（交通运输规划与管理专业论文）公路路侧安全防护技术与应用研究.pdf

摘要 交通安全问题是社会关注的一个热点问题，是公路运输永恒的主题。通过改进道路 设计来改善交通安全状况非常重要。目前路侧安全防护设计己成为提高道路安全性能的 不可缺少的一个重要部分。 本文根据我国路侧安全的现状和特点，从路侧事故数比重、天气条件、车型、事故 形态、翻车事故、驶出方向、道路线形、等多个角度，对低等级双车道公路的路侧事故 规律进行了宏观统计分析，尝试找出影响路侧安全的各方面因素。结合工程实际，建立 基于灰色聚类理论的四级( i 级，i i 级，i i i 级，i v 级，级别越高表示路侧安全水平越 低) 路侧危险等级评估方法，进而提出了不同危险级别情况下应设置的防护设施类型。 为公路路侧安全设施的合理设置提供了一种简单实用的方法和较为科学的设计依据。 介绍了宽容路侧设计理念的定义和具体应用“路侧净区 ，对路侧净区的定义、 计算方法以及“可穿越的”路侧排水系统、路侧护栏和解体消能式设施等路侧安全防护 技术进行了初步探讨，提出应按照“主动引导、尽可能降低伤害程度、适度防护、适时 保障”的优先次序，将路侧安全防护技术系统化，以实现路侧安全的宽容设计理念。系 统化的防护技术具体包括：路侧主动引导防护技术、减少车辆发生碰撞和侧翻事故的防 护技术、减轻车辆路侧事故严重性的技术对策。 最后对我国公路路侧出现的典型安全问题进行调查归纳，从路侧安全宽容设计理念 和合理路侧净区的角度，针对路侧边沟设计不规范、路肩宽度不足、护栏端头未进行特 殊处理、护栏过渡不合理、弯道处缺少警示标志等，提出针对性的安全技术防护措施。 并对文章进行了总结与展望。 关键词：交通安全路侧交通事故路侧危险等级宽容设计路侧净区 公路路侧安全防护 a b s t r a c t s a f e t yi sac o n c e r nf o rs o c i a li s s u e s ，r o a dt r a n s p o r ti sa ne t e r n a lt h e m e b yi m p r o v i n g r o a dd e s i g nt oi m p r o v es a f e t yc o n d i t i o n sa r ee x t r e m e l yi m p o r t a n t r o a d s i d eo ft h ec u r r e n t s e c u r i t yp r o t e c t i o nd e s i g n e dt o e n h a n c er o a d s a f e t yh a sb e c o m ei n d i s p e n s a b l et o t h e p e r f o r m a n c eo f a l li m p o r t a n tp a r t a c c o r d i n gt oc h i n a sr o a d s i d es a f e t yo ft h es t a t u sa n dc h a r a c t e r i s t i c so ft h er o a ds i d e p r o p o r t i o no ft h en u m b e ro fa c c i d e n t s ，w e a t h e rc o n d i t i o n s ，m o d e l s ，t h ea c c i d e n tf o r m ， i n j u r e di nt h ec r a s h ，t h ed i r e c t i o no ft h ee x i t ，r o a da l i g n m e n t ，a n do t h e rv a r i o u sa n g l e s ，t h e l o wg r a d eo ft h er o a dt w o - l a n eh i g h w a y ss i d ea c c i d e n to fam a c r os t a t i s t i c a la n a l y s i s ，t r yt o f i n do u tw h a ti m p a c tt h es a f e t ya n ds e c u r i t yo fr o a ds i d ef a c t o r s c o m b i n i n ge n g i n e e r i n g p r a c t i c e ，t h ee s t a b l i s h m e n to ft h et h e o r yb a s e do nt h eg r e yc l u s t e r4 ( c l a s si ，c l a s si i ，c l a s s i i ia n dc l a s si v , s a i dt h eh i g h e r - l e v e lr o a ds a f e t ys i d e ，t h el o w e rl e v e l ) t h el a t e r a ld a n g e r r a t i n ga s s e s s m e n t ，a n dp r o c e e d e dt op u tf o r w a r dad i f f e r e n tr i s kl e v e l ss h o u l db es e tu pu n d e r t h ep r o t e c t i v et y p ef a c i l i t i e s r o a d s i d eo nt h ed e s i g na n dd e f i n i t i o no ft h ec o n c e p to ft o l e r a n c es p e c i f i ca p p l i c a t i o n - ”r o a d s i d ec l e a rz o n e ”，p o i n t i n go u tt h ew a yt oa c h i e v et o l e r a n c em e a s u r e dt h es p e c i f i c d e s i g ns t e p s o nt h i sb a s i s ，a c c o r d i n gt ov e h i c l eo u to ft h eo c c u r r e n c eo fr o a da c c i d e n t s ，t h e f o l l o w i n gp r i o r i t i e sf o ras y s t e m a t i cr o a d s i d es a f e t yp r o t e c t i o nt e c h n o l o g yf o rt o l e r a n c e d e s i g nc o n c e p t ：t e c h n o l o g yt op r e v e n tv e h i c l e sf r o ml e a v i n gt h er o a do u to ft h el a n e ，a v e h i c l ec o l l i s i o na n dr o l l o v e ra c c i d e n tp r o t e c t i o nt e c h n o l o g y , t e c h n o l o g yt or e d u c eo u to fa c o l l i s i o nb e t w e e nv e h i c l e sa n dr o a da c c i d e n t ss e r i o u s n e s s f i n a l l y , t h es i d eo ft h eh i g h w a yt y p i c a li n v e s t i g a t i o ni n t os e c u r i t yi s s u e s ，f r o mt h es i d eo f r o a ds a f e t yt o l e r a n c ed e s i g nc o n c e p ta n dr e a s o n a b l ew a yt h es i d en e tp e r s p e c t i v e ，r o a d s i d e d i t c hd e s i g nw a sn o ts t a n d a r d i z e d ，l e s st h a ns h o u l d e rw i d t h ，n o tad i v i d e rs p e c i a le n dd e a l t w i t ht h et r a n s i t i o nu n r e a s o n a b l eb a r r i e r , t h el a c ko fw a r n i n gc o r n e r s ，t a r g e t e dt ot e c h n i c a l p r o t e c t i o nm e a s u r e s a n dg i v eas u m m a r yo ft h ea r t i c l ea n dp r o s p e c t k e yw o r d s ：t r a f f i cs a f e t y r o a d s i d et r a f f i ca c c i d e n t s r o a d s i d ed a n g e r o u s r a t i n g s s a f e t y t o l e r a n t d e s i g n c l e a rz o n er o a d s i d es a f e t y t e c h n o l o g y 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： 鸯挡 ，时年f 月1 日 论文知识产权权属声明 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： 导师签名： 弋亢沙 乙 ，回 年月f 日 如矿年么月日 长安大学硕上学位论文 第一章绪论 1 1 研究背景及意义 1 1 1 公路路侧安全的现状 近年来，随着运输业的发展，作为交通安全状况主要表征的交通事故有不断增加的 趋势。交通事故的发生，对个人、家庭甚至整个社会都造成不同程度的影响，交通安全 问题己成了世界性的大难题。据统计目前全世界已有3 2 0 0 多万人死于车祸，1 亿多人伤 残，每年车祸造成的死亡人数超过7 0 万，伤残人数超过1 2 0 0 万，造成的直接经济损失 多达约5 亿美元【1 1 。而同期我国的道路交通安全状况则更不容乐观。就绝对数而言，我 国已经成为世界上道路交通事故最多的国家之一【2 】，2 0 0 1 年以来，全国交通事故死亡人 数，连续四年超过十万人，而且事故致死率是美国、日本、欧洲国家的1 4 倍多，平均 每天2 1 0 余人死于车祸，经济损失更加惊人，见表1 1 随着我国经济和社会的快速发展， 道路交通安全问题已经成为我国公路建设中的一个亟待解决的问题i3 1 。 表1 12 0 0 1 - - 2 0 0 7 年我国道路交通事故统计四项指数 年代交通事故( 万起)死亡( 万人)受伤( 万人) 直接经济损失( 亿元) 2 0 0 17 5 51 0 6 3 6 75 7 1 0 3 0 9 2 0 0 27 7 31 0 9 05 6 2 03 3 2 2 0 0 3 6 6 7 5 0 71 0 4 3 7 24 9 4 1 7 43 3 7 2 0 0 4 5 6 7 7 5 39 9 2 1 7 4 5 1 8 1 0 2 7 7 2 0 0 5 4 5 0 2 5 4 9 8 7 3 84 6 9 9 1 1 1 8 8 2 0 0 63 7 8 7 8 18 9 4 5 54 3 1 1 3 91 4 9 2 0 0 73 2 7 2 0 98 1 6 4 93 8 0 4 4 2 1 2 1 由于公路建设受工程投资、服务理念及自然环境等因素的影响，对公路的行车安全 性和舒适性不够重视，缺乏对公路使用者的考虑，尤其缺乏路侧设计的理念和方法，使 路侧安全问题诱发的交通事故越来越严重。路侧是指从车道外边缘到道路红线边界的这 一范围，路侧事故就是指发生在这一区域范围内的事故，它是由车辆碰撞到路侧危险物， 或是坠入河谷、深沟等引起的。 1 9 9 9 年美国f ：a r s ( 交通死亡分析报告系统) 统计结果显示【4 】发生在各种道路上的 单车冲出路外事故所造成的死亡人数占到了总数的将近3 9 ，发生在无中央分隔带、无 第一章绪论 立体交叉的双车道公路上的死亡事故共计造成了约2 4 的死亡人数。2 0 0 2 年美国共发 生路侧死亡事故1 3 2 4 5 起，占死亡事故总数的3 1 ，而且呈增长趋势( 2 0 0 1 年为2 5 ) 。 在欧洲，据欧盟资助的r i s e r ( 面向更安全道路的路侧基础设施) 研究项目统计，路侧事 故在德国、希腊和奥地利分别约占总数的1 9 、1 9 和2 2 ，然而这些事故造成的死亡 人数却高达3 3 、3 4 和3 6 。 尽管我国比例有所变化，但是群死群伤的路侧翻车事故和碰撞路侧障碍物引起的事 故危险性很高，会造成大量的人员伤亡，财产损失和不良社会影响。据公安部发布的交 通事故白皮书，对2 0 0 3 - - - 2 0 0 5 年路侧事故( 翻车、坠车和撞固定物3 种形态的事故) 进行 统计，结果显示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，在一次死亡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【5 j 。 2 0 0 4 年交通部西部交通建设科技项目之公路路侧安全等级评估及防护方法研究 课题采集了大量的详细事故数据，对低等级双车道公路( 二级、三级和四级) 的路侧事故 规律进行了深入剖析。基于北京和贵州地区3 1 条双车道公路( 总里程约7 4 0 k r n ) 的事故资 料统计显示：路侧事故数约占全部事故的1 4 ，然而这些路侧事故却造成了4 0 的死亡 率和超过一半的重伤。 我国7 0 的事故发生在二级以下的公路。其中由于路侧设计不良而造成的交通事故 占到了交通事故总数的3 0 【6 。尤其3 0 万公里山岭重丘区二级以下的低等级公路路侧 安全问题极为突出，诱发大量事故。这类交通事故数量多、危害大、严重威胁了人们的 生命财产安全。只有改善路侧安全设计，完善路侧安全设施，才能从根本上遏制群死群 伤的路侧交通事故，减轻事故的严重程度。 1 1 2 我国的路侧安全问题分析 虽然我国交通安全问题尤其是路侧安全问题日益严重，但是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 3 年出版的道 路安全项目评价指南中提出在条件许可时宜设置路侧净区。由于我国长期以来一直没 有把公路路侧安全当作重点研究内容，对路侧事故的特点与路侧防护方法的专项系统研 究较少，在路侧安全方面，还存在许多问题。具体说来包括： 1 路侧防护设施设置等级、类型与路侧特征不相符，其防护性能和可靠度均不能 满足实际的使用要求。如：无安全防护设施或防护能力不足； 2 由于用地条件限，我国公路多采用高路基形式，路侧边坡边沟设计不规范，不 2 长女人学硕i 学位论文 合理，存在较大的安全隐患： 3 我国人口众多，土地资源相对不足，路侧净区没有保证； 4 交通标志的立柱、灯杆位于路侧净区内，低等级公路几乎未设置解体消能设施； 5 护栏端头未进行特殊处理； 6 施工区的防护无明确规范。 113 路侧安全防护设计的重要性 目前路侧安全防护设计己成为提高道路安全性能的不可缺少的一个重要部分。由于 我国土地资源缺乏，可供道路使用面积非常有限，有效的路侧安全防护技术及其优化更 为重要。近些年我国公路基础设施取得了长足的发展，在确保通常里程高速增长的同时， 安全与管理服务水平却相对滞后，其中低等级公路的路侧安全问题就非常凸显，尤以数 十万公里山岭重丘区二级以下的低等级公路的路侧安全更为突出， 低等级山区公路普遍存在着防护设施匮乏、防护设施防撞能力不足、防护设施设置 不当、边坡边沟安全隐患突出等特点( 见图1 1 1 4 ) 。然而，我国在路侧安全设计理念、 路侧安全设计工程实践方面还处于起步阶段，尤其是在路侧事故规律，路侧安全评价以 及系统化的适于我国国情的路侧安全防护方法等方面还基本上处于空白。此外，根据我 国公路网现状及公路网规划，今后相当长的一段时期内，公路建设仍是西部开发的重点， 而中部、东部等经济发达地区，一级公路、高速公路的建设也将转向山岭重丘区，路侧 安全设计的地位和作用更加凸显。 图1 1 危险路肩边坎图1 2 护栏防护能力不足 第一章绪论 图l j 宽大危险边沟圈1 无任何处泊的坚硬桥墩 由此可见，如何针对我国路侧安全问题的现状与特点，分析路侧事故的规律，了解 路侧环境与事故的关系，提出一套适合我国国情的路侧安全防护技术方法，减少车辆冲 出路外而引起的路侧交通事故，降低路侧事故的严重性，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。 12 国内外研究概况 12 1 国外研究概况 在国外，路倒安全设计是道路设计的一个重要组成部分，美国2 0 世纪6 0 年代末起 就把路侧安全设计纳入道路设计规范成为道路设计必不可少的一个重要部分。国外许 多学者致力于对路侧安全的研究，且取得了卓有成效的成果。 1 宽容路侧设计理念和路侧安全设计方法 宽容路侧设计理念和路侧安全设计方法始于上世纪6 0 年代七十年代末期，一些 发达国家在“宽恕型道路”设计的概念己被广泛接受的基础上，开始将路侧安全设计引 进，整合到道路设计的过程中。经过近半个世纪的发展，国外路侧安全设计的方法与理 论体系口趋成熟，在工程实践方面也进行了诸多尝试与创新。继1 9 8 9 年版路侧设计 指南之后美国a a s h t o 又于1 9 9 6 年、2 0 0 2 年推出了第二版、第三版路侧设计指 南。在欧洲，2 0 0 3 年英、法、德等9 国联合启动了“更安全的欧洲道路路侧基础设施”计 划( 也称为“r i s e r ”计划) ，旨在通过收集、分析路侧安全有关数据，提出和获取路侧设 计和养护的成熟经验和有益做法来提高路侧的安全性同。 2 路侧安全措施的研究 国外如美国、澳大利亚等国家的道路路侧安全的研究在深度和广度上均达到国际领 先水平，其中较为成熟的路侧安全措施包括无障碍区域路侧、路例危险物管理、安全护 长安大学硕士学位论文 栏、路肩处理等。1 9 6 0 年，美国s t o n e x 研究认为在路侧为平坡的情况下，8 0 - 8 5 的车辆能在行车道边缘9 m 的范围内重新获得控制，在弯道上或路侧边坡较陡的情况下， 这个距离会更长，因此，设置恢复区域要至少保证行车道边缘以外9 m 的距离。1 9 8 2 年 美国联邦公路局、1 9 8 3 年澳大利亚t r o u t b e c k 、1 9 9 0 年瑞典的h e d m a n 都对净空区的合理 经济范围进行了研究【引，研究结果表明净空区大小取决于交通速度、路侧的几何形状、 交通量以及安全、经济、环境之间的综合考虑【9 1 。另外，净空区的边坡必须缓于l ：4 。 1 9 9 2 年z e g e e r 和c o u n e i l 研究认为路侧边坡从1 ：3 降到1 ：7 或更平坦，事故率稳定下降， 而路侧边坡从1 ：2 降到1 ：3 事故率几乎不受影响，结果认为缓于1 ：5 的路侧边坡是保证 交通事故率的有效措施【1 伽。美国的d a v i djl o v e l l ( 2 0 0 3 ) 演示了如何构建与车道线形毗邻的 净区的边界，提出净区的边界是分段二次型时，横向视距最佳1 1 1 i 。 美国、澳大利亚学者研究认为硬路肩对减少交通事故的效果比土路肩好得多。理想 情况下至少要保证2m 宽度的硬路肩，极端情况下也不得少于0 6 m ；另外，研究结果 还认为只有在交通量不低于5 0 0 辆d 的道路上设置硬路肩，其安全方面的成本效益比 才划算。澳大利亚的n a i m ( 1 9 8 7 ) 研究认为，正确的路肩标线可使直线段的交通事故率下 降1 5 ，曲线段的事故率下降4 5 【1 2 】；英国的j a c k s o n ( 1 9 8 1 ) 石j t 究认为在英国设置路肩 边线可使总事故率降低1 3 一3 0 ，对于夜间的事故率可降低3 7 4 2 。美国的z e g e e r 和d e e n 认为，与没有路肩的道路相比，增加o 9 0 一2 7 0 m 的路肩时，交通事故可减 少2 1 ，并认为最佳的路肩宽度为1 5 m 。瑞典的h e d n i a n 利用瑞士的事故资料分析 后认为，在o 一2 m 的范围内，路肩宽度的增加将使交通事故减少，但超过2 5 m 时其 效益不再显著。但是路肩宽度的过量增加并不会显著减少事故率。对比我国的山区公路， 其路肩宽度一般都不超过0 7 5 m ，在一些险要地段，只有0 2 5 m ，而且相当一部分路肩 为土路肩1 1 3 j 。 3 路侧安全设施的研究 在国外，路侧立柱作为公路上的主要安全设施，自然受到了人们的广泛重视。目前 国际上在路侧立柱设计研究中，以美国的研究成果较为先进和完善，他们借助大量实车 足尺碰撞过程的验证实验和公路上的应用实践，积累了大量经验，制定了有关立柱形式 选择、结构设计、实验验证的方法、手段以及支柱的生产制造、运输安装和维修等一系 列的标准规范，为路侧设施的标准化、系统化设计奠定了基础。 美国于1 9 9 6 年，出版了路侧设计指导( 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 行第二版，该书对路基坡度、排水设施、交通标志、防撞护栏、邮箱等的安全性进行分 5 第一章绪论 析，提出了公路设计应遵循的主要原则和应选用的交通工程设施种类，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。 a a s h t o 的“路侧设计指南”推荐了一个成本效益分析法的计算机程序，通过使 用成本效益分析来确定是否设置护栏，将与护栏有关的费用( 安装费、维修费、事故费 等) 和无护栏时的费用进行比较，设计速度、交通量等因素都可通过与护栏的关系来评 价。 解体消能理论在路侧安全设施当中的应用最初是美国德克萨斯州交通运输研究所 的e d w a r d s ，t c ，h i r s c h ，t j ，a n do l s o n ，r m 在1 9 6 7 年的公路执行情况报告( h p r 2 ) 1 0 4 页，解体消能路侧标志支撑结构一文中首次提出的。随后，e d w a r d 等人在1 9 6 8 年对解体消能标志支撑进行了进一步的研究，在此研究的基础上提出了现在美国广泛应 用的解体消能标志滑动基 i l t l ( s l i p b a s e ) 的解决方案。他们的研究成果被联邦公路管理局 f h w a 和佛罗里达州交通运输局采纳，并应用于实剐1 4 j 。 1 2 2 国内研究概况 交通部公路所赵文光( 1 9 9 4 ) 通过我国各种水泥混凝土安全护栏在道路交通中的实 际应用，对其结果形式和主要参数以及具体的施工方法进行了较为详实的叙述，并对比 介绍了水泥混凝土安全护栏的使用效果。 马卫民对高速公路路缘石和护栏在交通安全方面的作用进行了研究，认为中央分隔 带处路缘石高出路面且位于护栏外侧不利于行车安全，在夜间会导致车辆撞击路缘石， 进而引起车辆跳后撞向护栏，极易引起侧向倾覆。他提出取消路缘石，将中央护栏之间 的距离缩短，有利于护栏远离行车道边缘，增加中央分隔带两侧超车车道的通行能力【1 5 】。 交通部公路所唐铮铮研究员( 2 0 0 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 5 年唐铮铮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1 1 6 1 。上述这些研究大部分集中在防撞护栏等交通安全设施上。而对路肩振动带和路侧 边坡等更广泛的研究基本上属于空白【1 7 1 。 2 0 0 7 年1 1 月交通部西部交通建设科技项目“公路交通安全应用技术研究”子课题 “公路路侧安全评估及防护方法研究 和“公路交通工程检测标准及计量检定规程的研 究”在北京通过交通部鉴定验收，首次开发路侧安全等级评估模型及辅助计算机应用软 件，编制了“公路路侧设计指南”，开发了可解体消能的交通标志支撑结构并获得实用新 6 长安大学硕 ：学位论文 型专利，以及“公路路况视频里程定位及信息采集软件v 1 0 ”，首次针对一般路段路侧 事故采用定路段长方式建立路侧事故预测模型。项目成果丰富了公路安全评价体系，有 效提高了我国公路路侧安全性评价、安全设计与安全改善水平。 目前我们国家对高速公路的护栏设置相对较为成熟，等级公路的路侧安全主要还是 在安保工程的示范阶段上。对于道路路侧安全的研究，国外如美国、澳大利亚等国家在 深度和广度上均达到国际领先水平，路侧安全措施也比较成熟。由于每种措施本身都各 有特点，且由于国情不同，因此不能完全照搬国外的做法，只能在有充分理论依据的基 础上借鉴吸收国外成功的做法，加以改造利用。根据我国路侧安全问题的现状与特点， 分析路侧事故的规律，了解路侧环境与事故的关系，采取系统化的路侧安全防护技术实 现宽容设计理念，为道路使用者创造了安全、可靠的行车环境。 1 3 数据搜集简介 本文的研究共收集3 2 条双车道公路( 总里程约8 6 0k m ) 的事故资料，共计事故数 据约8 5 0 0 余起，提取、加工有效路侧事故数据2 2 0 0 余起。数据主要来自北京门头沟区、 北京延庆县和贵州毕节地区及四川省3 1 8 国道甘孜州境段改造工程( 二郎山康定段) ，总 计有5 条国道、8 条省道和1 9 条县道，均为双车道低等级公路，其技术等级的里程分布 为二级公路占2 5 ，三级公路占6 6 ，四级公路占9 。本文将利用从上述搜集到的数 据，进行路侧事故分析进而详细开展公路路侧安全防护技术的研究。 1 4 研究主要内容与思路 1 4 1 主要内容 本文参照国内外研究现状，根据我国公路的具体情况，结合工程实例，以道路系统 为研究对象，应用道路和交通工程原理，采用系统论方法，对路侧环境、公路设计因素、 交通工程及沿线设施、其他运营因素等各个方面对公路路侧安全的影响程度进行分析， 以交通工程措施为主要手段进行综合整治，针对我国公路路侧的典型安全问题，提出并 确定合理有效的公路路侧安全防护技术体系，为降低公路路侧事故率，改善道路交通安 全状况提供科学依据。 论文研究的内容简要归纳如下： 1 公路路侧安全现状分析； 在简要分析我国路侧安全现状和特点的基础上，立足宏观统计分析，从路侧事故数 比重、天气条件、车型、事故形态、翻车事故、驶出方向、道路线形、路侧地形状况等 7 第一章绪论 多个角度对路侧事故规律进行深入剖析，找出事故发生原因，以便进行科学的路侧安全 设计。 2 路侧危险等级评估； 通过对路侧危险度和车辆驶出路外事故状况的研究，结合工程实际，建立基于灰色 聚类理论的四级路侧危险等级评估方法，进而提出不同危险度情况下应设置的防护设施 类型，针对不同路侧危险状况如何合理设置安全防护设施等问题展开研究。 3 研究分析路侧宽容设计理念及实现这一理念的步骤； 介绍路侧设计“宽容”理念的定义和具体应用“路侧净区”，研究其几何设计 要求，对路侧安全净空区给予有效性评价；讨论路侧安全设计应用于我国的适用性问题； 说明宽容路侧设计理念是路侧设计中最为重要的理念，并且指出实现这一理念的操作步 骤。 4 采取系统化的路侧安全防护技术实现宽容设计理念； 根据单车冲出路外事故的发生阶段和过程分析，按照以下优先次序采取系统化的路 侧安全防护技术实现宽容设计理念：路侧主动引导防护技术、减少车辆发生碰撞和侧翻 事故的防护技术、减轻车辆路侧事故严重性的技术对策。 5 我国公路路侧的典型安全问题及对策研究。 通过实例分析，针对路侧边沟设计不规范、路肩宽度不足、护栏端头未进行特殊处 理、护栏过渡不合理、弯道处缺少警示等我国公路路侧出现的典型安全问题，提出针对 性的技术防护措施。 1 4 2 研究的思路与技术路线 论文主要从我国“十一五 规划中提出的公路事业的集约型发展思想出发，在保证 社会资源的合理消费与实现公路交通安全目标的前提下，以“宽容路侧设计”理念为载 体，研究公路路侧安全防护技术，确定发现问题，分析问题、解决问题这一科学研究 的一般程序为总体研究思路，见图1 5 。 1 多维视角与综合贯通 一个问题的产生，总是多方面的，是多维作用的结果，其影响的因素多种多样， 要多角度的思考。论文从工程技术角度出发，对公路设计因素、事故多发点的道路特性 和交通特性、安全设施系统存在的问题、其他运营因素等影响路侧安全的各方面因素进 行分析和探讨，力求建立综合全面的公路路侧安全防护技术体系。 8 长安大学硕士学位论文 图1 5 论文技术路线图 2 辩证思考与分析归纳 事物总是具有两面性，一种理论总是有她先进的一面，也有其不足之处。一种治理 方略有她生存的土壤，没有放之四海而皆准的真理，所以有必要对相关的路侧安全设计 对策进行辩证思考，分析其利弊，从而归纳出最为适当有效的公路路侧安全防护技术。 3 实例研究与总结反馈 路侧安全整治理论是要到实践中去检验的，实践能验证路侧安全防护措施的正确与 否，因此结合我国的具体国情，进行有针对性的实例研究可以完善和充实路侧安全防护 技术，很好的将理论应用到实际中去。 9 第一二章公路路侧安全问题分析与路侧危险等级评估 第二章公路路侧安全问题分析与路侧危险等级评估 道路交通是一个涉及人( 道路使用者) 、车、路和交通环境等多种因素的动态系统 工程。研究公路路侧交通事故的分布规律，旨在通过交通事故数据所反映出的统计规律， 找出公路路侧交通安全问题的共性，挖掘出背后的事故主要致因，寻求有效的安全改善 对策，以期达到提高安全水平的目的。 2 1 公路路侧事故规律分析 据有关部门统计资料显示，近年来的道路交通事故中，约有8 0 的死亡事故发生在 公路上；而在公路交通事故中，约有6 0 以上发生在国道省道等一般公路上，其中重特 大恶性交通事故又多发生在山区公路上。这与我国山区公路安全防护设施不完善，且路 侧多傍山临谷、多弯等地形、道路状况密切相关，车辆一旦发生冲出路外事故，坠落悬 崖，必然发生严重事故。车辆驶出路外发生事故主要是两类，一是路堤高、边坡陡、边 沟不合理造成车辆侧翻，二是车辆碰撞路侧障碍物，如大孤石、标志柱、灯杆、树、护 栏等。 2 1 1 路侧事故的定义及特点 从行车道硬路肩外边缘至车辆回复轨迹横向最远点的距离称为路侧安全距离。各国 路侧安全距离的规定见下表2 1 。 表2 1 各国路侧安全距离 国家路侧安全距离m 法国( 高速公路) 1 0 荷兰1 0 波兰3 5 英国 4 5 瑞士1 0 高速公路4 5 中国一级公路4 5 二级公路2 0 在路侧安全距离之内的妨碍车辆运行安全的天然或人工障碍物称为危险物。对越出 路外的车辆构成危险的路侧危险物，包括路堤、路堑边坡、护栏、防撞垫、路缘石、标 志柱、树木、排水沟、挡土墙等路侧构造物，以及一些天然的河流、湖泊、深沟等。 路侧事故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 1 0 长安火学硕上学位论文 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问的碰撞外，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 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。 2 1 2 路侧事故规律分析 1 总体情况【1 8 】 我国2 0 0 0 年、2 0 0 1 年、2 0 0 2 年在各类事故形态中，撞危险物事故的比例分别为4 4 6 、4 2 7 、4 2 0 ，经济损失比例分别为8 3 2 、8 9 8 、9 1 7 。 表2 2 双车道公路路侧事故数量占事故总体的比例 路线路侧死亡 重伤 轻伤 l 、j 头沟1 0 8 、1 0 9 国道 3 25 15 83 0 门头沟省、县道 2 04 51 0 02 1 延庆1 1 0 国道 2 03 35 3 3 2 延庆省、县道 3 34 65 04 3 贵州3 2 1 国道 4 9 3 5 3 84 9 总体2 54 05 13 4 由表2 2 可以看出，路侧事故数比重最低为2 0 ，最高为4 9 ，就总体情况来看， 路侧事故数约占全部事故的1 4 。此外，对路侧事故总数、轻伤、重伤、死亡事故分类 统计发现，路侧轻伤事故比重略高于路侧全体事故比重，而路侧死亡、重伤事故比重却 比路侧全体事故比重高出很多( 比重均指相对事故样本总体之比例) 。以延庆1 1 0 国道 统计结果为例，有1 3 的死亡和超过一半的重伤事故是由路侧事故造成的，这表明路侧 事故与其他类别事故相比更具严重性。因此，应该重视路侧安全设计，健全路侧安全管 理体系，减少事故发生率，降低事故严重程度。 2 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1 0 - 2 0 第二章公路路侧安全问题分析与路侧危险等级评估 。分析其原因：小客车速度快，驾驶员在超车、会车或避险过程中，容易发生措施不 当的事故，如方向打过。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。大车重一t l , 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。 表2 3 各种路侧事故形态事故数比重 路侧事故形态事故数重伤+ 死亡轻伤 撞行人2 34 54 8 驶入边沟1 31 5 1 2 撞静止车辆1 5 1 29 撞行道树 1 21 01 5 侧翻 986 坠入深谷悬崖1 41 撞护栏 120 撞挡墙、路墩、路桩、隔离栅 511 撞其它固定物 511 撞桥梁 111 撞设施杆柱411 撞边坡 100 撞孤石201 撞建筑物 4 01 撞路缘石 201 撞山体、岩壁 202 坠入水中 0o0 总计1 0 01 0 01 0 0 3 事故等级 表2 3 给出了一些路线( 可能涉及多条路) 的路侧事故等级分类统计结果，不难发 现，各路线的情况差不多，轻微、一般、重大、特大4 级无明显差异。就总体情况而言， 路侧事故中轻微事故所占比重超过8 0 ，可见路侧事故主体仍是轻微事故。 4 事故形态 从不同事故形态的路侧事故数来看，排在前3 位的依次是撞行人、撞静止车辆和驶 1 2 k 安人学硕l | 学位论文 入边沟( 见表2 3 ) ，比重均超过1 0 ，累积约占路侧事故总数的一半，此外，撞行道树、 侧翻、撞挡墙( 也包括路墩、路桩、隔离栅) 的路侧事故比重也较高，均超过5 。 撞静止车辆比重较大可能是路边随意停车现象较多所致( 尤其是对于长途运输车辆，由 于公路上缺乏必要的停车区或休息区，司机在疲惫不堪时只能将车辆停在路边休息，等 级公路路肩宽度小，加之不规范的停车行为，通常会出现大型车辆停车时侵占了正常行 驶车道的现象，造成安全隐患) ；另外，街道化严重，沿路村镇多，行人非机动车出行 强度相对较高，缺乏有效的机非分离设施或是专用的行人、自行车道，是撞行人事故较 多的主要原因。 我国等级公路上常见的宽、深、大边沟是路侧安全的重大隐患之一，这些边沟通常 无盖板，且距离行车道较近，其排水能力也远大于汇水量，容易引起车辆驶入边沟的路 侧事故( 宽、深的边沟还可能导致翻车) 。 从不同事故形态路侧事故的严重程度来看，最为危险的事故形态是撞行人、驶入边 沟和撞静止车辆( 见表2 3 ) ，仅此3 种形态的路侧事故造成的重伤、死亡人数就占到7 0 左右，同时，它们所占的路侧事故数比重也是最高的。此外，撞行道树、侧翻、坠 入深谷悬崖造成的伤亡也较多。需要强调的是，坠入深谷悬崖的路侧事故虽然比重很少 ( 不足1 ) ，但由于这类事故多为群死群伤的重大、特大恶性事故( 造成4 的人员重 伤和死亡) ，需引起足够重视。由此可见，从事故数比重、事故严重性( 伤亡比重) 两 方面来看，虽然路侧事故形态具多样性，但通常某种或少数几种形态的路侧事故会占有 绝大部分( 通常不多于3 种形态的路侧事故其比重就会占到7 0 - - - 8 0 ) ，这有助于工 程技术人员在针对公路路侧安全问题制定具体对策时，抓住重点，做到有的放矢。 5 翻车事故 从图2 1 中可以明显发现： ( 1 ) 翻车事故约占路侧事故的1 1 0 左右，比重不大； ( 2 ) 翻车事故造成的伤亡人数比重与翻车事故数比重相当，无明显差异，说明翻车 事故与非翻车事故相比未体现出事故后果更严重的特点。 1 3 第= 章2 路路侧安全问题分析与路侧危险等摄* 估 誊l 件萝 霎昨腭 k 虫大学碰l 学位论文 辟 弯道 非弯道 鄯故数比重伤r 人敬比艰 图弯道、非弯道路倒事故次数及伤亡人数比重对比图 213 路侧事故的成困 车辆驶离道路侵入路侧的原因很多，分析事故的原因，有针对性地采取对策，对于 解决路侧交通安全有重要意义。分析交通事故原因，从交通工程学看应该从人、车、 路、环境等方面入手。车辆侵入路侧这一事故类型的原因，在人的方面包括：司机疲劳 驾车或注意力不集中、超速、酒后或药后驾车：在车的方面包括：车辆设备老化，零部 件失灵；在路的方面包括：道路抗滑性能低，视距不足，安全设施不齐全等；在环境方 面包括：雨、雪、冰使道路太滑，能见度低，视线不好等。 安保工程是对已建成公路上影响行车安全的事故隐患路段，以交通工程措施为主要 手段进行综合整治。从交通工程设施方面考虑车辆驶入路侧的原因，对于我们有针对性 的研究问题，消除路侧安全隐患，有着重要的现实意义。具体说来包括：路侧净区不够； 护栏设置不合理；没有妥善处理路肩、边坡和边沟；各种标志、标线设置不合理；各交 通安全设施没有配合设置等方面。 22 路侧地形状况与事故伤亡的关系 2 21 路侧地形状况描述 公路路基包括路堤、路堑或半填半挖三种形式，如图24 所示。与填方相比挖方 路段对车辆和乘员的危险性较低，一般不设护栏或其他防护设施，因此本文不做重点考 虑。通过对路侧状况的抽象分析，可以用边坡高度、边坡坡度、坡脚状态、重要构造物 叫个参数来描述，如表24 所示，这四个参数简称为“路侧地形四要素”。图25 是对 路侧地形状况的图示。 龇 僦 矾 帆 第二章公路路侧安全问题分析与路侧危险等级评估 图2 4 道路断面形式( 填方、挖方、半填半挖) 表2 4 路侧地形四要素 序号名称说明 1 边坡高度指路面剑坡脚的竖直高差 2 边坡坡度指坡脚到路肩边缘连线的综合坡度 3 坡脚状态指坡脚的地物构成，如乱石、河流、湖泊、土地等 4 重要构造物指车辆翻下边坡时有可能撞到的油库、公路等重要构造物 注：表中所列边坡均指下边坡而言 图2 5 路侧地形四要素示意图 2 2 2 路侧地形与事故伤亡关系分析1 1 9 】 通过对部分事故资料进行统计分析，来分析路外地形状况对人员伤亡的影响程度。 由于数据量的局限，本文以定性分析为主，辅助以定量分析。 1 边坡高度与乘员伤亡的关系 表2 5 是坠落山崖事故中人员的伤亡比例统计，可以看出： ( 1 ) 坠崖的死亡率大致在4 0 左右，受伤率大致在5 0 以上，伤亡率在9 0 以上； ( 2 ) 边坡高度在l o m 以下的死伤率明显低于l o m 以上的死伤率： ( 3 ) 每起事故的死伤人数随着边坡高度的增大而增大，说明高边坡路段更容易造成 群死群伤。 表2 5 陡崖路段坠车事故伤亡人数统计 1 6 长安大学硕上学位论文 总事死亡 受伤 边坡高死亡受伤伤亡合计 人故人数 人数 度( m ) 人数 人数 人数 数数人f 起人| 诞 f 时，车辆加速下移；当f f 时， 车辆减速下移。因此，当坡度较小时，车辆自重沿坡面的分力较小，车辆下移的速度逐 渐减慢，直到停止；当坡度较大时，车辆自重沿坡面的分力较大，车辆下移的速度逐渐 加快，直至翻滚到坡低或受到其他阻力时才能停止。因此，坡度越大，对乘员伤害越大。 图2 6 车辆受力示意图 坡脚状态与乘员伤亡的关系 坡脚状态主要有土地、树林、乱石、水流等，其中乱石硬度较