寬容性設(shè)計在道路工程中的應(yīng)用討論

林 峰

（長沙華藝工程設(shè)計有限公司，湖南 長沙 410011）

我國高速公路于20世紀(jì)80年代開始發(fā)展，經(jīng)過多年的建設(shè)，我國高速公路里程現(xiàn)已躍居全球第一，隨著公路建設(shè)不斷地發(fā)展，道路交通成為國民運(yùn)輸?shù)闹饕绞健＝陙砣嗣裆钏接辛藰O大的改善，公路上行駛車輛的不斷增加，道路交通事故的發(fā)生率也不斷增加，特別是2017年發(fā)生的秦嶺隧道口特大交通事故引起了社會高度關(guān)注，為了有效地減少因車輛駕駛員在車輛行駛過程中出現(xiàn)失誤而造成嚴(yán)重的交通事故現(xiàn)象，越來越多的國內(nèi)外學(xué)者和設(shè)計師提出了道路寬容性設(shè)計[1]。

河北工業(yè)大學(xué)張帥分析了影響高速公路安全的各個因素，根據(jù)京新高速公路為基礎(chǔ)介紹了基于VISSIM修正運(yùn)行速度線形優(yōu)化，并提出了路側(cè)寬容性設(shè)計方法[3]。黃明友對廣西某省道公路事故多發(fā)地段的安全改造設(shè)計進(jìn)行了分析，表明道路寬容性設(shè)計可以顯著地改善駕駛員駕車過程中的不適反應(yīng)，減少交通事故的發(fā)生率[4]。美國國有公路管理員協(xié)會 （AASHTO） 研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)路側(cè)為平坡時，80%～85%的失控車輛可以在行車道旁邊9 m的范圍內(nèi)重新獲得控制。

1 現(xiàn)行道路設(shè)計規(guī)范的不足

現(xiàn)行道路設(shè)計規(guī)范的主要設(shè)計指標(biāo)是設(shè)計車速，其指在氣候良好、交通密度低的條件下，一般駕駛員在路段上能保持安全、舒適行駛的最大車速[2]。即：汽車運(yùn)行只受道路本身條件的影響時，中等駕駛技術(shù)的駕駛員能保持安全順適行使的最大行駛速度。以設(shè)計車速為指標(biāo)的路線平、縱、橫設(shè)計中，其設(shè)計核心是以汽車行駛過程中的動力學(xué)為主要依據(jù)，但是在實際行駛過程中，汽車的行駛速度往往由于駕駛員的狀態(tài)及道路環(huán)境的變化而偏離設(shè)計速度。

通過分析可知，現(xiàn)行的道路設(shè)計規(guī)范主要從汽車受力分析角度出發(fā)確定道路線形的各個要素，而沒有考慮駕駛員在行車過程中的生理、心理狀態(tài)，因此大大增加行駛過程中事故出現(xiàn)的可能性。

2 道路寬容性設(shè)計的目的及內(nèi)涵

在現(xiàn)實生活中，道路使用者在行車過程中會不可避免地發(fā)生錯誤，然而由于行車過程中車輛處于高速行駛，這些錯誤發(fā)生后往往造成嚴(yán)重的損失，甚至威脅到道路使用者的生命安全。為了減輕因發(fā)生交通事故而造成的損失，保障道路使用者的生命安全，應(yīng)該在道路設(shè)計中提供寬容的空間及相應(yīng)的措施，即在道路設(shè)計中引入寬容性的設(shè)計理念。

所謂道路寬容性設(shè)計，即以滿足車輛行駛的動力學(xué)需求為設(shè)計底線，以交通參與者在交通環(huán)境中的心理、生理等方面的“合理需求”為中心和校核指標(biāo)，綜合考慮交通參與者、交通工具、道路設(shè)施與交通環(huán)境間相協(xié)調(diào)、耦合，以安全舒適作為交通系統(tǒng)設(shè)計的基本目標(biāo)。道路的寬容性設(shè)計充分體現(xiàn)了“以人為本”的設(shè)計思想，它的設(shè)計核心主要是“容錯”和“糾偏”，“容錯”即能夠容納駕駛員因失誤而發(fā)生的錯誤及危險駕駛行為，“糾偏”指能夠在汽車發(fā)生危險時能夠及時提醒駕駛員及時作出相應(yīng)措施保持汽車正常行駛。

3 道路寬容性設(shè)計的內(nèi)容

道路的寬容性設(shè)計主要包括三個主要的內(nèi)容，即人性化的線形設(shè)計、路側(cè)凈空區(qū)設(shè)計以及寬容性的交通設(shè)施設(shè)計。

3.1 人性化的線形設(shè)計

在進(jìn)行路線設(shè)計時，采用的線形要合理，不能僅僅依靠設(shè)計車速來確定道路的線形指標(biāo)，而要充分考慮各路段實際運(yùn)行車速。按照路段實際運(yùn)行速度相應(yīng)的設(shè)計緩和曲線、超高、超高漸變率等，連續(xù)平曲線、連續(xù)曲線和直線之間的平面指標(biāo)應(yīng)均衡，如果相鄰路段運(yùn)行速度差超限，應(yīng)相應(yīng)進(jìn)行線形調(diào)整。

3.2 路側(cè)凈空區(qū)設(shè)計

路側(cè)設(shè)計是指在行車道兩側(cè)建立平坦、少障礙物甚至無障礙物的路側(cè)凈空區(qū)。

（1） 在進(jìn)行邊坡設(shè)計時，盡量設(shè)置緩坡，有研究表明：坡率陡于1：3.5的邊坡無法行車，因此不能作為安全凈空區(qū)；邊坡坡率在1：3.5和1：5.5之間時，可以將邊坡寬度的一半用作安全凈空區(qū)；坡率大于1：6時，坡面很緩，全坡可以作為安全凈空區(qū)[5]。我國土地資源較為稀缺，因此在設(shè)計緩邊坡時，為了減少占地，可以設(shè)置多級邊坡，邊坡坡度逐級增加，已達(dá)到節(jié)約用地的目的。

（2） 在進(jìn)行路肩設(shè)計時，可以在行車道與路肩之間設(shè)置振動帶或者標(biāo)志用來區(qū)分行車道與路肩，并能夠提醒駕駛員是否在行車道上正常行車。保證硬路肩寬度不少于2 m，土路肩表面做成曲線并加固可以有效地防止雨水對路肩的沖刷[6]。

（3） 在進(jìn)行排水設(shè)計時，傳統(tǒng)設(shè)計中將路堤排水溝設(shè)計成梯形，路塹邊溝設(shè)計成矩形，這種設(shè)計會出現(xiàn)較嚴(yán)重的明溝效應(yīng)且工程量大，不易于養(yǎng)護(hù)清理。將寬容性設(shè)計應(yīng)用到道路邊溝設(shè)計中，往往使用弧線形式的邊溝形狀，在填方路段可采用流線型排水溝，挖方路段采用淺碟形邊溝或加蓋板矩形邊溝，邊溝寬度也可以計入路側(cè)凈空區(qū)，與傳統(tǒng)邊溝設(shè)計相比，寬容性的邊溝設(shè)計更加安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)，正越來越多的應(yīng)用到工程實際之中，張帥通過對海南文瓊高速公路的碟形邊溝進(jìn)行水力計算后確定該行使的邊溝符合排水設(shè)計要求[3]。

3.3 寬容性交通設(shè)施設(shè)計

設(shè)置路邊振動帶、隔離帶、護(hù)欄、緩沖墊等設(shè)施。防止車輛因駕駛員酒駕、疲勞駕駛、注意力不集中等原因離開行車道駛?cè)肼穫?cè)。通常采用可解體消能的交通標(biāo)志及設(shè)施，這類設(shè)施具有較小的剛度，在車輛與之發(fā)生撞擊時，可以有效地減少因撞擊產(chǎn)生的能量，從而減輕對車內(nèi)人員的傷害。如：路邊各種桿柱引入了解體消能的功能，不管哪個方向，汽車一撞就斷；路側(cè)護(hù)欄端部一般采用解體消能立柱或淤動基座，波形梁采用吸能、變位等設(shè)計，吸能效果較好，還可以通過設(shè)皿防物墊使車輛安全停住，并使車輛改變行駛方向。

根據(jù)事故發(fā)生位置統(tǒng)計分析，長直線路段和連續(xù)下坡路段是交通事故頻發(fā)路段。

長直線路段或連續(xù)下坡路段合理設(shè)置視覺警示，結(jié)合視覺惰性和視覺警示刺激頻率，確定警示設(shè)置的間距。這樣，給駕駛員適當(dāng)?shù)囊曈X警示，可以有效緩解駕駛員視覺疲勞。連續(xù)下坡路段寬容性設(shè)計有如下措施：1） 合理的設(shè)置路面減速標(biāo)線；2） 在恰當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置緊急避險車道；3） 使用小車和貨車分道行駛，采用實線作為車道分界線，并在路段上多次重復(fù)“大型車”“小型車”的路面標(biāo)記；4） 在下坡入口處或恰當(dāng)位置設(shè)置冷卻站。

4 結(jié)語

道路寬容性設(shè)計的過程中充分體現(xiàn)了“以人為本，保障安全”的思想理念，既保障道路設(shè)計的合理性，也充分考慮道路的引導(dǎo)措施，極大程度地保障車輛在行車道內(nèi)正常行駛，當(dāng)車輛因失控等原因離開行車道后能夠在路側(cè)凈空區(qū)內(nèi)及時采取措施，將事故傷害降低到最小。因此，在道路設(shè)計中，要因地制宜，根據(jù)具體條件進(jìn)行相應(yīng)的特定設(shè)計，保障道路的行車安全。