市政道路路線設計可靠性及安全性強化措施

摘要 道路設計的可靠性與安全性直接影響道路運行的穩定與安全。文章闡述了道路路線安全性、可靠性的設計原則，從合理選擇設計速度、保障安全視距、線形連續性設計、縱斷面設計、道路交通安全設計、路線的智能優化技術等方面，分析市政道路路線可靠性與安全性設計的重點內容和措施。希望相關研究能夠為同類項目的開展提供參考意義。

關鍵詞 市政道路；路線設計；安全性；可靠性

中圖分類號 U412.3 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2023）07-0039-03

0 引言

隨著新型城鎮化進程的加快，各大中城市的規模迅速擴大。城市老城區改造或者新建道路項目都將涉及道路選線或優化，而安全性及可靠性則是評價路線設計質量的重要指標。在部分市政道路路線設計過程中，由于道路規劃不合理、設計人員理論知識與實踐經驗薄弱等原因，導致路線設計安全性與可靠性不足，一方面降低了駕駛者的舒適性，另一方面可能導致交通出行的不安全，增大事故的發生率[1]。因此，充分考慮設計要求、車輛行駛物理規律、駕駛者需求、沿線環境條件等因素，進而確定合理的道路線路，保證路線設計的可靠性與安全性，是當前道路設計相關從業者應當關注的問題。

1 道路路線設計可靠性與安全性的基本原則

1.1 設計前調研階段的原則

在路線設計的初期階段，設計人員應當對沿線情況展開詳細調研，主要內容應當包含規劃線位走向、預測或實際交通量、周邊環境及建設條件、標高控制因素等。通過客觀詳盡的基礎資料，分析道路設計與運營條件，選擇合適的路線設計指標，是制定合理路線方案的重要前提。在進行道路整體設計時，需要盡可能保持全線設計指標的一致性，并平衡全線各路段的指標參數，使駕駛者舒適、安全地行駛。

1.2 整體的線形設計原則

線形設計是道路設計工作的重要內容，線形設計質量直接決定著道路各項服務功能的實現。從安全性與可靠性出發的線形設計應當主要考慮以下幾個方面：一是路線線形應當保證對駕駛者視線的有效引導，避免駕駛者出現錯誤的視覺及心理；二是保證線路設計的連續性以及指標的協調性，避免指標不協調影響駕駛者的操作；三是路線設計指標的選擇應當以保證駕駛員舒適性及行車安全為前提，例如車速、曲線要素等關鍵指標選擇的不合理，將直接影響車輛安全。

1.3 線路論證階段的原則

當路線整體方案確定后，設計人員應當對全段開展論證，論證的主要對象為運行速度不協調的路段，以及車流量發生較大變化的路段。一方面需要檢查技術指標能否滿足要求，能否保證車輛穩定、安全通行；另一方面需要從駕駛者及交通順暢的角度出發，判斷車流及通行的穩定性。對于設計方案存在的不足，應當及時對路線進行調整和優化，或者從視距遮擋拆除、交通安全設施布置等方面提出補充設計方案，增強路線設計的可靠性與安全性。

2 線形與交通安全的關系

2.1 直線線形

直線線形道路的優點在于駕駛舒適性高，彎道頻率低有利于避免轉彎發生的交通事故。缺點在于過長的直線路段，會導致駕駛員放松駕駛警惕性，容易出現超速駕駛現象，一旦前方發生緊急事件需要制動，駕駛人員很難及時反應。若長直線路段與平曲線相接，車輛在長時間直線行駛狀態下進入彎道，可能由于車輛速度過快或駕駛人員制動不及時，導致交通事故[2]。因此，在進行路線設計時，應當對直線段長度加以限制，尤其應當關注長直線與小半徑平曲線相接，避免駕駛人員長時間在直線路段行駛。

2.2 曲線線形的影響

在曲線線形道路中，雖然駕駛人員不會如直線段行駛一樣放松警惕，但是較長時間的彎道行駛，會使駕駛人員處于高度緊張狀態，容易導致駕駛疲勞。同時車輛在曲線段行駛時，車輛提速受到影響，可能降低道路通行效率。曲線段交通事故的發生頻率較其他路段更高，尤其在縱坡較大的地區，平面曲線與大縱坡的組合大大增加了交通隱患。因此，在平曲線設計時，一方面需要避免過長距離的曲線路段導致的駕駛疲勞，同時也應該避免頻繁采用小半徑平曲線，影響駕駛人員的舒適性，尤其在地勢起伏較大地區，需要重點關注平縱組合設計。道路曲線設計包括平曲線和豎曲線兩部分內容。

（1）豎曲線線形。豎曲線線形出現在道路縱斷面設計過程中，豎曲線半徑的大小對于駕駛員的視線有較大影響。采用小半徑豎曲線時，駕駛者的視野會受到道路本身的遮擋，視野范圍減少，將影響其對前方路況的感知，增大交通安全隱患。

（2）平曲線線形。道路平面曲線線形主要包括圓曲線和緩和曲線，平曲線對駕駛的主要影響因素在于離心力和摩擦力。在曲線段行駛的車輛，如果離心力超過車輛承載及摩擦力臨界值，會不可避免地出現路線偏移、車輛傾斜等問題，嚴重時將導致側翻、撞擊事故。從控制車輛離心力的角度來看，需要設計人員選取合理的設計速度與線形參數，控制曲線半徑及車輛行駛速度，保證在彎道部分的平穩駕駛。從摩擦力角度來看，摩擦力是平衡車輛離心力的關鍵，可以通過提高路面與輪胎的接觸摩擦、設置合理超高等方式，提高行車安全性。同時在設計過程中不可忽略的是，車輛在彎道行駛過程中視距受到影響，應當保障道路范圍內視野開闊，降低事故發生率。

3 路線設計可靠性和安全性的強化措施

3.1 合理選擇設計速度

在進行道路幾何設計時，設計速度的合理選擇是前提，駕駛視距、曲線半徑、坡度、橫向凈寬等重要參數的選擇都與設計速度密切相關。設計速度是指中等水平駕駛者在良好天氣和交通條件下，能夠舒適、安全、平穩駕駛的最高速度。對于人口數量超過200萬的大城市，主干路設計速度可考慮60 km/h、80 km/h、100 km/h，次干路設計速度可考慮40 km/h、60 km/h，支路設計速度可采用30 km/h。在人口超過50萬，不足200萬的中等城市，主干路設計速度可采用40 km/h、60 km/h，次干路采用30 km/h、40 km/h，支路設計速度采用30 km/h。對于小城市，主干路設計速度可采用40 km/h，支路可采用20 km/h。為保障車輛的安全行駛，在指標選擇和設計時，可以考慮選擇高一級設計速度下的指標參數，預留緩沖范圍。

3.2 保障安全視距

安全視距是路線設計的關鍵內容，安全視距指標的選擇直接影響駕駛者的視野狀況與駕駛安全。足夠的視距能夠確保駕駛者及時發現前方突發事件，并采取有效的應對措施。安全視距分為停車視距、會車視距和超車視距。其中，停車視距為反應距離、制動距離、安全距離之和。會車視距是指在同一車道對向行駛的車輛，在發現對方后采取制動措施避免碰撞所需的最短距離。常采用2倍停車視距作為會車視距，也可通過以下計算公式確定：

（1）

式中，v——設計速度；η——道路摩擦系數，通常取值0.4；ε——道路安全系數，通常取值0.4。

3.3 線形設計的連續性

考慮到駕駛者的駕駛感受以及車輛運行規律，線形設計應當保證連續性，使駕駛者保持注意力，提高行車連續性及安全性。道路設計連續性的缺失，通常是由于設計指標突變、銜接不合理等原因，導致駕駛者出現了緊張、疲勞、反應不及時等。要注意線形與兩側環境、植被、標志等的結合，避免駕駛者受到視覺干擾做出誤判行為。

線形設計連續性關注的內容主要有圓曲線半徑的選擇、緩和曲線的合理設置、超高加寬設計、平縱橫組合設計、視距的確定、視距范圍內障礙物的處理等。城市地區平面線形受到地形特點和交通特征的限制，常以直線、緩和曲線和圓曲線為主，其他類型的曲線應用較少。在設計時，需要保證直線長度滿足要求，避免過長直線路段導致的駕駛疲勞，同時直線長度也不宜過短，會使駕駛者在短時間內頻繁操作方向，增加事故發生率。曲率半徑和線形組合設計應當結合設計速度、周邊環境綜合考慮，尤其應當避免同向圓曲線間插入短直線，容易導致駕駛者錯誤操作。通常而言，同向曲線間插入的直線長度需保證6倍行駛速度，反向曲線間插入的直線需保證2倍行駛速度，否則駕駛人員容易受到線形不連續的影響[3]。在前期調研階段，需要梳理沿線的視距遮擋地帶和小角度的交叉路口，對停車視距等進行計算，對于三角形視線范圍內存在的障礙物，應當予以清理或制定其他措施，保障駕駛人員的視野需求。

3.4 交叉口安全設計

交叉路口是交通行駛條件復雜、視距不良的路段，駕駛人員極易做出錯誤判斷。因此交叉口的安全設計，是保證車輛安全、快速通過路口的前提。圖1所示為路口交叉角度與路口交通事故發生率的概率。由圖1可見，接近90°路交叉口，其事故發生率最小，相交路口的交叉角度越小，發生事故的概率越大。在設計交叉口時，首先應當根據主路與被交路的等級和關系，確定合理的交叉形式，對于采用平面交叉口的，還需要分析各相交道路的交通量、交通流向等，布置合理的橫斷面及車道劃分，可以設置信號燈控制系統、標志標線系統，降低分流沖突和合流沖突對車輛行駛的影響，避免交叉口發生交通事故。

3.5 縱斷面設計

縱斷面豎曲線設計也是線形設計的主要內容。縱斷面設計大體上分為上坡和下坡，由直線和豎向曲線組成。在上坡與下坡的銜接處，需要設置變坡點及豎曲線，使行駛軌跡與駕駛視線平穩過渡。縱斷面的設計效果直接對駕駛者的舒適性、行車的連續性產生影響。縱斷面設計的核心控制指標在于坡度與坡長，指標的選擇需要綜合考慮車型、速度、道路等級、排水要求、自然條件等因素。城市道路的最小縱坡要求為0.3%，若受地形限制不得不采用小于0.3%的坡度時，可以采取增加鋸齒形邊溝、加密雨水口間距等措施，加強道路排水。

縱斷面設計時，應保證坡長滿足以設計速度行駛9～15 s的距離。縱坡長度距離不宜過長，尤其在陡坡路段，長距離陡坡容易導致車輛出現動力不足、“開鍋”、剎車片過熱和制動失效等問題，誘發交通事故。同時應當避免頻繁地設置變坡點，影響駕駛者行車舒適性。圖2所示為陡坡坡度與剎車距離的關系圖。由圖2可知，當縱坡超過5%時，剎車距離隨坡度的變化趨勢增大，道路安全隱患發生的概率顯著增加，當坡度較大時，設置緩坡可以有效降低事故率。因此采用坡度大于5%的縱坡時，應當設置警告標志，提醒駕駛人員采用低檔通行，注意交通安全。在設計有長距離陡坡路段時，應當在合理位置設置緩坡，緩坡坡度宜小于3%，方便上坡車輛恢復速度，避免下坡車輛因頻繁制動導致剎車失靈，確保道路行駛安全。

3.6 道路路線的智能優化技術

路線智能優化技術是通過將原始數據導入程序，利用多目標遺傳算法與GIS空間挖掘技術，通過模擬仿真對道路運營效果進行檢驗，實現對路線方案的檢查和優化。采用路線智能優化技術，能夠有效提高設計的合理性和可靠性。此外在相關資料完整的前提下，可以通過車輛駕駛模擬技術，對沿線的視距不良段進行排查，進一步提高線形設計的安全性。通過數據算法與智能優化技術的結合，能夠方便設計人員找出路線設計的不足，制定相應的改進措施，提高線形設計的安全性與可靠性。

3.7 道路交通安全設計

路面結構設計與交通安全設施設計，也是保障車輛安全運行的關鍵內容。在路面結構設計時，應當結合道路等級、軸載情況，確定合適的路面材料及厚度，保證路面的平整度以及粗糙度。在交通安全設施設計方面，主要內容有交通標志標線、安全護欄、防撞桶、反光鏡等設施。交通標志尺寸、位置等選擇，需要考慮設計速度、沿線出入口、相交路口位置等因素，版面材料應當具有足夠的強度和反光性。常用的支撐結構有附著式、單柱式、懸臂式、門架式等，可以根據標志尺寸、位置、道路兩側條件綜合確定。標線的施劃應當以滿足車輛安全、順暢行駛為原則，為駕駛者提供正確的引導。標線材料需要具有良好的耐久性、防滑性與反光性。安全護欄需要布置在高填方、路側高邊坡、河流段以及小半徑圓曲線外側等危險路段。結合道路橫斷面布置形式及車輛安全行駛要求，還可在中央雙黃線、機非分隔線處設置安全護欄。通過合理的路面結構及交通安全設施設計，可以提高道路設計的安全性與可靠性。

4 結語

路線設計的安全、可靠直接影響道路運行的穩定與安全，關乎公眾的社會利益和生命安全，應當予以重視。道路設計人員需要在綜合考慮地形條件、沿線環境、道路等級、交通量、荷載類型等因素后，確定符合規范要求、使用者需求的線形設計參數，然后在平縱斷面設計過程中，確定合理、協調的道路線形。道路線形的安全性、可靠性設計，涉及指標選擇、平面設計、縱斷面設計、交叉口設計、路面結構設計、交通安全設計等多個方面。在各環節中都應當以駕駛者安全出行、車輛穩定運行為出發點，才能確保道路設計成果的可靠與安全。希望該文對市政道路路線設計安全性、可靠性的要點分析及措施，能夠為同類項目的開展提供參考意義。

參考文獻

[1]王彥鵬. 關于道路路線設計若干問題的思考[J]. 城市建設理論研究， 2019（15）： 103-104.

[2]竇煜. 道路設計對交通安全的影響及改善措施[J]. 寫真地理， 2021（6）： 91-93.

[3]李俊龍， 畢小勇. 探究城市道路交通設計思路及技術關鍵點[J]. 低碳世界， 2021（2）： 169-170.