公路線形設計與運行速度及交通安全的關系分析

翟衛華

（太原路橋建設有限公司，山西 太原 030012）

安全、舒適、流暢的公路線形設計的原則體現了線形設計在公路中的重要程度，公路運營主要是由公路線形條件決定的，線形設計是公路設計的核心，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，特別是對于山區公路而言，要改變線形造價很高，這些線形將長期影響和限制汽車在公路上的運行。道路是一種帶狀的三維空間結構物，主要包括路基、路面、橋涵、隧道等工程實體。路線設計應根據公路等級及其功能正確運用技術指標保持線形連續、均衡，確保行駛安全、舒適。公路線形設計時，概括起來要遵循以下三條原則：連續性原則、均衡性原則和協調性原則。下面從平面因素、斷面因素、線形組合等幾個方面分析公路線形設計與運行速度及交通安全的關系。

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。另外，車輛在直線上行駛時受力簡單、方向明確、駕駛操作簡易。在規劃設計以及建設施工階段，直線也便于測設（兩點定一線）。然而，在山區公路的規劃設計過程中發現直線線形大多難與地形地貌相協調，如果直線長度設置的不當，不但會破壞線形的連續性，還會造成山區公路線形設計的不協調，尤其是在山嶺重丘區，如果設置的直線長度過大，則會使當地的自然景觀造成破壞，在施工階段易造成大填大挖，致使工程成本加大。重要的是，過長的直線易使駕駛人感到單調、疲倦，加速距離長，難以目測車間距離，夜間行車容易產生眩光，并因此影響駕駛安全。即直線的設置長度與行駛加速度的大小是造成道路交通事故的誘發因素。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，或者說沒有急彎標志的路段。顯而易見，在急彎路上行車，容易發生道路交通事故。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，具體表現為車輛行駛過程中的橫向干擾，相對而言，干擾較小的路段，車輛行駛順暢，交通事故率相對較低，反之則高。

2.2 縱斷面因素

縱斷面即路線坡度，根據研究發現，在縱坡上發生交通事故，大致有如下幾種情形：一是長大下坡道導致的車速持續加快，增加制動壓力；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向下坡車輛碰撞。通過研究發現，路線縱坡度越陡，交通事故率越高。

3 線形組合

根據山區公路組合線形事故調查研究結果發現，組合線形的形式與由此導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，該組合線形與交通事故率之間的關系如圖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系

4 公路線形設計與交通安全的關系

交通出行成為人們日常生活必不可少的重要部分，人們對交通事故的成因研究是從簡單到復雜、從淺顯到深入是一個逐步發展、逐步深入的漸進過程。研究初期，人們認為事故的發生是單因素、簡單的現象，在大多數研究者看來，造成一起交通事故的主要原因有90%以上來自于駕駛員的違章駕駛或操作失誤，人們把研究重點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、安全科學以及系統工程學科的發展，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單研究轉向系統化、全面化研究，隨之人們逐漸接受了交通運輸體統是由人—車—路—環境組成的動態的綜合的大系統的觀念。顯然，由系統工程的系統性、多元性等特點可知，系統正常運行出現紊亂，往往是多個因素綜合作用下引發的結果。因此，在這樣的研究背景下，人們開始關注交通系統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現，不良的公路條件更易引發交通事故。據歐洲聯合經濟委員會關于預防公路交通事故的報告所述，由公路缺陷導致的事故約占總事故數的30%。

基于此，國內外學者開始關注公路缺陷與交通事故關系的研究，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計階段、公路工程施工階段以及公路工程后期的運行和管理養護階段。根據參考文獻資料，目前關于公路與交通事故關系的研究更多側重于施工期階段和后期的運行、管理及養護等方面，著重研究了施工期公路鋪筑技術、路面養護和管理、山區惡劣公路條件與交通安全，乃至關于公路沿線居民，尤其是山區公路覆蓋地區居民的交通安全宣傳教育等。在實際發生的交通事故里，分析由公路條件導致的事故，不難發現，其中直接或間接由道路前期的設計不足或缺陷所引發的事故占據很大比重。

5 公路線形與運行速度

運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實際采用的車速。實際情況是車輛在道路上的行駛速度是不同的，這與車輛的性能優劣、駕駛員技術差異、道路狀況不同等因素密切相關。通過國內、外關于運行速度的調查研究和文獻資料顯示，選取第85位車速表示路上的運行速度與實際最為接近，所謂第85位車速指的是在正常的運行路段上，85%的車輛不會超過的行駛速度，即路段上有85%的車輛速度低于該值，通常用V85表示，V85是通過對目標公路上車輛運行車速實測值的統計和分析，根據數據分布結果，所得到的第85位車速值。

通過上述分析可以看出：運行速度能夠實時的反映出駕駛員生理和心理的變化，它是綜合駕駛人、車輛、道路狀況等信息之后表征出的車輛狀態。換而言之，良好的駕駛狀態、車輛性能和道路狀況將會對應較快、較平穩的車輛行駛速度，反之，行駛速度將會不夠穩定和協調。因此，將車輛運行速度作為聯系駕駛特性和公路幾何線形特征的表征指標，通過研究實時、動態的車輛運行速度來校驗二者之間的一致性和協調性，相比基于設計速度的道路線形設計更為科學、合理。

以運行速度作為評價公路線形一致性的校驗指標，美國各州公路與運輸工作者協會在2000年就已經提出并投入實施。近年來，歐美等很多西方國家已經用運行速度取代設計速度作為道路線形設計的參照速度。

所謂期望值，是指對未知事物的期許和希望，是在以往經驗或現實處境的基礎上形成的心理傾向。駕駛期望是指駕駛員根據其自身的駕駛經驗形成的對所處交通環境產生何種反應的心理傾向。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直覺進行的，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調，此時就需要駕駛人及時做出調整，以適應其所處的道路條件和交通情況。這種不協調的情況越突出，駕駛人做出調整所花費的時間就會越長，在車輛以較高速度行駛的情況下，這種時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際交通條件之間的不協調，能很好的提高車輛行駛的安全性。從人員—機械工程學和人性化的角度考慮，設計出適應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）連續性期望 指期望剛剛出現的事物會延續下去；

b）事件期望 不在期望中的事件假定不會出現；

c）暫時期望 事件就像交通信號燈具有一定的周期一樣，特定狀態發生后越久，變化的可能性就越大；

d）特定期望 根據駕駛員沿途所遇到的情形而連續形成的期望。

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

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