基于安全的公路线形设计理念.doc

基于安全的公路线形设计理念摘要：公路的交通安全不仅仅是个人问题，更是一个社会性的问题。线形设计的合理与否是关系到公路安全性问题的根本问题。本文结合近年来国内外公路的设计新理念和方法，简单介绍了公路线形一致性、与周围环境的协调性、线形设计的灵活性，并指出公路线形指标的均衡性、一致性、线形的连续性以及线形和环境景观的协调性才是满足汽车高速及安全行驶的重要保证。道路交通安全是一个世界性的问题，在我国尤显突出。引发交通事故的原因很多，包括人（驾驶员、行人）、车（机动车、非机动车）、路（道路状况、几何条件）、环境（气候条件、道路环境）等。从交通事故的统计和分析来看，虽然造成交通事故的原因是多方面的，但是线形设计是否合理是关系到公路安全性问题的根本问题。公路交通事故与公路条件，路线线形条件有着密切的关系，优美流畅的线形组合、清晰醒目的行车方向、充分的视距保证和符合驾驶期望的路线是车辆行驶安全的基本保障。公路线形指标的均衡性、一致性、线形的连续性以及线形和环境景观的协调性才是满足汽车高速及安全行驶的重算保证。因此，要在充分学习和理解的基础上，引入国外一些先进的设计理念和方法，用以弥补我国传统公路设计方法的一些缺陷和不足。2线形设计的理念道路线形的连续性是路线设计的基本要求之一，连续的道路设计应确保驾驶员能够沿着路线以他们期望的速度行驶。但我国目前所使用的技术标准和设计规范中虽已提出线形连续性，但对连续性的标准没有明确提出。目前国内外对于线形连续性的研究很多主要分为：基于速度的研究、基于安全的研究、基于驾驶员操作难易的研究。其中，基于速度的研究比较成熟，因为道路线形连续与否对车辆产生的影响首要表现在车速上。利用运行车速评价路段的连续性好坏的方法主要有两种:一种是设计速度与运行速度的一致性评价方法，一种是运行速度之间的一致性评价方法。(1)设计速度与运行速度的一致性。设计速度与运行速度的一致性评价是根据在某个单独路段上运行车速V85与设计速度V0之间速度差的绝对值V85V0进行评价，这种方法目的在于确保设计速度与驾驶员实际行驶速度保持一致，使得线形几何设计能够较好地满足驾驶员实际的操作，对于单一路段路线几何元素的安全评价，起看重要的作用。1999年Lamm首先提出了线形单元中运行车速与设计车速的一致性原理，通过运行车速V85与设计速度V0之间速度差的绝对值V85V0的变化来评价线形设计的好坏，如表1所示。表1线形一致性评价标准（km/h）(2)运行速度之间的一致性。对于整个路线来讲，分析其整体的连续性同样是相当重要的。运行速度之间的一致性评价是根据两个连续路段上运行车速V85之间速度差的绝对值进行评价，这种评价方法提供了整个道路上连续路段的连续性评价，相比较与上面单一路段评价方法，保证了各连续路段之间的连续性和一致性。这种方法是目前使用最普遍的评价方法，在大部分北美地区，这种方法已经成为道路线形连续性评价的基本法则运用于设计之中。根据国、内外相关研究，各种车型在不同等级道路上的运行速度是不同的，如下表2所示为各车型在直线段运行车速。表2各车型直线段运行速度（km/h）讨论运行速度的目的是通过研究在相邻的不同道路单元的车速变化规律，去寻求两个路段在确保安全下的速度变化临界点，通过该临界值再去评价道路线形质量。强调速度的一致性就是要使得相邻三个路段的运行速度差和运行速度梯度小于临界值。而实现这一目标就必须通过每个段落平曲线的线形指标的连续性来保障。如果车速差控制越严格，则对线形要求越高，成本也越高。瑞士将临界值确定为两相邻路段小客车运行车速差应不超过20km/h，当路段运行速度小于70km/h时，差值不得大于10km/h；澳大利亚的临界值规定为两相邻路段不宜超过10km/h，并与驶入曲线速度有关，驶入速度越高，要求越严格（如驶入速度为90km/h，运行车速差需小于5km/h）；美国Leisch提出的准则是采用10mile/h（约合16km/h）。我国交通部颁发的公路安全评价指南中明确规定，建议相邻路段的运行速度差和运行速度梯度指标采用如下标准：小客车运行速度差不超过20km/h，小客车运行速度梯度不超过10（km/h）/100m；大货车运行速度差不超过15km/h，大货车运行速度梯度不超过6（km/h）/100m。3线形设计的灵活性美国联邦公路管理局（FHWA）充分意识到在公路建设的同时保护甚至加强自然生态环境、景观、人文历史资源并为公众提供安全、高效的交通运输服务是他们面临的一个巨大的挑战，为此提出了公路设计灵活性的新理念。公路设计灵活性的新理念并不是试图去创建一个新的标准。实际上，这种设计新理念完全是建立在灵活应用现有的标准、规范、规章制度和法律基础之上，在不降低安全性的前提下，通过灵活设计寻求达到更符合公路沿线可持续发展需要和公众利益的目标。公路设计的灵活性，它是在原有设计标准基础上，通过激发设计师充分发挥想象力、创新性和灵活性，以目前的法律、法规为依据，用前瞻性的交通设施设计新理念，将灵活设计作为一种手段，结合公众参与和多学科设计方法，在满足使用功能与保证安全的前提下，维护公众的重要利益，将公路设计融于公路周边的自然与人文环境之中。因此，在公路设计中要灵活考虑各种因素，如物理特点，安全性，通行能力，造价，环境质量等。公路线形灵活性设计应遵循以下原则：（1）连续性。公路线形是优美的三维空间结构，要求线条流畅，具有韵律感；（2）融合性。公路路线要与环境融为一体；（3）原始性。公路路线选线时应充分利用风景资源，视野要多样性，尽量保持现有环境，减少施工对环境的破坏，施工痕迹要注意恢复其自然外观。根据美国的公路灵活性设计指南，在进行路线的灵活性设计时应注意以下几个方面:1、我国地域广阔，地形地质、气候条件差异很大，可以要求不同地区的具体标准的取值范围具有灵活性。2、当道路建设项目受到环境条件的严格约束时，应进行特殊性设计。3、即使在设计阶段还可以对规划阶段的决策进行再核查评估。4、根据实际需要，可以相应的降低设计车速，但必须在附属设计里提前进行标志标记，或在此路段必须有使速度减缓的措施。5、项目中有现有道路的，可以维持现有道路的平、纵、横断面，仅仅进行重新罩面、修复、和更换标志。6、认真的考虑可选择的指标，特别是对于景观道路。7、检查各设计参数和指标在安全和运营中效果。特别对于超标设计必须对这十三项指标进行评估:设计速度、车道的宽度、路肩宽度、桥宽、构造物的通行能力、平曲线、纵断面、纵坡、停车视距、横坡、超高、竖向净空、横向净距。8、在勘测设计的各个阶段，特别是方案设计阶段，应有不同专业的专家的参与，同时公众参与也十分重要。目前，我国的公路行业技术标准和规范引入了运行速度和安全性检验的概念，并颁布了专门性的指南来指导公路建设的安全性评价，线形设计的合理性显得更加重要。但是，我国对公路线形的连续性、一致性与环境相协调的灵活性设计问题重视和研究不足，没有成熟的规范和管理机制。要积极学习借鉴发达国家的设计理念，将新的设计理念融合到现有的设计程序中去。但同时也要考虑到工程的实际情况，并小是所有的新理念新方法的实施都合理、都具有可操作性，而要给予建设者一定时间逐渐来理解和接受新的理念和方法，另外也要让新的理念和方法得到充分的实践验证，以确保其适用性。1美国联邦公路管理局，公路灵活性设计指南M.交通部规划研究院，译，北京:人民交通出版社，2006.2JTC/TB052004，