（道路与铁道工程专业论文）基于宽容理念的高速公路路侧设计技术研究.pdf

摘要 摘要 现阶段我国公路建设主要考虑工程投资、服务理念及自然环境等因素，缺乏对公路使用者的考 虑，尤其更是缺乏路侧方面的设计理念和方法，路侧安全问题诱发的交通事故越来越严重。究其原 因。路侧环境及其设施的设置不当对驶出路外车辆发生事故的后果影响较大。如路侧净区宽度不足、 边沟宽大深、高路基陡边坡、不合理的护栏设计等。因此针对路侧安全问题，本文开展以下研究： ( 1 ) 本文以沪宁、宁通、苏嘉杭、京滓塘四条高速公路的事故统计资料为依据，经过实地调研 和数据统计，分析路侧安全事故的特性，寻找路侧事故形态分布的相关规律，提取影响路侧安全程 度的关键因素。 ( 2 ) 结合我国路侧实际情况，提出宽容理念与土地节约理念的协调性措施；依据国内高速公路 的运行速度数据，分析汽车驶出道路的各个参数，运用经典物理学匀变速直线运动的位移方程，建 立我国路侧净区计算模型，计算出净区宽度范围；在此基础上提出净区横断面的优化形式。 ( 3 ) 从利于交通安全的角度分析不同形式宽容性边沟的适应性，提出了边沟选型的建议，得出 了典型宽容性边沟水力半径计算方法。然后结合工程实例对几种边沟进行水力计算与形式比选。验 证所提出的弧形边沟的排水能力优于三角形边沟的排水能力的结论。 ( 4 ) 针对解体消能设施的特点，结合力学理论，研究了解体消能交通标志设计的基本原理、设 置条件、设置要求、设计要点，初步提出支撑结构计算和设计的理论与方法；研究了高速公路路侧 护栏的设计条件、设置原则、设置方法以及护栏端头处置方法及其过渡措施。 ( 5 ) 应用本文建立的理论，阐述了路侧宽容设计的内容与方法，并对宁常高速公路进行系统地 分析，总结了路侧安全与道路设计的“人性化”理念在宁常高速公路设计中的具体应用。 本文的研究成果，可以帮助设计人员更加科学合理的进行路侧安全设计，以减少路侧事故隐患， 降低路侧事故严重程度。本文的研究对高速公路设计建设有一定理论与现实意义。 关键词：宽容理念；路侧：边沟；净区；解体消能；交通标志：护栏 a b s t r a c t a b s 仃a c t n o w a d a y s ，o u rh i g h w a yc o n s t r u c t i o nm a i n l yc o n s i d e r se n g i n e e r i n gi n v e s t m e n t 、s e r v i c ei d e aa n d e n t i r o n m e n ta n de l s ef a c t o r s i ti ss h o r to fa d v i s e m e n to fh i g h w a y u s e r s ，e s p e c i a l l y , i ti ss h o r to fi d e aa n d m e t h o do f r o a d s i d ed e s i g n ，t r a f f i ca c c i d e n t sa r ev e r ys e r i o u sb e c a u s eo fr o a d s i d es a f e t yp r o b l e m i m p r o p e r s e t t i n g so fr o a d s i d ec i r c u l n s t a n e ea n di t s e s t a b l i s h m e n ta f f e c ta f t e r e f i e c to fo u t s ；i d ev e h i c l e s 订a m c a c c i d e n t s s u c ha ss h o r t a g eo f w i d t ho f r o a d s i d ec l e a rz o n e ，s i d ed i t c hi sw i d e 、l a r g ea n dd e e p r o a d b e di s h i a g ha n ds i d es l o p ei ss t e e p r o a d s i d eb a r r i e ri su n a p t t h e r e f o r e ，t h ep a p e ra i m sa tr o a d s i d es a f e t y p r o b l e m ，i to p e n so u tn e t h e rr e s e a r c h ： ( 1 ) t h ep a p e ri s a c c o r d i n gt o a c c i d e n t sd a t u mo fs h a n g h a i - n a n j i n g 、n a n j i n g n a n t o n g 、 s u z h o u j i a x h i g - h a n g z h o u 、b e i j i n g t i a n j i n t a n g g uf r e e w a y s ，i ta n a l y s e s c h a r a c t e r i s t i co fr o a d s i d e a c c i d e n t sb yi n v e s t i g a t i o no nt h es p o ta n ds t a t i s t i c a ld a t u m a n d ，i ts e a r c h sc o r r e l a t i v er u l eo fr o a d s i d e a c c i d e n t sd i s t r i b u t e dm o d a l i t y i td i s t i l l sp i v o t a lf a c t o r st h a ta f f e c tr o a d s i d es a f e t y ( 2 ) i tb r i n g sf o r w a r dh a r m o n i o u sm e a s u r e sb e t w e e nf o r g i v i n ga r e aa n da b s t e m i o u sg l e b ea r e at o c o m b i n er o a d s i d ea c t u a li n s t a n c e i ta n a l y s e sp a r a m e t e rv e h i c l e so u t s i d eo fh i g h w a y sa c c o r d i n gt od a t ao f s p e e da n ds e t su pm o d e lo fr o a d s i d ec l e a rz o n ea c c o r d i n g t op h y s i c sd i s p l a c e m e n te q u a t i o n i tc a l c u l a t e s w i d t hr a n g eo f r o a d s i d ec l e a r z o n e a n d b r i n g s f o r w a r d o p t i m i z es h a p eo f i t s t m n s e c t ( 3 ) t h ep a p e ra n a l y s e sa d a p t a b i l i t yo fd i f f e r e n tf o r g i v i n gs i d ed i t c h e so nt h eb a s eo ft r a f f i cs a f e t y a n dp u tf o r w a r da d v i c eo fc h o i c eo fs i d ed i t c h i ts e t su pm o d e lo ft y p i c a lf o r g i v i n gd i t c h sc a l c u l a t i o n a l m e t h o do f w a t e r p o w e rr a d i u s a n dt h e n ，i tt h r o u g ht h ec o m p a r i s o no f e a l e u l a t i o nr e s u l t so f d i f f e r e n tp r o f i l e s i d ed i t c h e s ，t h er e s u l t ss u g g e s tt h a ta b i l i t yo f d r a i n a g eo f a r cs i d ed i t c hs u r p a s sd e l t o i ds i d ed i t c h ( 4 ) t h i sp a p e ra i m sa tc h a r a c t e r i s t i co fb r e a k a w a yt r a f f i cs i g n ，t h e ns t u d i e si t sb a s i cp r i n c i p l e 、 c o n d i t i o na n dr e q u e s to fs e t t i n g 、e s s e n t i a lo fd e s i g n ，i tp r i m a r yp u t sf o r w a r dc a l c u l a t e da n dd e s i g n t h e o r e t i c so fs u p p o r ts l r u c t u r e ；t h ep a p e rs t u d i e sd e s i g nc o n d i t i o n 、s e t t i n g sp r i n c i p l ea n dm e t h o da sw e l l a st r e a t m e n to f t a i la n dt r a n s i t i o n a lm e a s u r e so f r o a d s i d eb a r r i e r ( 5 ) i ta p p l i e st h ep a p e r sr o a d s i d ef o r g i v i n gd e s i g nt h e o r e t i c sa n dm e t h o da n ds y s t e m i ca n a l y s e s n a r d i n g - c h a n g z h o uf r e e w a y ，t h ep a p e rs u m su pi t s m a t e r i a la p p l i c a t i o nf o rr o a d s i d es a f e t ya n d h u m a n i s mi d e ao f h i g h w a yd e s i g n t h ep r o d u c t i o nc a l lh e l pd e s i g n e rd e s i g ns a f er o a d s i d es c i e n t i f i ca n dr e a s o n a b l es oa st or e d u c e r o a d s i d eh i d d e nt r o u b l ea n dd e b a s es e v e r eg r a d eo fa c c i d e n t s t h ep a p e r sr e s e a r c hh a v es o m ed e f i n i t e t h e o r e t i c a la n dp r a c t i c a lf o rf r e e w a y d e s i g n k e yw o r d s ：f o r g i v i n gi d e a ；r o a d s i d e ；s i d ed i t c h ；c l e a rz o n e ；b r e a k a w a y ；t r a f f i cs i g n ；r o a d s i d eb a r r i e r i i 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过 的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我 一同工作的同志对本文所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：! f 堑日期：3 z g ：l 圯 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印 件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质 论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括 刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研究生院办理。 研究生签名：讧导师签名：陋日期：掣 第一章绪论 1 1 论文研究背景 第一章绪论 不同的年代、不同的高速公路建设时期，设计指导思想不同。随着社会的进步、经济的增长， 设计理念亦不断发展。当前，我国正处在发达国家所经历的公路“大规模建设”时期，但是路侧安 全的建设速度并没有跟上高速公路的建设速度。在高速公路建设还处于量的急剧增长阶段时，如何 吸取国外高速公路建设与使用的教训，总结我们多年高速公路建设所积累的经验，承前启后，实现 可持续发展? 这要求我们公路建设者在设计理念上必须实现飞跃。2 0 世纪7 0 年代，美国道路工作 者提出了路侧宽容设计理念【】。该思想产生的初衷是：作为道路使用者，在行车过程中发生驾驶过 错不可避免，然而，其发生的驾驶过错不应以其生命作为代价，应该为驾驶员行车过错提供宽容的 空间与措施，最终实现拯救用路者的生命或减轻受伤的程度。 传统的公路设计主要是针对行车道，行车道以外的路侧区因不作行车之用往往被忽视，人们仅 期望“行车道”有良好的性能 2 。随着高速公路建设的发展，道路的行驶安全成为高速公路安全品 质衡量因素和制约道路建设发展的重要条件。发达国家道路交通事故已成为人类重要的“致死疾病”。 国外发展经验表明，国民经济快速增长时期交通安全问题及景观环境问题比较突出，随着我国公路 交通运输业和运输基础设施的建设和发展，带来的环境和道路安全问题也引起了人们的高度重视。 近些年来，国外一些发达国家在研究和治理交通安全问题时，把路侧安全放在了一个应有的重要位 置。1 9 9 9 年1 0 月1 日，全国高速公路总里程突破1 万公里。到2 0 0 6 年底，高速公路通车里程达到 4 5 4 万公里。可见我国高速公路建设的速度十分迅速。另据公安部公布的数据，自2 0 0 1 年以来，我 国每年死于道路交通事故的人数已都约为1 0 万人，到2 0 0 4 年这个数值已接近1 1 万，足以显示我国 交通事故的严重性，如图i 1 所示。 1 2 0 0 0 0 l o o o o o 8 0 0 0 0 籁 吾6 0 0 0 0 4 0 0 0 0 2 0 0 0 u 0 1 9 9 01 9 9 l1 9 9 21 9 9 31 9 9 4 】9 9 5 1 9 9 61 9 9 71 9 9 81 9 9 92 0 0 02 0 0 12 0 0 22 0 0 32 0 0 42 0 0 52 0 0 6 年份 图1 - 11 9 9 0 - 2 0 0 6 全国道路交通死亡人数统计图 无论是交通事故次数，还是死亡人数或受伤人数，公路所占比例都高于城市道路，并且严重性 程度更高。2 0 0 2 年，我国公路上发生的交通事故占总数的比例为5 8 3 7 而受伤人数和死亡人数 所占比例则分别达到6 5 1 6 和7 6 8 1 3 o 而在所有的公路事故中，高速公路事故率大大高于普通公 路。据1 9 9 7 年公安部统计：全国高速公路发生交通事故9 0 3 5 起，死亡1 1 8 2 人，每百公里事故率是 普通公路的5 倍。表1 1 h 是1 9 9 7 中国高速公路与普通公路交通事故情况比较。 东南大学硕士学位论文 表1 1 中国高速公路与普通公路的事故比较表 事哉数死亡受伤公路里程事故率 死亡率 受伤率 ( 起)( 人)( 人) ( k m ) ( 起k m )( 起k m )( 起k m ) 高速公路 9 0 3 51 1 8 23 1 9 04 7 7 ll8 9 40 2 4 80 6 9 9 普通公路2 9 0 9 6 57 2 6 7 91 8 6 9 3 81 2 2 1 7 3 402 3 80 0 5 90 1 5 3 全部公路3 0 0 0 0 07 3 8 6 1 1 9 0 1 2 8 1 2 2 6 5 0 50 2 4 40 0 6 00 1 5 5 我国的道路交通事故中，发生在普通干线公路上的约有4 5 、发生在高速公路上的约有3 0 是 车辆是单车事故，由此造成的重、特大恶性交通事故占该类事故总数的比例达6 2 以上，我国每年 有1 3 的死亡事故发生在车辆与路侧碰撞的单车事故中。 1 9 9 6 年高速公路交通事故统计表明，单车事故占“1 蝌”。1 9 9 9 2 0 0 2 上半年，沪宁高速公路 共发生道路交通事故2 6 5 6 起，在所有的事故形态中，撞击路侧固定物占总数的2 4 1 7 。在近3 年 半的时间里，沪宁路共发生4 起坠车事故，这些事故都是由于桥梁护栏的高度不够而导致的【6 】。杨 莉、黄开宇 7 1 将潭耒、耒宜高速公路的某一时间段发生的交通事故进行了分类统计。耒宜高速公路 变通事故分类统计表明，路侧事故共1 1 5 起，占总事故的6 3 2 ；潭耒高速公路交通事故分类统计 表明，路侧事故共9 1 起，占事故总数的4 0 3 。 据美国有关统计资料口愠示路侧事故在公路事故中占了大约3 0 的比例，就是说，每3 人死亡 事故中，就有1 人死于车辆驶离道路的事故。1 9 9 8 年，欧洲委员会就报道了3 3 8 的死亡是单车事 故的结果，如果事故局限于重大的交通事故，那么则有4 5 的事故是单车事故( s v a ：s i n g l e v e h i c l e a c c i d e n t s ) i s 。这些数据说明了路侧环境在伤亡和严重事故中起了很重要的作用。如何在车辆驶出 路外时或发生交通事故时，尽可能降低发生的事故严重程度成为我们面临的巨大挑战。 2 0 0 4 年9 月，全国公路勘察设计工作会议提出了“六个坚持，六个树立”的公路勘察设计新理 念。其核心就是要实现“安全”、“环境优美”、“节约资源”、“质量优良”、“系统最优”的 目标。在现阶段条件下，高速公路设计要体现以人为本的目标，驾驶人的过错不应以生命为代价， 宽容和人性化的路侧净区可降低交通事故的概率、减轻交通事故损失。美国的“宽容路侧设计理念” 已经被全社会和全行业广泛接受，制定了r o a d s i d ed e s i g ng u i d e ，取得了交通事故死亡率明显 下降的效果，同时路侧景观及对环境的破坏也明显改善。我国土地资源紧张，“人多地少”的基本 国情，道路设计原则突出强调“减少占地”，所以美国路侧宽容设计理念还不能完全与我国实际情 况接轨，但缓边坡、低路基的设计思想已经被普遍推广并采用。 目前我国在高速公路路侧安全领域还未进行系统的研究，还没有一套用于路侧安全评估和防护 的方法。长期以来，由于缺乏一套科学的设计方法指导，随着我国经济的发展，我国高速公路的路 侧安全、景观、环保问题越来越明显。如何在宽容理念与土地节约理念之间合理的确定路侧的相关 设计指标具有重要意义；再者就是宽容性交通安全设施的研究在国内罕见，对于解体消能交通标志 设计的研究较少，相关的产品种类更是缺乏。 如何有效地开展高速公路路侧安全工作，目前仍处于探索阶段，尤其是如何针对我国资源节约 型公路建设的特点，构造我国的路侧安全保障技术体系、标准与技术方案，还需要大量的实质性的 分析研究工作。 1 2 论文的研究意义 1 2 1 提升公路设计理念 在公路系统的长期运营过程中，交通事故的出现是不可避免的。但是不管事故发生的原因如何， 对路侧进行宽容性设计是提高道路安全性的重要举措。宽容性路侧设计理念是允许犯错误的车辆驶 出公路，同时在引发严重交通事故的地方提供良好的路侧安全设计，减少交通事故的发生或减轻交 通事故的严重程度。它的应用对丁我国公路设计理念的提升具有重要意义。 2 第一章绪论 1 2 2 提高路侧安全水平 研究路侧安全保障措施指导道路设计，能使道路更人性化更符合道路使用者的要求，从而能一 定程度上减少事故或减轻事故的严重程度，提高道路服务的舒适性和亲和力，从而提高道路的交通 安全水平。 另外，道路的交通安全水平的提高，一是大大减少了交通事故，既减少了人员伤亡又避免了大 笔的经济损失；二是提高了道路的通行能力和使用效率，为社会创造更多的财富。还可以使道路使 用者的身心得到改善，所以从这方面说，道路交通安全水平提高，既有经济效益也有着社会效益。 1 3 国内外研究现状 1 3 1 国外研究现状 路侧设计作为整个公路设计的一个组成部分，它是个相对比较新的概念。2 0 世纪6 0 年代才 成为公路设计中的一个备受人们关注的方面。7 0 年代以后路侧安全设计才正式与公路项目相结合。 路侧安全设计也就是对路侧区域进行安全设计，又称路外设计。宽容性路侧设计理念允许犯错误的 车辆驶出公路，同时在引发严重交通事故的地方提供良好的路侧安全设计。 1 9 3 4 年，美国农业部的w h 西蒙森和r e 罗耶在一篇改善道路边缘的文章中提到，驾驶 员驱车在山区公路上行驶，产生害怕心理，感到不舒适。其原因是到路边坡高、陡，驾驶员坐在驾 驶位置上看不见坡脚所致。这种盲点的出现，使驾驶员产生心理上的危险感【9 】。 美国始于2 0 世纪6 0 年代，花费4 0 年时间进行完善和推广，到目前已经被全社会和全行业广泛 接受的“宽容路侧设计理念”。围绕交通事故“不应该以人的生命为代价”，美国宽容路侧设计理念 提出了“路侧净区( c l e a r r e c o v e r y 7 _ 0 n e ) ”概念，并将路侧净区设计作为完整设计中的一个重要组 成部分。经过3 0 余年实践，路侧设计的宽容理念已被提升为美国交通设计标准中的一个组成部分， 其主要设计理念包括：移除障碍物；将不可移除的障碍物设计成为可穿越型障碍物；重新确定障碍 物的位置，减小被撞击的可能性；使用恰当的碰撞解体装置，降低碰撞的严重程度；使用有导向作 用和撞击消能装置的护栏来防护障碍物：不设突出的拦水缘石、不设不可逾越的边沟等。 1 9 6 7 年，美国公路研究委员会( h i g h w a yr e s e a r c hb o a r d ) 发表了一个关于护栏、路障、标志 立柱的研究报告，收录了许多w 梁护栏、新型公路护栏和护栏支撑开发测试的论文i i 。 1 9 6 7 年，a a s h t 0 出版了被公路界被誉为圣经的 ( h i g h w a yd e s i g na n do p e r a t i o n a lp r a c t i c e s r e l a t e dt oh i g h w a ys a f e t y ) ，首次将强调关注路侧设计的危险要素，推荐许多适当的防护措施】。 a a s h t o 在1 9 7 4 年发布t ( h i g h w a yd e s i g na n do p e r a t i o n a lp r a c t i c e sr e l a t e dt oh i g h w a ys a f e t y ) ) 第二版，其中提出了宽容路侧设计最初的基本理论，将解体消能支柱作为宽容设计的具体实现写入 了该设计手册。 2 0 世纪八十年代除了继续研究护栏外，美国研究人员开始注意路边邮筒和路侧排水系统对路侧 安全的影响，其研究成果仍在美国使用。 1 9 9 3 年，美国的n c h r p3 5 0 报告评价道路安全设计的一种标准文件，要求为使得道路达到最 高等级的安全程度，道路安全设计者必须考虑使用符合检验标准的护栏系统、端部处治、防撞垫、 可解体消能装置和其他一些硬件设施。它建立了一套完善的碰撞试验体系用以对各种安全设施进行 检验和评价，与此同时对原有设施进行跟踪评价并不断追寻更多的事故影响因素以增进对交通安全 的理解。碰撞试验早在6 0 年代初期就在美国提出，后来又经过了一系列的研究和升级，最终形成了 现在通用的n c h r p3 5 0 报告”“。 美国公路与运输协会( a a s h t 0 ) 认识到协同合作的必要性，1 9 9 5 年国家公路合作研究计划发 起了针对路侧安全的研究“提高路侧安全的战略计划”。 美国于1 9 9 6 年，出版了路侧设计指南( r o a d s i d ed e s i g ng u i d e ) ，并于2 0 0 2 年发行了第二版， 该书在路侧宽容设计理念的基础上对路基坡度、排水设施、交通标志、防撞护栏等安全进行分析， 3 东南大学硕士学位论文 提出了公路设计应遵循的主要原则，成为美国现在公路设计最重要的指导规范之一，将之用于公路 建设的实践当中取得了较好的运行效果。 1 9 9 7 年，为了阐明路侧安全问题，美国公路合作研究计划( n c h r p ) 成立了1 5 人的路侧安全 专家组，其使命就是研究提高公路路侧安全的方法。其中有两大基本任务是：( 1 ) 防止车辆驶离道 路后发生侧翻或碰撞路侧物体。当车辆侧翻或撞到路侧固定物体时，事故的严重程度和死亡概率会 大增。路侧斜坡和沟渠的结构要能降低车辆侧翻的概率，路侧固定物体尽量减少如果必须则加以 防护。( 2 ) 当侧翻和撞击固定物体事故发生后，尽量减少伤亡程度。另外路侧设置合理的防撞设施 可以吸收撞击的能量，降低事故严重程度。 美国、澳大利亚等发达国家认识到交通事故的规律性和提高行为安全、车辆安全是项长期艰 巨的任务，他们认为，线形设计和路侧设计对提高道路交通安全具有不同效果：线形设计可消除特 定的比如交通事故；宽容的路侧设计可降低偶然交通事故概率。 1 9 9 8 2 0 0 2 年，欧共体成立了r i s e r - - r o a d s i d ei n f r a s t r u c t u r ef o rs a f e re u r o p e a nr o a d s 项目，对 路侧基础设施设计进行了系统的研究【8 ，提出了“宽恕”理念和“自定义道路”的概念。 现在，欧、美、日等发达国家对于道路周边环境条件对交通安全的影响以及二者之间的关系， 已经从理论研究与分析，转变成针对由道路条件引发的交通安全问题的工程保障技术研究。 1 3 2 国内研究现状 目前我国对于路侧设计技术的研究还是很少，路侧设计规范或指南也没有形成，宽容路侧设计 理念在我国也很少得到应用。 由于技术标准与用地特征的不同，中国长期以来并没有在规范的层面沿用路侧净区的概念，2 0 0 4 年出版的公路项目安全性评价指南中提出在条件许可时宜设置路侧净区【1 ”。 我国现有公路的边坡基本属于危险的边坡“，具体表现在：我国公路多采用高路基形式，同时 由于用地条件限制，边坡坡度较大；我国人口众多，土地资源相对不足，绿化率低，为了提高绿化 率，大多数道路边坡上均种植树木，当树木的直径大于1 0c m 时，就会给驶离行车道的车辆带来危 险。如何在资源节约型高速公路建设中引入宽容设计理念解决路侧边坡安全问题成为一个不小的矛 盾。 为减少公路用地，我国公路普遍采用梯形或矩形排水沟，车辆进入该形式的排水沟将陷入其内。 对于新型的碟形边沟的应用还很少，特别是对于可逾越的植草边沟的设计研究更是少有。 我国关于道路交通标志所做的研究非常有限，在国家”七五”攻关中作过一些静态标志视认性的 研究，目前一些标志的规范基本上是参照日本、美国的规范，交通标志基本没有采用解体消能装置， 安全隐患十分严重。 从1 9 7 8 年开始，我国陕西汉中地区公路管理总段对道路进行外观改善和景观设计【1 ”。这些路 段路基砌有护肩带、边沟浆砌、边坡刷修顺适，行车中使人产生舒适优美的感觉。 1 9 8 3 年，我国交通部制定颁发了公路标准化、美化工程( 简称g b m 工程) 。2 0 0 5 年交通部 颁布了新理念公路设计指南，关于路侧边坡、边沟形式、护栏端头处理等路侧要素的设计提出要 求与建议。 1 9 8 6 年编制完成的第一部道路交通标志和标线标准开创了标志规范的先河，使得原本混乱 的标志设计变得有章可循。但是随着交通科技的发展，以及交通复杂程度的不断增加，这部标准存 在的问题显现出来，如标志设计的位置、尺寸、颜色等均需更详细的研究以满足交通的需求。 2 0 0 0 年以来，北京深华达交通工程技术开发有限公司在昌平修建了大型车辆碰撞实验场，针对 高速公路建设上的实际需要，系统地开展了新型安全护栏的实验研究。 2 0 0 1 年，交通部公路所唐垮诤【1 7 1 从对我国高速公路上使用的三种路侧护栏的碰撞性能进行分 析，从护栏的设置依据、形式选择、设置细节等三个阶段分别阐述了路侧护栏设计中应考虑的因素。 2 0 0 4 年1 1 月1 1 月，交通部公路科学研究所及路士安科技有限公司在北京联合举办了道路交 通安全技术专题培训。期间来自美国联邦公路管理局的资深专家s t e p h e n s 先生对宽容设计如何在 路侧设施当中的应用作了深入细致的讲解。 4 苎二兰 堑堡 2 0 0 5 年交通部公路科学研究所唐净璋研究员在标志设置的路侧安全性考虑及对策一文中详 细阐述了解体消能设施的分类，作用原理，以及相关的设置影响因素和性能评价方法“”。 唐玉斌，张俊岭分析了汽车与公路指示牌立柱碰撞事故中车辆受损的原因，提出了碰撞后快 速脱离的新型指示牌立柱，并利用有限元方法对汽车碰撞指示牌立柱进行仿真模拟试验。根据试验 i 正a f l 新型指示牌立柱能够在碰撞过程中通过剪切铆钉的方式来实现立柱与底座的分离，能够在碰撞 中减少车辆和乘员的的损伤程度。 2 0 0 6 年，兰剑，李长城对断裂型基础可解体立柱的理论进行了分析并做了实验模拟，运用艾 氏冲击试验方法设计出符合解体要求的带有半“v ”型环周切口的特殊螺杆。 2 0 0 7 年通车的宁常高速公路首先将路侧宽容设计理念运用到高速公路的设计上，低路基缓边 坡、多种排水方式以及新型护栏的应用淋漓尽致的体现了宽容设计思想。 虽然我国在路侧结构与空间的研究和实践上也取得了一定的进步，但从整体水平上与国外相比 仍然存在很大的差距。如何在保证公路建设发展的同时，相应的提高公路交通安全水平，做到安全、 环保、经济、舒适，完善和补充公路工程技术标准、公路设计规范中的公路横断面设计要求， 特别是对净空区、边沟、交通设施杆柱、路侧护栏等路侧安全做出具体的规定，这在当前的大规模 公路建设中显得尤为迫切。 路侧宽容设计理念还是一种相对较新的设计理念，在高速公路设计中很少得到应用，距离形成 较为成熟的技术标准尚需时日，而且我国土地资源缺乏，可供高速公路使用面积非常有限，路侧安 全设计及其优化更为困难。 1 4 问题的提出 第一，现行设计规范与方法的不足。我国现行的设计规范与方法对于路侧设施的设计的规范性、 合理性等方面存在诸多问题，往往关注较多的是其功能性而忽略其安全性，导致了边沟、护栏等设 施的安全隐患突出。 第二，路侧安全问题突出。我国长期以来没有把公路路侧安全当作重点研究内容，尚没有对路 侧事故特点与路侧防护方法进行过专项系统研究，在路侧安全方面，还存在许多问题。 第三，路侧宽容设计理念应用较少。由于我国的国情特点与土地资源紧张状况，可供道路使用 的面积非常有限，宽容设计理念在我国很少得到应用。如何引入宽容设计理念建立资源节约型公路 路侧安全保障技术具有重要的理论意义与现实意义。 第四，路侧设计技术系统性研究不足。我国高速公路在近2 0 年得到高速发展，但由于基础薄弱， 路侧设计系统性研究不够。即使存在路侧宽容设计也只是针对某一要素进行，路侧各要素综合设计 的系统性并没有在路侧中得到体现。 1 5 论文主要研究内容 l 、数据采集与分析 结合2 0 0 3 与2 0 0 4 年江苏省交警部门所采集到的原始数据，从宏观统计分析的角度，对高速公 路公路的路侧事故规律进行了深入剖析，着重对沪宁、宁通、苏嘉杭王条高速公路的安全事故资料 进行了统计与分析，得出了路侧事故数的比重、事故等级以及路侧事故形态分布特性，并结合文献 资料分析了路侧安全问题以及边坡高度、坡度，路侧结构物与事故的相互关系。 2 、路侧净区设计 结合我国路侧实际情况，提出宽容理念与土地节约理念的协调性措施；依据国内高速公路的运 行速度数据，分析汽车驶出道路的各个参数，运用经典物理学匀变速直线运动的位移方程，建立我 国路侧净区计算模型，计算出净区宽度范围；在此基础上提出净区横断面的优化形式。 东南大学硕士学位论文 3 、宽容理念下的边沟排水设计 从利于交通安全的角度分析不同形式宽容性边沟的适应性，提出了边沟选型的建议，得到了典 型宽容性边沟水力半径计算方法。然后结合工程实例对三角形边沟、流线形边沟以及矩形盖板边沟 进行水力计算与形式比选，验证所提出的弧形边沟的排水能力优于三角形边沟的排水能力的结论。 4 、解体消能交通标志设计分析 分析我国现有交通标志与解体消能交通标志区别，证明解体消能交通标志在减轻事故严重度方 面的优越性：通过对国外资料的分析归纳和解体消能标志的结构特点分析，探讨解体消能标志的设 计标准，讨论解体消能交通标志的设置条件，再通过材料力学与结构力学的知识以及我国现有交通 标志的计算理论，初步提出解体消能支撑计算和结构设计的方法。 5 、路侧护栏设计 分析和归纳护栏的基本原理、功能和分类，在此基础上系统总结护栏的设置原则、设计要求、 设计条件、形式选择的因素等设计理论体系。结合路侧宽容性要求，研究护栏的端部处理以及护栏 过渡段的处理，强调路侧护栏设置的规范性与合理性。 1 6 技术路线 论文研究的技术路线以理论分析、事故资料、设计资料为基础，以结合路侧安全设计体现应用 性为原则。 l 、以理论分析为基础。通过分析国内外高速公路路侧安全、路侧要素设计的相关文献资料，采 用归纳一演绎一归纳的研究方法，选取路侧要素设计作为研究的重点。 2 、以事故资料、现场调查资料和设计施工资料为基础。通过江苏省几条高速公路事故资料的采 集和京津塘高速公路的事故资料，分析事故形态的分布规律及路侧要素的安全性。 3 、以结合路侧要素设计体现应用性为原则。从路侧安全的关键问题入手，应用交通安全学、物 理学、结构力学和材料力学等理论来描述路侧要素的设计方法，设计要求，从而确定路侧要素的设 计指标，设计条件等技术体系。 本章小结 路侧安全设计以及宽容理念的应用在路侧安全对策方面具有重要的作用。本文在追溯国内、外 类似研究状况的前提下，分析了课题研究的背景和意义，提出了本论文具体的研究方向与内容，描 述了课题研究的内容和技术路线，归纳了课题研究获得的主要成果。 6 第= 章路侧事故资料统计与分析 第二章路侧事故资料统计与分析 据公安部每年发布的交通事故白皮书，对2 0 0 3 2 0 0 5 年路侧事故( 仅含翻车、坠车和撞固定物 3 种形态的事故) 进行统计一【2 3 1 ，将路侧事故数比重和路侧事故造成的死亡人数比重数据制图( 如 图2 1 ) ，路侧事故约占总数的8 ，但却造成了约1 2 的死亡人数，相比较而言，路侧事故严重性 较高。另据不完全统计，在1 次死亡3 人以上的重特大恶性事故中，由于车辆冲出路外坠落陡崖或 高桥的路侧事故约占重大恶性交通事故的一半。由此可见，进行科学的路侧设计，减少路侧交通事 故，对于改善道路的安全性，缓解当前交通安全所面对的严峻形势( 特别是造成群死群伤的重、特 大交通事故) ，提高我国公路交通安全总体水平具有重要意义。 1 5 ；1 0 v 栅 筮5 0 2 0 0 2 年2 0 0 3 年2 0 0 4 年 图2 - 12 0 0 2 2 0 0 4 年路侧事故数与路侧死亡人数比重分析 为进一步了解路侧事故规律的特点，本文结合2 0 0 3 与2 0 0 4 年江苏省交警部门所采集到的原始 数据，从宏观统计分析的角度，对高速公路公路的路侧事故规律进行了深入剖析，以期能够为广大 工程技术人员和路侧安全整治工程的决策者提供参考。本文分析所采用的数据全部来自交警部门的 交通事故处理原始记录或案件卷宗或事故台帐，事故记录详细，多数记录含有简要的案情描述，这 为路侧事故的甄别提供了依据：此外，此次采集的数据含有大量的简易程序处理事故记录( 通常为 轻微事故) ，这使得采集的数据更全面，遗漏的事故数更少，确保分析出的事故规律更可靠、准确。 然而，利用这些数据分析出的规律与采用公安部交通事故白皮书数据得到的结论有较大差异。 2 1 路侧事故定义 由于此项研究是针对特定的事故类型，即路侧事故，路侧事故的筛选是最为复杂和耗时的一步。 在路侧事故筛选的过程中，首先需要明确的是路侧事故的定义及其特征。 路侧事故”4 1 是指车辆驶离行车道，侵入到路肩或路肩以外的区域与护栏、行道树、车辆、行人、 标志设施杆柱等，或与其他坚硬危险物发生碰撞的事故，也包括翻车、坠入悬崖、深谷或水体和穿 过对向车道驶向路肩及以外发生的事故。除与行车道以外的静止车辆或正常行驶车辆间的碰撞外， 路侧事故通常为单车事故。由上述定义，我们可以发现路侧事故的特点，根据其特点可进行路侧事 故的判定1 2 ”。 1 ) 发生位置：行车道以外，通常为路肩或路肩以外红线以内的区域。 2 ) 车辆构成：通常为单车事故，即表现为单车受损或乘员受到身体伤害，但不排除单车事故的 诱因为其他车辆，比如较多的路侧事故是由避险行为造成的。 3 ) 事故形态：路侧事故形态多表现为车辆与路肩上或路肩以外的各种坚硬危险物的碰撞，此外， 还包括侧翻、坠车等。 7 东南大学硕士学位论文 2 2 分析数据总体情况 本项研究数据来自江苏地区，包括沪宁、宁通、苏嘉杭3 条高速公路的交通事故资料以及江苏 省高速公路交通事故的总体资料，事故统计年份集中在2 0 0 3 2 0 0 4 年。采集的数据是道路交通事故 的总体资料，对于路侧具体的事故类型，比如撞击护栏、碰撞交通标志、驶入边沟等具体路侧事故 形态未做统计，主要从宏观角度定性的分析事故资料与路侧要素的相关性，并且参照文献资料对比 分析。 2 3 事故规律统计 2 3 1 车型 从路侧事故的肇事车型分析，通常小客车约占6 0 7 0 ，大货车约占l o 2 0 。分析其原 因：小客车速度快，驾驶员在超车或避险过程中，容易发生措施不当的事故，如方向盘打过。另外， 小车以较高速度通过湿滑路面时，也容易引起侧滑的事故，尤其是在弯道处车辆转弯需要更大的横 向力时。大车重心高在弯道处易发生侧翻事故，另一方面，制动距离增大或刹车失灵也是重载或超 载货车发生此类事故的主要原因。需要指出的是：由于每条道路都可能在主要功能、服务范围、线 形条件、交通量、交通构成、路侧特征等方面存在差异，因此肇事车型构成也不尽相同。 2 3 2 事故等级 表2 ，l 给出了3 条高速公路的事故等级分类统计结果，就总体情况而言，道路事故中一般事故 所占比例为7 5 6 ，可见事故主题是以一般事故为主，特大与重大交通事故无明显差异。在两年中， 没有发现轻微事故，特大与重大交通事故在高速公路事故中占有相当的比例，这也是高速公路交通 事故的一个特点。 表2 1 沪宁、宁通、苏嘉杭高速公路事故4 等级所占比例 另一方面，事故形态决定事故后果，在这4 等级事故中，路侧事故所造成的事故程度是相当严 重的。撞固定物事故形态两年间造成了8 7 起特大事故，8 6 起重大事故，7 7 4 起一般事故，无轻微事 故，由此可见路侧安全问题的严重性。所以从统计资料可以看出传统道路安全研究只重视“路内” 而不重视“路外”的做法是极不科学的。图2 - 2 就是路侧事故等级起数与总的事故等级分布情况。 对于路侧事故来说，还包括撞静止车辆，翻入路侧边沟，驶入边沟事故等，由此类推，可以看出路 侧事故等级是相当严重的。 8 第二章路侧事故资料统计与分析 器”o 一1 一 妇e 瑚疋；g 键 一总体事故i i 穗 5 l黉 i 一_ 一爨弧 酒 鹣一墨l 墨。圈一一。i 蘩 一 铡 2 3 3 事故形态分布 特大 重大事故等级一般 轻微 图2 - 22 0 0 3 - 2 0 0 4 年间江苏省高速公路事故等级起数 交通事故的形态分布也称为交通事故的类型分布，是指正面相撞、侧面相撞、尾随相撞、撞固 定物、对向刮擦、同向刮擦、碾压、翻车等各种形态的交通事故在所有交通事故终的统计特征。通 过对交通事故的形态分布特征的统计分析，可以帮助搞清各类交通事故的发生和造成损害的原因， 并有针对地研究和采取各种交通安全防护措施。为路侧结构物的合理设置提供依据，也使得路侧安 全保障措施更具有针对性。 欧洲安全道路路侧设施项目对欧洲七个国家( 奥地利、芬兰、法国、荷兰、西班牙、瑞典、英 国) 2 6 50 0 0 起单车事故进行统计分析，6 7 的事故是车辆撞击路侧物体，表2 2 就是撞击路侧物体 的事故比例。 表2 2 路侧设施的事故统计数据分布 所占事故比重( )事故形态的等级所占比重( ) 撞击物体全部损失死亡重伤轻伤 树 1 ll1 73 94 4 杆柱8 293 16 i 护栏1 5 562 07 4 边沟1 0683 26 0 其他自然物体0 973 26 i 其他人造结构物8 0l l3 35 6 其他1 25 未知3 32 孙小端川等人对京津塘高速公路事故特点进行了统计分析，表明路侧事故占事故总数的 2 3 3 3 ，主要表现为边沟事故、撞击护栏事故、撞击其他固定物事故，并且每起事故死亡人数所占 比重很高，如图2