（交通运输工程专业论文）高速公路避险车道及安全设施实施技术研究.pdf

t h er e s e a r c ho nt r u c ke s c a p er a m pa n d s a f e t y e s t a b l i s h m e n tp r a c t i c et e c h n o l o g yo n e x p r e s s w a y ad i s s e r t a t i o ns u b m i r e df o rt h ed e g r e eo fm a s t e r c a n d i d a t e ：l ih o n g y i n g s u p e r v i s o r ：p r o f z h a oz h o n g j i e c h a n g a nu n i v e r s i t y , x i a n ，c h i n a mml2眦0 0洲3叭7iiiili帆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：才多l 眵凇刀f 。年6 月。) 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) 讪o 年6 月夕日 力d 年月7 日 摘要 近年来，尽管社会各界对交通安全愈加重视和关心，投入了大量的人力物力来提高 我国道路的安全水平，但交通事故的频发和由此产生的巨大经济损失让我们注意到，我 国的高速公路安全水平仍有很大提升空间。如何尽可能的挽救生命、减少损失仍是人们 关注我国道路安全水平的热点问题。一般来说，公路设计标准等级与交通事故率成反比。 但自1 9 8 8 年我国第一条高速公路通车以来，交通事故数和死亡人数持续上升。2 0 0 7 年， 高速公路交通事故死亡人数大幅攀升，达到5 9 2 5 人，平均每万公里死亡l1 0 5 人，远远高 于二、三级公路每万公里的死亡水平，而国外高速公路死亡事故仅为普通公路的1 3 1 2 。 作为连接大西北的重要枢纽，甘肃省在我国公路交通网络中占有重要位置。截至目 前，甘肃省国道、省道占全省公路总里程的四分之一，高速公路事故形势十分严峻。其 中比较突出的问题是避险车道，交通标志标线等安全设施设置不合理。针对甘肃省公路 安全设施实施中存在的问题，文章在交通事故调研分析的基础上，从避险车道使用中存 在的问题入手，研究了避险车道的位置选择、角度、长度、坡度等参数的设计方法；针 对交通标志设置方面存在的问题，提出了以运行速度为基础的交通标志设置方法，并对 几类交通标志的设计方法提出合理建议；同时，针对甘肃省高速公路上的长下坡、隧道 洞口、村庄密集路段车辆行驶速度过快易发生事故的问题，提出了采用视觉标线来降低 车速的方法。以期能改进公路安全设施设计与应用现状，为车辆行驶和沿线群众提供更 好的安全保障。 关键词：高速公路；安全设施；避险车道；标志；标线 a b s t r a c t i nc h i n a , r e c e n t l y , a l t h o u g hal a r g ea m o u n to fm a n p o w e ra n dm a t e r i a lr e s o u r c e sh a v e b e e ni n v e s t e dt oi m p r o v er o a ds a f e t yo fo u rc o u n t r y , t h ef r e q u e n c yo ft r a f f i ca c c i d e n ta n di t s e c o n o m i cl o s s e sl e to u ro u rk n o w nt h a tt h eh i g h w a ys a f e t yl e v e ls t i l lh a sal a r g es p a c eo f a s c e n s i o n it 7s s tillah o tis s u e st h a tp e o p l ep a ya t t e n t i o nt oo u rl e v e lo f r o a ds a f e t yo fh o w t os a v eal i f ea n dt or e d u c et h el o s s e sa sp o s s i b l e g e n e r a l l ys p e a k i n g ，t h eh i g h w a yd e s i g n c r i t e r i ar a t i n gi si n v e r s e l yp r o p o r t i o n a lt ot r a f f i ca c c i d e n t s s i n c e19 8 8 ，c h i n a sf i r s th i g h w a y w a sr u n n i n g t r a f f i ca c c i d e n t sa n dt h ed e a t ht o l lc o n t i n u e st or i s ei n2 0 0 7t h ed e a t ht o l lo f t r a f f i ca c c i d e n t so nh i g h w a yw a su pt o5 9 2 5 ，110 5p e o p l ed i e de v e r yt e nt h o u s a n dk i l o m e t e r s o na v e r a g e ，w h i c hi sf a rh i g h e rt h a nt h el e v e lo fc o m m o nr o a d t h i si sq u i t ed i f f e r e n tw i t h c h a r a c t e r i s t i c so fw e s t e r nc o u n t r i e s ，i tw a ss a i dt h a tn u m b e ro ff a t a la c c i d e n t so ff o r e i g n h i g h w a yi so n l y1 3 - 。1 2o ft h a to f o t h e rr o a d a sa ni m p o r t a n tc o n n e c t i n gi nn o r t h w e s t ，g a n s up r o v i n c eo c c u p i e sa ni m p o r t a n tp o s i t i o n i nr o a dt r a f f i cn e t w o r ko fo u rc o u n t r y s of a r , n a t i o n a lr o a da n dp r o v i n c i a lr o a da c c o u n tf o r o n ef o u r t ho ft h et o t a l ，t h es i t u a t i o no ft r a f f i ca c c i d e n to nh i g h w a yi ss e r i o u s t h em a i n d i f f i c u l t i e sa n dp r o b l e m si ss e t t i n gu n r e a s o n a b l eo nt r a f f i cs a f e t yf a c i l i t i e ss u c ha st r u c k e s c a p er a m p ，r o a ds i g n sa n dr o a dt r a f f i cm a r k i n g f o rt h ee x i s t i n gp r o b l e m so fr o a ds a f e t y f a c i l i t i e si ng a n s up r o v i n c eb a s e do na n a l y s i so ft h et r a f f i ca c c i d e n ti n v e s t i g a t i o n ，t h i sp a p e r s t u d i e dt h ed e s i g nm e t h o do ft h ep a r a m e t e r ss u c ha st h ep o s i t i o ns e l e c t i o n ，s l o p ea n g l e ， t h el e n g t ho ft h eh e d g el a n e s f o rt h ee x i s t i n gp r o b l e m so ft r a f f i cs i g ns e t t i n g s ，b a s e do ni nt h e r u n n i n gs p e e d ，i tp u t sf o r w a r dt h em e t h o do f t r a f f i cs i g n ss e t t i n g sa n dp u t sf o r w a r dr e a s o n a b l e s u g g e s t i o n so fs e v e r a l sd e s i g nm e t h o do ft r a f f i cs i g n s ，a tt h es a m et i m e ，f o rt h ep r o b l e mo f f i e q u e n c yt r a f f i ca c c i d e n to fh i g h w a yt u n n e l ，t h el o n gd o w n h i l l ，v i l l a g ep o p u l a t e di ng a n s u p r o v i n c e ，i tp u t sf o r w a r dt h em e t h o dt or e d u c et h es p e e db yv i s u a ll i n e h o p i n gt oi m p r o v e r o a ds a f e t yf a c i l i t i e sd e s i g na n da p p l i c a t i o ns t a t u s ，p r o v i d eb e t t e rs e c u r i t yf o rv e h i c l ea n d a l o n gt h em a s s e s k e yw o r d s ：h i g h w a y s ；s a f e t ye s t a b l i s h m e n t ；t r u c ke s c a p er a m p ；s i g n s ；m a r k i n g 目录 第一章绪论1 1 1研究背景1 1 1 1 我国公路建设成就1 1 1 2 我国道路交通安全现状2 1 2 国内外公路安全技术的现状及发展趋势5 1 3 本课题研究的意义9 1 4 本文的框架和主要的研究内容1 0 第二章高速公路避险车道设计1 1 2 1 避险车道概述1 l 2 1 1 避险车道的定义、类型及设计内容1 1 2 1 2 避险车道的两种设计思想1 2 2 2 避险车道位置确定方法1 3 2 2 1 车辆失控的原因分析1 3 2 2 2 避险车道位置确定方法l5 2 2 3 与主线夹角的确定2 0 2 3 避险车道长度和坡度的计算方法2 0 2 3 1 基本计算公式2 1 2 3 2 入口速度的确定2 2 2 3 3 制动床填料选择2 8 2 3 4 车道坡度的选择范围2 9 2 3 5 车道长度的确定3 0 2 4 避险车道附属设施设计要求3 0 2 4 1 车道宽度确定3 0 2 4 2 引道设计31 2 4 3 端部处理3 2 2 4 4 附属设施设计3 4 2 4 5 避险车道养护与管理3 4 2 5 本章小结3 5 第三章高速公路交通标志设置3 6 3 1 公路交通标志设计现状3 6 3 1 1 交通标志的类别j 3 6 3 1 2 目前交通标志设置存在的问题3 6 3 2 高速公路交通标志设置方法3 9 3 3 基于车辆运行速度的交通标志设计方法4 3 3 3 1 运行速度的概念4 3 3 3 2 运行速度的计算方法5 1 4 3 3 3 3 标志设计方法4 7 3 4 本章小结4 9 第四章视错觉标线在高速公路中的应用。5 0 4 1 视错觉原理简介5 0 4 2 高速公路视错觉标线设计5 4 4 2 1 宽度视错觉标线5 4 4 2 2 立体视错觉标线5 6 4 3 本章小结6 0 第五章应用实例分析6 1 5 1 避险车道设计实例及分析6 1 5 1 1 避险车道设计6 l 5 1 2 对现有避险车道的分析6 4 5 2 交通标志设置实例及分析6 6 5 3 视错觉标线应用实例6 9 5 4 本章小结7 l 结论及建议7 2 参考文献7 3 致 谢。7 6 长安大学硕十学位论文 1 1 研究背景 第一章绪论 高速公路是全封闭、多车道、具有中央分隔带、全立体交叉、集中管理、控制出入、 多种安全服务设施配套齐全的高标准汽车专用公路，具有线性指标高、路面质量好、无 行人和非机动车干扰等特点，高速公路以快捷、安全而在国民经济建设和日常生活中起 着重要的作用。 无论在设计、建造，还是交通管理方面，高速公路都具有得天独厚的有利条件，理 应是最安全的，然而事实并非如此，我国的高速公路的整体安全性能却令人担忧。尤其 在西部地区，受地形、地貌的限制，存在大量的长大下坡及隧道，导致交通事故频繁发 生，造成大量的经济损失和人员伤亡。 、 1 1 1 我国公路建设成就 自1 9 8 8 年1 0 月我国第一条高速公路沪嘉高速公路建成通车，我国高速公路 从无到有，总体上实现了持续、快速和有序的发展。截至2 0 0 9 年底，全国高速公路通 车里程6 5 万公里，国道1 5 9 万公里，省道2 6 6 万公里。高速公路的快速发展，极大 提高了我国公路网的整体技术水平，改变了人们的出行习惯，优化了交通运输结构，促 进了交通运输业的发展，沟通了沿线地区与大城市、交通枢纽、工业中心的联系，改善 了交通投资环境，增加了吸引力，缩短了产销两地的时空距离，减少了商品交换的运输 费用和时间，有力地促进了我国经济发展和社会进步。2 0 0 4 年底正式公布的国家高 速公路网规划确定了我国约8 万5 千公里的高速公路总规模，将形成“首都连接省会、 省会彼此相通、连接主要地市、覆盖重要县市 的全国高速公路网络。届时，高速公路 将会在我国交通和经济社会生活中发挥更加重要的作用。可以预见，今后1 0 至2 0 年， 我国高速公路的建设仍将会保持较高的增长速度。 高速公路的飞速发展不但改变了我国公路事业的落后面貌，大大缩短了我国同发达 国家之间的差距，同时也彻底改变了我国公路运输的经济特性。主要表现在汽车运输的 经济运距明显延长，公路运输所发挥的作用正在由过去单纯的短途转运向承担中长途快 速运输转变，从而使我国综合运输的分工更趋合理，为我国综合运输及经济发展、社会 进步发挥了巨大的推动作用，其深远影响已经渗透到全社会的各个层面。据统计，2 0 0 7 年，全社会完成公路客运量2 0 5 0 7 亿人、旅客周转量11 5 0 6 7 7 亿人公里，分别比上年 第一章绪论 增长1 0 2 和1 3 6 ，增速分别加快0 6 个和4 6 个百分点。2 0 0 7 年，全社会完成公路 货运量1 6 3 9 4 亿吨、货物周转量l1 3 5 4 6 9 亿吨公里，分别比上年增长1 1 8 和1 6 4 ， 增速分别加快2 5 个和4 2 个百分点。 1 1 2 我国道路交通安全现状 随着我国经济建设的高速发展，道路交通运输业在我国经济发展的过程中发挥着越 来越重要的作用，但同时伴随了大量的严重交通事故的发生，给我国的安全生产带来了 严重影响，给人民的生命和财产造成了严重损失。尤其是近年来，随着国民经济的发展 和变化，机动车保有量迅猛增加，客货运量剧增，公路建设和安全保障措施的滞后发展， 交通事故有愈演愈烈的趋势，2 0 0 0 年以来，每年车祸死亡人数超过1 0 万人，受伤人数 超过5 0 万人，直接经济损失超过2 0 多亿元。 交通事故是世界性的严重社会问题，世界卫生组织的报告指出，全世界每年死于道 路交通事故的人数超过1 2 0 万，平均每天有3 2 0 0 多人死于交通事故。除了死亡，每年 因交通事故受伤者高达5 0 0 0 万，道路交通伤害成为全球疾病和伤害负担的第九大原因， 更为严峻的是，如果不采取加倍的努力并开展新的道路安全行动，预计2 0 0 0 年到2 0 2 0 年之间全球道路伤亡总数将上升6 5 左右，中低收入国家的死亡人数将增加8 0 ，交通 伤害将成为全球疾病和伤害负担的第三大原因。因此，道路交通事故己成为“现代社会 的第一公害 。道路交通事故是全世界范围内受到普遍关注的社会问题，交通事故的伤 亡与战争、疾病和自然灾害一样，严重地危害人类的生命安全，交通安全成为各个国家 新的世纪所面临的挑战性问题之一。 改革开放以来，我国道路交通与车辆发展取得了前所未有、举世瞩目的伟大成就， 公路交通运输基础设施也得到了前所未有的发展，公路路网结构得到了较大的改善，国 省道高速逐渐由高等级公路构成，公路交通的瓶颈制约和全面紧张状况得到缓解。公路 通车里程迅猛增长，2 0 0 9 年底，全国公路总里程达3 8 6 0 8 万公里，比上年末增加1 3 0 7 万公里。其中，国道1 5 8 5 万公里，省道2 6 6 0 万公里，县道5 1 - 9 5 万公里，乡道1 0 1 9 6 万公里，专用公路6 7 2 万公里，村道1 8 3 0 0 万公里，分别比上年末增加0 3 2 万公里、 0 2 8 万公里、0 7 2 万公里、0 8 4 万公里、减少3 9 公里和增加1 0 9 1 万公里。 随着经济的快速发展，中国的机动化进程的加快，随之而来的是日益严峻的道路交 通安全形势。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 0 0 1 - 2 0 0 4 年，中国道路交通事故死亡人数连续4 年超过l o 万人，而且事故致死率比欧洲发 2 长安大学硕上学位论文 达国家要高出1 0 倍以上，经济损失更加惊人。2 0 0 5 年虽降至1 0 万以下，但基数仍然很 大。当前中国仍处于交通事故的高发期，交通安全的形势十分严峻。 对于公路来说，2 0 0 5 年，全国公路上发生交通事故2 7 2 8 4 0 起，造成7 6 6 8 9 人死亡， 分别占总数的6 0 6 和7 7 7 ，其中高速公路上交通事故造成6 4 0 7 人死亡，占总数的 6 5 ，比2 0 0 4 年上升2 8 ；2 0 0 5 年全国共发生的4 7 起特大交通事故中，在公路上发 生4 4 起，造成7 4 6 人死亡，分别占总数的9 3 6 和9 2 3 ，其中高速公路上发生1 0 起。 根据相关部门事故资料的统计，我国7 0 的事故发生在二级以下的公路。 n w 十“” h 一? w j n ”* “” q m _ _ ”m 1 - - - 。_ 。”_ ”_ _ m - v _ “* _ m _ ”一l t w m y m m n h 我稠交通搴敞协年伤屯数据 - 参效毽绞 m 梵上、致 _ t 崆惕，、缝 厂 ， 、p 一 一 _一一 -一 一一 - - 一一 一一 一 ! 婴! ! ! 墅! 塑! ! 墼! 1 9 5 4 。! 照t 理堕! 塑! ! ! 矍! 照一! 嬲| 鲤l 婴竖。型! 嫩! 毅。曼2 0 0 6 一! 婴 图1 1 我国历年交通事故数及伤亡图 从上述数据可以看出，2 0 0 1 2 0 0 3 年我国道路交通死亡人数己经连续三年超过1 0 万人，2 0 0 4 2 0 0 7 年死亡人数虽然未到1 0 万人，但绝对数仍然很大，已连续多年高 居世界第二。据估计全世界每年约有1 2 0 万人死于道路交通伤害，而我国的交通事故 死亡人数就占全世界事故死亡人数近十分之一。如果再将汽车保有量、道路长度和交通 量等因素考虑进去，我国的交通安全状况更令人堪优。近年来，道路交通安全形势异常 严峻，死亡人数增长较快，自2 0 0 1 年以来，连续3 年交通事故死亡人数超过1 0 万人， 平均每天死亡3 0 0 人，我国汽车保量只占世界的2 ，道路交通事故死亡人数却占世界 的1 0 左右，高居世界第一。 发生在公路上的事故，一、二、三级公路已成为交通事故的高发区。2 0 0 5 年，一、 二、三、级公路共发生道路交通事故1 9 7 7 5 8 起，造成5 6 7 8 3 人死亡，2 1 3 3 0 7 人受伤， 分别占公路事故总数的7 2 5 、7 4 和7 2 7 ，而一、二、三级公路占公路总里程的3 2 7 。 3 哪 咐 啪 獬 晰 啪 嘴 撇 咖 。 吣 鲫 呻 鲫 鲫 9 8 ， 5 5 3 2 蕾 第一章绪论 各等级公路占公路总里程的百分比、各等级公路上事故占公路事故的百分比见表1 1 表1 1 公路里程百分比及事故百分比 公路等级高速公路一级公路二级公路三级公路四级公路等外公路 次数 6 7 1 2 5 3 4 12 5 91 0 01 0 8 死亡人数 8 41 2 23 6 22 5 79 18 4 里程 2 12 01 2 81 7 94 7 71 7 5 现有国省道对应各技术等级有多少里程很难统计，经调研，部分地区国省道达n - - 级及以上技术等级，还有一些山区的国省道是三级公路。根据相关部门事故资料的统计， 我国7 0 0 5 的事故发生在二级以下的公路。 我国对交通安全设施系统的研究始于2 0 世纪8 0 年代，初期主要结合我国国情和道 路交通特点，对交通安全设施的材料、结构形式和设置原则等展开了全面的研究。近年 来，我国的公路安全设施在研究和实践上都取得了一定的进步，广大科研机构不断致力 于新材料、新技术的开发应用，加强了相应设施的检测技术的研究工作。同时，以“安 全、环保、舒适、和谐为主旨的公路设计理念也逐步运用到交通安全设施系统的设计 工作中。但是在公路交通安全设施的应用方面还存在以下问题： ( 1 ) 只注重高速的重点路段，忽视二、三级公路，尤其是县乡公路。 ( 2 ) 二、三级公路上的交通安全设施设置数量不完善、不配套，设施陈旧粗糙，许 多危险路段甚至连最基本的警告标志和防护设施都没有，因而运营车辆和货车冲出路基 跌落深谷的重大事故屡屡发生。 ( 3 ) 对于四级及其以下公路，由于养护管理体制的约束以及养护费用的限制，交通 安全设施极其不完善，这些问题在一般地区对交通安全影响不是很大，但是在特殊地区 由于地形条件较差，这些问题是引发交通事故的主要原因之一。 ( 4 ) 公路养护作业时，因作业路段缺乏足够的诱导、警示和安全防护设施而导致作 业人员伤亡、交通堵塞甚至交通事故的比率正逐步上升。 由以上问题可见，我国二级以下的公路交通安全善急整治。在加快公路建设进度， 调整地区问路网等级结构，提高交通可持续发展能力的同时，还应不断完善二级及以下 公路的交通安全设施，保证我国公路交通运输业的可持续发展，充分保证公路行车的交 通安全性口删。 因此，为了全面提高我国公路设施的服务水平，保障行车安全，减少交通事故的人 4 长安大学硕士学位论文 员伤亡概率，使得国民出行更加安全、高效、舒适、经济，交通部于2 0 0 4 年初，决定 在全国国道、省道等高速公路上组织实施以“消除隐患、珍视生命 为主题的公路安全 保障工程。计划用3 年时间完成全国国省高速公路上的急弯，陡坡、视距不良，路侧险 要等路段的综合整治工作，最大程度地减少公路交通事故伤害，降低事故伤亡率，为人 民群众的生命财产安全提供保障。 1 2 国内外公路安全技术的现状及发展趋势 由于世界各个国家和地区在交通发展状况、文化素质、汽车保有量等方面的差异， 各国道路安全状况相差很大。全世界对交通安全进行了大量的研究，西方发达国家2 0 世纪7 0 年代以来，交通事故死亡人数逐渐下降( 表1 2 ) 。由于驾驶员安全意识的提高， 公路和车辆设计优化以及交通法规的日渐完善，这种趋势还将持续保持下去。 表1 2 工业化国家交通事故死亡人数的发展 年代1 9 9 0 年2 0 0 0 年2 0 1 0 年2 0 2 0 生 欧盟1 5 国 5 5 0 0 0 5 0 0 0 0 4 0 0 0 0 3 5 0 0 0 美国 4 3 0 0 04 0 0 0 0 3 6 0 0 0 3 3 0 0 0 ( 1 ) 欧洲国家交通事故概况 据统计，欧盟国家每年道路交通事故死亡5 万人，受伤1 5 0 万人以上。自罗马条约 签署至1 9 9 5 年，1 2 个国家约2 0 0 万人死于交通事故，几乎4 0 0 0 万人受伤。因道路交通 事故造成的经济损失也相当可观，每年约为7 0 0 亿欧元。 为了降低事故率，改善道路安全状况，欧盟国家采取了一系列措施，包括限速和安 全带的使用等。称作g e r o n d e a u 的道路安全专家委员会于1 9 9 1 年提出的欧洲道路安全 政策报告，通过分析道路安全状况，提出了6 0 多种技术对策。通过实施这些措施，至 2 0 0 0 年因道路交通事故死亡人数和严重受伤的人数降低了2 0 3 0 。这些措施目前在 国际上依然具有一定的影响。在欧盟国家中，德国是道路交通事故率较低的国家之一。 ( 2 ) 美、日、英等国家 美、英两国在2 0 世纪7 0 年代，其道路交通事故，特别是死亡事故达到了顶峰，后 来由于采用了交通工程学的理论与方法，对道路交通事故进行综合治理，如加强安全教 育、进行交通参与者管理、强调交通标志的作用、研究交通行为、公路线形设计优化、 公路平纵线形组合以及相应工程技术措施，使交通事故的发生和严重性得到了明显的遏 5 第一章绪论 制；到8 0 - - 9 0 年代，又加强了对车辆的安全性能、车辆的安全保护措施、以及安全行 车管理等方面的研究，使目前的道路交通事故处于一个相对稳定的水平，交通安全明显 好转。 在英国、澳大利亚兴起的“道路安全审计( r o a ds a f e t ya u d i t ) ，后又被美国人所 推崇( 但在美国所进行的相关内容和英国、澳大利亚有所有同) ，这项工作已经在英国、 澳大利亚、瑞典等国家先后建立了“道路安全审计 制度和规范，从道路建设前期的工 程可行性研究、初步设计、施工图设计、投入运营前直至运行中等各个阶段都进行道路 安全评价，并采取有关工程措施，从而最大限度消除由于道路交通环境、设施原因所引 发的交通事故。美国联邦公路局还在近期推出了具有本国特点的i h s d m ( i n t e r a c t i v e h i g h w a ys a f e t yd e s i g nm o d e l ，交互式的公路安全设计模型) 系统，为公路安全评价提 供了核心的技术支持和系统平台。 日本的公路网密度居世界之首，达3 0 3 k m l o o k m 2 。战后的日本经济快速发展，车辆 每年以1 0 的速度递增，道路交通事故也随之迅速增加。为了遏制急速上升的的交通事 故，1 9 6 6 年日本开始制订和实施“交通安全综合计划”，经过十多年的努力，终于使日 本的道路交通事故死亡人数从1 9 7 0 年的最高峰( 1 6 7 6 5 人) 持续下降。 加拿大通过持续的道路安全计划和各级政府部门、安全机构及一些强制性组织的参 与，使得道路安全状况得到明显改善。最成功的是国家实施的居民强制性计划，到1 9 9 5 年，实现了9 5 以上的驾驶员使用安全带的目标。从1 9 8 9 年起，1 9 9 3 年是道路交通事 故唯一一次上升的年份。三年内，加拿大通过技术和政策措施成功地将交通事故死亡人 数控制在3 5 0 0 - - 3 7 0 0 人，比1 9 8 2 - - - 1 9 9 0 年间的年平均死亡人数4 1 0 0 4 3 5 0 有了明显 的降低。 ( 3 ) 发展中国家 由于发展中国家机动化的发展，全球交通事故死亡总人数继续上升( 表1 3 ) 。1 9 9 0 年大约5 0 万人死于交通事故，其中发达国家约1 5 万人，发展中国家3 5 万人。 表1 3 全球交通事故死亡人数的发展趋势 年代1 9 9 0 年 2 0 0 0 年2 0 1 0 钲 2 0 2 0 年 工业化国家 1 5 0 0 0 0 1 5 0 0 0 0 4 增加1 5 k m h 5 0 0 m 至期望运行速度图 期望运行速度 4 5 第三章高速公路限速标志的设置 i d 9 s 7 霎| 2 i 歹li 、 | l 、 f1 | i 一 、i 刀 0 5 、兰5 、： 5 k m h1 1 0 = 、二 _ 一。、。 。- 一 i i _ l i | l 线连接彤式弯坡组合运行速度预测值 入口 小客车 触= 一3 1 6 6 9 + 0 5 7 4 v , 知+ 11 7 1 4 1 nk + o 1 7 6 i 1 直线 大货车 蛐= 1 7 8 2 + 0 8 5 9 v , , 一o 5 1 0 + 1 1 9 6 1 n 屯 曲线 入口 小客车 缘= 0 7 5 0 + 0 8 0 2 v , , + 2 7 1 7 1 n 匕一a 2 8 1 i , 曲线 曲线 大货车 胁= 一1 7 9 8 + 0 2 4 8 1 n k + o 9 7 7 v j i , 一o 1 3 3 1 “+ o 2 3 1 n 出口 小客车 = 2 7 2 9 4 + 0 7 2 0 船一1 4 4 4 厶 曲线 犬货车 = 1 3 4 9 0 + 0 7 9 7 啪一0 6 9 7 1 刹 纵坡 出口 = 1 8 1 9 + 0 8 3 9 + 1 4 2 7 1 n 屯+ o 7 8 2 1 n 一o 4 小客车 曲线 曲线 大货车 - - 2 6 8 3 7 + 0 1 0 9 1 n 一3 0 3 9 1 n 屯一o 5 9 4 _ + o 8 3 0 注：a 表中r e 1 2 0 ，1 0 0 0 u 2 ，6 ； bv ：。、v 删”v o o t 分别人驶入曲线的速度、曲中或变坡点前的速度、驶出曲线 的速度； cr 咄。、r r 。分别人驶入曲线前的半径、所在曲线的半径、前曲线的半径； di 。、i 。r 分别为曲线前后两段的不同坡度。 长安大学硕士学位论文 运行车速断面图 根据各分析单元测算的运行速度值，以畸v 为纵坐标，路线里程桩号为横坐标，加 上直线与平曲线、纵坡、竖曲线等栏目，绘制出沿线运行速度变化曲线，即“运行速度 断面图”。 3 3 3 标志设计方法 ( 1 ) 标志的尺寸 在一块标志内容确定的情况下，标志的尺寸由标志的图形、符号、文字的大小决定。 从标志的发现和认读角度讲，标志的图形、符号、文字越大越好，从工程经济考虑，又 不允许标志尺寸的无限放大。标志尺寸或标志的图形、符号、文字和很多因素一起决定 了标志的视认距离，并要求道路使用者在一定的距离内完成反应、动作，因此直接相关 的因素是行驶车速。各国的标志尺寸基本上是和车速挂钩，为了避免标志尺寸的差异众 多，影响标志的制作、施工、维护等，标志尺寸的不同规格应尽量减少，我国的设计人 员基本上是按照这个原则进行版面设计的，但是目前还没有明确的标准规范条文规定。 美国的m u t c d 明确指出，标志尺寸可以由工程人员根据实际情况对根据标准规定的车速 下的标志尺寸进行修改，但基本上只允许改大不允许改小，并且规定尺寸的变化幅度为 1 5 0 r a m 。 我国标准规范规定的标志大小也是和设计速度挂钩的( 表3 7 ) n 刳。 道路的设计速度对运行速度的影响较小，驾驶员驾驶速度的选择主要基于对道路的 感知，实际上公路上的平均车速一般都高于设计速度。 因此，交通标志的大小应该以运行速度为标准来设置，这样才能满足高速运动的车 辆的认知要求。运行速度的计算方法在上一节中有所介绍。 图3 9 标志尺寸示意图 4 7 第三章高速公路限速标志的设置 表3 7 警告标志尺寸与计算行车速度的关系 计算行车速度( k i n h )1 0 0 1 2 0 7 1 9 94 0 7 0 4 0 三角形边长h ( c m ) 1 3 01 1 09 07 0 黑边宽度b ( c m )98 6 55 黑边圆角半径r ( c m ) 6543 衬底边宽度c ( c m )1 o0 8o 6 0 4 ( 2 ) 标志设置的距离 交叉路口等标志都属于警告标志。警告标志距离危险点的距离d 如图3 1 0 所示。 v 。v ： 乙 l 上 _ c = | 【7d 一 减i 【 ! 螯盏摇i 糍 终威 图3 1 0 警告标志的设置位置 图中的标志设置距离d 可以按式( 3 2 ) 来计算， ：，一，：旦，+ 丛一， 3 62 ：5 9 2 a 式( 3 2 ) 式中：1 减速距离( m ) ； l7 认读距离( m ) ； v 。行驶车速( k m h ) ； v 广安全车速( k m h ) ； t 判断时间( s ) ； a 减速度( m s 2 ) 。 但一般情况下，按照我国规范里所规定，警告标志的设置距离可以直接按照表3 8 来选取。 表3 8 警告标志到危险地点的距离 计算行车速度( k m h ) 1 0 0 - - 一1 2 07 1 9 94 0 - - 7 0 4 0 标志到危险地点距离( m ) 2 0 0 - - - 2 5 01 0 0 - - 一2 0 05 0 - - - 1 0 02 0 5 0 4 9 第四章视错觉标线在高速公路中的应用 第四章视错觉标线在高速公路中的应用 调整交通标志，是改善行车安全条件的一个方法，但有些情况，设置标志并不方便， 有些周围居民私自开通的路口，数量多，密度大，路口也都比较小，十分隐蔽。对于这 种路口，驾驶员在高速行驶的车辆上很难发现，因此难以判断其危险性，根本不会采取 减速措施，这也是事故发生的因素之一。但这种小的路口就很不方便设置警告标志，一 是因为其随意性太大，不便于统计并做出方案；二是如果设置标志，则标志过于密集， 甚至出现排不开的现象，这样的标志反而会对驾驶员误导，对行车不利。 因此就需要更合适的方法来解决。对于这种情况，采取其它措施的成本都比较高， 所以可以从道路标线上来考虑。现有标线只是起到分隔车道的作用，实际上，道路标线 的作用远不止于此。交通标线对驾驶员心理上的影响是很大的，因此可以通过这个原理， 利用交通标线来改善交通安全状况。 视错觉标线是利用视错觉原理来设置的一种标线，它利用人的视错觉以及心理上的 自然反应来提示驾驶员在危险地点前采取措施，以保障行车的安全。这种标线在国外己 普遍采用，近年来，在国内视错觉标线的发展也很迅速，在很多地方都用这种方法来减 少交通事故的发生。 在甘肃省的高速公路上，可以利用这种立体的视错觉标线来限制车辆的行驶速度， 从而达到减少事故的目的。利用错觉原理来设置标线是一个成本低廉而又效果明显的措 施。 4 1 视错觉原理简介 错觉是在特定条件下产生的对外界事物歪曲的知觉。这种歪曲带有固定的倾向，只 要条件具备，它就必然产生，主观努力是难以克服的。但是，人们可以通过掌握错觉产 生的规律，在实践活动中利用错觉，或者设法辩认出错觉，以避免它所产生的影响。 错觉有许多种，如视错觉、听错觉，以及由不同感觉器官之间的相互作用而产生的 错觉。视错觉在各类错觉中表现得最明显。 所谓视错觉就是知觉判断的视觉经验，同所观察物实际特征之间存在着矛盾。或说 人们对所看见的外界客观事物不正确的反映。当观察者发现自己主观上的把握和规律之 间不均衡时，就产生了错觉作用的混乱。视错觉是空间视觉的一种特殊情况。 在视错觉中，人们研究得最多的是几何图形错觉。在现实生活中这种现象也比较多。 5 0 长安人学硕上学位论文 有些简单的图形通过视觉就会变形，有时这种歪曲变形的程度相当严重。在周围不同状 况的线条或图形影响下，或视觉受到某些因素的诱导，以及视觉的惯性作用，使原来的 图形或线条发生一些变形，图形的某个部分看起来会比其实际长度多出许多或少了许 多；一段直线能变成弓形曲线。且这些变形视觉对每个人来说具有普遍性n 。 几何图形错觉主要有以下几种： ( 1 ) 线条长短和面积大小的错觉 缪勒一来尔错觉，如图4 1 a 。 两条等长的线段，惟以两端所附箭头方向不同，看起来右边的线较长。 横竖错觉，如图4 1 b 。一条线段垂直平分另一条线段，且线段等长，但看起来垂 直线段长于水平的线段。 庞佐错觉，如图4 1 c 。等长的两条粗黑平行线，因受两边斜线的影响，使上方的 粗线看起来比较长。 珂田 8 b c 图4 1 线条长短的错觉 艾宾浩斯错觉，如图4 2 。两个大小相等的圆，一个外边有几个较小的圆；另一 个外边有几个较大的圆，看起来前者要大一些。 ( 2 ) 图形和线条方向错觉 图4 2 艾宾浩斯错觉 5 l 第四章视错觉标线住高速公路中的应用 厄任斯错觉，如图4 3 。中间矩形的四条边看起来是弯曲的。 黑灵错觉，如图4 3 。中间两条线是平行的，但看起来是弯的。 冯特错觉，如图4 3 。中间两条线是平行的，但看起来是弯的。 波根多夫错觉，如图4 3 。被两条平行线切断的同一条直线，看上去不在一条直 线上。 i 匿任新塌爨t 心i 、气l |l ，办么7 制垆 翻觚 i | ，乡 7 ， lff 、心 冯铸镶觉 装饭多灾重 图4 3 线条的错觉 图形背景的影响，如图4