淺析道路線形與交通安全

金光濤

摘要：道路曲線實(shí)際上不是一條簡(jiǎn)單的平曲線或豎曲線，而應(yīng)該是一條自由舒展的空間曲線，它既能夠滿足行車的力學(xué)性能，又能滿足線形連續(xù)、指標(biāo)均衡、視覺(jué)良好、景觀協(xié)調(diào)、安全舒適等要求。車輛在行駛過(guò)程中，存在一條曲率連續(xù)變化的軌跡，無(wú)論車速高低，這一軌跡線都是客觀存在的，它的形式和長(zhǎng)度則隨行駛速度、曲率半徑和司機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)的快慢而定。在諸多的交通事故中，大部分駕駛員出事故的原因是由于困難的行駛條件所造成的，道路的幾何要素或線形組合不合理，都有可能導(dǎo)致交通事故的發(fā)生。為此，本文針對(duì)道路線形和交通安全的關(guān)系進(jìn)行論述，并探討了合理的道路線形的設(shè)計(jì)與規(guī)劃。

關(guān)鍵詞：交通安全道路線形關(guān)系規(guī)劃

0引言

隨著人們生活水平的提高，交通安全問(wèn)題已成為人們最關(guān)心的問(wèn)題。本文分析了道路交通事故產(chǎn)生的主要原因和道路線形與道路交通事故的關(guān)系，提出了用布勞斯曲線改進(jìn)道路曲線的設(shè)計(jì)方法和道路線形設(shè)計(jì)方法，以滿足行車的力學(xué)性能，同時(shí)滿足線形連續(xù)、指標(biāo)均衡、視覺(jué)良好、景觀協(xié)調(diào)、安全舒適等要求，使道路曲線與地形和車輛的行駛軌跡達(dá)到完美的組合。在道路交通安全研究中，發(fā)現(xiàn)交通事故與道路設(shè)計(jì)不盡合理有關(guān)系?，F(xiàn)行道路線形設(shè)計(jì)理論，以汽車行駛對(duì)道路的要求為依據(jù)，靜止地套用公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)上的規(guī)定，孤立地分析線形要素的尺寸。

1道路線形與交通安全的關(guān)系分析

公路的線形最終是以平面線形、縱斷面線形和橫斷面形式組合而成的立體線形映入駕駛員眼簾的。駕駛員在駕駛車輛過(guò)程中所選定的實(shí)際行駛速度，是由他對(duì)三維立體線形的判斷做出的。公路的立體線形除必須滿足駕駛動(dòng)力學(xué)要求的最小值外，還應(yīng)滿足駕駛員視覺(jué)心理方面連續(xù)、舒適的要求，反映公路線形好壞的關(guān)鍵是速度的連續(xù)性，它直接影響道路交通的安全。

通過(guò)對(duì)多起交通事故的分析，我們發(fā)現(xiàn)：公路線形幾何要素的不合理以及各種不良的線形組合，均可能導(dǎo)致交通事故的發(fā)生。

1.1直線：過(guò)長(zhǎng)的直線段，易使駕駛員因景觀單調(diào)而產(chǎn)生疲勞，注意力不集中，反應(yīng)遲緩，一旦有突顯信息出現(xiàn)，就會(huì)因措手不及而肇事。另外，駕駛員在長(zhǎng)直路段愛(ài)開(kāi)快車，致使車輛進(jìn)入直線路段末段后的曲線部分速度仍較高，若遇到彎道超高不足，往往導(dǎo)致傾覆或其它類型的交通事故。

1.2曲線：據(jù)美國(guó)公路部門(mén)統(tǒng)計(jì)，在彎道上發(fā)生的事故約占全部事故的10％以上，特別是與陡坡和路面滑溜等情形加在一起時(shí)，發(fā)生在彎道上的事故要比直線上多。

1.3平曲線：平曲線即彎道，平曲線與交通事故的關(guān)系很大。在圓曲線上，由于橫向力的存在，對(duì)汽車的安全行駛會(huì)產(chǎn)生不利影響。大半徑曲線比小半徑曲線的事故率低；連續(xù)曲線當(dāng)半徑協(xié)調(diào)時(shí)事故率比不協(xié)調(diào)時(shí)低。調(diào)查表明曲率愈大，事故率愈高；尤其是曲率在10以上時(shí)，事故率急劇增大。原因是曲率越大，汽車在運(yùn)行中的轉(zhuǎn)彎半徑越小，視線盲區(qū)增大。

1.4豎曲線：由于道路的凸形豎曲線半徑過(guò)小時(shí)，會(huì)影響到駕駛員的視距，使其視野變小，此時(shí)駕駛員不易發(fā)現(xiàn)前方情況，容易發(fā)生碰撞。凸形豎曲線上的視距越短，則交通事故也越頻繁。

1.5縱坡度：調(diào)查表明，在平原地區(qū)、丘陵地區(qū)和山區(qū)道路上，發(fā)生于坡道部分的交通事故分別占17％、18％和25％。分析坡道上交通事故率高的原因，主要是下坡時(shí)，駕駛員為節(jié)油常采取熄火滑行的操作方法，一旦遇到緊急情況來(lái)不及采取應(yīng)急措施，此類事故約占坡道事故的24％，這樣的事故案例不少。車輛下長(zhǎng)坡時(shí)，由于重力作用，行駛速度過(guò)高，制動(dòng)非安全區(qū)過(guò)長(zhǎng)，頻繁使用制動(dòng)致使制動(dòng)產(chǎn)生熱衰減，遇有緊急情況不能及時(shí)停車，此種原因引起的事故占坡道事故的40％；車輛上坡行駛時(shí)，由于超越停放或后備功率較小的低速行駛車輛所造成的坡道事故占18％；由于其它原因引起的坡道事故占18％左右。

1.6線形組合：行車安全性的大小與不同線形之間的組合是否協(xié)調(diào)有密切的關(guān)系，下列不良的線形組合往往是導(dǎo)致交通事故發(fā)生的重要原因：①線形的驟變，如長(zhǎng)直線的末端設(shè)置急轉(zhuǎn)彎曲線，尤其是長(zhǎng)下坡(大于1km)接小半徑曲線是有危險(xiǎn)傾向的設(shè)計(jì)，易造成車輛在不自覺(jué)的高速情況下駛?cè)肫角€，事故隱患大為增加。②在連續(xù)的高填方路段，如果沒(méi)有良好的視線引導(dǎo)，駕駛員容易使車輛偏離車道中心線，可能沖出路面，釀成車禍。③短直線介于兩個(gè)彎曲的圓曲線之間，形成斷背曲線，這樣容易使駕駛員產(chǎn)生錯(cuò)覺(jué)，把線形看成反向曲線，從而發(fā)生操作錯(cuò)誤，甚至釀成車禍。④在直線路段的凹形縱斷面上，駕駛員位于下坡時(shí)看到對(duì)面的上坡段，容易產(chǎn)生錯(cuò)覺(jué)，把上坡的坡度看得比實(shí)際的坡度大。這樣駕駛員就有可能加速以便沖上對(duì)面的上坡路段；同時(shí)，在下坡路段看上坡路段，駕駛員覺(jué)察不出自己是在下坡，因而有可能發(fā)生事故。⑤在凸形豎曲線與凹形豎曲線的頂部或底部插入急轉(zhuǎn)彎的平曲線，前者因?yàn)闆](méi)有視線引導(dǎo)而必須急打方向盤(pán)；后者在超出汽車設(shè)計(jì)速度的地方仍然要急打方向盤(pán)，這些都是極易引起交通肇事的。美國(guó)人揚(yáng)格在加利福尼亞的調(diào)查，凸形豎曲線上的視距越短，則交通事故也越頻繁。在凸形豎曲線的頂部或凹形豎曲線的底部設(shè)置斷背曲線，在前者情況下，視線失去誘導(dǎo)效果，在公路上行駛的車輛好象突入空中的感覺(jué)，而且因接近頂點(diǎn)才知道線形開(kāi)始向相反的方向彎曲，易使駕駛員因緊張而操作方向盤(pán)失誤。⑥在平面曲線內(nèi)，如果縱斷面反復(fù)凹凸，每當(dāng)產(chǎn)生這樣的問(wèn)題，即形成只能看見(jiàn)腳下和前頭，而看不見(jiàn)中間凹陷的線形，這樣的線形容易發(fā)生事故。⑦轉(zhuǎn)彎半徑較小的平曲線與陡坡組合在一起時(shí)，則會(huì)使事故急劇增加。⑧是否設(shè)置緩和曲線對(duì)于圓曲線上安全特性有著較為顯著的影響，未設(shè)緩和曲線的圓曲線，事故數(shù)顯著地高于設(shè)置了緩和曲線的圓曲線段。⑨縱坡長(zhǎng)度過(guò)短，出現(xiàn)鋸齒形縱斷面，這種地形使行車頻繁顛簸，甚至可能產(chǎn)生顛簸的疊加與共震，危及安全。視覺(jué)上，這種地形使駕車者有路線不連續(xù)，坡長(zhǎng)越來(lái)越小，線形破碎的感覺(jué)。坡長(zhǎng)過(guò)大，下坡時(shí)使得車輛速度漸增，也不利于安全。

2道路線形的設(shè)計(jì)與規(guī)劃

道路設(shè)計(jì)和規(guī)劃的安全審查起源于90年代初，隨后在英國(guó)、澳大利亞、新西蘭得以推廣。我國(guó)是世界上道路交通事故最頻發(fā)的國(guó)家之一，為提高我國(guó)道路安全水平，必須從公路規(guī)劃設(shè)計(jì)抓起，將安全性要求置于首位，并貫穿于公路規(guī)劃設(shè)計(jì)的全過(guò)程。

公路的線形最終是以平面線形、縱斷面線形和橫斷面形式組合而成的立體線形映入駕駛員眼簾的。駕駛員在駕駛車輛過(guò)程中所選定的實(shí)際行駛速度，是由他對(duì)三維立體線形的判斷做出的。公路的立體線形除必須滿足駕駛動(dòng)力學(xué)要求的最小值外，還應(yīng)滿足駕駛員視覺(jué)心理方面連續(xù)、舒適的要求，反映公路線形好壞的關(guān)鍵是速度的連續(xù)性，它直接影響道路交通的安全。麥克康納爾在經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)后認(rèn)為：雖然當(dāng)車輛在彎道上行駛時(shí)，它的6個(gè)自由度都處在變化之中，但人體的感覺(jué)器官并不是對(duì)所有的運(yùn)動(dòng)自由度的變化都能感知，而是只有當(dāng)這些自由度的變化大到一定的程度后，駕駛員和乘客才會(huì)感覺(jué)得到，并逐漸大到影響人體舒適性；使各個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度的特性值控制在感覺(jué)極限值以內(nèi)，則車輛的行駛舒適性好，乘員將難以憑感覺(jué)器官感覺(jué)到彎道的存在，從而達(dá)到車輛在水平直路段上行駛時(shí)的舒適程度。

通過(guò)對(duì)大量線形實(shí)例及事故多發(fā)地段的分析對(duì)比，確定組合曲線多發(fā)交通事故的癥結(jié)之一是：組合曲線中線形元素的起點(diǎn)和終點(diǎn)銜接不暢，其曲率變化不連續(xù)，出現(xiàn)陡變點(diǎn)。為了彌補(bǔ)這一不足，我們引入布勞斯關(guān)于汽車行駛規(guī)律的研究成果，考慮我國(guó)道路現(xiàn)狀和國(guó)情，基于交通安全的角度對(duì)布勞斯曲線的研究成果進(jìn)行改進(jìn)和完善。

道路曲線實(shí)際上不是一條簡(jiǎn)單的平曲線或豎曲線，而應(yīng)該是一條自由舒展的空間曲線，它既能夠滿足行車的力學(xué)性能，又能滿足線形連續(xù)、指標(biāo)均衡、視覺(jué)良好、景觀協(xié)調(diào)、安全舒適等要求。

車輛在行駛過(guò)程中，存在一條曲率連續(xù)變化的軌跡，無(wú)論車速高低，這一軌跡線都是客觀存在的，它的形式和長(zhǎng)度則隨行駛速度、曲率半徑和司機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)的快慢而定。

在諸多的交通事故中，大部分駕駛員出事故的原因是由于困難的行駛條件所造成的，道路的幾何要素或線形組合不合理，都有可能導(dǎo)致交通事故的發(fā)生。