随着全面建设小康社会历程的不断推进,国民经济的持续发展,汽车工业迅速崛起和大规模交通设施建设全面展开,交通环境得到了有利的改善,交通状况也有所好转,但是根据统计资料表明交通安全水平并没有得到提高,交通事故导致的经济损失和伤亡人数还在增加。新颁布的《公路工程技术标准》(JT-GB01-2003)调整了各级公路的设计车速、路基压实度值、桥与隧道的分类、公路的交叉口设计、交通工程及沿线设施与安全指标,引入了运行速度和安全评价概念,但在设计对交通安全的保证作用上,体系仍然不完全明确。本文深入研究了公路设计对道路交通安全的影响因素与改善方法。
在我国50%以上的交通事故发生在市郊的事故多发点,其次是交叉口。其本质原因与道路的设计因素有关。良好的道路线形、平整坚固的路基路面、视线清晰的渠化交叉口、以及结构坚固、净空合理的桥隧建筑物,能为驾驶员提供安全行车的可靠条件。而有缺陷的线形、抗滑性差的路面、缺乏渠化和控制不完善的交叉口、以及净空和构造不规范的桥隧建筑物,常常是导致事故多发的潜在隐患。由于公路设计中没有充分考虑驾驶习惯,提供给驾驶员的信息量不足,不符合驾驶员的视觉心理反应,违反驾驶员的期望,所以导致驾驶员反应时间增长,来不及处理突发信息或判断失误,最终操作失误而发生事故。而在具体统计中往往又把责任完全归结于驾驶员违章行驶。大量的交通事故资料表明,交通系统中的道路子系统作为基础设施,是影响交通安全的一项重要因素。
为了从道路基础条件上提高整个交通系统的交通安全水平,有必要对道路规划设计中的交通安全意识进行系统研究,在公路的规划设计阶段就重视安全因素,使公路设计能有效预防事故的出现。
沥青混凝土的残留空隙率也是非常重要的指标。研究表明,沥青路面的空隙率在8%以下(设计空隙率4%,压实度96%)时,沥青层中的水以薄膜水的状态存在,荷载作用下不会产生动水压力,不容易造成水损害。而空隙率大于15%的大孔隙混合料,水能够在混合料内部空隙中自由流动,混合料很难留住水,再加上这种混合料一般都采用改性沥青,也不容易造成水损害。当空隙率介于两者之间,即路面实际空隙率为8%~5%的范围内时,水容易进入混合料内部,又不会自由流动,以毛细水的状态存在,在载荷作用下,产生较大的毛细管压力,成为动力水,最容易造成沥青混合料的水损害破坏。所以沥青混凝土的残留空隙率宜控制在7%以下,以免路面过早地出现损坏,影响其使用质量。
一起交通事故的发生不仅仅是交通系统中某一个环节的失调所致,而通常是两个或多个因素失调的综合体现,仅仅将事故的原因归结为人的因素是不客观的,公路设计因素在交通事故中也有非常重要的作用。
道路提供给驾驶人员的视野和视距是最重要的安全因素。良好的视距不仅能够使驾驶员正确判断道路的行车环境,决定正确的驾驶行为,而且决定了驾驶行为的有效操作时间。《公路工程技术标准》(JTGB01-2003)中规定了不同道路等级的视距标准,但是这个标准在引用时仍然有欠缺:我国混合车流中,小汽车的比例及数量在逐渐增加、小客车的全高有所降低;我国驾驶员的身高普遍比较矮,这些因素与视距和设计速度有密切关系,我国驾驶员的对速度的守法意识比国外发达国家要差的多,所以规范所确定的视距值比较保守。
双车道公路的行车特征是超车时经常要占用对向车道,为保证行车安全,规范规定:双车道公路应间隔设置具有超车视距的路段。但对于具有超车视距的路段的比例,设置形式并没有严格界定。设计中应该注意沿线视野和视距要满足道路条件允许超速的情况下行车视距和行车净空的要求;双车道公路超车路段长度占路段总长度之比,应该满足通行能力、通行舒适性、通行速度基本连续以及驾驶习惯要求;对于不能满足视距的地方必须设立交通标志或采取强制分道行驶或强制减速的措施。
平面线形设置合理性,驾驶员的心理、视觉和习惯,与交通事故有着密切的联系。选用曲线半径时,应注意前后线形的协调,不应突然采用小半径曲线。在设计过程中,应考虑车辆速度
5结论
(1)市政道路沥青面层采用压实层厚度大于集料最大公称粒径3倍的几何关系,可以有效地减轻沥青混凝土的施工离析以及由此引起的水损害。
(2)沥青路面表层采用Superpave-12.5型混合料,可以改善路面的水稳定性和高温稳定性,延长路面的使用寿命。
(3)采用真空法测定最大理论密度,能为沥青混合料各项参数的准确性提供保证以及现场施工提供正确的理论指导。
(4)采用压实度和残留空隙率双重控制沥青混凝土的施工质量,可以减缓路面早期水损害现象的出现,延长道路的使用寿命。
设计成为车辆在该路段上的自由行驶车速,因为长直线或线形较好路段,驾驶员难以控制到设计车速,一般行驶车速要比设计车速高,所以在连接长直线的曲线段不能采用最小圆曲线半径。从地形条件好的区段进入地形条件较差区段时,曲线的技术指标应逐渐过渡,防止突变。设计中应该注意,当道路条件与交通环境较好,驾驶员有可能以大于计算行车速度行驶,平曲线半径要能与实际行驶车速相适应;回旋线参数A的选用要符合允许的最大离心加速度变化要求;连续多个平曲线路段曲线半径的变化要建立在速度平稳运行的前提下;当地形地物条件受到限制而采取了极限半径时,应同步设计相应的安全措施。
规范对直线的最大与最小长度进行了限制。一条公路的直线与曲线的长度应该首先考虑工程造价和技术经济价值,规范参考国内外的经验值对最大直线段长度进行控制是不科学的,长直线之所以危险是因为驾驶员的驾驶行为,即视点前移、视觉疲劳、容易超速。为改变驾驶行为而把直线取弯,延长道路长度,增加工程造价并不明智。应该通过改善驾驶员的视觉和心理反应,间隔设置强制车速控制技术措施,如每km内均匀间隔设置糙化路面,振动标线;或者通过交通标线压缩车行道宽度、设置交通标志等;或者改变道路景观从而改变驾驶员的视点和驾驶行为,防止超速和隧道视的形成。对短直线路段的汽车运行速度应予以充分考虑,应对此进行检查,确保直线段与相邻曲线段上的车速差不超过20km/h;同时应采用透视图法检查线形,特别要避免在实际运行车速时形成的断背曲线;曲线间的直线最小长度还应满足超高渐变段的长度要求。
道路的纵断面线形不仅决定着视距,而且决定着汽车动力性能的发挥。长、大纵坡对载重汽车、功率小的汽车、超载汽车行驶有影响,上坡会使车速减慢,妨碍后续的快速车辆,使超车需求增多,同时也会影响其它动力性能较好的车辆,由于无法忍受低速,动力性能较好的车辆往往会在视距、道路、通行条件不允许的路段强超硬会,增加下行车的制动次数,使安全性降低;而连续下坡会使刹车过热,制动效能减弱,更易发生交通事故。因此规范规定“各级公路必须对连续上坡和连续下坡路段按平均纵坡进行控制”,同时规定“连续上坡路段应该设置爬坡车道,这样可以提高道路的通行能力,减少超车的频率和交通事故。另外,还必须设超车车道,减少因超车占用行车道而引起的交通事故”。但是规范对长、大纵坡路段的路肩宽度和紧急停车带并没有明确的特殊注意事项。调查表明:有很多事故是由于车辆在超车视距不足的长、大纵坡上临时停放,加水、凉闸、故障修理或等待救援,下坡车辆追尾所致;另外下坡路段的事故原因分析表明,超过半数的肇事车辆是由于不能充分估计到长、大纵坡的坡度与长度,连续制动导致制动失效引起的。设计中应该注意纵坡坡度尽量不采取极限值,在不得已采取了极限值时,应该采取提前降低设计车速,设置警告标志和坡段长度、坡度预告标志,加宽路肩和紧急停车带,设置标志提示司机低档位行驶,控制好车速,防止因制动器失灵。还可以在路侧设置摩擦系数很大的路面来缓解制动器。在路侧设置安全碰撞措施或者是靠崖停车区域,在长、大纵坡下游设置避险车道等,防止失控的车辆造成更大的事故。
行车安全性的大小与不同线型之间的组合应该协调有密切的关系。不良的线型组合往往是导致交通事故的主要原因。如在长直线上设置陡坡,当汽车在长直线上行驶时,司机容易高速驾驶汽车,加之设置陡坡,汽车的行驶速度会远远高于计算行车速度。这样高的行车速度极易造成道路交通事故;短直线介于两个同向弯曲的圆曲线之间形成所谓的“断背”曲线,这种道路线型容易使驾驶员产生错觉,把短直线看成是反向曲线,而发生操作错误,酿成事故。在直线路段的凹形纵断面路段上,驾驶员位于下坡段看到对面的上坡段,容易产生错觉,把上坡的坡度看的比实际的坡度大,驾驶员就有可能采取加速以便冲上对面的上坡路段,在下坡路段驾驶员看上坡车时,觉察不出自己是在下坡,因而可能发生交通事故;在凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线底部插入急转弯的平曲线,前者因视线小于停车视距而导致急打方向盘,后者在超出汽车设计车速的地方仍然要急打方向盘,这些都容易引起交通事故的发生;在平曲线内若纵断面反复凹凸,就形成只能看见脚下和前面,而看不见中间凹陷的线型,因而容易发生交通事故;转弯半径较小的平曲线与陡坡组合在一起时,则会使事故剧增。设计合成坡度应该注意不设计急弯和陡坡相重叠的线形;平竖曲线重叠时,平曲线应该稍长于竖曲线做到平包纵;凸形竖曲线顶部和凹形竖曲线底部不应设计小半径平曲线,若接近极限值应考虑在小半径平曲线上设置较大高度的导向设施以弥补视距不足;凸形竖曲线顶部和凹形竖曲线底部应防止出现反向平曲线的拐点;直线上的纵断面线形防止出现驼峰、暗凹、跳跃等使驾驶员视线中断的线形。
曲线超高值要与计算车速、曲线半径路面类型及气候条件取得力学上的平衡,山区陡坡、山沟的明弯路段应设计反超高,以防止路面冰冻时轮胎横向滑溜危险;北方有积雪的路段超高设计时应考虑车辆最低可能运行车速所对应的超高,防止出现冰雪天气车辆在弯道低速行驶或临时停车时侧滑;超高缓和段的超高及其渐变率应符合安全行车与舒适要求;选择超高横断面旋转轴时应注意路基边缘纵断面的视觉诱导和排水要求;曲线段加宽值应该和交通组成最大车辆相适应;曲线内侧加宽不应太多,防止有的驾驶员利用超宽的路面部分当超车或行车道。
中间带由中央分隔带和路缘带组成。中央分隔带在构造上起到分隔对向交通的作用,在分隔带的两侧设置路缘带。路缘带提供了安全行车所必需的侧向余宽,并能引导驾驶员的视线。中央带的宽度不能频繁地变化,否则将造成驾驶员视觉上的误导,使驾驶员频繁变更行驶方向而导致交通事故;中央带开口不宜过多,每一处开口都会形成一个交叉口,不仅不利于车速的连续,而且容易导致交通事故。中央带的开口应该保持每2km一处,同时对中央带的开口应该做交叉口的渠化设计。路肩能够提供发生故障的车辆临时停放,有利于防止交通事故和避免交通紊乱,同时路肩作为侧向余宽的一部分能够增加驾驶员的安全和舒适感,能够保证设计车速,在挖方路段能够增加视距,减少事故。未封闭、未设护栏的二级及以下公路路肩还是行人和非机动车的主要行驶空间,路肩的硬化、路肩的有效宽度是保证主干道交通有序的重要条件。规范规定:高速公路、一级公路整体式断面必须设置中间带,高速公路、一级公路应在右侧硬路肩宽度内设右侧路缘带,其宽度为0.50m。高速公路、一级公路采用分离式断面时应设置左侧硬路肩,八车道高速公路宜设置左侧硬路肩,其宽度应为2.50m,左侧硬路肩宽度内含左侧路缘带宽度。规范强调了右侧硬路路肩宽度、土路路肩宽度,但是忽视了路肩对非机动车和行人的交通功能。在公路设计中应该注意:路肩宽度应符合规定值,高速公路采用分离式断面时,行车道左侧应该设置硬路肩;线路段的路肩横坡其坡度值和坡向要有利于排水和与路肩超高相适应;二级、三级、四级公路在村镇附近及混合交通量大的路段路肩应进行硬化以便于行人和非机动车通行。近年来公路硬化美化工程大量硬化了二级及其以下公路的路肩,但长大纵坡路段、山区背阴路段、常年大风路段、冬季冰雪路面的路肩这些路段路肩不应硬化,而且应该留有足够的沙砾。
平面交叉是公路路网中的节点,是公路的重要组成部分。平面交叉口的车流会产生交叉冲突点、分流冲突点和合流冲突点,这些冲突点直接影响交叉口的通行效率和通行安全。规范明确:平面交叉的交通管理方式分为主路优先、无优先交叉和信号交叉三种,应在总体设计中根据相交公路的功能、等级、交通量等确定所采用的方式。但对于各级道路应采取交通管理方式所对应的交通量没有明确。在设计中应考虑中国现阶段驾驶员对主路优先的交通管理方式基本不认同,同时也基本不了解的实际。采用主路优先时首先应该对支路的通行速度进行控制;无优先交叉控制时,也应该提前对交叉设置警告标志;当各相交公路的功能和等级相同、交通量或行人数量很大时或者通过村镇时,必须用信号控制。
平面交叉的渠化是提高安全性和通行能力的有效手段之一,规范要求四车道以上的多车道公路的平面交叉必须作渠化设计,二级公路的平面交叉应作渠化设计,三级公路的平面交叉当转弯交通量较大时应作渠化设计。但是目前交叉口渠化设计并没有规范,不同设计者的渠化设计效率优先或者是安全优先的原则差异很大。特别是规范要求“两相交公路的等级或交通量相近时平面交叉范围内的设计速度可适当降低但不得低于路段设计速度的70%”显然不符合实际安全的需求。渠化设计时应该首先满足行人、非机动车的通行需求,控制机动车通行的自由度。
平面交叉间距过小,数量过多,是引发交通事故的主要原因之一,规范对一二级公路平面交叉的最小间距进行了控制,同时应该注意一级以及以上公路的中央带、护栏开口实际上构成了交叉口的作用,设计时应该注意中央带连续设置,防止将中央带开口正对支路或者农道形成实际的交叉口;在一级、二级公路交叉口要防止将交叉口设计在弯道上;平面交叉形式如加铺转角、分道转弯、扩宽路段、环行、渠化所采取的设计原则应能适应相交公路的交通量。
交通工程及沿线设施是公路的重要组成部分,是发挥公路经济效益,保障行驶安全必不可少的配套设施。规范将交通工程及沿线设施等级划分为A、B、C、D四级,同时强调了增加了二级、三级公路交通安全设施的设置问题。交通安全设施的作用是规范驾驶员正确的驾驶行为,在出现事故时,减少事故的损失。对于设计中道路线形、纵断面、弯道等所有设计严重的变化都应通过道路交通标志标线给使用者予以预告或者警示。规范虽然对交通工程及沿线设施进行了分级,但是对二级及其以下公路必须设置的交通标志规定较为简单。设计中应该注意:护栏的设置能够保证失控车辆的安全要求;标志的汉字、数字、字母高度应该符合该等级公路最大可能行车速度(最危险)下驾驶员清晰视认的要求;公路设计要素的变化都应该通过交通标志实现;警告、禁令、指示标志尺寸大小的选择和安装位置应重点考虑在该路段最危险最易发生事故的地段,车辆所对应的速度和视点;标志的各支撑方式(如单柱、悬臂、门架等)的选择应该满足驾驶员视认和道路净空的要求;在干路与支路相交的交叉路口应配合交通标线设置干路先行标志、停车让行标志、减速让行标志;组合标志的版面内容和组合数量应满足迅速全部辨识的要求。
隧道内的缓和照明是重要的交通安全设施,应该注意明适应和暗适应在白天和夜间是相反的,避免设计单一固定结构只适用于白天明适应的缓和照明。由于光线的剧烈变化以及公路宽度和行车环境的改变,隧道进出口是事故多发地段,因此必须在洞内一定距离与洞外一定距离保持线形一致;隧道入洞前一定距离内应设置必要的安全设施和视线诱导设施,例如标志标线安全护栏、警示牌、信号等,使驾驶人员能预知并逐渐适应驾驶环境的变化。
总之,在路线线形设计中,应充分考虑地形、合理利用指标,在满足规范要求的前提下,设计人员要充分尊重驾驶员的驾驶习惯和心理,及由多种因素引起的超设计车速的运行速度,保证指标运用均衡,在潜在事故发生段,采用多种交通安全措施。对于可能出现的驾驶员因为道路原因所导致的交通违章要提前有估计有措施。实际工作中设计人员应根据地形、地物、自然景观以及经验等来判断决定最危险车辆、最危险行车状态、最可能的行车速度、最不利的行车环境,并以此作为设计依据。
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