（交通运输工程专业论文）公路安全保障技术研究.pdf

摘要 近年来，我国道路交通事故越来越多，交通安全问题越来越严重，已成为社会关 注的焦点问题。在全世界发达国家和一些发展中国家道路交通事故处于下降的情况 下，国内道路交通事故发生率仍处于上升状态，因此对预防交通事故的研究是非常必 要的。 论文以道路系统为研究对象，应用道路和交通工程原理，采用系统论方法对道路 交通事故发生原因进行系统分析，研究影响公路安全的因素，并从工程技术角度出发， 对公路设计因素、交通工程及沿线设施、其他运营因素、外界因素等各个方面对安全 的影响程度进行分析，并针对几种事故多发点的道路特性和交通特性进行调查归纳， 提出了连续长大下坡路段安全保障技术、公路路侧安全评估及防护、公路隧道进出口 运行安全研究、公路平交路口交通安全技术等我国新建、已建公路典型路段的安全保 障技术，以期对我国目前全力推广实施的公路安全保障工程技术起到积极的引导作 用。 最后通过具体的安保工程案例，来阐述安保工程方案的设计、安保工程的具体实 施和管理措施，用实际的实施效果来说明通过实施安保工程，完成全国国省干线公路 上的急弯、陡坡、视距不良、路侧险要等路段的综合整治工作，最大程度的减小公路 交通事故伤害，降低事故死亡率，为人民群众的生命财产安全提供保障。 关键词：交通安全交通事故公路安全保障工程 a b s t r a c t i nr e c e n ty e a r s ，m o r ea n dm o r eo fo u rr o a dt r a f f i ca c c i d e n t s ，t r a f f i cs a f e t yi s s u eh a s b e c o m em o r es e r i o u s 。i nt h ed e v e l o p e dc o u n t r i e sa n ds o m ed e v e l o p i n g c o u n t r i e sa r o u n dt h e w o r l di nr o a dt r a 墒ca c c i d e n t si nt h ec i r c u m s t a n c e s ，t h ei n c i d e n c eo fd o m e s t i cr o a dt r a f f i c a c c i d e n t ss t i l lr i s i n gs t a t e ，a n dt h e r e f o r et h es t u d yf o rt h ep r e v e n t i o no ft r a f f i ca c c i d e n t si s v e r yn e c e s s a r yo nr o a ds a f e t yi s s u e si d e n t i f i e dr e s e a r c hp a p e r sc o n t e n t p a p e r st ot h er o a ds y s t e ma u sa no b j e c to fs t u d y , a p p l i c a t i o no fr o a d sa n dt r a f f i c e n g i n e e r i n gp r i n c i p l e s ，u s i n gs y s t e m sa p p r o a c ht or o a dt r a f f i ca c c i d e n t sc a u s ef o rs y s t e m a n a l y s i sa n dt h ei m p a c to nh i g h w a ys a f e t y , f r o mt h et e c h n i c a la n de n g i n e e r i n gp o i n to fv i e w , h i g h w a yd e s i g n ，t r a f f i ce n g i n e e r i n ga n dr a i l w a yf a c i l i t i e sa n do t h e ro p e r a t i o n a lf a c t o r s ， e x t e r n a lf a c t o r s ，s u c ha sv a r i o u sa s p e c t so ft h es e c u r i t yi m p a c ta n a l y s i sa n ds e v e r a li n c i d e n t s a g a i n s tm u l t i p l ec h a r a c t e r i s t i c s o ft h er o a da n dt r a n s p o r tc h a r a c t e r i s t i c s i n v e s t i g a t i o n s u m m a r yac o n t i n u o u sg r o w t hp a t ho fs e c u r i t yt e c h n o l o g ys i d eo fh i g h w a ys a f e t ya n d p r o t e c t i o n ，h i g h w a yt u n n e lr u n n i n gs a f e t y , h i g h w a ys a f e t yi n t e r s e c t i o n so u rn e wt e c h n o l o g y , h i g h w a yc o n s t r u c t i o nh a sb e e nt y p i c a ls e c t i o no ft h es e c u r i t yt e c h n o l o g y , w i t hav i e wt ot h e c u r r e n te f f o r t st op r o m o t et h ei m p l e m e n t a t i o no ft h er o a ds a f e t ye n g i n e e r i n ga n dt e c h n i c a l s u p p o r tt op l a ya na c t i v er o l ei ng u i d i n g f i n a l l y , b ye n u m e r a t e dt h es p e c i f i cs e c u r i t yp r o j e c t sc a s e s t oe l a b o r a t es e c u r i t y e n g i n e e r i n gp r o g r a md e s i g n ，t h es e c u r i t ya n dt h ei m p l e m e n t a t i o no fs p e c i f i cm a n a g e m e n t m e a s u r e s w i t ht h ea c t u a li m p l e m e n t a t i o nt oi l l u s t r a t et h er e s u l t st h r o u g ht h ei m p l e m e n t a t i o n o fs e c u r i t yp r o j e a t s ，c o m p l e t ep r o v i n c i a lt r u n kr o a d so nt h es h a r pb e n d s ，s t e e ps l o p e s ，p o o r v i s i o n ，a n ds t r a t e g i ci nn a t u r es i d eo ft h er o a ds e c t i o n sf o rt h er e n o v a t i o nw o r k ，t h eg r e a t e s t d e g r e eo fh a r mt or e d u c er o a dt r a f f i ca c c i d e n t sa n dr e d u c et h ea c c i d e n tm o r t a l i t y , f o rt h e p e o p l eo ft h es a f e t yo fl i f ea n dp r o p e r t yp r o t e c t i o n k e yw o r d s ：t r a f f i ca c c i d e n t s t r a f f i cs a f e t y h i g h w a ys e c u r i t ye n g i n e e r i n g i i 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：, j - v 五7 年j 月9 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： 加7 年f 月日 砷年厂月毕h穆红 移卜 长安大学工程硕士论文 1 1 问题的提出 第一章绪论 1 1 1 我国公路交通安全现状 公路是交通运输基础设施系统中不可缺少的组成部分，在国民经济发展中发挥着重 要作用。经过近2 0 年的发展，我国交通基础设施系统得到了前所未有的发展。截至2 0 0 6 年底，我国公路里程已达3 4 8 万公里，( 包括从2 0 0 6 年纳入统计的1 5 5 万公里村道) ， 高速公路达4 5 4 万公里跃居世界第二位。中国的公路建设只用十多年的时间就走过了 西方发达国家几十年的发展里程，成绩斐然。但与西方发达国家经过的历程一样，伴随 着经济的迅猛增长，我国的道路交通安全形势也十分严峻。 我国道路交通事故一直以来都居于世界前列，尽管最近两年数量有所下降( 见表1 ) ： 2 0 0 1 年我国因道路交通事故死亡的人数首次超过1 0 万人，达至u 1 0 2 9 3 0 人，此后一直居高 不下；2 0 0 3 年全国因公路交通事故死亡的人数达至u 1 0 4 3 7 2 人，创历史新高，平均每天死 亡2 8 6 人；2 0 0 5 年，全国共发生道路交通事故4 5 0 2 5 4 起，造成9 8 7 3 8 人死亡、4 6 9 9 11 人受 伤，直接财产损失1 8 8 亿元，在全国机动车保有量增长2 0 9 的情况下，全国交通事故 起数、死亡人数、万车死亡率”三下降”，自2 0 0 1 年以来全国交通事故死亡人数首次回落 n l o 万人以下见图1 1 ；2 0 0 6 年，在国民经济预计同比增长1 0 5 的基础上，我国道路交 通事故死亡人数同比下降了9 4 。而同期我国机动车保有量只占全世界的9 左右。以 绝对规模论，中国仍然是世界上道路交通事故次数和事故死亡人数最多的国家。有专家 预测，我国道路交通事故死亡率在未来十年期间仍将在高位徘徊，随着全社会机动化水 平的提高，如不尽早采取行之有效的措施，道路交通事故还可能呈爆发式增长。预防交 通事故，降低交通事故死亡率已经成为我国现阶段一项十分紧迫的任务。 表1 1 全国道路交通事故统计表 事故次数死亡人数受伤人数经济损失 年份 ( 起)( 人)( 人) ( 亿元) 2 0 0 06 1 6 9 7 19 3 8 5 34 1 8 7 2 1 2 6 6 9 2 0 0 17 5 4 9 1 91 0 2 9 3 05 4 6 4 8 5 3 0 8 8 2 0 0 27 7 4 2 1 01 0 9 3 8 15 6 2 2 1 43 3 2 4 2 0 0 36 6 7 5 0 7 1 0 4 3 7 24 9 4 1 7 43 3 7 0 2 0 0 45 1 7 8 8 91 0 7 0 7 74 8 0 8 6 42 3 9 0 2 0 0 54 5 0 2 5 4 9 8 7 3 84 6 9 9 1 11 8 8 0 第一章绪论 图i i 我国近年来道路交通事故发展趋势 112 公路安全保障工程技术研究的目的和意义 基于我国道路交通安全的现状，在短时期内要改变我目交通安全整体水平落后的面 貌是相当困难的。但是，如果采取综台治理措施，加快改善道路安全基础设施的步伐、 加强社会安全防范机制以及进行全员安全教育、使所有交通参与者能自觉遵守交通规 则，道路交通事故的增长势头可以得到控制。为此，研究我国道路交通安全保障技术和 提高道路交通安全整体水平具有重要的现实意义。 公路安全保障工程是指采用交通工程措施，对已建公路及其沿线设施中存在的影响 行车安全的明显隐患进行整治，咀提高公路行车安全性的工程。其主要任务是，对等级 公路中的急弯、陡坡、傍涧( 河、湖、沟) 路段，增设安全防护设施，完善交通标志、 交通标线，改善全国公路的交通安全条件。广义的安保工程不仅针对已建公路，而且包 含了新建公路的安全设计、安全旌工、安全养护管理等全过程。 将道路安全保障工程技术理论应用于公路安保工程的实践中，通过研究道路交通环 境等与道路安全性能的相互关系，根据有关道路交通的实际情况，分析掌握导致交通事 故发生的主要交通设施不完善因素对症下药，对道路与交通设掩进行系统的分析提出 并确定道路设计、修建、养护以及交通控制与管理方面的安全改善措施，为有关部门进 行公路规划、设计、交通控制与管理及工程可行性研究提供依据，并且提出道路交通安 全方面比较典型、成效比较明显的安全保障技术及组织管理措施提高了实施路段的安 全性能，为道路使用者创造了安全、可靠的行车环境并且全面改善实施路段的安全、服 务设施，有效提高了公路行车的安全性和舒适性，极大地丰富和拓展了公路的服务内涵， 切实的维护了广大人民群众的根本利益。 长安大学工程硕士论文 1 1 3 公路安全保障工程前景展望 安保工程是贴近民意，深入民心的工程，它与人类社会最基本的要求一生命息息相 关，是名副其实的生命工程，是以人为本理念的真正体现。进入2 0 0 5 年以来，我国公路 工程技术人员更加理解了安保工程的深刻含意，交通部正草拟下一步行动计划，拟将安 全保障工程作为我国公路交通工作的一项长期重点工作，用相当长的时间，加大投入和 工作力度，以全面提升我国公路交通安全保障能力，达到发达国家九十年代初期的水平。 安保工程不仅是采取工程措施改善安全状况，其更重要的是要把安全、经济、环保 的理念融入到国省道的日常管理养护之中，把其作为保通、保畅紧密相联的一项日常工 作来抓，努力实践安保工程“安全、经济、环保、有效 的理念。安保工程不仅针对山 区公路隐患路段，而是融安全、环保、可持续性发展理念，全面提高全国国省道干线公 路管理养护水平的一项基础性工作。 安保工程不仅关注山岭重丘区，平原地区也是安保工程重点示范和实施的区域。平 原地区平面交叉路口和穿村镇路段的处治，路网标志系统的综合整治等工作，既是安全 保障工程的重点，也是全面提高国省道干线公路管理养护水平的重要组成部分。 安保工程应重视新建、大中修等工作的安全保障与日常养护相结合，在前期工作中 充分考虑到管理养护的需求并予以完善，建设阶段就充分贯彻交通部推广的“安全、环 保、节约 建设新理念和安全保障工程“针对性、宽容性、创造性 的处治理念，建设 与日常管理充分配合结合，提高我国干线公路建设管理水平。 安保工程倡导主动引导、预防事故发生，综合处治、努力降低事故伤害程度到被动 防护的三步曲，因而实际工作中应拓展思路，不能仅想到防护工程，而应从新建公路设 计开始，从全面提升公路保通、保畅、安全、舒适水平的角度出发，改善新建公路和改 建公路的交通安全状况。 主动引导，努力保证车辆安全行驶，预防事故的发生。标志、标线、视线诱导标、 轮廓标、薄层铺装、太阳能主动发光装置、减速设施、图形化标志等交通工程措施综合 协调使用，使道路使用者对道路了解更全面、更细致，其心里预期与实际相符，达到人、 车、路的和谐相处，避免交通事故的发生。 适度防护，指在交通事故发生后如何最大限度地保护人员的生命，这是公路防护的 重点。应考虑公路的功能、主流车型与交通量大小，根据以往事故的主要类型与特征， 进行适度的防护。防护设施应考虑与周围景观的协调，从结构、色彩、与人与自然的亲 和性、安装使用的成本、维护的工作量等重要因素考虑，设置不同的防护设施。 3 第一章绪论 主动引导、适度防护都体现着宽容性设计的思想。公路是人们生活出行的载体，公 路应该是安全的、通畅的、高效的。公路的宽容性体现在：首先，尽可能减少事故的发 生；其次，即使发生交通事故，尽可能减少硬性碰撞以减轻交通事故的伤害程度：第三， 在环境条件不能满足前二种情况下，使用护栏进行保护，避免产生更大的事故或伤害。 公路安保工程不能仅局限于已建公路的安全防护上，而要以实施安保工程为契机， 通过安保工程技术研究，提升公路设计、施工、养护管理理念，进一步细化公路安全设 计标准，提高公路自身的安全保障能力。 1 ，2 国内外研究和实施概况 1 2 1 国外公路安保工程研究和实施概况 随着道路交通安全形势日益严峻，各国在交通安全领域开展各种形式的技术研究 工作，对道路安全保障工程的实施起到了积极的促进作用。早在1 9 6 6 年，美国颁发了 公路安全法令和汽车措施法令，并成立了联邦运输部下属的“国家公路安全局， 1 9 6 7 年a a s h t 0 发表了委员会报告“考虑公路安全的公路设计与操作实践”，并经扩充 和改版，形成了道路安全设计和操作指南。对扼制和改善道路安全条件起到了积极 的作用。 美国在交通安全设施法规方面一直处于世界领导地位，欧盟制定相关法规时亦以美 国为主要参考对象。美国n c h r p 3 5 0 ( n a t i o n a lc o o p e r a t i v eh i g h w a yr e s e a r c hp r o g r a m 3 5 0 ) 制定于1 9 9 3 年，主要精神是为提供更安全的道路环境而制定的高标准检核规定。该规 定于1 9 9 8 年全面实施，包括道路经常使用的钢板护栏、混凝土护栏、护栏起点之防护、 碰撞缓冲设施、车辆后端防护以及其他施工区域等各种安全设施使用的安全规定，以实 现安全道路环境的目的。目前美国各新建道路必须按照n c h r p 3 5 0 安全标准设置，既有 道路则规定更新设施时必须完全依照此标准执行。 道路安全设施设计指导手册( a a s h t or o a d s i d ed e s i g ng u i d e ) 于2 0 0 2 年3 月修 订完成，详细描述道路设计时针对不同几何条件的安全设施布置位置。手册中呈现的各 种安全设施种类、形式供设计时选择，且皆符合n c h r t 相关道路安全检测的规定，如各 种标志、路肩护栏、中央分隔带等。 交通控制设施手册m u t c d ( m a n u a lo nu n i f o r mt r a f f i cc o n t r o ld e v i c e ) 于2 0 0 3 年1 1 月修订完成。主要提供城市、一般公路、高速公路等不同情况下施工区域安全设 施的步设规定。包括封闭性或移动性施工区域的安全设施的布设、距离等都有相当完整 的规定。即使通过n c h r p 3 5 0 规定的设施必要时也要通过该检核规定。 4 长安大学工程硕士论文 澳大利亚在1 9 9 2 年就制定了国家道路安全战略和国家道路安全行动规划，在道路 安全保障方面进行了大量的研究工作，除了对已有道路和发生的交通事故进行分析和研 究，从驾驶员行为、道路设施与环境和车辆安全性能等方面加以改善外，还较早地开展 了“道路安全评价工作，并形成了规范和制度。 1 2 2 国内安保工程研究和实施概况 我国在2 0 0 4 年初全国交通工作会议上，正式提出用三年时间在我国大陆实施以“消 除隐患、珍视生命”为主题的公路安全保障工程，对国省干线公路上的急弯、陡坡、视 距不良等路段开展以交通工程措施为主要手段的综合整治，改善安全防护设施，为行车 安全创造条件，促进公路交通的可持续发展。在此基础上，我国交通部以交通部公路科 研所安全研究中心为依托成立了“公路安全保障工程技术组，专门负责这项工程的技 术研究和技术支持工作，并于2 0 0 4 年3 月初，制定并下发了公路安全保障工程实施方 案，提出了实施路段的判定标准和技术规定，确定了实施目标、工作任务和实施步骤， 提出了保证措施。2 0 0 4 年4 月下旬，试验段的实施工作基本完成。此外，根据国内外相 关技术资料和试验段积累的经验，交通部组织编制了公路安全保障工程实施技术指 南，作为我国交通系统开通安全保障工程的技术准则。 以下就主要安全保障技术的发展状况进行详细的论述： 1 连续长大下坡路段安全保障技术 由于连续下坡路段频繁发生重大交通事故，引起了各级主管部门和社会各界的极大 关注，国内交通部门已经开始了相关的研究。在修订公路工程技术标准( j t j 0 0 1 9 7 ) 的过程中，以“公路纵坡坡度与坡长限制”为专题开展了专项研究，课题由交通部公路 科学研究所承担，并于2 0 0 3 年6 月完成了研究报告，并通过了评审。该研究对坡度、 坡长对交通安全的影响进行了详尽的分析。 在工程实践中，我国科研和技术人员也逐渐认识到避险车道是连续长大下坡有效的 工程措施。1 9 9 8 年，北京八达岭高速公路设置了国内第一条避险车道，在一定程度上 取得了一定效果。近年，避险车道数量大幅度增长，据统计，现国内的避险车道的数量 将近2 0 条。但国内避险车道相关的研究很少，相应的规范或指南还没有出台。目前， 我国避险车道设置在线形、材料、减振等附属设施还存在着问题，给使用避险车道的司 机和车辆带来了事故隐患。目前我国避险车道大都能起到使失控车辆从主线分流的目 的，保证了主线其它车辆的安全；但是并没有保证驶入避险车道驾驶员的安全，虽然这 5 第一章绪论 与车辆超速、超载等因素有很大的关系，但和设计中没有正确选用避险车道设计参数也 有着密切的关系。避险车道设置的规范或指南亟需出台。 2 公路路侧安全防护技术 我国的研究人员也对路侧与交通安全问题进行一些研究： 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。 交通部公路所唐诤诤( 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。 今后，路侧安全的发展方向为：正确地设置和维护路侧安全设施的研究仍须优先考 虑，它和安全设施的复杂性密切相关：将新材料应用到路侧设计中，比如合成材料、高 强度混凝土、可回收橡胶和塑料等等；护栏设计要保证野外性能的前提下符合成本效益； 碰撞试验条件要符合实际行车情况；发展野外性能评估程序，对防护设施进行恰当的评 估。 3 公路隧道安全进出口防护技术 国内，在隧道进出口线性设计方面，四川省公路设计研究院的李玉文从公路隧道运 营通风、行车安全、隧道施工的角度，论证并阐述了隧道设计纵坡与前三者的关系，从技 术可行、经济合理、实施可能的角度，提出了公路隧道的最大设计纵坡可控制在4 以 内，特殊困难的短隧道( 5 0 0 m 以内) 可不受此限。 中交第二公路勘察设计研究院的殷瑞华、朱光仪，通过对现行标准公路工程技术 标准( j t j 0 0 1 9 7 ) 和公路隧道设计规范( j t j 0 2 6 - 9 0 ) 的研究和分析，指出其针对隧 道洞口的平纵线形以及洞口与洞外的路线线形连接的相关规定模糊性较大的问题，并阐 述线形与行车安全的关系，以使隧道的线形设计更为合理。 北方交通大学土木建筑工程学院的李兴高，刘维宁研究了各国矿山法公路隧道防排 水问题的现状，分析了中国公路隧道防排水存在的几个问题，指出防水不是目的，应将 6 长安大学工程硕士论文 公路隧道结构的防排水设计与结构的受力、耐久性、安全防灾、通风、维修等问题的设 计综合起来考虑，以达到从优化结构保障运营安全和延长使用寿命的设计目的，并推荐 了三种断面形式。 国内也已经认识到研究隧道路面防滑措施的重要性。并且已经开始着手这方面的研 究和实践。位于山西晋城一阳城高速公路k 5 + 8 9 0 一k 7 + 7 5 8 处的牛王山隧道就已经进行了 路面防滑方面的探索。通过对牛王山隧道混凝土路面的纵向刻槽处治后，大幅提高了隧 道混凝土路面的构造深度和抗滑性能。在从2 0 0 0 年4 月处治完毕至7 月的3 个月时间 内，牛王山隧道内没有发生一起交通事故，处治及管理措施取得了成效。 我们国家行业标准j t j 0 2 6 1 - 1 9 9 9 中有关于公路隧道照明设计的规定，但其对于隧 道进出口外亮度l 2 0 ( s ) 的规定没有充分考虑我国幅员辽阔带来的纬度、气候等影响， 现行的设计规范会带来隧道照明工程投资和运营成本的浪费，因此有必要研究不同地理 条件、不同气候条件下隧道进出口的照明。 4 平交路口安全改善技术 在道路交叉口安全方面，具有代表性的有上海市工程建设规范城市道路平面交叉 口规划与设计规程，城市道路交通设计指南，道路交通安全学， 道路交通 安全，以及一系列交通设计实践中的研究，归纳为线性要求、视距要求、保障行人等 弱势交通群体的通行权、分离快慢交通流、不同方向的交通流，分离冲突点、渠化、减 少冲突点、控制相对速度、保证信号灯控制下的交通安全等方面。 5 关于标志标线设置有效性的研究 到2 0 世纪末，随着g b 5 7 6 8 - - 1 9 9 9 的颁布，国内掀起了标志应用研究的热潮，出现 了大量以标志板面设计、新型标志的设计方法、标志效果量化评价和标志的标准化的论 文。其中，刘喜平、张于良、靳航的”高速公路交通标志版面设计”通过对高速公路交 通标志形状、颜色、图案、文字以及标志版面的尺寸、反光材料的选择等方面进行分析， 指出了我国高速公路交通标志版面设计中存在的问题，并且提出了较为合理的标志版面 设计方法；刘西、张侃的”道路交通标志的量化评价方法”提出测量标志平均信息量是 确定图标是否有效可靠的方法，并对1 1 9 个图形编码方式的交通标志进行了信息量的测 量；吴庆妍，冯毅，吴廉尉，姜永恒的“远程控制可变限速标志的设计”根据需要，按照 交通法规规定的外形尺寸、标志状态，采用m c s - 5 1 单片机和无线通讯技术，设计了远 程控制可变限速标志。使控制人员在中心控制室或收费站就能实施远程控制，就新型交 通标志的设计开发进行了深入探讨。 7 第一章绪论 综上所述，目前国内外交通工程领域对交通标志和安全设施方面的研究，大多还局 限在对标志外观尺寸、颜色搭配、信息表述形式以及设施结构等方面，如驾驶员个人特 性与交通标志视认性之间的关系，但鲜有从人机工学和交通流理论的角度去分析各类交 通标志和安全设施对驾驶行为的影响途径。在交通标志和安全设施效果分析上，局限于 实地观测与调查统计，往往要花费大量的人力、物力和财力，在有些情形下是危险的甚 至是不可能的，缺乏有效的交通标志和安全设施人机效率度量方法。 1 3 主要研究内容和技术路线 1 3 1 论文研究的主要内容 论文以道路系统为研究对象，应用道路和交通工程原理，采用系统论方法对道路交 通事故发生原因进行系统分析，研究影响公路安全的因素，并从工程技术角度出发，对 公路设计因素、交通工程及沿线设施、其他运营因素、外界因素等各个方面对安全的影 响程度进行分析，提出并确定道路设计、修建、养护以及交通控制与管理方面的安全改 善措施，为降低道路事故率，改善道路安全状况提供科学依据。论文结合具体实施案例 对公路安保工程实施效果进行深入分析。研究的关键技术有： 连续长大下坡路段安全保障技术( 含避险车道及配套交通安全设施设计、长大 下坡路段交通工程及管理配套措施) ； 公路路侧安全评估及防护方法； 公路隧道进出口运行安全研究； 公路平交路口交通安全技术、安全设计； 公路事故多发点安全管理技术等。 最后通过具体的安保工程案例，来阐述安保工程方案的设计、安保工程的具体实施 和管理措施，用实际的实施效果来说明通过实施安保工程，完成全国国省干线公路上的 急弯、陡坡、视距不良、路侧险要等路段的综合整治工作，最大程度的减小公路交通事 故伤害，降低事故死亡率，为人民群众的生命财产安全提供保障。 1 3 2 研究技术路线 公路安全保障技术以道路安全系统为中心，以事故信息为基础数据，应用道路与交 通工程的原理，以数理统计等数学方法为理论基础，并结合驾驶行为心理学的分析，通 过研究道路交通环境等与道路安全性能的相互关系，对道路与交通设施进行系统的分 8 长安人学工程硕士论文 析，提出并确定道路设计、修建、养护以及交通控制与管理方面的安全改善措施，为降 低事故率、改善道路安全状况提供科学依据。使广大的交通建设者、管理者、工程技术 人员能够理解最基本的道路安全的意义，可以对道路进行安全性分析，并提供预测和改 进公路安全性的工程方法，用于指导工程实践。 具体的研究思路与技术路线如图1 2 所示： 图i 2 研究技术路线图 9 第二章影响公路安全的因素分析 第二章影响公路安全的因素分析 2 1 交通事故发生原因分析 2 1 1 交通事故发生原因综述 道路交通是人、车、路( 包括环境) 要素构成的复杂的动态系统，它们之间互相依 赖、互相作用，系统状态随着时间的推移和环境的改变而改变。人、车、路被称为道路 交通系统的三要素。三个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，绝对的安全是不现实的，如果将交通事故看着系统的“故障”，道路安全保 障工程的任务就是对“人、车、路、环境”系统作好日常维护，尽可能减少故障和降低 故障的严重性。 道路交通系统的三个要素对事故的影响程度各不相同。对于各个因素在交通事故中 的作用，学术界一直存在较大的争议，美国的t r e a t 和英国的s a b e y 经过对大量事故的 深入研究认为，与道路有关的原因大约为2 8 3 4 ，与人有关的原因占9 3 - - 9 4 。根 据我国道路事故调查统计分析结果，8 0 8 5 的道路交通事故为驾驶员因素造成的， 5 1 0 的道路交通事故为车辆因素造成，仅1 0 甚至更低的道路交通事故与道路因素 有关( 如表2 - 1 所示) ，因此，人是交通事故的核心，影响交通事故的主要因素是人的 因素，同时交通事故产生还与车辆性能、道路条件和环境有关。 表2 12 0 0 2 年我国道路交通事故主要原因统计结果 项目机械故障 驾驶员 非机动车行人道路其它合计 事故数 2 0 9 2 56 7 5 4 4 92 2 1 1 42 1 2 3 89 3 73 2 4 7 47 7 3 1 3 7 比例 2 7 08 7 3 72 8 72 7 40 1 24 2 01 0 0 2 1 2 人的因素与交通安全 人包括驾驶员、行人、骑自行车的人以及乘客，他们是交通的直接参与者；人还包 括运输企业的安全管理人员、汽车维修工人、道路养护人员等，他们是交通的间接参与 者。以上这些人，对交通安全有着直接或间接的影响，但起主要作用的，还是驾驶员和 行人。 驾驶员靠感知、判断和反应机能，操纵汽车在道路上行驶，稍有不慎，就会发生交 通事故。从交通事故的统计资料来看，8 0 的事故责任应该由驾驶员承担。事故的直接 l o 长安大学工程硕士论文 原因，多数是由于驾驶员在观察、判断或操作上发生了错误。而这些错误又是由于驾驶 员心理和生理的因素造成。心理特性是驾驶员心理活动规律的反映，受环境条件和生理 变化的影响，最终反映为驾驶行为。生理特性是指人的各种器官的功能，直接反映驾驶 行为，并与心理特性密切相关，相互制约。驾驶员的心理特性包括感觉、知觉、观察力、 注意力、情绪与情感、意志力、气质和性格。驾驶员的生理特性则包括驾驶员视觉和听 觉两方面，此外，也与驾驶员的反应特性，亦即接受刺激作出反应动作的时间有关。研 究资料表明，疲劳驾驶和酒后驾驶是驾驶员事故责任中的主要因素。 2 1 3 车的因素与交通安全 车的因素是交通安全工程中的一个次要因素。为保证行车安全，汽车必须要有良好 的性能( 制动性能、操纵稳定性能) 、安全的结构，完善的技术状况等。汽车在行驶中 为了保证行车安全，常需要加速、减速或停车，这就要求汽车具有良好的制动性能。汽 车的制动性能与汽车的制动方法、地面附着力、车速、驾驶员反应时间、操纵熟练程度、 制动装置的技术状况、路面状况及汽车的载重量等有关。反映到外在即为制动距离，汽 车的制动距离与汽车的初始速度、最大制动减速度影响巨大，也与制动器起作用的时间 以及制动器的性能等有很大关系，由于汽车长时间制动，制动器的温度上升很快，制动 器温度上升后，制动鼓和制动蹄的摩擦系数下降，制动效能明显衰减。汽车的操纵稳定 性即汽车沿着既定的方向运动的能力，亦即汽车正确地遵照驾驶员通过操纵机构所给定 的方向行驶的能力和抵御外界干扰，保持稳定行驶的能力。汽车的操纵稳定性与交通安 全有着直接的关系，操纵稳定性不好的汽车使驾驶员难以控制，容易跑偏或发生侧滑和 翻倾等。 汽车结构也与交通安全有直接影响。具有安全结构的汽车可以预防某些事故的发 生，或减轻事故的严重性，这方面主要包括汽车的驾驶视野、汽车的前照灯、尾灯和制 动灯、仪表、报警装置等。在汽车安全结构设计方面，目前，车辆的性能得到较大改善， 采用了避免或减轻乘客二次碰撞的结构措施诸如座位安全带、安全气垫、安全玻璃、安 全转向管柱、安全座椅、安全枕、防止伤害乘客的仪表板、防止碰撞起火的结构布局等。 汽车的技术状况对行车安全有着重要影响，特别是汽车的转向装置和制动装置的技 术状况对行车安全影响最大。汽车在行驶过程中，各种零部件之间由于摩擦而发生尺寸、 形状、重量等变化，使配合间隙增大，技术状况发生变化。另外，由于在长期使用中接 受阳光辐射、潮湿、有害气体或化学腐蚀等作用，使材料老化变质，也会导致汽车的技 第二章影响公路安全的因素分析 术状况变坏。对道路交通安全有重要影响的汽车技术状况因素有汽车的转向装置、制动 装置、行驶装置、车轮及轮胎、灯光、喇叭、仪表等。 2 1 4 公路的因素与交通安全 公路( 包括交通环境) 是构成道路交通的三大要素之一，与交通安全有密切关系。 交通环境与“驾驶员一车辆 系统的不协调常常是诱发驾驶员产生操作失误导致交通事 故的重要原因，有时环境因素能直接引发交通事故。与交通安全有密切关系的环境因素 主要有三个方面，即道路状况、交通状况和自然环境。 ( 1 ) 道路状况包括路面状况、道路的几何线形、道路的横断面结构：道路视野、道 路的交叉形式等，他们对交通安全有着直接或间接的影响。 路面的抗滑能力 路面的抗滑能力是指车辆行驶时，车轮与路面之间保持必要的附着系数而不致发生 空转打滑的能力。它直接影响行车的安全。由于车辆行驶的各种工况，如制动、转向、 加减速等都必须依靠来自于路面的力的作用，所以，路面抗滑力不足时驾驶员无法控制 车辆而导致交通事故。车辆的橡胶轮胎与路面间的附着力主要由分子附着引起的剪切变 形、橡胶变形恢复时产生的滞后损耗以及橡胶凝聚力破坏时产生的阻力形成的，因此， 路面的抗滑能力与路面的种类和路面状态有关。各种路面的附着力系数各不相同。路面 状态指路面的潮湿情况、清洁情况等。潮湿状态及路面夹杂有不清洁杂物时会降低路面 的抗滑能力。研究表明，在车速较低的道路上，表面光滑或细粒式路面结构抗滑能力高 于粗粒结构的路面，但在车速较高的道路上，粗粒式路面结构具有较高的抗滑能力。 道路的几何线形 a 、长直线 通过对交通事故的调查发现，有些直线段较长的道路路段上的交通事故率较高。其 主要原因在于过长的直线段易使驾驶员因景观单调而产生疲劳，导致注意力分散、反应 迟缓，一旦遇见紧急情况，常因措手不及而肇事；另外，驾驶员在长直线路段容易开快车， 致使车辆在进入直线路段末段后的曲线部分的速度仍然比较高，若遇到弯道超高不足或 其它偶然干扰，往往导致车辆倾覆或其它类型的交通事故。 b 、弯道 车辆在弯道行驶时，除受车辆自重、牵引力或制动力、行车阻力外，还受横向力作 用，促使车辆向弯道外侧滑移和横翻。离心力与车速的平方成正比，与弯道半径成反比， 1 2 长安人学工程硕士论文 因此，车辆在小半径弯道上作高速行驶时显得最不稳定。由于弯道( 各种不同半径的圆 曲线、竖曲线) 及其组合的多样性，使得弯道对交通安全的影响比较复杂。国内一些高速 公路交通管理部门的事故统计资料表明：一些不易引起驾驶员警觉的弯道路段发生的事 故往往比直线路段多。 车辆在弯道行驶时，各个车轮的轨迹半径各不相同，后轴上的内侧车轮轨迹半径最 小，而前轴上的外侧车轮行驶轨迹半径最大，车辆所占有的行车部分宽度较直线上行驶 时要宽。因此，转弯时弯道是否加宽也对交通安全有重要影响。 c 、坡道 车辆上坡行驶时，牵引力需要克服车轮沿路面的滚动阻力、上坡阻力、空气阻力才 能前行。当坡度过陡，车辆满载行驶时，牵引力往往小于行车总阻力，使车辆发生滑溜 现象，诱发交通事故。车辆下坡行驶时，由于重力作用，可能发生超速行车，容易发生 交通事故。若坡度较大，坡长较长，为控制车速而频繁制动，导致制动器过热使制动效 能降低，甚至制动失效，引发交通事故。 d 、道路线形组合 道路线形是由直线和各种曲线连接而成。当车辆行驶时，从一个路段过度到另一个 路段时，行车条件发生了改变，在这个过程中，驾驶员需要一方面驾驶车辆一方面观察 前方新路段情况，使之适应新的行车条件，这一过程比较复杂，如果道路线形尺寸变化 过大，驾驶员在过度过程中缺乏必要的思想准备，会引起精神过分紧张和情绪上的不稳 定，因而可能导致人一车一路三者协调关系的破坏造成事故。若线形组合变化频繁，必然 增加驾驶者的操纵负担，而且行车轨迹容易偏离车道中线，不利于行车安全。 道路横断面 a 、车道数 交通事故调查表明，单车道公路的事故率较高。同时，车道数过多容易引起行车紊 乱，行人过路不便，驾驶员操纵紧张，调查研究表明，双车道公路的事故率是高速公路 的2 倍，四车道无分隔带的道路事故率是高速公路的4 倍。 b 、车道宽度 车道需要足够的宽度，以保证对向行车、同向超车以及车身与路侧缘石之间的安全 距离，以利行车安全。安全距离随车速提高而应增大。调查表明，双车道公路路面宽度 如大于6 米，其事故率比5 。5 米宽的路面降低很多，但车道过宽，车辆将企图利用富 裕宽度超车，反而会使事故率增加。 第二章影响公路安全的因素分析 c 、路肩 路肩可以阻止非机动车辆以及行人进入机动车道。在通常情况下，路肩较宽可以保 证足够的横向安全距离，增加安全感，同时又给故障车以停靠的地点，不致阻碍交通， 利于机动车安全行驶。研究资料表明，路肩宽度在0 6 米 - - 1 8 米范围内，随路肩宽度 增加，事故率明显减少，超过1 8 米，事故率的减少就不明显了。路肩结构也对安全行 车有重要影响。土路肩与行车道差异过大，容易使跑偏或停靠车辆失去控制发生危险。 道路视距 视距是驾驶者向前所能看见的路线距离。为了保证安全，道路在设计时就应该保证 驾驶员有足够的视距。根据设计规范，车辆在行驶中需要满足的视距有停车视距、会车 视距、超车视距等。 平面交叉口 一般平面交叉口总是汇集了各个方向上的车辆，而且各方向行驶来的车辆存在着许 多潜在冲突点，比如t 型交叉口可能有9 个冲突点，而十字型交叉口可能有3 2 个冲突 点，因此，平面交叉口是交通事故最集中的地方。 交通安全设施 主要指交通信号装置、交通标志标线、道路指示、防护栏、道路照明、中央分隔带、 道路反光镜等，交通安全设施的完善与否也和道路安全存在很大关系。 ( 2 ) 交通条件主要指道路的交通量情况、交通构成以及车辆速度等。 在交通量很小时，车辆之间的距离较大，驾驶员基本不受同向或对向行驶车辆的影 响，可以根据个人习惯选择行车速度，此情况下绝大多数均速车辆能够安全行驶，但超 速车辆极易发生交通事故。当道路上的交通量逐渐增加时，驾驶员的注意力有所集中， 行车谨慎，交通事故略有下降；当交通量继续增加时，车辆大多相互尾随前进，形成了 稳定的交通流，在此情况下，超车车辆的事故率增加；当交通量增加使超车成为不可能 时，车辆间间距大为减少，形成了饱和交通流，车速明显降低，交通事故大为减少。 车速对交通安全产生直接作用。在某一车流中，车辆之间发生挂擦或追尾碰撞事故， 通常是在超车和变速行驶情况下发生的，而车流中出现超车和变速行驶的频数与车流中 各车辆之间的车速差异程度有直接关系。车流中各车辆之间的车速分布的离散程度越 大，出现超车和变速行驶的频数越大，亦即车流中各车辆之间的车速差异程度越大，超 车和变速行驶的机会越多，从而使车流的交通事故隐患越大。 1 4 长安大学工程硕士论文 混合交通也是造成高事故率的主要原因。我国混合交通的特点是，机动车与非机动 车、快速机动车与慢速机动车混合在一条路上行驶，车流中车速分布很分散，会车、超 车和变速行驶的频数很大，事故隐患很多，交通事故率很高。 ( 3 ) 自然环境主要指道路沿线的地形、地貌以及行车的特定环境如高原、山区地 形、行车的气候条件、白昼黑夜等。 交通事故是个系统工程，虽然绝大多数的交通事故是驾驶员的粗心驾驶以及车辆的 技术状况所造成，但也有一成是由困难