行車(chē)視距在道路設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

步佳澤

（杭州蕭山交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司,浙江 杭州 311200）

0 引言

行車(chē)視距是道路設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容，其計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性關(guān)系到道路設(shè)計(jì)的可行性及道路投入使用后的安全性，屬于一個(gè)綜合性指標(biāo)。在道路設(shè)計(jì)中開(kāi)展行車(chē)視距的計(jì)算與設(shè)計(jì)，優(yōu)化調(diào)整道路的行車(chē)視距，使駕駛員在駕駛汽車(chē)過(guò)程中，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)道路前方的危險(xiǎn)，進(jìn)而及時(shí)采取停車(chē)、超車(chē)、錯(cuò)車(chē)等應(yīng)對(duì)措施，確保汽車(chē)駕駛安全。所以，針對(duì)行車(chē)視距在道路設(shè)計(jì)中的運(yùn)用分析，對(duì)于提高道路行車(chē)安全性有著重要價(jià)值。

1 行車(chē)視距在道路設(shè)計(jì)中運(yùn)用需要考慮的問(wèn)題

1.1 行車(chē)視距大小問(wèn)題

行車(chē)視距是駕駛員在停車(chē)、超車(chē)、錯(cuò)車(chē)等過(guò)程中的可視距離，從道路設(shè)計(jì)應(yīng)用行車(chē)視距的角度來(lái)看，還需考慮到道路在平面、彎道、縱坡的條件下，行車(chē)視距的設(shè)計(jì)與計(jì)算，從設(shè)計(jì)層面保障道路投入使用后的行車(chē)視距安全。例如，在道路坡頂設(shè)計(jì)中，應(yīng)著重考慮行車(chē)視距問(wèn)題，汽車(chē)距離坡頂越近，駕駛員的行車(chē)視距越小，坡頂遮擋兩側(cè)道路車(chē)輛駕駛員的視覺(jué)，也就是說(shuō)汽車(chē)在接近坡頂位置的行車(chē)視距趨于零，一旦兩輛車(chē)的會(huì)車(chē)視距小于最小安全距離，就會(huì)增加兩車(chē)碰撞的概率。所以道路設(shè)計(jì)要根據(jù)安全行車(chē)視距的要求，進(jìn)行坡頂凸形豎曲線半徑的調(diào)整，達(dá)到增加會(huì)車(chē)視距的目的。再者，公路等級(jí)、設(shè)計(jì)速度的不同，對(duì)于行車(chē)視距的標(biāo)準(zhǔn)要求也不相同，需要遵循《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中行車(chē)視距設(shè)計(jì)要求進(jìn)行道路設(shè)計(jì)。

1.2 視覺(jué)感受問(wèn)題

道路設(shè)計(jì)中在確定公路功能與等級(jí)后，以設(shè)計(jì)速度作為基礎(chǔ)控制參數(shù)進(jìn)行路線的設(shè)計(jì)，并遵循道路設(shè)計(jì)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，結(jié)合道路平或豎曲線半徑、視距、縱坡等幾何線形的指標(biāo)，通過(guò)這些指標(biāo)協(xié)調(diào)控制完成整個(gè)道路設(shè)計(jì)工作。與設(shè)計(jì)速度相關(guān)的事項(xiàng)有地形、地質(zhì)、公路功能和技術(shù)等級(jí)、運(yùn)行速度等。不同等級(jí)公路設(shè)計(jì)速度不同，行車(chē)視距的大小也不相同，比如停車(chē)視距，高速公路及一級(jí)公路，設(shè)計(jì)速度為120 km/h時(shí)停車(chē)視距為210 m，設(shè)計(jì)速度為100 km/h時(shí)停車(chē)視距為160 m，超車(chē)視距與會(huì)車(chē)視距在一級(jí)公路以下的公路設(shè)計(jì)中也設(shè)定了要求，如設(shè)計(jì)速度為80 km/h時(shí)停車(chē)視距110 m，會(huì)車(chē)視距220 m，超車(chē)視距550 m[1]。公路設(shè)計(jì)速度是一個(gè)基準(zhǔn)數(shù)值，也是汽車(chē)駕駛員行車(chē)速度的參考值，實(shí)際的行車(chē)速度受到道路條件、駕駛員駕駛能力與經(jīng)驗(yàn)、汽車(chē)性能、天氣狀況、道路通行情況等多方面的影響，如在長(zhǎng)直線路段，行車(chē)視覺(jué)感受良好，運(yùn)行速度會(huì)大于設(shè)計(jì)速度，在曲線段行車(chē)視覺(jué)感受較差，汽車(chē)會(huì)小于設(shè)計(jì)速度行駛。駕駛員在汽車(chē)高速行駛狀態(tài)下，動(dòng)視力與靜視力相比下降10%～20%，駕駛條件不良的情況下，下降可達(dá)到30%～40%，車(chē)速越快，動(dòng)視力下降就越大，有效視野范圍就越小。

1.3 駕駛錯(cuò)覺(jué)問(wèn)題

錯(cuò)覺(jué)是指人出現(xiàn)了錯(cuò)誤的認(rèn)知，知覺(jué)未能準(zhǔn)確地反映出外部事物的變化，甚至是人的大腦已經(jīng)做出了錯(cuò)覺(jué)的判斷，但在行動(dòng)上卻無(wú)法做出改變。駕駛錯(cuò)覺(jué)是引發(fā)交通事故的原因之一，駕駛?cè)藛T長(zhǎng)時(shí)間駕駛昏昏欲睡，或者是身體出現(xiàn)問(wèn)題，以及精神狀態(tài)不佳等，導(dǎo)致感知失誤，使大腦做出錯(cuò)誤判斷，形成較高的行車(chē)安全風(fēng)險(xiǎn)。比如，在小于半圓圓弧曲線路段上行車(chē)，駕駛員視覺(jué)感知的彎度小于道路實(shí)際彎度。在下坡路段，隨著車(chē)輛不斷向前行駛，駕駛員視覺(jué)感知路面傾斜度逐漸降低，易形成提前完成下坡的錯(cuò)覺(jué)。駕駛錯(cuò)覺(jué)主導(dǎo)著駕駛員的駕駛行為，為了消除環(huán)境、彎道、坡道、曲線道路等對(duì)駕駛員視覺(jué)的誤導(dǎo)，應(yīng)在道路平曲線、凹豎曲線、凸豎曲線等線形設(shè)計(jì)中，針對(duì)影響行車(chē)視距的地點(diǎn)，準(zhǔn)確地計(jì)算出行車(chē)視距，如平面視距、縱斷面視距、橋下視距等。同時(shí)在易形成駕駛錯(cuò)覺(jué)的路段，設(shè)置標(biāo)志牌、路面劃線等，提前提醒駕駛?cè)藛T注意保持行車(chē)視距。

2 道路設(shè)計(jì)中行車(chē)視距計(jì)算方法

2.1 停車(chē)視距計(jì)算

停車(chē)視距由反應(yīng)距離、制動(dòng)距離、安全距離組成，其中反應(yīng)距離計(jì)算公式為：

式中，v——行車(chē)速度（km/h），駕駛員發(fā)現(xiàn)前方阻礙的感覺(jué)時(shí)間取1.5 s，制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間取1.0 s，t=1.5+1.0。

制動(dòng)距離：

停車(chē)視距ST=S1+S2+S0，S0為安全距離，取值5～10 m。

2.2 會(huì)車(chē)視距計(jì)算

會(huì)車(chē)視距是指道路不同方向兩輛汽車(chē)行駛相遇，從發(fā)現(xiàn)至安全停車(chē)的最短距離，主要由反應(yīng)距離、制動(dòng)距離、安全距離組成，與停車(chē)視距組成相同，但會(huì)車(chē)視距為雙向車(chē)輛采取制動(dòng)輛車(chē)安全停止的最小距離，會(huì)車(chē)視距SH≈2ST。

2.3 超車(chē)視距計(jì)算

超車(chē)是指后車(chē)超越前車(chē)，超車(chē)視距為其最小的通視距離，構(gòu)成分為以下四個(gè)階段。

（1）加速行駛距離：

式中，v0——被超車(chē)輛的速度；t1——加速時(shí)間，a——平均加速度。

（2）超車(chē)汽車(chē)在對(duì)向車(chē)道行駛的距離：

式中，v——超車(chē)汽車(chē)行駛速度；t2——加速時(shí)間。

（3）超車(chē)結(jié)束后兩輛車(chē)之間的安全距離：S3取值為15～100 m。

（4）整個(gè)超車(chē)過(guò)程中，對(duì)向汽車(chē)的行駛距離：

超車(chē)視距Sc等于上述四個(gè)階段的距離之和，該值為理想值，在實(shí)際計(jì)算中S4計(jì)算公式中的t2建議取2/3t2，S2也取2/3S2，以進(jìn)行超車(chē)視距的折減，從而計(jì)算出最小必要超車(chē)視距[2]。

3 行車(chē)視距在道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3.1 平面設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3.1.1 平曲線臨界半徑計(jì)算

在道路平曲線半徑設(shè)計(jì)中，需要其具有足夠大距離，即駕駛員在進(jìn)入平面曲線路段起始點(diǎn)后，通視區(qū)域可達(dá)到平面曲線的另一側(cè)，平面曲線的中間位置不會(huì)影響到駕駛員的駕駛視線，也就是平面視距，以此保證道路平面具有安全有效的行車(chē)視距。在平面設(shè)計(jì)行車(chē)視距計(jì)算中，平曲線半徑取臨界半徑R，該值為從車(chē)道中心線開(kāi)始至視線阻礙邊緣的側(cè)向距離，可以得出下式：

式中，S——行車(chē)視距；h——橫凈距離。

在汽車(chē)左轉(zhuǎn)彎與右轉(zhuǎn)彎的情況下，h采用以下公式進(jìn)行計(jì)算，假設(shè)橫斷面范圍內(nèi)視線寬度為標(biāo)準(zhǔn)值，則

式中，W、L、m、a——行車(chē)道路寬度、路肩寬度、中間帶寬度與側(cè)帶寬度。使用R計(jì)算出道路平曲線的臨界半徑。

3.1.2 計(jì)算注意事項(xiàng)

道路設(shè)計(jì)需要綜合考慮設(shè)計(jì)路段的地質(zhì)條件、地形地勢(shì)，以及該路段周邊的構(gòu)造物等。在平曲線半徑計(jì)算后，結(jié)合設(shè)計(jì)道路的實(shí)際情況選擇了較小半徑，如果該值小于平曲線的臨界半徑，則要進(jìn)行道路平面最大橫凈距的分析判斷，在最小行車(chē)視距的條件下，最大橫凈距區(qū)域內(nèi)是否存在遮擋視線的事物，如果存在阻礙視線的遮擋物，需進(jìn)行視距寬度計(jì)算。設(shè)定h0為曲線內(nèi)側(cè)至遮擋物的距離，在h≤h0時(shí)，平曲線半徑可行；當(dāng)h＞h0時(shí)，半徑不符合要求，應(yīng)去除h-h0的寬度差，將曲線內(nèi)側(cè)妨礙視線的遮擋物拆除，如房屋、設(shè)施等，樹(shù)木進(jìn)行稀疏砍伐[3]。如果曲線內(nèi)側(cè)遮擋物是道路中間帶的設(shè)施，在中間帶兩側(cè)均勻加寬，以增加行車(chē)視距的寬度。

3.2 縱斷面設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3.2.1 凸形豎曲線半徑計(jì)算

凸形豎曲線設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)是汽車(chē)在向坡頂行駛過(guò)程中，至坡頂一定的距離后，駕駛員的駕駛視線受到坡頂?shù)淖钃酰谄马數(shù)牧硪粋?cè)形成視覺(jué)盲區(qū)。凸形豎曲線設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮汽車(chē)上坡與下坡的安全性和舒適性，并要準(zhǔn)確地計(jì)算出凸形豎曲線半徑，保證駕駛的良好視野與安全的行車(chē)視距。在豎曲線長(zhǎng)度L＞S的條件下，Rmin=S2/4，在L＜S情況下，最小豎曲線半徑為：

式中，S——行車(chē)視距；Δi——縱坡面坡度值的代數(shù)和。

3.2.2 凹形豎曲線半徑計(jì)算

凹形豎曲線道路設(shè)計(jì)中，行車(chē)視距為橋下視距，汽車(chē)從上坡處行駛至坡底，然后再向上行駛，汽車(chē)在上坡處向下行駛過(guò)程中，駕駛員在對(duì)向坡面上行造成視覺(jué)盲區(qū)。凹形豎曲線半徑在計(jì)算中，不僅要考慮到行車(chē)視距問(wèn)題，還要特別注意限制離心力，汽車(chē)夜間行駛車(chē)燈的照射距離與行車(chē)的安全性及舒適性。

假設(shè)在夜間汽車(chē)行駛至凹形豎曲線路段，在車(chē)燈照射、汽車(chē)行駛等狀態(tài)下，汽車(chē)的行車(chē)視距仍然要在安全值的范圍內(nèi)，設(shè)車(chē)頭燈距離地面高度為0.75 m，燈光的擴(kuò)散角為1°，在豎曲線長(zhǎng)度L≥S的條件下：

在L＜S條件下：

汽車(chē)位于橋梁結(jié)構(gòu)物下方的凹形豎曲線上時(shí)，橋梁下方的結(jié)構(gòu)會(huì)遮擋視線，設(shè)駕駛員視線高1.2 m，障礙物高度取最大值0.75 m，橋下凈空取4.5 m。

S≤L的情況下：

S＞L的條件下：

3.2.3 計(jì)算結(jié)果分析

基于不同的豎曲線長(zhǎng)度與行車(chē)視距條件下，進(jìn)行道路凸形豎曲線與凹形豎曲線最小豎曲線半徑的計(jì)算，根據(jù)公路不同的計(jì)算行車(chē)速度，及對(duì)應(yīng)的視距S值，進(jìn)行最小豎曲線半徑Rmin的計(jì)算，并與《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》中的采用值進(jìn)行比較，確定滿足行車(chē)視距要求的Rmin值。采用上述公式及取值，最終計(jì)算結(jié)果如表1所示，計(jì)算出的Rmin值比規(guī)范中的采用值略大。

表1 不同行車(chē)速度下滿足行車(chē)視距的最小豎曲線半徑

在實(shí)際的道路設(shè)計(jì)中，行車(chē)視距條件允許的情況下，不建議取規(guī)范中的最小值。如果道路縱斷面設(shè)計(jì)受到設(shè)計(jì)路段地形、地質(zhì)、周?chē)鷺?gòu)造物與樹(shù)木等的影響，需使用規(guī)范設(shè)定的最小豎曲線半徑，則要全面清除凸形或凹形豎曲線視距寬度范圍內(nèi)的遮擋物，盡可能保證視距寬度滿足行車(chē)視距的要求。

4 道路設(shè)計(jì)中行車(chē)視距輔助性設(shè)計(jì)措施

4.1 交通標(biāo)志輔助設(shè)計(jì)

道路交通標(biāo)志具有提醒、警示、組織交通等作用，在道路設(shè)計(jì)中合理設(shè)置交通標(biāo)志，可有效改善視距，彌補(bǔ)道路行車(chē)視距的不足。比如，在視距不良的道路上，專(zhuān)門(mén)設(shè)置視距不良慢行標(biāo)志，在小半徑彎道且存在視覺(jué)障礙的路段，沿著線路布設(shè)線性誘導(dǎo)標(biāo)。在視覺(jué)障礙物、轉(zhuǎn)彎較多的路段，設(shè)置提示減速標(biāo)志，提醒駕駛員減速慢行，注意駕駛安全，避免長(zhǎng)時(shí)間駕駛引起的駕駛錯(cuò)覺(jué)與視覺(jué)感受偏差。通過(guò)在道路上設(shè)計(jì)交通警示標(biāo)志，實(shí)現(xiàn)對(duì)道路設(shè)計(jì)各要素的協(xié)調(diào)，促使駕駛員控制車(chē)速、提高注意力，改善駕駛員的運(yùn)行視距，提高道路行車(chē)視距設(shè)計(jì)的質(zhì)量。道路標(biāo)線對(duì)于行車(chē)視距也有著良好的影響，如防滑標(biāo)線減少汽車(chē)的制動(dòng)距離，確認(rèn)距離線提醒駕駛?cè)藛T在轉(zhuǎn)彎、上坡、下坡等道路上的具體位置，促使其保持安全的行車(chē)視距，防止駕駛錯(cuò)覺(jué)引發(fā)的交通事故。

4.2 沿線景觀輔助設(shè)計(jì)

汽車(chē)駕駛員在道路上駕駛過(guò)程中，視野受到汽車(chē)結(jié)構(gòu)的限制，前方事物在視覺(jué)中占比較少，路面占比較多，視野較窄，并且汽車(chē)行駛速度越快，駕駛員的視野就越窄。因此在道路設(shè)計(jì)中要充分準(zhǔn)確運(yùn)用行車(chē)視距，切實(shí)做好平曲線、平面交叉處、凹豎曲線、凸豎曲線等行車(chē)視距的計(jì)算，以保證曲線最小半徑達(dá)到行車(chē)視距的要求[4]。在保證道路線形設(shè)計(jì)質(zhì)量的基礎(chǔ)上，適當(dāng)?shù)剡\(yùn)用視覺(jué)誘導(dǎo)，建立一個(gè)連續(xù)性的駕駛視覺(jué)，聚焦駕駛員的注意力，而道路景觀是影響駕駛員視覺(jué)連續(xù)性的關(guān)鍵。一方面，道路兩側(cè)的自然景觀整體協(xié)調(diào)，不可有扭曲、跳躍的表現(xiàn)。另一方面，道路上的廣告牌、構(gòu)造物等顏色不可過(guò)于艷麗、圖案不可夸張，無(wú)須過(guò)多裝飾，保證道路視覺(jué)的純凈，避免分散駕駛員的注意力，導(dǎo)致感覺(jué)與制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間的增加，不利于駕駛安全。

5 結(jié)語(yǔ)

道路設(shè)計(jì)中影響行車(chē)視距的因素較多，如地形條件、氣候變化、周邊構(gòu)造物，以及駕駛員本身駕駛能力，汽車(chē)實(shí)際的運(yùn)行速度等。在道路設(shè)計(jì)中，須從道路的實(shí)際出發(fā)，綜合考慮駕駛員的視覺(jué)感受、駕駛錯(cuò)覺(jué)，以及道路沿線的地質(zhì)條件、周邊環(huán)境、氣候、構(gòu)造物等工程因素，因地制宜，準(zhǔn)確地計(jì)算出行車(chē)視距，以提高道路平面與縱斷面行車(chē)視距設(shè)計(jì)的質(zhì)量，保障道路投入運(yùn)行后的安全性。