道路路線設(shè)計(jì)可靠性與安全性的強(qiáng)化措施

陳才俊 王萌

摘 要：道路路線設(shè)計(jì)受多方面因素影響，其設(shè)計(jì)安全性和可靠性存在不足，需要制定相應(yīng)的強(qiáng)化措施。本文以實(shí)際案例作為研究對(duì)象，分析道路路線設(shè)計(jì)的可靠性，研究道路線型與安全性之間的關(guān)系，找出其中的不足環(huán)節(jié)，并采取相應(yīng)的加強(qiáng)措施，實(shí)現(xiàn)道路線路設(shè)計(jì)的優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：道路;線路設(shè)計(jì);可靠性;安全性;強(qiáng)化措施

中圖分類(lèi)號(hào)：U412.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2020）35-0101-03

Abstract： Road route design is affected by many factors， and its design safety and reliability are insufficient， and corresponding strengthening measures need to be formulated. This paper took actual cases as the research object， analyzed the reliability of road route design， studied the relationship between road alignment and safety， found out the shortcomings， and took corresponding strengthening measures to realize the optimization of road route design.

Keywords： road;route design;reliability;safety;strengthening measures

隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，人們需要對(duì)原有線路進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，而可靠性和安全性是評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)效果的主要指標(biāo)。在實(shí)際路線設(shè)計(jì)過(guò)程中，部分設(shè)計(jì)人員缺乏扎實(shí)的設(shè)計(jì)理論和經(jīng)驗(yàn)，容易導(dǎo)致路線設(shè)計(jì)不合理、車(chē)輛事故多發(fā)的問(wèn)題[1]。這樣不僅影響駕駛者的舒適性，而且影響整個(gè)市政交通的安全性。所以，以道路路線設(shè)計(jì)為基點(diǎn)，結(jié)合駕駛者、車(chē)輛行駛、道路環(huán)境等因素，對(duì)道路線路進(jìn)行合理設(shè)置，提高其設(shè)計(jì)的可靠性和安全性，是目前市政道路設(shè)計(jì)規(guī)劃者急需解決的問(wèn)題。

1 道路路線設(shè)計(jì)可靠性與安全性的基本原則

道路設(shè)計(jì)的基本原則主要為3條，分別是項(xiàng)目的初期設(shè)計(jì)原則、線路實(shí)施階段的設(shè)計(jì)原則以及整體的線形設(shè)計(jì)原則。依據(jù)相應(yīng)的基本原則進(jìn)行路線設(shè)計(jì)，可以大幅提高路線的可靠性和安全性[2]。

1.1 項(xiàng)目的初期設(shè)計(jì)原則

道路設(shè)計(jì)初期，需要結(jié)合設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，如道路行駛條件、單位時(shí)間的車(chē)流量、車(chē)輛運(yùn)行速度分布和交通事故歷史資料等信息，進(jìn)行道路線路的整體設(shè)計(jì)。在道路整體設(shè)計(jì)過(guò)程中，要盡量平衡各個(gè)路段車(chē)輛的行駛速度，提高線路的整體協(xié)調(diào)性。在路線設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)該以提高駕駛者舒適性為原則，并保持現(xiàn)行指標(biāo)設(shè)計(jì)的一致。在客觀數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，合理選擇道路路線設(shè)計(jì)指標(biāo)，可以提高路線設(shè)計(jì)的安全性和可靠性。

1.2 線路實(shí)施階段的設(shè)計(jì)原則

當(dāng)線路設(shè)計(jì)完成以后，設(shè)計(jì)者要對(duì)車(chē)流量和運(yùn)行速度不協(xié)調(diào)的路段進(jìn)行論證，檢驗(yàn)其中相關(guān)的技術(shù)指標(biāo)，以保證設(shè)計(jì)指標(biāo)符合客觀需求。一旦設(shè)計(jì)指標(biāo)存在差異和不足，要及時(shí)對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，并對(duì)原有路線設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化，或者采取補(bǔ)充設(shè)計(jì)方案，以此來(lái)提高路線設(shè)計(jì)的安全性和可靠性[3]。

1.3 整體的線形設(shè)計(jì)原則

線形設(shè)計(jì)是道路路線設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，其設(shè)計(jì)原則為：保證車(chē)輛的行駛安全;正確引導(dǎo)駕駛者的視覺(jué)，避免產(chǎn)生錯(cuò)誤的視覺(jué)心理;保證線路設(shè)計(jì)的連續(xù)性，并提高駕駛的舒適性。所以，道路線形質(zhì)量的高低對(duì)于道路運(yùn)營(yíng)功能的發(fā)揮具有直接的影響。目前，道路線形設(shè)計(jì)采用國(guó)家頒布的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，其對(duì)不同等級(jí)的道路設(shè)置不同的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)值。其中，車(chē)速設(shè)計(jì)是關(guān)鍵指標(biāo)，其他設(shè)計(jì)指標(biāo)均參照車(chē)速進(jìn)行設(shè)定。一旦道路線形的幾何設(shè)計(jì)不合理，就會(huì)增加道路交通事故的發(fā)生率。

2 道路線形與交通安全之間的關(guān)系

道路線形主要包括直線、曲線、平曲線和豎直曲線，如表1所示。

2.1 直線線形

直線線形雖然能夠讓路線設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、直接，提高車(chē)速和車(chē)流量，但長(zhǎng)距離的直線線形也存在不足，主要表現(xiàn)為兩方面。一方面，駕駛?cè)嗽陂L(zhǎng)期的直線行駛過(guò)程中容易產(chǎn)生視覺(jué)疲勞，造成注意力分散和反應(yīng)速度下降的問(wèn)題。一旦車(chē)輛前方出現(xiàn)突發(fā)情況，駕駛員無(wú)法及時(shí)做出判斷，極易釀成交通事故[4];另一方面，駕駛者在長(zhǎng)距離的直線路段會(huì)產(chǎn)生加速行駛的意識(shí)，致使車(chē)輛保持較高的行駛速度。一旦前方路況不明，或者遇到緊急彎道，又或遇到逆行車(chē)輛，就會(huì)導(dǎo)致交通事故的發(fā)生。

2.2 曲線線形

曲線線形可以緩解駕駛者的視覺(jué)疲勞，但過(guò)多的曲線設(shè)計(jì)會(huì)增加交通事故的發(fā)生率，尤其是在陡坡或者冰雪路面。曲線線形又分為平曲線和豎直曲線。

2.2.1 平曲線。平曲線由圓曲線或者緩和曲線構(gòu)成，曲線的彎度與意外事故的發(fā)生率存在較高的正相關(guān)性，主要是由于曲線行駛時(shí)會(huì)產(chǎn)生離心力。一旦行駛路段表面摩擦力下降，就會(huì)造成車(chē)輛的橫向偏離，增加交通事故的發(fā)生率。《城市道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ 37—2012）明確規(guī)定[5]，道路路線設(shè)計(jì)過(guò)程中，盡量減少超高最小半徑的平曲線設(shè)計(jì)。其中，超高最小半徑的判定標(biāo)準(zhǔn)是車(chē)輛安全、舒適行駛的最小值，或者說(shuō)車(chē)輛行駛產(chǎn)生離心力小于輪胎與地面的摩擦阻力，其計(jì)算公式為：

式中，[R]為平曲線的最小半徑;[v]為道路路線設(shè)計(jì)中的車(chē)輛行駛速度;[μ]為車(chē)輛輪胎與路面之間的摩擦阻力;[i]為道路的橫坡高度。

由此可知，平曲線的直徑越大，其事故發(fā)生率越低，兩者之間存在負(fù)相關(guān)性。所以，在道路路線設(shè)計(jì)過(guò)程中，盡量少用小半徑平曲線設(shè)計(jì)，而且保證車(chē)輛行駛所產(chǎn)生的離心力小于輪胎與地面的摩擦力。

2.2.2 豎直曲線。豎直曲線雖然消除了橫向的離心力，但由于路線呈現(xiàn)高低變化，駕駛者在到達(dá)豎直曲線頂點(diǎn)時(shí)，容易出現(xiàn)視野盲區(qū)，降低對(duì)前方車(chē)輛的判斷準(zhǔn)確性，增加交通事故的發(fā)生率。所以，在進(jìn)行數(shù)值曲線設(shè)計(jì)時(shí)，要盡量減少不同數(shù)值曲線之間的高度差，讓駕駛者可以充分觀察到曲線頂點(diǎn)下路段的車(chē)輛[6]。

3 道路路線設(shè)計(jì)可靠性和安全性的強(qiáng)化措施

針對(duì)上述不同道路路線設(shè)計(jì)方法和原則，可以從視距、線形和縱斷面等方面出發(fā)，提出具有針對(duì)性的強(qiáng)化措施。

3.1 保持安全的駕駛視距

安全視距是道路路線設(shè)計(jì)的重要指標(biāo)，該指標(biāo)可以讓駕駛者保持良好的視野，及時(shí)發(fā)現(xiàn)車(chē)輛所遇到的突發(fā)事件，并采取相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。安全視距包括停車(chē)視距、會(huì)車(chē)視距和超車(chē)視距等，讓駕駛者具有充分的反應(yīng)時(shí)間。其中，停車(chē)視距最為關(guān)鍵，包括反應(yīng)距離、剎車(chē)距離和安全距離，計(jì)算公式如下：

式中，[S停]為停車(chē)距離;[S反]為反應(yīng)距離;[S制]為制動(dòng)距離;[S安]為安全距離。

另外，在會(huì)車(chē)時(shí)，雙方車(chē)輛保持對(duì)向行駛，車(chē)速為單向車(chē)子的兩倍以上，所以會(huì)車(chē)視距應(yīng)該為停車(chē)視距的2倍，其計(jì)算公式為[7]：

式中，[S會(huì)]為會(huì)車(chē)視距;[V]為單向車(chē)輛的設(shè)計(jì)速度;[?]為道路的安全系數(shù)，即1.2;[η]為路面的摩擦系數(shù)，即0.4。

3.2 道路線形設(shè)計(jì)的連續(xù)性

線形設(shè)計(jì)連續(xù)性是依據(jù)駕駛者的心理和生理特點(diǎn)，使其保持持續(xù)的注意力，以提高駕駛的安全性和舒適性。一旦道路線路設(shè)計(jì)缺乏連續(xù)性，就會(huì)讓駕駛者出現(xiàn)疲勞、緊張等問(wèn)題，增加交通事故的發(fā)生率。同時(shí)，道路線形要與周?chē)闹脖弧⒐窐?biāo)志融合，避免出現(xiàn)視覺(jué)錯(cuò)誤或者誤判的情況。所以，道路線形的連續(xù)性設(shè)計(jì)是安全性、可靠性的客觀基礎(chǔ)。

3.3 道路線路的交叉

在交叉路口時(shí)，駕駛者容易出現(xiàn)錯(cuò)誤判斷，所以要對(duì)交叉路口進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，提高車(chē)輛的安全通過(guò)率。依據(jù)《城市道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ 37—2012）中的相關(guān)要求[8]，交叉路口的主線與被交路線要小于設(shè)定的最高值，否則將會(huì)增加駕駛員對(duì)車(chē)輛的識(shí)別錯(cuò)誤率。在對(duì)平面交叉路口設(shè)計(jì)時(shí)，要依據(jù)車(chē)流量和流向，采用對(duì)應(yīng)的交叉形式，并設(shè)置交通通行控制燈，否則將會(huì)造成車(chē)輛行駛方向沖突、分流沖突、河流沖突。交叉路口之間角度設(shè)計(jì)與事故發(fā)生率的關(guān)系如圖1所示。

3.4 縱斷面設(shè)計(jì)

縱斷面是豎向曲線形的路線設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)由豎向曲線與直線線形構(gòu)成。縱斷面設(shè)計(jì)分為上、下兩個(gè)坡度，其曲線頂點(diǎn)位置的高度最大。縱斷面設(shè)計(jì)主要影響駕駛者的舒適性以及車(chē)輛的行駛速度。縱斷面設(shè)計(jì)主要考慮車(chē)輛動(dòng)力、公路等級(jí)、所處的自然環(huán)境因素，但其根本的影響指標(biāo)是坡度與坡長(zhǎng)。依據(jù)《城市道路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ 193—2012）中的相關(guān)要求，道路的最小縱坡坡度大于0.3%，部分小于23%的縱坡應(yīng)設(shè)置鋸齒形排水溝，以提高公路路面的摩擦系數(shù)。縱斷面設(shè)計(jì)中的坡長(zhǎng)應(yīng)該大于設(shè)計(jì)車(chē)速行駛9～15 s的距離。部分坡度大于5%的陡坡應(yīng)該設(shè)置提醒標(biāo)志，以方便駕駛者采用低擋通行。對(duì)于部分長(zhǎng)距離的陡坡來(lái)說(shuō)，車(chē)輛上坡行駛過(guò)程中容易出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱、動(dòng)力不足的問(wèn)題，而下坡時(shí)容易出現(xiàn)剎車(chē)片過(guò)熱、制動(dòng)失效等問(wèn)題，如圖2所示。所以，在長(zhǎng)距離陡坡處，要設(shè)置縱坡小于3%的緩坡，以此保證車(chē)輛的通行速度，提高路線的安全性。

3.5 道路路線的智能優(yōu)化技術(shù)

路線智能優(yōu)化技術(shù)是通過(guò)GIS的空間挖掘技術(shù)和多目標(biāo)的遺傳算法，將設(shè)計(jì)路段的原始數(shù)據(jù)輸入程序中，獲得道路路線的設(shè)計(jì)方案。其間通過(guò)相應(yīng)的仿真結(jié)果，驗(yàn)證道路設(shè)計(jì)后的運(yùn)行效果。路線智能優(yōu)化技術(shù)可以降低路線設(shè)計(jì)的成本，提高路線設(shè)計(jì)的合理性，以此來(lái)提高路線的整體安全性和可靠性。在路線設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以將相應(yīng)的數(shù)據(jù)算法與智能優(yōu)化技術(shù)相融合，找出影響道路路線設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素，并制定相應(yīng)的加強(qiáng)措施，提高線路的可靠性和安全性。

4 結(jié)語(yǔ)

道路作為公路交通的重要載體，其自身線路設(shè)計(jì)的合理性決定著車(chē)輛通行的安全性。所以，設(shè)計(jì)者要融入多種技術(shù)手段，全面分析自然環(huán)境、技術(shù)因素、人員因素，并從道路設(shè)計(jì)的客觀實(shí)際出發(fā)，進(jìn)行道路線路的整體設(shè)計(jì)和規(guī)劃。科學(xué)、客觀的道路路線設(shè)計(jì)不僅可以推動(dòng)城市道路的發(fā)展，而且可以增加道路設(shè)計(jì)的安全性，降低交通事故的出現(xiàn)率，發(fā)揮道路交通的功能和作用。

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