（道路与铁道工程专业论文）基于高速公路运营安全的交通标志标线设置研究.pdf

摘要 摘要 随着我国高速公路飞速的发展，怎样保障高速公路高效、安全的运营一直 是社会各部门各阶层共同努力的目标。本文首先简单分析了高速公路事故影响 因素，并仔细研究国内外交通标志标线设置的研究状况，在此基础上提出国内 高速公路标志标线设置现状。 本文在提出交通标志标线设置优化建议之前，对交通标志的视认性进行了 室内和室外的两个小实验，室内实验是通过三维动画实现标志认读过程的模拟， 记录视认时间进行数据分析，得到驾驶员视认距离和行驶速度以及标志版面信 息量的一般规律；室外实验是通过设计不同的标志版反光膜组合进行反光膜的 视认性研究，通过实验提出最佳的标志牌反光膜组合。 通过交通标志视认实验研究后，在高速公路事故成因分析以及国内高速公 路标志标线设置存在的问题的基础上提出了高速公路标志标线优化的几点建 议。 最后，关于本文的研究的结论及发展方向进行了简要讨论。 关键词：影响因素，标志标线的设置，视认性实验，标志牌反光膜，设置优化 a b s t r a c t a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to ff r e e w a y , h o wt oe n s b l es a f ea n de f f i c i e n t h i g h w a yo p e r a t i o ni sac o m m o ng o a lo fa l ls e c t o r so fs o c i e t y i nt h i sp a p e r , ab r i e f a n a l y s i so fh i g h w a ya c c i d e n ti n f l u e n c ef a c t o r si sd i s c u s s e d ，t h e nc a r e f u l l ys t u d yt h e s e t t i n go ft r a f f i cs i g n sa n dm a r k i n g sa th o m ea n da b r o a d ，b a s e do nw h i c ht h ec u r r e n t p r o b l e m so fd o m e s t i cs e t t i n go fh i g h w a ys i g n sa n dm a r k i n g sa r ep o i n t e do u t i nt h i sp a p e r , b e f o r ep r o p o s i n go p t i m i z a t i o n a lr e c o m m e n d a t i o n s ，t w oi n d o o ra n d o u t d o o re x p e r i m e n t sa l ec o n d u c t e df o rt h ev i s u a l i z a t i o no fs e t t i n gt r a f f i cs i g n s t h e i n d o o re x p e r i m e n ti sd o n eb ys i m u l a t i n gt h ei d e n t i f i c a t i o no fs i g n si n3 da n i m a t i o n , a n a l y z i n gt h er e c o r d e dr e a d i n gt i m e ，a n df i n a l l yg e t t i n gt h eg e n e r a lr e g u l a t i o no f d r i v e r sr e c o g n i t i o nd i s t a n c e ，s p e e da n dt h ei n f o r m a t i o nq u a n t i t yo ft h et r a f f i cs i g n l a y o u t t h eo u t d o o re x p e r i m e n ti st os t u d yt h er e c o g n i t i o no fr e f l e c t i o nf i l m sb y d e s i g n i n gd i f f e r e n tr e f l e c t i o nf i l mc o m b i n a t i o no ft h es i g np l a t e ，b a s e do nw h i c h p r o p o s i n gt h eo p t i m a ll a y o u t a f t e rt h a t ，s e v e r a ls u g g e s t i o n st oi m p r o v et h ed e s i g no f f r e e w a yt r a f f i cs i g n sa n dm a r k i n g sa r er a i s e d f i n a l l y , r e a c ht h ec o n c l u s i o no ft h es t u d ya n db r i e f l yc o n c e r nt h ed i r e c t i o no f t h i sa r e a k e yw o r d s ：i n f l u e n c ef a c t o r ，t h es e t t i n go ft r a f f i cs i g n sa n dm a r k i n g s ，t h er e c o g n i t i o n e x p e r i m e n t ，r e f l e c t i o nf i l mo ft h et r a f f i cs i g np l a t e ，o p t i m i z e dl a y o u t i i 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名：毛艮 2 0 0 移年f 月卫z _ 日 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 学位论文作者签名： 参鼯 2 口。艿年f 月砂e l 第l 章引言 第1 章引言 1 1 问题的提出 1 1 1 国内高速公路的发展以及交通安全现状形势 我国高速公路从零起步，经过十多年的建设，到2 0 0 6 年，目前已超过四万 公里，稳居世界第二，2 0 1 0 年中国高速公路总里程将达六点五万公里n 1 。随着 高速公路的建设，道路交通运输基础设施系统得到了前所未有的发展，汽车保 有量迅猛增加，但随之而来的道路交通安全问题成为了一个比较严重的社会问 题。根据统计资料，2 0 0 6 年，全国共发生道路交通事故3 7 8 7 8 1 起，造成8 9 4 5 5 人死亡、4 3 11 3 9 人受伤，直接财产损失1 4 9 亿元。与2 0 0 5 年相比，事故起数 减少7 1 4 7 3 起，下降1 5 9 ；死亡人数减少9 2 8 3 人，下降9 4 ：受伤人数减 少3 8 7 7 2 人，下降8 3 ；直接财产损失减少4 0 亿元，下降2 0 9 。道路交 通事故万车死亡率为6 2 ，同比减少1 4 。从以上事故统计来看，我国的道路交 通安全整治已经取得了一定的效果，但道路交通事故仍给众多家庭造成极大的 痛苦，给社会造成了重大经济损失，同时也对社会的安定团结产生一定的消极 影响，以及需要社会各部门各阶层共同努力，进一步降低事故率，保障全国高 速公路的安全运营。 1 1 2 道路交通标志标线设置的意义 随着高速公路的不断拓展、延伸，如何适应路网结构的变化，有效引导车 辆上下高速公路，以及车辆在高速公路快速、安全、便捷地通行，提高高速公 路管理服务水平和社会经济效益，已成为一个十分重要的问题。交通标志标线 在这方面起着很突出的作用，它是一种“跨文化 的图形符号，容易被不同文 化和语言背景的人们所理解。作为高速公路上车辆驾乘人员接收信息的主要途 径，它具有明确的指导性，同时它是依据国家交通法规和标准设计制作的，对 道路交通参与者的行为具有强制性，道路交通标志标线是道路建设的重要配套 设施，是诱导交通、保障安全的重要手段，是道路交通参与者( 驾驶员、乘客、 管理等) 的行为规范，是交通管理部门组织、管理交通的重要手段，也是调解 交通纠纷、交通违章和交通事故的法律依据。 道路交通标志标线的投入，相对于道路建设总造价来说，还不到1 ，但它 第1 章引言 的效益却很高，据国外统计资料表明，标志与事故相关率7 0 ，提高运输效率 3 0 】。当一项针对其位置和照明的道路交通标志改进项目完成后，美国交通部 ( 1 9 8 9 ) 宣布减少了3 4 的重大事故。因此可见，完善交通标志标线能够有效地减 少交通事故和提高运行效率，创造出巨大的经济效益和社会效益。 高速公路标志标线设计是基于人、车、路的道路交通系统环境的，需要综 合考虑和分析所要解决的具体问题和运营安全，并且需要科学的设计方法；要 科学合理地发挥标志标线的功能，需要对交通安全设施从技术体制、设置形式、 系统构成等各方面进行详细设计。 根据高速公路全封闭、全立交的特点，对高速公路使用者而言，交通标志 标线属于道路交通安全的重要组成部分，其反映的信息便是其唯一的信息来源， 对减轻事故的严重度，排除各种纵、横向干扰，提高道路服务水平，提供视线 诱导等起着重要的作用。因此，高速公路交通标志标线设置的合理与否，直接 影响高速公路的运营效益及安全，本文研究的目的，是从高速公路运营安全的 角度调查、分析以及研究标志视认性，提出完善高速公路的标志标线设计，以 发挥道路标志标线的功能和作用，提高道路交通安全性、提高道路通行能力和 利用率、提高行车舒适性、创造良好的交通环境。 1 2国内外道路交通标志标线发展概况 道路交通标志由来已久。它主要以自己特有的形状、符号、图案、颜色和 文字向交通参与者传递特定信息。经专家考证，早在唐宋年间繁华的街头，处 处旌旗飘扬，那些色彩各异的旗帜上绘有简明的图案和文字，叫人走过路过时 能够认清标记，认准方向，这些旗帜也是标志的起源。我国五十年代公路交通 标志共三类3 4 种，城市交通标志共三类2 8 种，非常简单。随着交通运输和交 通管理技术的发展，八十年代初交通部制定了公路标志及路面标线，各大 城市分别制定了道路交通管理暂行规则，其中包括交通标志、标线图例。直到 1 9 8 6 年编制完成了第一部全国统一的道路交通标志和标线( g b 5 7 6 8 8 6 ) 标准， 将交通标志分为主标志和辅助标志两大类五部分共1 6 8 种。1 9 9 5 年，交通部颁 布了公路交通标志板技术条件( j t t 2 7 9 ) 行业标准，首次规定了标志用反光 材料的技术条件和测试方法。我国交通标志的形状主要有三角形、倒三角形， 圆形、正方形、长方形、菱形、五角箭头形和八角形等8 种，另有长方形的道 2 第l 章引言 路编号和六边形的里程碑，与联合国推荐的以及一些国家、地区的主要标志的 形状、含义基本一致；我国新国标还将标志的颜色种类扩充为红、黄、蓝、白、 黑、绿、棕7 种，并规定各种颜色的适用标志，如绿底白字白符号白边框的标 志，为高速公路指定的标志颜色，其他道路不能使用；黄底黑字黑边框的标志， 除三角形警告标志、省级公路编号、施工区标志外，在高速公路中，主要用于 “车距确认”、“追尾危险”、“终点提示”等提示性标志心，。或许有人会问， 道路交通标志为什么要这么复杂，设计成各种颜色? 色彩各异并非全为美观， 它包含一定的科学道理。通常人的心理对道路交通标志的色彩有视认性、诱目 性、可读性和识别性等四方面的要求。视认性好的颜色看起来较近，使人容易 看到，给人以紧迫感；诱目性好的颜色易引起人的注意，印象深。心理学家多 次研究试验证明：对于较小的视标来说，红色的视认性、诱目性及识别性最好： 对于较大的视标来说，黄色的视认性、诱目性及识别性最好。因此，通常采用 红色和黄色来分别表示禁止和警告标志，以保证行车安全。 随着我国公路建设的飞速发展，有关部门于1 9 9 8 年7 月完成对g b 5 7 6 8 标准的 修订，吸取了很多国外先进经验，同时根据旧标准的实践效果，制定了更加先 进和完善的现行国家标准g b 5 7 6 8 - 1 9 9 9 道路交通标志和标线，在总结我国道 路交通标志，特别是高等级公路和高速公路标志建设的基础上，依据国内外交 通标志的急速发展和交通管理的需要，并进一步向国际标准靠拢，交通标志数 量增加到3 2 7 种。 国际上，交通标志牌是用条形符号和文字传递特定信息，用以管理交通的 安全设施。它的起源最早可以追溯至a 1 8 7 9 年1 2 月的英国，参加自行车联盟的地 方组织塞克林格俱乐部在通往山区的道路上设置了一个预告危险的交通标志： “到塞克利斯特一这个山丘危险。 这个在铁板上用油漆写的警告语成为有史 以来有文字记载最早的交通标志。而最早在道路上设置交通标志的行政管理部 门为英国英格罗斯特郡的英特恩沼泽地路政局。它曾于1 8 8 1 年1 0 月在莫特恩小 山的明显之处设置了警告标志。1 9 0 1 年1 0 月，在得于格罗斯特郡州议会许可以 后，英国汽车联盟在格罗斯特的巴德利普小山顶上设置了世界上最初的汽车专 用警告标志。后来，英国有关行政当局根据1 9 0 3 年颁布的汽车条例，获得 了设置交通标志的权力，并在同年3 月1 0 日向各地方行政当局下发了“建议用如 下交通标志 的文件：即在木板上画一个直径4 5 7 毫米( 1 8 英寸) 的白色轮，表示 速度限制；红圈表示禁止；红线三角表示警告；菱形表示交叉点、危险的拐角、 3 第1 章引言 急转弯场所。由于当时并不是所有的地方当局都接受上述建议，因此出现了交 通标志不统一，不利于过往汽车驾驶员马上识别的混乱局面。1 9 0 3 年，由于法 国汽车联盟的积极推进而使法国成为世界上最早在全国范围内采用统一汽车交 通标志的国家。其交通标志当时是在一块又一块的黑色木板上，用白漆分别书 写“左拐”、“右拐”、“桥梁”、“危险的上坡路 等，提醒驾驶员注意的 文字，至今仍在使用。又过了6 年，世界各国和地区在巴黎召开了汽车通行会议， 决定实行国际统一交通标志，要求与会的国家和地区把统一规定的“路不平、 交叉口、弯路和前面有铁路横过”等交通标志符号画在三角形的木板上，用红 线勾边，使之醒目。后来，欧洲各国乃至全世界的国家和地区的交通管理当局 都把统一后的交通标志纳入道路交通管理之中，并根据不同国家的道路情况， 有所创新和发展。1 9 0 8 年，在巴黎召开的首届国际道路委员会议上，最早提出 促进国家间交通标志统一化的尝试。 欧洲注重城市道路设施、道路渠化组织、标志标线设备，处处围绕着以人 为本的思想，处处从交通参与者安全、方便的出行来设置交通标志、标线、信 号灯及其它管理设施。自1 9 2 6 年以后，欧洲国家、北美国家以及非洲国家都提 出了地区性的交通标志标线统一协定。第二次世界大战以后，随着交通运输的 发展，交通标志标线的重要性己被越来越多的人所认识，各国都先后将交通标 志标线作为最基本、最重要的交通管理设施而纳入交通法规之中。由于国际交 往和旅游事业的发展，有必要制定国际统一化的交通标志标线体系。1 9 4 9 年联 合国交通运输委员会首先提出交通标志的国际化，1 9 5 2 年提出“道路标志及信 号相关议定书”，有6 8 个参加国签字，1 9 5 3 年起生效。直至u 1 9 6 8 年联合国在奥 地利首都维也纳召开道路交通会议，通过了“道路标志与信号条约 。这使得 道路交通标志逐步走向国际统一化h 1 。 交通标线对车流的渠化、分道行驶及导流都起到了重要的作用，实践证明， 完善而合理的标线设置，不仅可以有效地减少事故的发生和事故造成的损失， 还可以提高行车的舒适性，并为驾驶员提供良好的视觉诱导，同时也有着美化道 路的效果，因此标线涂划工程必须确保线形流畅，并与道路线形相一致，保证 良好的昼夜视线诱导作用，同时还需做到标线几何尺寸规范，与路面有足够的 附着力。欧洲对标线的布设总是用很醒目的色彩，起到很好的视线诱导效果。 对于标线，涂料的发展最受关注，我国道路标线涂料的研制始于2 0 世纪7 0 年代乜1 ； 欧洲于5 0 年代中期就开发成功了热熔标线涂料的，发展初期多用于市区繁忙路 4 第1 章引言 段，由于其线型美观、经久耐用等优点，很快在欧洲发展起来，并在8 0 年代达 到了其市场发展的最高峰。但是由于不易施工，修补困难及人工费用高等缺点， 近年来逐渐被新产品所替代，如双组分标线涂料、水性标线涂料、预成型标线 带等。新制定的欧洲道路标线标准将标线分为i 型和i i 型，i 型标线为传统标线， i i 型标线指雨夜及潮湿环境下能反光的凸起型标线。欧洲现正大力推荐使用i i 型标线，尤其在瑞士，9 0 0 5 采用此种标线，所用的标线涂料为双组分。日本于1 9 5 8 年在东京警视厅的倡导下，从欧洲引进了热熔标线涂料的生产技术，率先在亚 洲开始使用。现在日本近8 0 路面使用热熔标线涂料，另2 0 0 5 路面使用加热喷涂 型及双组分涂料。 1 3 本文的研究思路 本文的研究思路如下： 1 ) 研究背景和选题的确立； 2 ) 分析高速公路事故特征，了解高速公路事故黑点分类，以及灾害性天气 对于高速公路运营安全的影响； 3 ) 研究理论分析：仔细研究国内外交通标志标线的研究状况，分析国内交 通标志标线设置现况； 4 ) 标志视认研究：学习相关理论和概念，从中找出合适的研究方法，依据 确立的研究变量，设计实验，标定实验初始条件及各变量；分析数据离 散性原因，运用稳健估计减小粗差，得到驾驶员视认距离和行驶速度及 标志版面信息量的一般规律； 5 ) 反光膜视认性分析：搜集资料，总结反光材料在标志牌上应用情况，并 设计反光膜视认性实验，提出最佳标志牌反光膜组合； 6 ) 提出相关标志标线优化建议； 7 ) 论文总结：提出论文的结论与缺陷，以及进一步研究的建议。 本论文的思路流程如图所示： 5 第1 章引言 图1 1 本论文的思路流程图 6 第2 章高速公路事故影响因素分析 第2 章高速公路事故影响因素分析 2 1 高速公路事故的特征 高速公路避免了混合交通，加上良好的管理设施，具有快速，高效、经济、 安全、舒适等优点，其事故率国外仅为一般公路的1 1 0 左右，事故死亡率约为 一般公路的1 3 左右，而我国滞后的交通工程建设仍导致交通事故死亡率一直居 高不下，世界各国从1 9 6 8 年至1 9 9 8 年道路交通事故死亡人数增长率趋势如图2 1 所示3 3 图2 11 9 6 8 年以来世界交通事故死亡人数增长趋势 如图所示，从1 9 6 8 年至1 9 7 0 年世界道路交通事故均在增长，到1 9 7 0 年以后 世界上只有少数国家( 工业发达国家) 的交通事故在下降，其它大部分国家( 尤其 是发展中国家) 的交通事故仍持续上升。 因此，了解我国高速公路发生规律，对降低事故率和死亡率有极其重要的 作用，我国高速公路交通事故有如下特点： 1 ) 车速较高，反应时间不足造成事故所占比例大。高速公路车辆行驶速度较 快，一般设计时速为9 0 1 2 0 k m h ，有些车辆行驶速度甚至更高。在这样的 速度下车辆的制动距离在6 0 8 0 m ，同时高速行车人的生理和心理状态变差， 这样就比普通公路更容易发生意外。据浙江丽水支队统计两龙高速事故后 发现，超速造成的事故占总事故的3 8 9 1 。 2 ) 特、重大交通事故多，事故救援体系不完备。高速公路虽然事故率低，但 由于汽车行驶速度提高，一旦发生事故往往都是恶性的，一次事故殃及的 车辆多，死亡率也高。我国建成较早的沈大高速公路1 9 9 3 年的交通事故的 致死率为2 8 ，而同期2 0 2 国道的交通事故的致死率仅为1 6 。驾驶员违章操 7 第2 章高速公路事故影响因素分析 作是高速公路诱发事故的主要因素，与普通公路不同，高速公路全封闭， 全立交，禁止非机动车和行人上路，所以骑车人、行人引起的高速公路交 通事故极少。从高速公路事故成因来看，驾驶员不合理操作是高速公路上 交通事故的主要诱发因素。沈大高速公路事故成因分析表明：违章超车、 违章变更车道、违章停车及超速行驶造成交通事故占总数的6 4 3 。 3 ) 车辆故障诱发交通事故。高速公路由于车流密度大，车流速度快，行驶中 汽车出现故障、而又不能及时停靠或紧急停车，常常酿成追尾相撞的特大 交通事故。在事故比例中因故障引发的交通事故占2 2 5 ，其中轮胎故障占 1 4 1 5 。因此高速公路上行车，车辆故障，尤其是行车装置、操纵控制装 置的故障与交通事故具有同样的危险性。 4 ) 气候影响大。高速公路上汽车速度高，雨天容易产生高速水膜( 水漂) 现象。 这时轮胎不与路面接触，而是托在水膜上滑行，轮胎的磨擦力几乎为零， 制动失控，转向盘不灵，极易发生事故。另外雾天的低能见度以及冰雪天 湿滑路面均使得高速公路上的行车比一般公路易发生事故。 5 ) 夜间事故率高。高速公路夜晚的交通事故率比白天高，且人员死亡率也比 白天高。夜间行车视线不好，长距离没有照明设施，行车参照物少，长时 间高速匀速行驶极其单调，容易使驾驶员疲劳等客观因素是造成夜间事故 高的重要原因。 6 ) 高速公路的事故多发路段。高速公路技术标准高，建设质量大都较好，因 此，完全因路发生的交通事故比例很小。但几乎每条高速公路都不同程度 上存在着事故多发地段。与普通公路不同，高速公路事故多发地段很少直 观反映为线型或路面单一原因，一般为多种原因的综合影响。 2 2 高速公路事故多发段分类 上节提到引起高速公路事故的因素很多，包括道路横断面( 车道数和中间 带、车道宽度和路肩宽度) 、道路线形( 长直线、平曲线、竖曲线、纵坡) 、 视距条件、交叉口、交通流量、安全设施及附属设施、公路沿线社会环境等。 如果从道路条件的角度进行分析，交通事故多发段的影响因素主要是事故 发生地点附近显现的或潜在的道路环境对驾驶员进行误导或使驾驶员操纵困 难，导致驾驶员做出错误的判断或操作不当而发生事故，可将高速公路事故多 8 第2 章高速公路事故影响因素分析 发段分成以下几类t 2 - 2 1 长直线 长直线段往往容易使驾驶员高速行驶，在长直线段、大半径曲线段之线段 前后一旦出现小半径平曲线，若操作方向盘来不及极易造成事故。这种路段还 会使驾驶员行车单调乏味、分散注意力、增加疲劳感，降低反应能力，影响行 车安全。另外在长直线之后出现孤立的曲线( 孤立曲线是指曲线之前直线段或延 长路段的长度超过了表2 1 所列数值) ，也将导致交通事故多发。 表2 1 曲线前的直线段长度 曲线路段上的安全车速( k m h )3 04 05 0 6 0 7 08 0 曲线前直线段的长度( m ) 3 0 03 0 03 0 04 5 06 0 08 0 0 据国外资料介绍，对于计算行车速度大于或等于6 0 k m h 公路。以汽车按7 0 s 左右的距离或计算行车速度v ( k m h ) 的2 0 倍( m ) 控制。如v = l o o k m h ，则直线最大 限度为2 0 0 0 m 。 2 2 2 小半径曲线 平曲线半径对行车安全的影响很大，车辆行驶在小半径曲线上时的稳定性 和安全舒适性比较低，而这样的地方往往又是视距不良地段，容易造成急刹车 翻车事故。另外，若小半径路段前后线形较好，车辆以较高车速行驶，一旦到 达曲线路段时减速不及也会造成事故，或由于离心力作用，汽车将产生横向倾 复与侧向滑移。 随着平曲线半径的增大，事故率降低。另外，若曲线长度过短，偏角过小( 平 曲线转角的安全值是2 0 。) ，也易导致事故多发。这主要是因为汽车在曲线上行 驶，若曲线长度很短，则方向盘操作必须很快，离心加速度急剧变化，行车安 全难于保证。在交角很小的情况下，即使曲线半径很大，驾驶员也感到曲线很 短，使方向盘操作失误。根据美国华盛顿州5 年的有关调查数据可知，对于相同 的曲率变化率，曲线越长交通事故数越大。 2 - 2 3 竖曲线 若凹曲线半径太小，汽车沿凹形竖曲线行驶时，在重力方向受到离心力作 用而发生颠簸和引起弹簧负荷增加，导致车辆机件损坏、失灵；前灯照射距离 9 第2 章高速公路事故影响因素分析 可能不满足停车视距要求。凸形竖曲线的半径和长度过小、过短，车辆行驶在 其上会发生行车“跳动”，易导致车辆受损和交通事故发生。另外，若爬坡车 道起点位置通视不良，驾驶员辨认不出爬坡车道，误认为是一条行车道，小汽 车驶入就会尾追撞上载重车，造成交通事故。终点位置视距不清晰，车辆驶出 爬坡车道时，很难安全进入行车道上车流之间隙。 再者，如果纵断面线形在短距离内反复凹凸时，就会出现线形被中断，形 成能看见近处和远处、但看不见中间凹处的线形。在这种情况下，驾驶员视觉 上不放心，从而放慢车速，从而引发追尾撞车事故。 2 2 4 纵坡 纵坡的坡度大小直接影响行车速度和安全。大的纵坡对载重汽车行驶很不 利，上坡会使车速减慢，妨碍高速行驶，使超车增多、安全性降低；长的下坡 会使刹车过热、制动失灵、调挡失控，也易发生事故。各国的交通事故统计表 明，在有坡度的公路上交通事故较高。据苏联的调查表明：在平原地区公路上， 1 7 的交通事故发生在坡道部分；在丘陵地区公路上，1 8 的交通事故发生在坡 道部分；在山区公路上，2 5 的交通事故发生在坡道部分h 1 。 2 2 5 平纵组合 平曲线与竖曲线在一起时，若一方大而缓、而另一方小而急，这样线形会 失去视觉诱导和心理准备，极易发生交通事故。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，不仅对操纵方向盘不理想而且易产生错觉，把 线形看成为反向曲线，从而有可能导致交通事故的发生。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，前者因没视线引导而必须急转方向 盘；后者在超出汽车设计速度的地方仍然需要急转方向盘，这些都是非常危险 的。在凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线的底部设置断背曲线。在前者的情况下， 视线失去诱导的效果，在公路上行驶的车辆，除去有挖去坡面的情况，好像突 入空中的状态，给驾驶员以不安的感觉，而且因接近顶点才知道线形开始向相 反的方向弯曲，故在操纵方向盘时也是非常紧张的。而后者会形成排水不畅， 看起来道路是扭曲的，也有使人视觉产生偏差的缺点。 2 2 6 互通立交 立体交叉发生交通事故的可能性与匝道的交通量及其与主线交通量之比有 l o 第2 章高速公路事故影响因素分析 密切关系。发生在匝道上的事故类型包括：追尾碰撞、擦边碰撞、碰撞固定物 体和失控、倾斜，其o ? 8 2 的交通事故是追尾碰撞畸1 。 2 2 7 隧道出入口 在高速公路的设计过程中，路线线型指标要求比较高，通过山区或丘陵地 区时，就需要采用隧道穿越，因此，隧道在西南地区高速公路中分布比较多。 隧道的建设可以达到合理利用有限国土的目的，虽然修建高速公路隧道的一次 性投资很大，但是它从根本上提高了路段的通行能力，是提高山岭地区公路运 输快速性的重要措施之一，这一点已经被实践所证明。高速公路隧道除了缩短 行车里程、提高运行速度、降低油耗等直接效益外，还带来了若干间接的社会 效益。另外，隧道建设的隐蔽性不给自然环境带来破坏性影响，具有环境保护 意义。 不论是白天还是黑夜，隧道内的道路环境及对行车视觉产生的影响都不同 于一般道路，白天当驾驶员从隧道外驶进隧道内时，由于隧道的“黑洞效应”， 驾驶员会不由自主地适当降低车速；进入隧道后，由于人眼视觉上的滞后性作 用，驾驶员会产生视觉上的盲区，一般需要经过4 - 9 秒后才会逐渐适应；当驾驶 员接近隧道出口附近时，由于隧道的“白洞效应 ，驾驶员无法准确判别与前 车的间距，为此会先降低车速，待逐渐适应后再加速。在夜间行驶，其效果正 好与白天相反。由此可见，驾驶员一般先减速，待适应后再加速，在即将驶出 隧道时再减速，最后驶出隧道的一段距离后再加速。 由于隧道属封闭型结构物，在夜间和雨、雾、冰雪、大风等不良天气条件 下，隧道内外运行环境差异很大，路线方向上的运行环境的频繁变化，对行车 安全极为不利，需采取有效措施进行安全改善，隧道出入口存在以下问题： 1 )线型选择及道路走向多为弯道、坡道，有的甚至是多弯道、长下坡路段； 2 1一般为两种不同材料的路面过渡，隧道内外路面附着系数存在很大差异； 3 )积水、排水较难解决； 4 )隧道内外光线差异明显，尤其是长隧道； 5 】通风性能差，车辆排放的废气和车辆的扬弃灰尘不易排除，灰尘和废气在 一定作用后沉淀在路面上，降低路面附着系数。 因此要保障隧道出入口的行车安全却又无法避免以上几个问题的情况下， 要从交通安全工程的角度人性化设计，本论文在第4 章提出相应的交通标志标 第2 章高速公路事故影响因素分析 线的设计。 2 3 高速公路事故黑点分析 2 3 1 事故黑点成因分析 事故多发段又称为事故黑点，国内更多是使用“事故多发段( 点) 一词， 国外则多称“事故黑点 。即指在较长一个时间段内，发生的道路交通事故数 量或特征与其他正常位置相比明显突出的某些位置( 点、段或区域) ，国外称 为a c cid e n t p r o n e ，h a z a r d o u sl o c a ti o n s 或俗称b l a c k - s p o t s 。 交通事故黑点的分析是公路交通安全研究中重要的内容之一，鉴别出公路 交通事故黑点并分析其主要的形成原因，从而提出切实可行的交通事故治理措 施以改善高速公路上的交通安全状况，是高速公路交通安全管理工作中的重要 工作内容。这也是贯彻“三个代表 的重要思想，最大限度保障人民群众生命 财产安全，维护人民群众根本利益的具体措施，也是社会价值观、科学研究应 用、政策制定实施中“以人为本 思想的直接体现。2 0 0 2 年初，国家有关部门 专门召开了全国预防交通事故工作会议，制定了工作方案，把整治交通事故黑 点作为重要的基本措施，正在组织实施。一起具体交通事故往往由诱导因素单 独作用或相互作用而致，但对于事故黑点而言，其累计事故诱导因素却是多方 面的，涉及到道路交通条件、天气与环境状况、车辆状况、交通参与者的行为 特征等诸多方面的因素。尽管一起具体事故的发生具有随机性和不可预测性， 但对于一个事故黑点而言，大量事故的发生必然有其内在的规律性。事故黑点 处客观上确实存在着一些不利于行车安全的隐患，即在众多的事故诱导因素中 存在着一些主导因素，它们直接或潜在地诱导着交通事故的发生，这是事故黑 点处事故多发的直接原因。 从事故黑点本身来看，它所占里程短，却集中了较大比例的交通事故，具 有极大的危害性。就单个事故黑点而言，其长度一般能超过l k m ，但黑点处事故 率却远远高于普通路段，般为普通路段的2 倍、甚至1 0 倍以上。对事故多发的 典型路段进行分析，通过事故黑点研究，可以获得事故与道路交通条件之间的 联系。找出道路设计中的缺陷，其研究结果可为道路安全审计提供技术支持， 通过道路安全审计，将一些安全隐患消灭在规划、设计阶段。近年来，如何在 事故黑点的众多事故诱导因素中客观地、真实地确定出主导因素，并建立事故 1 2 第2 章高速公路事故影响因素分析 黑点鉴别、成因分析方法和模型，对于各级公路交通安全对策和措施的制定有 着十分重要的意义。 从交通事故本身来看，其累计事故诱导因素通常是多方面的，除涉及到车 辆状况、交通参与者的行为特征等因素外，还涉及到道路条件、交通运行状况、 交通安全设施、服务养护设施以及道路的管理与监控、安全环境等诸多影响因 素，它们直接或潜在地导致交通事故的发生。本论文将对交通安全设施中道路 交通标志标线这个影响因素做具体的分析。 2 3 2 事故黑点的类别阳1 事故黑点按其表现形式可以分为规划设计类黑点、施工建设类黑点和管理 类黑点。 1 ) 规划设计类黑点 图2 2 规划设计类黑点事故表现 此类黑点主要是在路网规划、道路线性设计等存在的严重问题，例如 一长陡坡连接一个弯道等。这类黑点的表现是事故集中在一起，如图所示。 2 ) 施工建设类黑点 芦一 ，一1 、 。一i l ! i 图2 3 施工建设类黑点事故表现 此类黑点主要是在施工过程和养护过程中在路面质量、行车环境等有重 大缺陷，例如弯道处的视距障碍、路面横坡超标等。这类黑点的表现是事 故集中在一个区域，如图所示。 3 ) 管理类黑点 第2 章高速公路事故影响因素分析 图2 4 管理类黑点事故表现 此类黑点主要是在管理过程中违反客观事实或严重疏漏造成行车和行 人事故的管理行为，例如错误的标志与标线的设置、错误的强制交通措施 等。这类黑点的表现是不仅事故集中在一处，而且对路网周边或路段有定 向影响。本文所研究的高速公路标志标线的设置情况及其优化也就属于此 类黑点的分析及改善d 2 4 灾害性天气的影响 道路交通等基础设施为行车提供的运行环境受各种因素的影响，这些因素包 括道路与交通工程设施本身的特征。道路与交通工程设施就本身的特征来讲是 相对静态的，但由于受气象环境等因素的影响，使其在交通运行环境中成为了 动态。影响道路交通安全的灾害性天气主要有风、雨、雾、冰雪、雷电、低气 压和湿热高温等。 2 4 1 雾天行车 浓雾天气通常发生在一年之中的1 1 月份至第二年的3 、4 月份之间，山区、盆 地空气不易流通，在春、秋季或雨天过后，也时常有雾天产生。另外，沿河湖 和水塘较多的高速公路路段时常有雾气产生。雾况与视距关系如下表所示。 表2 2 高速公路雾天行车措施 种类视距( 米)行车措施 淡雾3 0 0 - 5 0 0适当减速 浓雾 1 5 0 - 5 0限速 特浓雾 5 0停止行驶 雾天对行车的影响主要表现在以下几个方面： 1 ) 行车能见度下降 雾天能见度下降，妨碍驾驶员的视觉。特别是浓雾天气，驾驶员的视觉下降 1 4 第2 章高速公路事故影响因素分析 更多。影响驾驶员的观察和判断，更容易发生交通事故。雾天除使视距变短外， 还有空气湿度大而引起的玻璃透光度下降和后视效果变差。 2 ) 路面附着系数下降 由于道路上雾水与积累的泥土混合，使轮胎与路面的附着系数减小，特别是 北方的冬季，道路表面会形成一层薄冰，附着系数下降更为显著，由此将导致 制动距离延长、行驶打滑、制动跑偏等现象。 2 4 2 雨天行车 按降雨强度划分，雨天可分为小雨、中雨、大雨、暴雨等四种。其危害具体 表现如下： 1 ) 能见度大幅度下降，可视距离大大缩短。湿路面的光线反射作用致使难 以看清路面上划的标线，整体视野低下。落下的雨水和超车时飞溅起来 的水滴沾附在挡风玻璃外面，驾驶员只能看清雨刷器扫过的地方。湿气 使挡风玻璃内面蒙上薄雾而模糊不清，严重影响了后视效果。 2 )轮胎与路面的附着系数明显下降。比如：干沥青路的附着系数为0 6 ， 湿沥青的附着系数为0 4 ，即减少了三分之一，因此，制动距离将起很 大的变化，一般增加一至两倍左右。车速越高，附着系数越低。 3 )“水滑”现象。高速公路在设计中，在其道路的横断面上己经设计了 防止积水的横坡，但是在大到暴雨的天气中，会在路面上形成2 毫米至8 毫米甚至更厚的水膜。如机动车辆高速行驶，将使车轮上浮，轮胎与道 路表面失去附着力，造成车辆在积水路面上滑行。此时，制动、转向都 将失效，汽车因无法控制而处于危险境地“水滑现象在驾驶室内表现 为方向盘变轻，驾驶员称之为汽车发漂。这是汽车失去控制的前兆。汽 车发生“水滑时的临界车速如下表所示： 表2 3 汽车发生“水滑”时的临界车速( k i n h ) 水膜 轮胎 2 m m4 m m6 m m8 m m 新轮胎 1 2 01 1 01 0 09 0 花纹磨秃轮胎 8 08 08 08 0 4 ) 遇大暴雨天气，高速公路的边坡有滑塌危险，挖方路段有落石危险。 1 5 第2 章高速公路事故影响因素分析 2 4 3 雪天和路面结冰时的行车 雪天或路面结冰行车的危害可归纳为： 1 ) 制动距离加长，车辆容易滑溜。 2 ) 驾驶员视线受飞舞雪花的影响，雪后晴天时，由于积雪对阳光的强烈反射作 用，产生眩目，使驾驶员的视力下降。 3 ) 其他车辆发生滑溜对本车形成很大的威胁。 当汽车在冰冻积雪路面上行驶时，其主要特点是制动距离加长。在冰冻积雪 路面上，轮胎与路面的附着系数十分小。比如冰路只有0 1 ，雪路只有0 2 ，因 此，在这种路面上制动距离加长。例如：汽车以每小时7 0 公里速度行驶时，在 干沥青路面上的制动距离为5 8 米，在雪路上的制动距离为2 1 6 米。滑溜有以下四 种： 1 ) 后轮滑溜：这时后轮被刹住，车辆发生滑溜，这是最常见的车辆滑溜现象。 2 ) 前轮滑溜：这时前轮被刹住，由于车辆失去方向控制而发生滑溜现象。 3 ) 动力滑溜：由于加速过猛所引起，在积雪、结冰路面上，驾驶员加大油门快 速行驶时常发生这类滑溜现象。 4 ) 横向滑溜：在拐弯时如车速过快最容易引起汽车横滑、甩尾甚至倾翻。 2 4 4 强风天气行车 汽车在无风状态下若以l o o k m h 的车速高速行驶，则汽车正面的迎风速可达 2 8 m s 。通常，由于轿车具有合理的流线型车身造型，行驶中风阻影响不大。然 而，箱型汽车如面包车、大型汽车、帆布蓬货车等的影响较大，因为这类车辆 的整体重心较高，侧面面积较大。另外，重量轻的小汽车，同样也容易受到风 阻的影响。 风力对行车的影响主要来自横风。当高速行驶的汽车侧面受到横风作用时， 阵风或强风对汽车的作用，往往是诱发车祸的原因。横风的作用是随车速的提 高而加剧的。 2 5 本章小结 要提出高速公路标志标线优化设置，必须先了解高速公路的事故成因，本 章从高速公路的事故特征开始，从公路路线的角度划分高速公路事故多发段， 同时简要分析了事故黑点是由多方面诱导因素共同影响的，由于高速公路全封 1 6 第2 章高速公路事故影响因素分析 闭的特征，其行车安全受天气影响较明显，本章最后就重点从气候影响方面分 析了事故成因。 1 7 第3 章国内外交通标志标线的设置 第3 章国内外交通标志标线的设置 3 1 国内外交通标志标线设置的研究 在我国“七五期间，交通部公路科学研究所和北京师范大学心理系合作 进行了高速公路汉字视认性及标志形式的研究，针对我国道路交通条件和驾驶 员的实际水平，完成了确定汉字视认性的一系列室内试验和室外道路试验，主 要探求了驾驶员视力、行驶速度、环境亮度等因素与汉字绝对大小、字型结构、 熟悉性、笔画粗细、宽高比、笔划数、字体、字间距、行间距的关系，获得了 满足高速公路行驶条件的标志汉字特征，另外道路交通标志标线的设计和设置 受到很多因素的影响，目前标志的设计主要考虑的因素有标志的视认性，主要 由驾驶员视力的实验，汉字辨别的反应时间，指路标志汉字相对大小的计算等 方面来进行研究。“七五”攻关项目对标志汉字视认性的研究工作，在我国尚属 首次。标志的结构设计，主要考虑：标志结构形式的选择，结构的合理分组， 设立理论等。标志版面的制作，主要考虑：底板制作，贴反光膜，包装及存储 等内容。标志的设置主要考虑：设置场所的选定，设置方式，标志设置位置的 计算，标志版的安装角度，标志版的并设等。近年来，在这方面进行了许多研 究工作，其中占主要地位的单位有：交通部公路科学研究所、长安大学运输科 学研究所、云南交通科研所、吉林大学交通学院等大专院校及国家有关部门。 国外相关标准规范有美国联邦公路管理局( f h l j | a ) 和国家统一交通控制设 备委员会颁布的统一交通控制设备手册( 删t c d ) 中规定了道路交通控制设施的 安装和维护的标准。其他类似的还有日本的道路标识手册，加拿大的交 通控制设施手册等。目前世界上通用的交通标志一般按联合国推荐的分为四 大类，即警告标志、禁令标志、指示标志和指路标志。但不同国家可根据本国 实际分类有所不同。在标志数量上，我国有3 2 7 种，西班牙2 2 6 种，丹麦3 2 4 种， 英国3 4 1 种，德国2 2 3 种。德国的交通标志品种齐全、内容详细。1 9 9 2 年公布了 修订的标准，修订后的标准共有2 3 0 多种标志，包括各种图案、符号、文字等。 修订前后最大的区别是图案、符号更为形象、直观、简洁，更突出主题、突出 视认性。高速公路管理部门除根据国家规定的标志进行设计、制作、安装以外， 还根据高速公路的实际情况，将国家规定的标志予以延伸和扩充。 第3 章国内外交通标志标线的设置 国外的许多交通工程师和心理学家通过问卷调查，室内实验，录像带评估 等手段具体分析了诸如驾驶员的各种特性( 年龄、性别、教育背景、国籍等) 对理解标志的影响，标志在黑夜和白天条件下的照明和亮度，驾驶员对色彩的 感知等等问题。如：澳大利亚国家信息与通信技术实验室的研究人员公开了他 们最新设计的驾驶员辅助系统，这套系统可以准确识别交通标志，并按照交通 标志规定对驾驶员进行警告和提醒，不仅大大提高标志的视认性，更提高了标 志的功用。下面将国内外标志版面的设计及标志标线的设置研究做一个简单的 对比。 3 1 1 标志的设置 美国、德国、日本等发达国家由于路网早已成型，因此交通标志的设置均考 虑了路网的因素。例如，高速公路里程数量一直稳居世界第一的美国在2 0 世纪 初首先推广使用了交通标志，现今在美国各州的高速公路或干线公路上，固定 的标志牌设置十分规范，且大方、气派、现代化程度高。高速公路标志牌的支 撑结构多采用型钢焊接或联接，在8 1 2 车道的高速公路上多为