道路线形对交通安全的影响

道路线形对交通安全的影响道路几何线性对交通安全的影响李瑞（河南城建学院交通运输工程学院，河南省平顶山市467036）关键词：道路线形；交通安全；交通事故；视距；线形组合；TheeffectsofRoadgeometricallinearontrafficsafetyLiRui,(HenanUniversityofUrbanConstruction，Schooloftransportationengineering，He’nan467036，China)Abstract:Thispaperanalyzestherelationshipbetweenthemaincausesofroadtrafficaccidentsandroadalignmentandroadtrafficaccidents,putforwardthedesignmethodofimprovingroadcurveandroadalignmentdesignmethod,inordertomeetthemechanicalperformanceofdriving,atthesametimesatisfythelinearcontinuousandindexofequilibrium,goodvision,landscapecoordination,safeandcomfortablerequirement,curvewiththeterrainandthemovementtrackofvehiclesontheroadtoachieveperfectcombination.Fromtheperspectiveoftheory,thepaperanalyzestheroadalignmenteffectontrafficsafetyandattentionsshouldbepaidtointheroutedesign.Keywords:roadalignment,trafficsafety,trafficaccident,rangeofvisibility,linearcombination0引言我国是交通事故频发的国家，交通事故率和事故的严重程度已居世界首位，随着人们生活水平的提高，交通安全问题已成为人们最关心的问题。研究表明，在诸多的交通事故中，除少数是由于驾驶员粗心大意造成的外，大部分驾驶员出事故的原因是由于困难的行驶条件所造成的，而困难的行驶条件则与道路设计或道路养护有关，当车辆在这样的条件下行驶时，驾驶员稍稍放松注意力，就会导致交通事故。通过对多起交通事故的分析，我们发现：公路线形几何要素的不合理以及各种不良的线形组合，均可能导致交通事故的发生。1道路交通事故原因分析道路交通是人、车、路、环境等要素构成的复杂的动态系统，它们之间互相依赖、互相作用，系统状态随着时间的推移和环境的改变而改变。人是交通事故的核心，影响交通事故的主要因素是人的因素造成，同时交通事故产生还与车辆性能、道路条件和环境有关，如表1所示：1表1我国2009年道路交通事故主要原因分析研究表明，在诸多的交通事故中，除少数是由于驾驶员粗心大意造成的外，大部分驾驶员出事故的原因是由于困难的行驶条件所造成的，而困难的行驶条件则与道路设计或道路养护有关，当车辆在这样的条件下行驶时，驾驶员稍稍放松注意力，就会导致交通事故。而导致驾驶员产生疏忽大意或导致其采取了不正当的驾驶措施的主要原因之一是不良的道路几何设计。只有深入进行研究，揭示道路交通事故表面现象所掩盖的实质，才能有效的减少交通事故，切实提高道路安全水平。道路的几何要素或线形组合不合理，都有可能导致交通事故的发生。道路条件的因素主要有道路线形、道路的几何特征、交叉口形式、路面状况和交通设施等因素。以往人们总喜欢把道路设计成平直形，根据表2我国2002年各种线形的交通事故统计结果可以看出，无论是事故的次数，还是死亡的人数或受伤的人数，96~98%集中在这种具有“良好线形条件”的道路上，即集中在平直路或一般弯、一般坡、一般弯坡的道路上，其原因是在“良好线形条件”的道路上，驾驶员容易麻痹大意，从而容易引发交通交通事故。在地形条件较好的平原地区，道路设计时往往设计成平直的道路线形，也是产生交通事故的一个重要原因，如表3所示。表2我国2009年各种道路线形的事故分析2表3我国2009年各种地形的事故分析2道路线形与交通安全的关系公路的线形最终是以平面线形、纵断面线形和横断面形式组合而成的立体线形映入驾驶员眼帘的。在诸多的交通事故中，大部分驾驶员出事故的原因是由于困难的行驶条件所造成的，道路的几何要素或线形组合不合理，都有可能导致交通事故的发生。本文基于交通安全研究道路曲线元素的基本组合关系，指出曲线组合关系不当是发生交通事故的主要原因之一，以满足行车的力学性能，同时满足线形连续、指标均衡、视觉良好、景观协调、安全舒适等要求，使道路曲线与地形和车辆的行驶轨迹达到完美的组合。通过对多起交通事故的分析，我们发现：公路线形几何要素的不合理以及各种不良的线形组合，均可能导致交通事故的发生。(1)直线：过长的直线段，易使驾驶员因景观单调而产生疲劳，注意力不集中，反应迟缓，一旦有突显信息出现，就会因措手不及而肇事，如表2所示。另外，驾驶员在长直路段爱开快车，致使车辆进入直线路段末段后的曲线部分速度仍较高，若遇到弯道超高不足，往往导致倾覆或其它类型的交通事故。(2)曲线：据美国公路部门统计，在弯道上发生的事故约占全部事故的10%以上，特别是与陡坡和路面滑溜等情形加在一起时，发生在弯道上的事故要比直线上多。(3)平曲线：平曲线即弯道，平曲线与交通事故的关系很大。在圆曲线上，由于横向力的存在，对汽车的安全行驶会产生不利影响。大半径曲线比小半径曲线的事故率低；连续曲线当半径协调时事故率比不协调时低。调查表明曲率愈大，事故率愈高。(4)竖曲线：由于道路的凸形竖曲线半径过小时，会影响到驾驶员的视距，使其视野变小,此时驾驶员不易发现前方情况，容易发生碰撞。(5)纵坡坡度:纵坡过大，对于保持车辆的合理速度。维持连贯的驾驶状态有负面影响。坡段过陡时，车辆下坡会打滑，更有甚者可能造成车辆的翻覆；坡长过大，车辆上坡会爬坡吃力，严重的可产生倒滑现象。(6)线形组合：行车安全性的大小与不同线形之间的组合是否协调有密切的关系,下列不良的线形组合往往是导致交通事故发生的重要原因：①线形的骤变，如长直线的末端设置急转弯曲线,尤其是长下坡(大于1ｋｍ)接小半径曲线是有危险倾向的设计，易造成车辆在不自觉的高速情况下驶入平曲线，事故隐患大为增加。②在连续的高填方路段，如果没有良好的视线引导，驾驶员容易使车辆偏离车道中心线，可能冲出路面，酿成车祸。3③短直线介于两个弯曲的圆曲线之间，形成断背曲线，这样容易使驾驶员产生错觉，把线形看成反向曲线，从而发生操作错误，甚至酿成车祸。④在直线路段的凹形纵断面上，驾驶员位于下坡时看到对面的上坡段，容易产生错觉，把上坡的坡度看得比实际的坡度大。这样驾驶员就有可能加速以便冲上对面的上坡路段；同时，在下坡路段看上坡路段，驾驶员觉察不出自己是在下坡，因而有可能发生事故。⑤在凸形竖曲线与凹形竖曲线的顶部或底部插入急转弯的平曲线，前者因为没有视线引导而必须急打方向盘；后者在超出汽车设计速度的地方仍然要急打方向盘，这些都是极易引起交通肇事的。⑥在平面曲线内，如果纵断面反复凹凸，每当产生这样的问题，即形成只能看见脚下和前头，而看不见中间凹陷的线形，这样的线形容易发生事故。⑦转弯半径较小的平曲线与陡坡组合在一起时，则会使事故急剧增加。⑧是否设置缓和曲线对于圆曲线上安全特性有着较为显著的影响，未设缓和曲线的圆曲线，事故数显著地高于设置了缓和曲线的圆曲线段。⑨纵坡长度过短，出现锯齿形纵断面，这种地形使行车频繁颠簸，甚至可能产生颠簸的叠加与共震，危及安全。视觉上，这种地形使驾车者有路线不连续，坡长越来越小，线形破碎的感觉。坡长过大，下坡时使得车辆速度渐增，也不利于安全。3路线设计与交通安全交通安全的影响因素体系包含了主观因素和客观因素。驾驶员因素是主观因素；客观因素包含：一：道路因素，二：交通量，三：车辆因素，四：环境因素。以往，对于交通事故的生成原因的分析，多为驾驶者的违章或过失，即认为是主观的因素起主导作用，而潜在与间接的因素谈及不多。因此，改善道路线形条件对减少交通事故有重要意义。交通安全可区分为安全程度和安全感两个概念。交通安全程度是发生交通事故的多少来度量，是一个实际的数据。目前经常使用的指标有：年交通事故次数，年交通事故死亡人数．万车事故率，万车事故死亡率，亿车公里事故死亡率。交通安全感是以人的感觉器官所产生的心理状态来描述。一般而言，安全感与舒适性有正比关系；但安全程度与舒适性未必有正比关系。安全感高的道路，使用起来舒适性也高，而安全程度高的道路，使用起来未必舒适。某些危险路段，没有安全感，却引起了用路者的注意结果事故少，安全程度高，然而，驾驶员在这种路段上驱车前进，会觉得提心吊胆，舒适度差。因此，道路线形安全设计所追求的目标，应当是设计出对用路者安全程度高、安全感也强的道路。4道路线形组合为什么平纵线形组合不当易发生交通事故呢?除了驾驶员在这种线形上行车时视觉和心理易产生错觉等障碍外，同时线形也不易满足车辆行驶的受力要求。从理论上讲，平瞳线包4含纵坡(或纵坡包含平曲线)时，行驶车辆的受力状态很复杂，不稳定性增加。因此，要增加车辆行驶稳定性，应对平曲线或纵坡度按一定关系折减予以满足。平、纵线形设计中应避免的组合：（1）计算行车速度≥40km／h的公路，凸形竖曲线的顶部和凹形竖曲线的底部，不得插入小半径平曲线，凸形竖曲线顶部或凹形竖曲线底部，不得与反向平曲线的拐点，即S形拐点重合。（2）直线上的纵面线形应避免出现驼峰、暗凹、跳跃等使驾驶者视觉中断的线形；避免采用由很多短坡段连在一起的线形。（3）直线段内不得插入短的竖曲线；避免在长直线路段上采用凹形竖曲线，避免在长直线上设置陡坡及曲线长度短、半径小的凹形竖曲线。（4）避免在一个平曲线内有几个变坡点(竖曲线)或一个竖曲线内有几个平曲线，小半径竖曲线不宜与缓和曲线相互重叠。5道路条件的改进和核查公路的线形最终是以平面线形、纵断面线形和横断面形式组合而成的立体线形映入驾驶员眼帘的。驾驶员在驾驶车辆过程中所选定的实际行驶速度，是由他对三维立体线形的判断做出的。公路的立体线形除必须满足驾驶动力学要求的最小值外，还应满足驾驶员视觉心理方面连续、舒适的要求，反映公路线形好坏的关键是速度的连续性，它直接影响道路交通的安全。麦克康纳尔在经过大量的实验后认为：虽然当车辆在弯道上行驶时，它的6个自由度都处在变化之中，但人体的感觉器官并不是对所有的运动自由度的变化都能感知，而是只有当这些自由度的变化大到一定的程度后，驾驶员和乘客才会感觉得到，并逐渐大到影响人体舒适性；使各个运动自由度的特性值控制在感觉极限值以内，则车辆的行驶舒适性好，乘员将难以凭感觉器官感觉到弯道的存在，从而达到车辆在水平直路段上行驶时的舒适程度。通过对大量线形实例及事故多发地段的分析对比，确定组合曲线多发交通事故的症结之一是：组合曲线中线形元素的起点和终点衔接不畅，其曲率变化不连续，出现陡变点。为了弥补这一不足，我们引入布劳斯关于汽车行驶规律的研究成果，考虑我国道路现状和国情，基于交通安全的角度对布劳斯曲线的研究成果进行改进和完善。(1)在平曲线上应该保持期望车速的连续性，如果由于经济和环境的原因在某一地点标准降低，就应通过清晰的标志、标线和其它警告设施提前告之驾驶员前方潜在的危险，并引导他们安全通过危险位置。(2)曲线的偏角不能太小。曲线偏角过小时，曲线长度将会看起来比实际的要短，使驾驶员对公路产生急转弯的错觉，这种错觉偏角越小越显著。因此，当偏角小时应设置较长的曲线，使之形成公路是在顺适转变的感觉，以避免驾驶员枉作减速的准备。(3）为了确保行车安全，要求曲线的长度不能太短，以免使汽车在曲线上悠忽而过，增加驾驶员的操作困难。对于曲线间的直线长度也应加以控制，在同向或