倍以上，所以会车视距应该为停车视距的2倍，其计算公式为[7]：

式中，[S会]为会车视距;[V]为单向车辆的设计速度;[?]为道路的安全系数，即1.2;[η]为路面的摩擦系数，即0.4。

3.2 道路线形设计的连续性

线形设计连续性是依据驾驶者的心理和生理特点，使其保持持续的注意力，以提高驾驶的安全性和舒适性。一旦道路线路设计缺乏连续性，就会让驾驶者出现疲劳、紧张等问题，增加交通事故的发生率。同时，道路线形要与周围的植被、公路标志融合，避免出现视觉错误或者误判的情况。所以，道路线形的连续性设计是安全性、可靠性的客观基础。

3.3 道路线路的交叉

在交叉路口时，驾驶者容易出现错误判断，所以要对交叉路口进行合理设计，提高车辆的安全通过率。依据《城市道路工程设计规范》（CJJ 37—2012）中的相关要求[8]，交叉路口的主线与被交路线要小于设定的最高值，否则将会增加驾驶员对车辆的识别错误率。在对平面交叉路口设计时，要依据车流量和流向，采用对应的交叉形式，并设置交通通行控制灯，否则将会造成车辆行驶方向冲突、分流冲突、河流冲突。交叉路口之间角度设计与事故发生率的关系如图1所示。

3.4 纵断面设计

纵断面是竖向曲线形的路线设计，其设计由竖向曲线与直线线形构成。纵断面设计分为上、下两个坡度，其曲线顶点位置的高度最大。纵断面设计主要影响驾驶者的舒适性以及车辆的行驶速度。纵断面设计主要考虑车辆动力、公路等级、所处的自然环境因素，但其根本的影响指标是坡度与坡长。依据《城市道路路线设计规范》（CJJ 193—2012）中的相关要求，道路的最小纵坡坡度大于0.3%，部分小于23%的纵坡应设置锯齿形排水沟，以提高公路路面的摩擦系数。纵断面设计中的坡长应该大于设计车速行驶9～15 s的距离。部分坡度大于5%的陡坡应该设置提醒标志，以方便驾驶者采用低挡通行。对于部分长距离的陡坡来说，车辆上坡行驶过程中容易出现发动机过热、动力不足的问题，而下坡时容易出现刹车片过热、制动失效等问题，如图2所示。所以，在长距离陡坡处，要设置纵坡小于3%的缓坡，以此保证车辆的通行速度，提高路线的安全性。

3.5 道路路线的智能优化技术

路线智能优化技术是通过GIS的空间挖掘技术和多目标的遗传算法，将设计路段的原始数据输入程序中，获得道路路线的设计方案。其间通过相应的仿真结果，验证道路设计后的运行效果。路线智能优化技术可以降低路线设计的成本，提高路线设计的合理性，以此来提高路线的整体安全性和可靠性。在路线设计过程中，可以将相应的数据算法与智能优化技术相融合，找出影响道路路线设计的关键因素，并制定相应的加强措施，提高线路的可靠性和安全性。

4 结语

道路作为公路交通的重要载体，其自身线路设计的合理性决定着车辆通行的安全性。所以，设计者要融入多种技术手段，全面分析自然环境、技术因素、人员因素，并从道路设计的客观实际出发，进行道路线路的整体设计和规划。科学、客观的道路路线设计不仅可以推动城市道路的发展，而且可以增加道路设计的安全性，降低交通事故的出现率，发挥道路交通的功能和作用。

参考文献：

[1]崔迪.我国澳门地区与大陆地区道路路线设计差异分析[J].市政技术，2019（5）：36-37.

[2]李锦芳.浅谈市政道路路线设计可靠性与安全性的有效措施[J].建材与装饰，2019（28）：283-284.

[3]张涛，郭航飞.使用COVADIS软件进行道路路线设计[J].云南水力发电，2019（5）：95-97.

[4]孙良欢.浅谈高等级道路路线设计与环境保护[J].建材与装饰，2019（34）：261-262.

[5]孙良欢.关于改扩建道路路线设计的思路探讨[J].建材与装饰，2019（35）：271-272.

[6]張静琼.改扩建道路路线设计要点分析[J].交通世界，2020（9）：16-17.

[7]方国华.环保理念下高等级道路路线设计的分析[J].低碳世界，2020（4）：172-174.

[8]柳旭东，许磊，葛胜锦.欧洲标准体系下城市道路路线设计探讨[J].公路与汽运，2020（4）：46-49.