（道路与铁道工程专业论文）公路路线设计安全检查体系研究.pdf

摘要 交通安全是人民安居乐业、经济健康发展、社会稳定的基本要求。公路交通事故与 公路条件尤其是线形条件有着密切的联系，优美顺畅的线形、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。对公路路线设计中潜 在的不安全因素进行鉴别，提出消除或减弱危险因素的安全技术措施是本文的主要目 的。 论文结合安全评价理论知识，从汽车行驶理论、公路路线与交通安全、公路路线安 全评价标准等原理分析基础上，对公路路线设计的平面线形、纵断面线形、平纵线形组 合、视距等四个方面提出了安全检查标准与要点，并按安全检查表法提出了公路路线设 计安全检查清单表。结合诸永高速公路路线为山区地形特性，对其设计阶段的线形指标 中的平曲线半径、平曲线组合、长直线、长大下坡、视距等关键指标进行分析评价。论 文研究成果进一步完善了公路设计安全检查体系，指导了公路路线设计安全检查，减弱 或消除由于公路设计原因造成的潜在交通事故隐患，提高了公路系统的安全化程度具有 一定的现实意义。 关键词：公路；路线设计；安全评价；安全检查表 a i b s t r a c t r o a ds a f e t yi sr e q u i r e df o rl i f eo fap e r s o n ，h e a l t h ye c o n o m ya n ds t a b i i i t ys o c i e ty r o a d t r a f f i ca c c i d e n ta n dr o a dc o n d i t i o ni sc l o s e l yr e l a t e dw i t hr o a di i n e a lc o m f o r t a b l el i n e a ra n d c l e a rd r i v j n gd i r e c t i o n ，s e c u r i t yo fe n o u g he y e sd i s t a n c ea n dc o m f o n a b l ed r i v i n gr o u t ea r e b a s i cc o n d j t i o n st og u a m n t e et h ev e h i c l es a f e ty t h j sp u r p o s eo ft h j sp a p e ri st oa p p m v el h e p o t e n t i a l i n s t a b i l i t yf a c t o r so ft h er o a dr o u t ed e s i 印a l l ds u g g e s ts i m u l t a n e o u s l yt h et e c h n i c a l m e a s u r er e d u c i n ga n dr e m o v i n gt h ed a n g e rf a c t o r s b yc o n s i d e r i n gt h es a f ee v a l u a t i o nt h e o f yk n o w l e d g e ，w i t ht h ep r i n c i p l e ss u c ha sc a r d f j v i n gt h e o r y ，r o a dl i n e a ra n dr o a ds a f e t y ，a n dr o a ds e c u r i t ye v a l u a t i o ns t a n d a r d ，t h es e c u r i t y i n s p e c t i o ns t a n d a r d o far o a dr o u t ed e s j g na n dt h em a i np o i n ti n d u d i n gf o u rp o i n t sa r c p r o p o s e d ，w h i c ha r ep l a n ed e s i g no far o a dm u t e ，1 e n 垂h w i s es e c t i o nd e s i g n ，c o m b i n a t i o no f p l a n el i n e a ra i l dl e n g t h w i s el i n e a ra n de y e sd i s t a n c e ，i na d d i t i o n ，t h es a f 色i n s p e c t i o nl j s t m e t h o do ft h er o a dr o u t ed e s i 印i sa l s os u g g e s t e d f o rt h ez l l u y 0 nh i 曲w a yj sl o c a t e da tt h e m o u n t a i nd i s t r i c t ，t h ei m p o r t a l l t l i n e a ri n d e x e so fad e s i 印s t a g cs u c ha sap l a l l ec u r v er a d i u s ， ac u r v ec o m b i n a t i o n ，t h el o n gs t r a i g h tl i n e ，l o n gd o w n h i l la n de y ed i s t a n c e ，a r ea i i a l y z e d i n 血i sp a p e r ，t h eb a s i ct h i n l 【i n go far o a dd c s i g i ii ss u g g e s t e df o ri m p r 0 v j n gt h es a f ei n s p e c t i o n s y s t e m ，g u i d i n gt h es a f e t yi n s p e c t i o n ，d e c r e a s i n gt h er o a ds a f 色t ya c c i d e n t sa n dt h er i s kd e g r e e c a u s e db yar o a dd e s i g n ，a n di m p r o v i n ga ne s s e n t i a ls a f e t yd e g r e e k e y w o r d ：r o a d ；r o a d l i n e a rd e s i 舯；s a f e t ya s s e s s m e n t ；s a f c t yc h e c k l i s t 论文独创性声明 本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行 研究工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的 研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论 文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成 果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名 论文知识产权权属声明 沙缉莎月侈日 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归 属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请 专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的 学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名 汩锌6bl ；b 导师签名：7 佤；p 。跏g 年6 月，多日 第一章绪论 1 1 我国公路交通安全现状 公路交通是国民经济和社会发展的战略重点之一，是涉及国民经济、社会发展和和 谐社会的基础性、先导性和服务性行业。改革开发2 0 多年来，我国公路交通运输得到 了快速发展，公路交通对社会发展的瓶颈制约和全面交通紧张状况得到缓解。公里通车 里程逐年增长，到2 0 0 5 年底，全国公路通车里程达1 9 2 万公里，高速公路里程达4 1 万公里，与1 9 9 5 年的1 1 5 7 0 万公里和0 2 1 万公里相比分别增长了6 5 9 5 和1 9 5 2 倍。 机动化水平不断提高，到2 0 0 5 年底全国机动车保有量达到1 2 9 亿辆，是2 0 年前的1 6 倍。客货运输量持续攀升，2 0 0 5 年，全社会完成公路旅客周转量8 4 9 3 ，0 2 5 8 亿人公里， 是2 0 0 1 年的1 2 9 倍，完成公路货物周转量7 7 0 0 4 6 亿吨公里，为2 0 0 1 年的1 3 8 倍“3 。 在公里交通快速发展、机动车保有量猛增的同时，公路交通安全问题越发凸显。统 计数据显示：自2 0 0 1 年起，我国已持续5 年道路交通事故死亡人数在1 0 万人以上，每 年平均事故7 5 万起，5 6 万多人受伤，直接经济损失超过3 3 亿元。目前，我国的汽车保 有量仅占世界的2 ，而道路交通死亡人数却占到了世界的1 5 ，平均每天死亡3 0 0 人， 道路交通事故死亡人数高居世界第一，事故致死率比欧洲发达国家要高出1 0 倍以上， 经济损失更加惊人。特别是一些山区公路，因自然环境所限而出现的长大纵坡路段， 大都依山傍崖，坡陡弯急，视线不良，重大、恶性交通事故时有发生，成为事故高发路 段，己引起了社会各界的严重关注，成为社会媒体议论的“热点”。居高不下的高交通事 故率和死亡率不仅造成了严重的人员伤亡与财产损失，而且严重影响了国民经济的迅速 发展，给家庭和社会带来沉重的灾难。 “十一五”是全面建设小康社会、构建社会主义和谐社会、推进社会主义现代化的 关键阶段。党和国家高度重视公路交通的安全现状，并多次在政府工作会议及报告中强 调，要在本届政府任期内，实现道路交通事故和人员伤亡人数明显减少，从高发到基本 遏制到逐年下降的目标。对交通安全问题的解决能力，既是对政府执政能力的考验，更 是对交通建设者管理和设计能力的检验。因此，如何切实有效地提高公路的安全水平， 已成为公路建设与管理部门的当务之急。 在这一背景下，大力开展公路安全研究，提出切实有效的安全改善措施和公路安全 保障体系，是实现全面小康目标和构建和谐社会的要求，是保障社会稳定的要求，是保 障社会经济快速发展的要求。作为一个工程设计技术人员，应该进一步从安全高度来保 障其所设计的公路的安全性，最大程度为驾驶人员提供一条安全、顺畅、符合驾驶期望 的行车路线。基于这种考虑，本文结合安全评价理论知识提出了公路路线设计安全检查 的研究，分析了公路安全检查理论依据，提出了安全检查标准与要点，为迸一步完善公 路设计安全保障体系，最大限度减轻由于公路设计和公路条件原因造成交通安全事故的 次数与危害程度，提供科学的论证和依据。 1 2 交通安全评价国内外研究现状 公路安全评价( r o a ds a f e t ya u d j t ) 是从预防交通事故、降低事故产生的可能性和严重 性入手，对公路项目建设的全过程，即规划、设计、旌工和营运期进行全方位的安全评 价，从而揭示公路发生事故的潜在危险因素及安全性能。安全评价的目标是：确定项目 潜在的安全隐患；确保考虑了合适的安全对策：使安全隐患得以消除或以较低的代价降 低其负面影响，避免公路成为事故多发路段；保证公路项目在规划、设计、施工和营运 各阶段都考虑了使用者的安全需求。因而可以说公路安全评价的目的就是：保证现己营 运或将建设的公路项目都能为使用者提供最高使用标准的交通安全服务。 1 2 1 国外研究状况 英国是对公路安全十分重视的国家，也是最早提出公路安全评价的国家之一。1 9 9 1 年，英国运输部珊t 在英国较广泛地开展了公路安全评价，制定了详细的安全评价指示 书，即公路安全评价指南( g u i d e l i n e s t o r o a d s a f c t y a u d i t ) 。1 。从1 9 9 1 年4 月起， 公路安全评价成为英国主干道、高速公路设计、建设与养护工程项目必须进行的程序， 从而将公路安全评价的功能与作用在立法层次上得以确认，使英国成为公路安全评价重 要的发起与发展国。 澳洲是实施公路安全评价较早、发展较成熟的国家，由a u s t r 叫如f 澳大利亚国家 公路交通协会) 成立的专门组织致力于制定国家的安全评价指南，1 9 9 4 年出版了公路 安全评价( r o a ds a f e t y a u d i t ) “1 。给出公路安全评价的定义是：正式审查现有公路、拟 建公路、交通管理工程及与公路使用者有关的工程，在审查工作中，具有公路安全审查 资格的审计人员独立地调查工程中潜在的安全隐患和安全性能，并做出最终评价报告。 1 9 9 7 年，美国联邦公路局制订了道路安全设计与运营指南，要求道路设计和运 行管理人员除遵循其他技术标准和规范外，还应特别遵循安全规范。同时也提出了另一 个目标，就是建立一个道路安全评价系统，该评价系统能帮助道路设计人员从道路安全 的角度评价设计方案。这一思路随后发展成为建立交互式道路安全设计模型( i n t e r a c t i v e h i 曲w a ys a f e t yd e s i g nm o d e i ，简称i h s d m ) 。“1 这个软件是目前国际上最成熟的辅助进 行安全评价、安全分析和治理的定量化的应用平台。它包括“规范回顾”、“事故预测”、“设 计一致性分析”、“交叉口安全诊断与回顾”、“交通仿真分析”等五个相对独立的功能模块， 分别从不同的角度对旧路改造项目或新路设计方案进行安全评估，并提出安全对策的建 议，从而帮助工程师完成具有更优安全质量的道路设计。就专门的交通安全分析软件而 言，i h s d m 是目前全世界居领先地位的一个软件。 英国、澳大利亚、新西兰、丹麦、美国等许多国家的安全评价发展应用经验表明了 公路安全评价是一种有益、有效的程序，可以起到防患于未然的作用，大大减少交通事 故所带来的生命和财产损失。 1 2 2 国内研究现状 与国外相比，国内交通安全的研究工作起步较晚。只是近年以来，随着我国高速公 路的建设与发展，交通需求的不断上升，公路交通事故越来越严重，研究人员刁重视研 究公路交通事故的原因与治理措施。尽管从理论研究的深度和基础研究的积累方面较之 西方薄弱，但国内关于道路安全分析和治理的研究及实践也经过了一个较长的过程，在 工程实践以及应用研究方面也取得了一些可资借鉴的成果。 目前我国的公路安全评价的实施是由拟建项且管理机构( 业主) 将项目委托给评价单 位，同时提交相关资料。评价人员通过对资料及数据的分析和现场考察，鉴别设计中的 安全隐患，并完成评价报告，设计单位对评价报告逐项做出回应并给出接受或拒绝的理 由，对于有争议的建议项，由委托方( 业主) 做出最后决定。设计者根据回应报告的接受 条款，逐项修正设计。 典型成果有： 令交通部公路科学研究所承担的项目“西部地区公路交通安全评价”已经提交研究 成果，其中包括借鉴国外公路安全评价的成果并结合国内交通事故特征、公路因素与交 通安全关系的分析而建立的公路安全评价清单。 夺2 0 0 0 年，由湖南省交通厅组织的“京珠国道主干线湖南国道i i 安全研究”，研究 同时出版了公路设计交通安全评价手册“3 ，具有重大意义。 冷2 0 0 4 年1 1 月中国交通部颁布j t g 厂r b 0 5 2 0 0 4 公路项目安全性评价指南 g u i d e l i n e sf o rs a f e t ya u d i to fh i 曲w a y 。1 ，作为公路工程行业推荐性标准，在公路行业 内自愿采用。本指南初步提出了对我国高速公路和一级公路进行安全性评价的内容、标 准和方法，但指南对低等级公路安全性认识不够，针对低等级公路设计安全没有制订相 3 应的安全评价指标，存在一定的局限性。 1 3 公路路线设计安全检查 1 3 1 检查的目的与意义 公路安全评价依据对象和阶段的不同划分为：预评价、验收评价、现状评价和专项 评价。公路设计安全检查是在公路设计阶段由一个有经验的安全专家小组为公路项目的 安全进行检查的一个独立的预评价过程。其目的是为了早在设计阶段发现并改正可能存 在的安全缺陷，确保通车后的事故频率和损失严重程度减到最小程度，为未来交通设施 的使用者提供最大限度的安全。2 0 0 4 年召开的全国公路设计会议上，交通部明确要求在 全国公路设计过程中逐步开展公路交通安全检查，预计不远的将来，公路设计交通安全 检查工作将成为中国公路建设程序中的必然过程。公路设计安全检查的目的与意义，具 体体现在以下几个方面： 夺牢固树立“以人为本”的公路设计安全理念。考虑公路条件对人、车、路安全的明显 作用，在公路规划与公路设计中突出“以人为本”设计安全思想。 夺科学认识公路因素与公路安全的关系，不断完善公路设计规范。公路线形设计除了 考虑主要的技术指标外，还必须从公路安全的角度加以重视。要把公路线形影响公路安 全的理念自始至终地贯彻到整个设计过程中去。 夺将影响安全的公路规划设计与交通执法管理等环境因素作为一个系统，综合地加以 研究。公路设计安全检查可以使公路交通部门更多地参与事故的分析、研究和公路改善， 使事故的成因分析更为全面客观，使公路改善更加合理有效。 夺深入开展公路设计理论以及各种公路条件对公路安全影响的研究。例如：平曲线半 径、直线长度、平面与纵面视距、路基路面宽度、路基高度、纵坡坡度等对公路安全的 影响。设计中除了考虑公路线形之外，还应把公路置于整个交通环境中来分析，并兼顾 公路功能、交通安全、公路美化与经济等因素。 冷公路设计安全检查将消除事故隐患的任务从“事后”提前到“事前”。规划设计中的安 全检查使“防患于未然”成为可能。公路安全水平提高，安全管理和事故处理减轻：提高 公路规划设计方案完成的质量，降低公路长期成本。全社会的总消耗费用降低，社会效 益明显。 1 3 2 检查的主要内容 公路是由路线、路基、路面、桥涵、隧道、排水设施、防护工程、公路交叉和交通 安全设施等组成，对上述结构的设计，应在符合公路周围环境、地形地理条件及满足国 4 家行业标准规范的基础上，结合汽车行驶原理、人的行为学和安全心理学等来考虑安全 因素，合理设计公路，增强公路的安全性能和舒适性能，达到人、车、路与交通环境的 和谐统一，提高公路本质安全。良好的公路线形、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公 路条件。而有缺陷的公路线形、不良的路基状况、抗滑性低的路面、缺乏渠化设计和信 号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。 公路安全工程是一个关系到人、车、路和交通环境等因素的动态系统，公路设计是 整个公路安全工程中的一个子系统，而这个子系统又包括了不同设计阶段和不同设计内 容等更小的系统。为了实现公路不同设计内容的安全检查，依据公路安全工程系统的原 理和分析方法，将公路设计这个子系统又分解为更小的不同的设计内容系统，逐个检查 各设计内容中哪一些设计指标可能存在的不安全因素，提出设计安全标准与要求便于检 查，使整个设计能有效控制公路建设后的事故，提高公路安全性。 按照以上的研究方法，我们把公路设计这个子系统分解为如下更小的设计内容系 统： 夺公路路线设计 夺公路路基路面设计 夺公路交叉设计 夺公路桥涵设计 夺公路隧道设计 夺交通工程及沿线设施设计 公路路线设计是公路设计中的关键内容，优美顺畅的线形、清晰醒目的行车方向、 充足的视距和符合驾驶员普遍期望的路线是车辆行驶安全的基本保障，反之扭曲的、不 良组合的、视距不通畅的、诱导不明确的路线则是交通事故的最大隐患。限于篇幅和能 力，本文只从公路路线设计角度探讨相关安全检查的内容、要求和标准。根据我国现行 的规范内容和交通事故现状及国内外相关的研究成果，我们认为影响交通安全的公路路 线设计安全指标内容主要有：见表1 1 。 表1 1 公路路线设计安全检查基本内容 线形指标线形指标 平曲线半径纵坡 平曲线组台坡长 直线跃度竖曲线半径 平面线形纵断面线形 平曲线长度竖曲线长度 平曲线转角 爬坡车道 平曲线超高避险车道 停车视距平竖曲线大小均衡 视距 会车、超车视距 平纵线形组合 平竖曲线位置组合 判断视距合成坡度 在分析公路路线设计相关安全评价理论依据的基础上，本文按照表1 1 路线设计主 要内容逐项提出安全检查问题，分析存在的安全问题，提出安全检查应执行的标准与要 求，列出检查的依据，根据基本内容和要点编制公路路线设计安全检查清单。再以我省 诸永高速公路路线设计安全检查为例，针对性说明了安全检查的实际意义和作用。 1 4 研究内容与技术路线 1 4 1 研究内容 ( 1 ) 公路路线设计安全检查理论体系研究： 夺安全评价理论，主要阐述了安全评价应遵循的基本程序及安全评价的目的与意义。 夺汽车行驶理论，研究了汽车行驶稳定性对公路线形设计指标的影响及制约。 夺平面线形与交通安全，论证了平面线形指标与交通安全的关系。 冷纵断面线形与交通安全，论证了纵断面线形指标与交通安全的关系。 夺视距与交通安全，论证了视距与交通安全的关系。 ( 2 ) 公路路线设计安全检查内容体系研究： 夺研究了平面线形指标包括平曲线半径、平曲线超高、平曲线组合、直线长度、曲线 长度与长直线小半径的安全检查标准及要点。 夺研究了纵断面线形包括坡度坡长、竖曲线半径、特殊路段纵坡的安全检查标准及要 点。 夺研究了平纵组合包括平纵线形大小组合、平纵线形位置组合及合成坡度的安全检查 6 标准及要点。 夺研究了视距包括停车视距、会车视距、超车视距及判断视距的安全检查标准及要点。 夺同时对山区和城镇地形特殊指标的安全检查标准及要点作了说明。 ( 3 ) 路线指标检查实例应用 夺选用诸永高速公路路线设计指标作为检查对象，结合其山区公路的特点，对各主要 指标作了检查并给出结论和工程措施。 1 4 2 技术路线 ( 1 ) 明确对象：路线设计技术指标的规范性、安全性检查。 ( 2 ) 危险因素识别：根据所检查对象的地形特性、最小指标的选用、运营后可能的车 辆组成等进行危险因素识别。如：视距是否满足要求、纵坡是否过长、平曲线半径是否 能满足行车速度要求等。 ( 3 ) 危险程度分析：依据可能出现的驾驶行为习惯、车辆车速的大小等说明可能存在 的危险并判断其程度。 ( 4 ) 安全对策措施：采取交通工程措施，如限速、防滑等技术手段来保障行车安全。 ( 5 ) 流程图如下： 图1 1 技术路线流程图 第二章公路路线设计安全检查理论体系 2 1 安全评价理论 2 1 1 概念 1 ) 、安全评价 安全评价是运用安全系统工程的原理和方法，对拟建或已有工程、系统可能存在的 危险性及可能产生的后果进行综合评价和预测，并根据可能导致的事故风险的大小，提 出相应的安全对策措施，以达到工程、系统安全的目的。 2 ) 、安全系统工程 安全系统工程是以预测和预防事故为中心，以识别、分析、评价和控制系统风险为 重点，开发、研究出来的安全理论和方法体系。它将工程和系统的安全问题作为一个整 体，应用科学的方法对构成系统的各个要素进行全面的分析，判明各种状况下危险因素 的特点及其可能导致的灾害性事故，通过定性和定量分析对系统的安全性作出预测和评 价，将系统事故降至最低的可接受限度。危险识别、风险评价、风险控制是安全系统工 程的基本内容。 3 ) 、安全评价阶段 安全评价依据对象和阶段的不同划分为：预评价、验收评价、现状评价和专项评价。 2 1 2 安全评价程序 安全评价程序主要包括：准备阶段，危险、有害因素识别与分析，评价单元划分， 评价方法的选择，定性定量评价，提出安全对策措施，形成安全评价结论及建议，编制 安全评价报告。具体程序和内容见图2 1 ”1 。 图2 1 安全评价程序 2 1 3 安全评价的目的与意义 1 ) 、目的 安全评价的目的是查找、分析和预测工程、系统存在的危险、有害因素及可能导致 的危险、危害后果和程度，提出合理可靠的安全对策措施，指导危险源监控和事故预防， 以达到最低事故率、最少损失和最优的安全投资效益。具体表现为： ( 1 ) 提高系统本质安全化程度 通过安全评价，对工程或系统的设计、建设、运行等过程中存在的事故和事故隐患 进行系统分析，针对事故和事故隐患发生的可能原因事件和条件，提出消除危险的最佳 技术措施方案，特别是从设计上采取相应措施，设罨多重安全屏障，实现生产过程的本 质安全化，做到即使发生误操作或设备故障时，系统存在的危险因素也不会导致重大事 故发生。 ( 2 ) 实现全过程安全控制 在系统设计前进行安全评价，可避免选用不安全的工艺流程和危险的原材料以及不 合适的设备、设施，避免安全设旋不符合要求或存在缺陷，并提出降低或消除危险的有 效方法。系统设计后进行安全评价，可查出设计中的缺陷和不足，及早采取改进和预防 措施。系统建成后进行安全评价，可了解系统的现实危险性，为进一步采取降低危险性 的措施提供依据。 ( 3 ) 建立系统安全的最优方案，为决策提供依据 通过安全评价，可确定系统存在的危险源及其分布部位、数目，预测系统发生事故 的概率及其严重度，迸而提出应采取的安全对策措施等。决策者可以根据评价结果选择 系统安全最优方案和进行管理决策。 ( 4 ) 为实现安全技术、安全管理的标准化和科学化创造条件 通过对设备、设施或系统在生产过程中的安全性是否符合有关技术标准、规范相关 规定的评价，对照技术标准、规范找出存在的问题和不足，实现安全技术和安全管理的 标准化、科学化。 2 ) 、意义 安全评价的意义在于可有效地预防事故的发生，减少财产损失和人员伤亡。 ( 1 ) 安全评价是安全管理的一个必要组成部分 “安全第一，预防为主”是我国的安全生产方针，安全评价是预测、预防事故的重要 手段。通过安全评价可确认生产经营单位是否具备必要的安全生产条件。 ( 2 ) 有助于政府安全监督管理部门对生产经营单位的安全生产实行宏观控制 安全预评价，能提高工程设计的质量和系统的安全可靠程度；安全验收评价，是根 据国家有关技术标准、规范对设备、设施和系统进行的符合性评价，能提高安全达标水 平；安全现状评价，可客观地对生产经营单位的安全水平作出评价，使生产经营单位不 仅了解可能存在的危险性，而且明确了改进的方向，同时也为安全监督管理部门了解生 产经营单位安全生产现状、实施宏观调控打下了基础；专项安全评价，可为生产经营单 位和政府安全监督管理部门决策提供科学依据。 ( 3 ) 有助于安全投资的合理选择 安全评价不仅能确认系统的危险性，而且能进一步预测危险性发展为事故的可能性 及事故造成损失的严重程度，并以此说明系统危险可能造成负效益的大小，合理地选择 控制措施，确定安全措施投资的多少，从而使安全投入和可能减少的负效益达到合理的 水平。 似) 有助于提高生产经营单位的安全管理水平 安全评价可以使生产经营单位安全管理变事后处理为事先预测、预防。安全评价可 以使生产经营单位安全管理变纵向单一为全面系统管理。安全评价可以使生产经营单位 安全管理变经验管理为目标管理。 ( 5 1 有助于生产经营单位提高经济效益 安全预评价，可减少项目建成后由于安全要求引起的调整和返工建设；安全验收评 价，可将潜在的事故隐患在设施开工运行前消除：安全现状评价，可使生产经营单位了 解可能存在的危险，并为安全管理提供依据。生产经营单位的安全生产水平的提高无疑 可带来经济效益的提高，使生产经营单位真正实现安全生产和经济效益的同步增长。 2 1 4 事故因果连锁理论 事故和导致事故发生的各种原因( 危险因素) 之间存在着相关关系，表现为依存关 系和因果关系；危险因素是原因，事故是结果，事故的发生是由许多因素综合作用的结 果。分析各因素的特征、变化规律、影响事故发生和事故后果的程度以及从原因到结果 的途径，揭示其内在联系和相关程度，才能在评价中得出正确的分析结论，采取恰当的 对策措施。海因里希认为事故因果连锁过程包括如下5 种因素。： 呤遗传及社会环境( m ) 令人的缺点( p ) 令人的不安全行为或物的不安全状态( h ) 夺事故( d ) 夺伤害( a ) 上述事故因果连锁关系，可以用5 块多米诺骨牌来形象地加以描述，如图2 2 所示。 如果第一块骨牌倒下( 即第一个原因出现) ，则发生连锁反应，后面的骨牌相继被碰倒 ( 相继发生) 。如果移去因果连锁中的任一块骨牌，则连锁被破坏，事故过程被中止。 海因里希认为，安全工作的中心就是要移去中间的骨牌防止人的不安全行为或消除 物的不安全状态，从而中断事故连锁的进程，避免伤害的发生。 一一一一一 图2 - 2 海因里希的事故因果连锁多米诺骨牌论 2 1 5 安全评价依据 安全评价的依据有：国家和地方的有关法律、法规、标准，企业内部的规章制度和 技术规范，可接受风险标准，以及前人的经验和教训等。 2 2 汽车行驶理论 公路设计与汽车行驶特性有着紧密联系，汽车的动力特性、加减速特性、制动性、 行驶稳定性都对公路设计有着制约关系，其中汽车行驶的稳定性与交通安全关系最为密 切。汽车行驶稳定性是指汽车在行驶的过程中，汽车在外部因素作用下能保持正常行驶 状态和方向，不致发生失控而产生滑移、倾覆等现象的能力，是公路平面和纵断面设计 的最基本理论依据。 2 2 1 汽车行驶的纵向稳定性 汽车在直线坡道上行驶时，当公路的纵坡倾角a 大到定程度，就有可能使汽车发 生纵向倾覆或纵向倒溜滑移。为简化计算，假定汽车上陡坡时以低速行驶，则可略去空 气阻力、滚动阻力和惯性阻力，其受力如图2 3 所示。 图2 3 汽车域道行驶受力图 1 ) 、纵向倾覆 汽车发生纵向倾覆的必要条件是前轮法向反作用力z 1 为零，此时，汽车有可能绕 着o 点旋转而产生倾覆。取其极限平衡方程得 g c o s 口o ，2 一g 摊s i n 口o = o t a 峨= 鲁 ( 2 - 1 ) 式中：g 汽车的总重力； 口。前轮法向反作用力为零时的极限平衡纵坡倾角： z ：汽车重心至后轴的距离； 厅汽车重心离路面的高度。 从以上分析可知，汽车不发生纵向倾覆的必要条件是公路纵坡倾角要小于不发生纵 向倾覆的极限平衡纵坡倾角，即a = a o 。此外，从式( 2 1 ) 可知，汽车的重心高度h 愈 低，汽车重心至后轴的距离f ：愈大，则汽车能适应的纵坡愈大，纵向稳定性愈好。 2 ) 、纵向滑移 根据路面对车轮的附着条件，对后轮驱动的汽车，驱动轮不发生纵向滑移的极限平 衡方程是： g s ；n 口，也妒= 。即 s 胁，= 告妒 由于口p 较小，可令s j n d p l a n 口p j or 则： 护t a n 铲罟妒 ( 2 - 2 ) 式中：a 。发生纵向滑移的极限平衡纵坡倾角； g 。后轴驱动轮重力； 伊路面纵向摩擦系数。 从以上分析知，汽车不发生纵向滑移的必要条件是公路纵坡倾角要小于纵向滑移的 极限平衡纵坡倾角，即a = a f 。( i = i o ) 由于现代汽车在设计制造时中心都比较低，一般，：加 远大于罨孑，因而在大多数的情况下，汽车在产生纵向倾覆之前，首先发生纵向滑移。 为保证汽车行驶的纵向稳定性，公路纵坡的确定应以满足汽车不发生纵向滑移为前提条 件。即纵坡设计时最大纵坡和合成坡度应以下式进行控制： 嘶：要妒 ( 2 _ 3 ) 嘣0 - 苔妒 屺。3 2 2 2 汽车行驶的横向稳定性 汽车在弯道上行驶，由于离心力的作用，使车辆沿路面水平方向产生一个横向分力。 根据牛顿力学原理，半径越小、速度越高，则作用于车上的离心力越大。由于横向力的 存在，使车辆驾驶复杂化，尤其是车辆在弯道上加速或减速行驶时，一旦车辆向外移动的 离心力超过车辆保持其正常行驶路线的轮胎与道路之间的摩阻力时，车辆将产生滑移。 因此，在路线设计中采取设置超高，限制车速等措施来减轻或消除横向力的影响。 图2 - 4 车辆弯道行驶受力图 如图2 4 所示，离心力的作用点在汽车的重心，方向水平，并与圆心方向相反。计 算公式为： ，：里 ( 2 4 ) gr 1 4 式中：f 离心力，n ； 月圆曲线半径，m ； v 汽车的行驶速度，m 加。 将作用在汽车上的离心力f 和汽车重力g 分解为平行于路面的横向力x 和垂直于 路面的竖向力y ，则有 x=fc o s a gs i n a ，y = g c o s a + fs i n 口 因为d 很小，所以c o s 口一1 ；s i n a t a n ae i ( f 为路面横坡度) 。由此可得： x ：f g i ；里一g f ( 2 5 ) g 月 横向力和竖向力是反映汽车行驶稳定性的两个重要因素，横向力是不稳定因素，竖 向力是稳定因素。但大小相等的横向力作用在不同的汽车上有不同的稳定程度，为了准 确地衡量汽车在圆曲线上行驶时的稳定、安全和舒适程度，采用横向力与竖向力的比值， 称为横向力系数，它近似地可看作单位车重上受到的横向力，以口表示，即 “：兰。墨 ( 2 6 ) y g 将式( 2 5 代入式( 2 6 ) ，则得： 式中：“横向力系数 xv 2 肛。石。面“ ( 2 7 ) 从式( 2 7 ) 可知，横向力系数与车速平方成正比，而与圆曲线半经成反比，在一定 的车速下，横向力系数愈大，汽车在平曲线上行驶的稳定性愈差。因此，式( 2 7 ) 是 确定圆曲线半径、圆曲线超高以及评价汽车行驶的安全性、经济性与舒适性指标的重要 理论公式。 汽车在圆曲线上行驶时的横向稳定条件是： x e 耵 ( 2 - 8 ) 式中：，轮胎与路面之间的横向摩阻系数。一般，= ( 0 0 o 7 ) 妒，妒为纵向摩阻 系数。 由于x 一口g ，y g ，式( 2 - 8 ) 可写为： 芦s ， ( 2 - 9 ) 将( 2 9 ) 代入式( 2 7 ) 并整理，得： r ；上 g ( ，+ f ) 利用式( 2 1 0 ) 可用来计算汽车在圆曲线上行驶时 和最大允许车速。 ( 2 1 0 ) 不发生横向滑移的最小圆曲线半径 式( 2 1 0 ) 经置换后，可求算出圆曲线最小半径公式为： 矿2 r = i 三- ( 2 1 1 ) 1 2 7 ( “+ i ) 式中：y 各级公路的计算行车速度，k m l l ； 肛横向力系数； f 路拱横向力坡度，以小数计。 横向力系数的确定一般从车辆运行速度稳定性和驾驶员心理生理负荷度二个角度 入手分析，车辆在曲线上稳定行驶的必要条件是横向力系数要小于路面提供的极限摩阻 系数。因此，从弯道刹车的安全性角度，横向力系数只能用到其极限横向摩阻系数的 6 0 9 各一7 0 为宜，按此考虑最大的安全横向力系数不宜大于o 2 ，另据心理学研究乘客在 弯道感到舒适与紧张的临界值一般为心率增长率3 0 ，此时所对应的横向力系数为 o 1 5 ，所以认为 0 2 的横向力系数是许可的，乘客虽稍感到弯道的存在，但总体感觉 汽车行驶平稳，舒适；所以只要保证车辆在弯道上行驶所受的横向力系数小于o 2 即可 保证车辆在小半径曲线上的行车安全性，同时又能满足司乘人员的舒适性。 同时，一定车速下圆曲线半径越大，横向力系数就越小，汽车就越稳定。所以从汽 车行驶稳定性出发，圆曲线半径越大越好。但有时因受地形、地质、地物等因素的限制， 圆曲线半径不可能设置得很大，往往会采用小半径的圆曲线，这时如果半径选用的太小， 又会使汽车行驶不安全，甚至翻车。所以必须综合考虑汽车安全、迅速、舒适和经济， 并兼顾美观，使确定的最小半径能满足某种程度的行车要求。这种最起码的半径数值， 就是圆曲线的最小半径限制值。公路工程技术标准根据各级公路的不同要求，根据 横向力大小规定了圆曲线最小半径有三类：极限最小半径、一般最小半径和不设超高的 最小半径。其中极限最小半径主要满足行车安全、适当考虑舒适性；般最小半径已具 有较好的安全性和舒适性；不设超高的最小半径是考虑即使不设超高也能保证其安全性 和舒适性。 2 3 公路路线与交通安全 2 3 1 公路交通系统 公路交通系统是一个由人、车、路构成的动态系统( 如图2 5 ) 。系统中，驾驶员从公 路交通环境中获取信息，这种信息综合到驾驶员的大脑中，经判断形成动作指令，指令 通过驾驶操作行为，使汽车在公路上产生相应的运动，运动后汽车的运行状态和公路环 境的变化又作为新的信息反馈给驾驶员，如此循环往复，完成整个行驶过程。因此，人、 车、路( 含整个交通环境) 被称为公路交通系统的三要素9 1 。 一。 图2 s 人一车路组成的公路交通系统 三要素必须协调地运动，以达到整个系统安全、快速、经济、舒适的要求。安全是 基础，只有保证了安全才能实现快速、经济和舒适。然而作为一个动态系统，绝对的安 全是没有的。公路交通安全系统就是对“人、车、路”系统在运行中的安全性、可靠性做 出系统的分析评价和提出保证措施的系统工程。在公路安全系统分析中，美国的威廉哈 顿( w i l l i 锄h a d d o n ) 将人、车、路在交通事故中的相关关系用矩阵形式表示，成为著名 的哈顿矩阵9 1 ，如表2 1 所示。 表2 1 哈顿矩阵 因素事故前事故中事故后 培训、安全教育、行车态度、行人和骑车 人 车内位置和坐姿 紧急救援 人的着装 主动安全( 制动、车辆性能、车速、视野) ，被动安全( 车辆防撞结构、 生 抢救 相关因素( 交通量、行人等)安全带等) 公路标志与标线、儿何线形、路表性能、公路交通设施 路 路侧安全、安全护栏 视距、安全评价的维修 哈顿矩阵中9 个单元中的每一个都会对事故或伤亡有直接或间接的影响，甚至成为 主要或次要原因。反之，其中的任何一个或几个环节的改善也可以打断“事故因素链”， 1 7 从而减少事故或降低事故伤害。 2 3 2 公路线形对驾驶效能的影响 安全和有效的行车，驾驶员所依据的信息主要来自公路和交通环境，通过觉察、判 断而抉择驾驶行为，其中任何一点失误都容易造成事故。事故次数随需要抉择的次数增 加而增加。公路设计若能给驾驶员提供明确的抉择信息或者足够长的抉择时间就能为安 全行车和有效驾驶创造可靠的条件。适应这种驾驶要求的公路设计是提供一条清晰醒目 的行车方向、足够的视距和符合驾驶员普遍期望的设计成果。 n 清晰醒目的行车方向 提供一条清晰醒目的行车方向最直接的途径是公路线形本身，因为它展示出路线和 公路外部轮廓及其交通状态，是最直观、最具感觉特性的信息。当驾驶员前方公路和两 旁各种附属设旖都清晰醒目，并有足够远的判断距离时，他就能有效地控制车速、选择 车道和保持安全间隙。因此，公路设计要充分利用公路几何组成部分的合理尺寸和线形 组合，创造一条连续的、清晰顺畅的行车方向。加上路面标线、防护设施以及路旁行道 树的合理布置，即可形成一条清晰明确的识别方向的导向线。平、纵线形的组合对视觉 诱导起重要作用，在视觉上违背自然诱导的线形组合是导致事故多发的主要原因。如： 竖曲线与回旋线重合，事故发生的可能性最大，特别是凹形竖曲线与平面上两反向回旋 线的拐点重合，不但失去视觉诱导，排水也困难；凸形竖曲线顶部开始有急弯时，驾驶 员靠近顶部爿知道有平曲线，速度过高不能立刻反应，行车容易失误；在长直路段，信 息处理的要求低，导致驾驶员疲劳和反应迟钝，事故发生的可能性增大。 2 ) 、足够的视距 足够的视距对保障安全起重要作用。信息需要足够时间来加工处理，抉择需要足够 的行驶距离来完成。当抉择的困难程度增加时，反应时间也随之增加。反应时间愈长， 失误的可能性愈大。据实验研究，驾驶员的平均反应时间为o 6 4 s ，在警觉情况下只需 o 2 8 至0 3 s ，正常情况下需要1 5 s 。在确定设计视距时，反应时间值应大于所有驾驶员 的正常平均值。现行设计规范采用2 5 s 计算视距，从反应时间看是足够的。但在复杂情 况下，诸如多叉平交口、立交匝道端部、行车道横断面变更处、交通标志和广告竞相出 现时，反应时间2 5 s 就不够了。因此，在复杂条件下应考虑采用增加判断时间后的判断 视距才比较合理。故应尽可能避免作出抉择困难的、具有复杂条件的设计。 3 ) 、驾驶期望 驾驶员行车中的期望，是由他们的经验和训练所构成。通常以同样方式发生的一些 情况和对这些情况作出的成功反应，都被积存到驾驶员的经验知识库中，当下一次情况 发生时，驾驶员就按期望预测对此作出反应。与驾驶员行车期望相适应的设计成果，有 助于增进驾驶效能和行车安全。因此，应避免作出例外的或不符合标准的设计，各项设 计要素应始终一致的用于整个公路路段，注意保持一致性。应从驾驶员对公路不熟悉、 难以预测该路段如何展现、因而需要加强行车诱导的观点来考虑设计。公路设计特性和 交通管制设施二者的标准化，有利于驾驶员适应不同类型公路上的行车期望。 2 3 3 线形指标与交通安全 在由公路条件引发的事故中绝大部分是由路线线形指标不合理引起。路线的直线长 度，平陆线的半径、长度、转角，纵断面线形中的坡度坡长，平纵线形组合不当，视距 不良等诸多因素都会引发交通事故。 1 ) 、平曲线半径 平曲线半径如果过小，车辆转弯时产生的离心力会导致车辆侧滑或倾翻。研究表明： 一般情况下曲线半径越小会导致越多的事故：事故率增加与曲率大体成线形关系。图2 6 是美国公路安全手册里总结的事故率和半径的关系图，由图可见事故率随着曲线半径增 大而减少“。 事 故 塞 半径( n ) 图2 6 半径与事故率的关系 2 ) 、坡度、坡长 经调查分析，道路纵断面上发生的交通事故主要表现为以下几种形式：下坡时，驾 驶员为节油常采取熄火滑行的操作方法，一旦遇到紧急情况来不及采取应急措施，此类 事故约占坡道事故的2 4 ；车辆下长坡时，由于重力作用，行驶速度过高，制动非安全 区过长，频繁使用行车制动致使制动产生热衰减，遇有紧急情况不能及时停车，此种原 因引起的事故占坡道事故的4 0 ；车辆上坡行驶时，由于超越停放或低速行驶车辆所造 成的坡道事故占1 8 ：其他原因引起的坡道事故占1 8 左右“。 图2 7 为德国交通事故率a r 与纵坡坡度的关系曲线。图中，当纵坡 2 时，上下 坡事故率基本相同，且数值较小；当纵坡在2 4 之间时，下坡事故率开始大于上坡， 而且下坡事故率曲线迅速上升；当纵坡大于6 时，上坡事故率上升缓慢，下坡事故率 迅速上升，而且成倍增加。由此可见，下坡路段比上坡路段更危险，下坡路段的