公路線形設(shè)計(jì)與運(yùn)行速度及交通安全的關(guān)系分析

翟衛(wèi)華

（太原路橋建設(shè)有限公司，山西 太原 030012）

安全、舒適、流暢的公路線形設(shè)計(jì)的原則體現(xiàn)了線形設(shè)計(jì)在公路中的重要程度，公路運(yùn)營(yíng)主要是由公路線形條件決定的，線形設(shè)計(jì)是公路設(shè)計(jì)的核心，它最終決定了公路的空間位置以及公路駕駛員視覺中的反映。公路建成后，特別是對(duì)于山區(qū)公路而言，要改變線形造價(jià)很高，這些線形將長(zhǎng)期影響和限制汽車在公路上的運(yùn)行。道路是一種帶狀的三維空間結(jié)構(gòu)物，主要包括路基、路面、橋涵、隧道等工程實(shí)體。路線設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)公路等級(jí)及其功能正確運(yùn)用技術(shù)指標(biāo)保持線形連續(xù)、均衡，確保行駛安全、舒適。公路線形設(shè)計(jì)時(shí)，概括起來(lái)要遵循以下三條原則：連續(xù)性原則、均衡性原則和協(xié)調(diào)性原則。下面從平面因素、斷面因素、線形組合等幾個(gè)方面分析公路線形設(shè)計(jì)與運(yùn)行速度及交通安全的關(guān)系。

1 平面因素

平面線形包括直線和曲線。首先，直線是平面線形中的基本線形，直線具有距離短、便捷、視野條件好等特點(diǎn)。另外，車輛在直線上行駛時(shí)受力簡(jiǎn)單、方向明確、駕駛操作簡(jiǎn)易。在規(guī)劃設(shè)計(jì)以及建設(shè)施工階段，直線也便于測(cè)設(shè)（兩點(diǎn)定一線）。然而，在山區(qū)公路的規(guī)劃設(shè)計(jì)過程中發(fā)現(xiàn)直線線形大多難與地形地貌相協(xié)調(diào)，如果直線長(zhǎng)度設(shè)置的不當(dāng)，不但會(huì)破壞線形的連續(xù)性，還會(huì)造成山區(qū)公路線形設(shè)計(jì)的不協(xié)調(diào)，尤其是在山嶺重丘區(qū)，如果設(shè)置的直線長(zhǎng)度過大，則會(huì)使當(dāng)?shù)氐淖匀痪坝^造成破壞，在施工階段易造成大填大挖，致使工程成本加大。重要的是，過長(zhǎng)的直線易使駕駛?cè)烁械絾握{(diào)、疲倦，加速距離長(zhǎng)，難以目測(cè)車間距離，夜間行車容易產(chǎn)生眩光，并因此影響駕駛安全。即直線的設(shè)置長(zhǎng)度與行駛加速度的大小是造成道路交通事故的誘發(fā)因素。其次，曲線因素。曲線包括圓曲線和緩和曲線。道路的曲線半徑越小，曲率越大，彎度就越大，車輛行駛時(shí)的離心力就越大；道路的平曲線半徑越大，曲率越小，彎度就越小，離心力就越小。從道路交通安全角度考慮，所謂急彎是指道路平面曲線半徑在50m以下的路段，或者說沒有急彎標(biāo)志的路段。顯而易見，在急彎路上行車，容易發(fā)生道路交通事故。換言之，曲線半徑R的大小與道路交通安全有很大關(guān)系。

2 斷面因素

2.1 橫斷面因素

斷面線形包括橫斷面和縱斷面，橫斷面主要包括路面寬度以及路肩寬度，具體表現(xiàn)為車輛行駛過程中的橫向干擾，相對(duì)而言，干擾較小的路段，車輛行駛順暢，交通事故率相對(duì)較低，反之則高。

2.2 縱斷面因素

縱斷面即路線坡度，根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，在縱坡上發(fā)生交通事故，大致有如下幾種情形：一是長(zhǎng)大下坡道導(dǎo)致的車速持續(xù)加快，增加制動(dòng)壓力；二是下坡車速過高，車輛失控沖出路基；三是上坡變道超車與對(duì)向下坡車輛碰撞。通過研究發(fā)現(xiàn)，路線縱坡度越陡，交通事故率越高。

3 線形組合

根據(jù)山區(qū)公路組合線形事故調(diào)查研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，組合線形的形式與由此導(dǎo)致的交通事故隱患特征如圖1所示，其中采用小半徑曲線和陡坡的路段組合時(shí)，該組合線形與交通事故率之間的關(guān)系如圖2所示。

圖1 組合線形形式與交通安全

圖2 小半徑曲線和陡坡組合與交通事故率的關(guān)系

4 公路線形設(shè)計(jì)與交通安全的關(guān)系

交通出行成為人們?nèi)粘Ｉ畋夭豢缮俚闹匾糠?，人們?duì)交通事故的成因研究是從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從淺顯到深入是一個(gè)逐步發(fā)展、逐步深入的漸進(jìn)過程。研究初期，人們認(rèn)為事故的發(fā)生是單因素、簡(jiǎn)單的現(xiàn)象，在大多數(shù)研究者看來(lái)，造成一起交通事故的主要原因有90%以上來(lái)自于駕駛員的違章駕駛或操作失誤，人們把研究重點(diǎn)集中在控制駕駛員駕駛行為以及人為因素影響方面。隨著交通事業(yè)、安全科學(xué)以及系統(tǒng)工程學(xué)科的發(fā)展，研究者看待公路交通安全問題的視角開始逐漸從單因素的簡(jiǎn)單研究轉(zhuǎn)向系統(tǒng)化、全面化研究，隨之人們逐漸接受了交通運(yùn)輸體統(tǒng)是由人—車—路—環(huán)境組成的動(dòng)態(tài)的綜合的大系統(tǒng)的觀念。顯然，由系統(tǒng)工程的系統(tǒng)性、多元性等特點(diǎn)可知，系統(tǒng)正常運(yùn)行出現(xiàn)紊亂，往往是多個(gè)因素綜合作用下引發(fā)的結(jié)果。因此，在這樣的研究背景下，人們開始關(guān)注交通系統(tǒng)中除駕駛等主觀因素外的諸如道路條件等客觀因素，通過一系列的研究發(fā)現(xiàn)，不良的公路條件更易引發(fā)交通事故。據(jù)歐洲聯(lián)合經(jīng)濟(jì)委員會(huì)關(guān)于預(yù)防公路交通事故的報(bào)告所述，由公路缺陷導(dǎo)致的事故約占總事故數(shù)的30%。

基于此，國(guó)內(nèi)外學(xué)者開始關(guān)注公路缺陷與交通事故關(guān)系的研究，公路本身存在影響交通安全的因素或者隱患，通常存在于公路工程勘察設(shè)計(jì)階段、公路工程施工階段以及公路工程后期的運(yùn)行和管理養(yǎng)護(hù)階段。根據(jù)參考文獻(xiàn)資料，目前關(guān)于公路與交通事故關(guān)系的研究更多側(cè)重于施工期階段和后期的運(yùn)行、管理及養(yǎng)護(hù)等方面，著重研究了施工期公路鋪筑技術(shù)、路面養(yǎng)護(hù)和管理、山區(qū)惡劣公路條件與交通安全，乃至關(guān)于公路沿線居民，尤其是山區(qū)公路覆蓋地區(qū)居民的交通安全宣傳教育等。在實(shí)際發(fā)生的交通事故里，分析由公路條件導(dǎo)致的事故，不難發(fā)現(xiàn)，其中直接或間接由道路前期的設(shè)計(jì)不足或缺陷所引發(fā)的事故占據(jù)很大比重。

5 公路線形與運(yùn)行速度

運(yùn)行速度又稱行駛速度，是指在良好的氣候條件和正常的交通條件下，一般駕駛員駕駛汽車沿某條道路行駛時(shí)實(shí)際采用的車速。實(shí)際情況是車輛在道路上的行駛速度是不同的，這與車輛的性能優(yōu)劣、駕駛員技術(shù)差異、道路狀況不同等因素密切相關(guān)。通過國(guó)內(nèi)、外關(guān)于運(yùn)行速度的調(diào)查研究和文獻(xiàn)資料顯示，選取第85位車速表示路上的運(yùn)行速度與實(shí)際最為接近，所謂第85位車速指的是在正常的運(yùn)行路段上，85%的車輛不會(huì)超過的行駛速度，即路段上有85%的車輛速度低于該值，通常用V85表示，V85是通過對(duì)目標(biāo)公路上車輛運(yùn)行車速實(shí)測(cè)值的統(tǒng)計(jì)和分析，根據(jù)數(shù)據(jù)分布結(jié)果，所得到的第85位車速值。

通過上述分析可以看出：運(yùn)行速度能夠?qū)崟r(shí)的反映出駕駛員生理和心理的變化，它是綜合駕駛?cè)?、車輛、道路狀況等信息之后表征出的車輛狀態(tài)。換而言之，良好的駕駛狀態(tài)、車輛性能和道路狀況將會(huì)對(duì)應(yīng)較快、較平穩(wěn)的車輛行駛速度，反之，行駛速度將會(huì)不夠穩(wěn)定和協(xié)調(diào)。因此，將車輛運(yùn)行速度作為聯(lián)系駕駛特性和公路幾何線形特征的表征指標(biāo)，通過研究實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的車輛運(yùn)行速度來(lái)校驗(yàn)二者之間的一致性和協(xié)調(diào)性，相比基于設(shè)計(jì)速度的道路線形設(shè)計(jì)更為科學(xué)、合理。

以運(yùn)行速度作為評(píng)價(jià)公路線形一致性的校驗(yàn)指標(biāo)，美國(guó)各州公路與運(yùn)輸工作者協(xié)會(huì)在2000年就已經(jīng)提出并投入實(shí)施。近年來(lái)，歐美等很多西方國(guó)家已經(jīng)用運(yùn)行速度取代設(shè)計(jì)速度作為道路線形設(shè)計(jì)的參照速度。

所謂期望值，是指對(duì)未知事物的期許和希望，是在以往經(jīng)驗(yàn)或現(xiàn)實(shí)處境的基礎(chǔ)上形成的心理傾向。駕駛期望是指駕駛員根據(jù)其自身的駕駛經(jīng)驗(yàn)形成的對(duì)所處交通環(huán)境產(chǎn)生何種反應(yīng)的心理傾向。車輛在道路上行駛，面臨不同的交通情況和道路條件，駕駛員會(huì)做出不同的決策，并給出不同的操作和處理。通常情況下駕駛指令的判斷往往是根據(jù)直覺進(jìn)行的，而這種直覺形成的期望駕駛操作可能與其所處的道路條件和交通情況不協(xié)調(diào)，此時(shí)就需要駕駛?cè)思皶r(shí)做出調(diào)整，以適應(yīng)其所處的道路條件和交通情況。這種不協(xié)調(diào)的情況越突出，駕駛?cè)俗龀稣{(diào)整所花費(fèi)的時(shí)間就會(huì)越長(zhǎng)，在車輛以較高速度行駛的情況下，這種時(shí)間延誤往往是事故主要因素。

因此，如果要消除駕駛期望和實(shí)際交通條件之間的不協(xié)調(diào)，能很好的提高車輛行駛的安全性。從人員—機(jī)械工程學(xué)和人性化的角度考慮，設(shè)計(jì)出適應(yīng)駕駛員駕駛期望的道路幾何線形，更利于車輛的平順行駛和行車安全。通常情況下，駕駛員的駕駛期望有以下幾種情況：

a）連續(xù)性期望 指期望剛剛出現(xiàn)的事物會(huì)延續(xù)下去；

b）事件期望 不在期望中的事件假定不會(huì)出現(xiàn)；

c）暫時(shí)期望 事件就像交通信號(hào)燈具有一定的周期一樣，特定狀態(tài)發(fā)生后越久，變化的可能性就越大；

d）特定期望 根據(jù)駕駛員沿途所遇到的情形而連續(xù)形成的期望。

顯然，不同的道路交通條件對(duì)應(yīng)不同的駕駛期望，而不同的駕駛期望下會(huì)對(duì)應(yīng)車輛不同的行駛速度，即期望車速。所謂期望車速，指的是車輛在相應(yīng)交通條件下運(yùn)行的最大速度。當(dāng)車輛行駛速度大于期望車速時(shí)，表現(xiàn)為減速過程；當(dāng)車輛小于期望車速時(shí)，表現(xiàn)為加速過程，加速至期望車速后近乎勻速行駛。眾所周知，車輛行駛的絕對(duì)速度不能導(dǎo)致交通事故，而相對(duì)速度（即速度差）往往是引發(fā)交通事故的隱患。為減少這種駕駛期望不能滿足而產(chǎn)生的行車速度差，應(yīng)該在道路的設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)行的各個(gè)階段做好保障工作，尤其是設(shè)計(jì)階段，良好的道路幾何線形可以較好的滿足駕駛員的駕駛期望，從而提高車輛運(yùn)行的安全性。

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