（道路与铁道工程专业论文）高速公路交通安全设施系统优化设计与应用研究.pdf

学位论文版权使用授权书 江苏大学 中国科学技术信息研究所 国家图书馆 中国学术期刊 光盘版 电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档 可以采用影印 缩印或其他复制手段保存论文 本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致 允许论文被查阅和借阅 同时授权中国科学技术信息研究所将本论文编入 中国 学位论文全文数据库 并向社会提供查询 授权中国学术期刊 光盘版 电子杂 志社将本论文编入 中国优秀博硕士学位论文全文数据库 并向社会提供查询 论文的公布 包括刊登 授权江苏大学研究生处办理 本学位论文属于不保密口 学位论文作者签名 j 7 习锃禹 矽1 1 年占月 日 指导教师签名 睁 寺卜 砂f 年莎1 月膨日 高速公路交通安全设施系统优化设计 与应用研究 o p t i m a ld e s i g na n da p p l i c a t i o no fh i g h w a y t r a f f i cs a f e t y f a c i l i t ys y s t e m 2 0 1 1 年6 月 高速公路交通安全设施系统在减轻事故的严重度 排除各种纵 横向干扰 提高公路 服务水平 提供视线诱导 改善道路景观等起着重要的作用 研究高速公路交通安全设施 系统的优化设计和应用 对于有效解决高速公路交通安全问题 合理配置社会资源 促进 社会和谐发展等有着重要的现实意义 论文在分析国内外交通安全设施研究成果的基础上 首先对交通标志视认模型 支撑 方式 结构进行优化设计 对交通标志信息进行数字化分析 重点对指路标志体系的设计 和对限速标志的设置的进行研究 以及对解体消能标志的作用机理和结构尺寸标准进行研 究 其次对交通标线在特殊路段的设置进行优化 重点对新型减速标线尤其是振动带的应 用进行研究 并对标线材料进行分析 然后以宽容设计理念为出发点 对高速公路护栏设 施进行研究 对波形梁护栏的高度进行研究 得出了更适合于高速公路行车的波形梁护栏 的高度 重点对护栏过渡段和端部进行优化设计 接着对防眩设施的遮光角和高度 隔离 设施的结构设计参数以及视线诱导设施的结构进行了优化设计 论文将研究重点放在对各 种交通安全设施的关键部分优化设计上和新技术 新材料 新工艺 新产品的应用上 为 丰富和完善标准规范做参考 并为以后其它工程交通安全设施项目的开展提供一个参考平 台 可以将先进的 合理的理念和产品运用到每条高速公路中去 保证了高速公路的正常 运营 最后 在对高速公路交通标志 标线 护栏 防眩设施 隔离设施和视线诱导设施进 行研究的基础上 论文结合台缙高速公路东延段的工程概况 对其进行了实例优化设计 实际应用表明 该设计能够满足实际需要 具有一定的指导意义 关键词 高速公路 交通安全设施系统 交通标志 交通标线 护栏 优化设计 实 例设计 高速公路交通安全设施系统优化设计与应用研究 a b s t r a c t t h eh i g h w a yt r a f f i cs a f e t yf a c i l i t i e ss y s t e mp l a y sa l li m p o r t a n tr o l ea tg e t t i n gr i do fv a r i o u s d i s o r d e r s i m p r o v i n go nt h es e r v i c eo ft h eh i g h w a y l i g h t e n i n gt h es e r i o u sd e g r e eo f t h ea c c i d e n t p r o v i d i n gt h es i g h to fl e a d a n di m p r o v i n gv i e wo ft h er o a d e t c t h er e s e a r c ho no p t i m i z a t i o n d e s i g na n da p p l i c a t i o na n do ft h eh i g h w a yt r a f f i cs a f e t yf a c i l i t i e ss y s t e m t h e r ea r ei m p o r t a n t r e a l i s t i cm e a n i n g si ns o l v i n gt h et r a f f i cs a f e t yp r o b l e mo ft h eh i g h w a y r e a s o n a b l ea l l o c a t i o no f s o c i a lr e s o u r c e s p r o m o t i n gs o c i a lh a r m o n i o u sd e v e l o p m e n t e t c t h i st h e s i so nt h eb a s i so fa n a l y z i n gt r a f f i cs a f e t yf a c i l i t yd o m e s t i ca n di n t e m a t i o n a l r e s e a r c hr e s u l t s f i r s t l y o p t i m i z a t i o nd e s i g n i n gt h er e a d i n gm o d e lo ft r a f f i cs i g n s u p p o r tp a t t e m a n ds t r u c t u r e h a v ed i g i t a la n a l y z e dt h et r a f f i cs i g ni n f o r m a t i o n f o c u s i n go nt h ed e s i g no fg u i d e s i g n sa n dt h es e r i n go fs p e e dl i m i ts i g n s h a v es t u d i e d t h em e c h a n i s ma n dt h es t r u c t u r es i z e s t a n d a r do fb r e a k a w a yt r a f f i cs i g n s e c o n d l y o p t i m i z a t i o nd e s i g nt h et r a f f i cm a r k i n gw h i c hi si n t h es p e c i a ls e c t i o n e m p h a s i so nt h en e ws t y l em o d e r a t em a r k i n g sa n dt h et r a f f i cm a r k i n g m a t e r i a l t h e n t h et o l e r a n t l yi d e ai sa st h es t a r t i n gp o i n t r e s e a r c hh i g h w a yb a r r i e rf a c i l i t i e s t h e h e i g h to ft h ew a v ef o r mb e a mb a r r i e ri sc o m p u t e d g e t t i n gt h es u i t a b l eh e i g h tf o rt h eh i g h w a y p l a c i n gt h ei m p o r t a n c eo no p t i m i z a t i o nd e s i g n i n gt h et r a n s i t i o ns e c t i o na n dt h ee n do fb a r r i e r t h i r d l y t h ea n t i g l a r i n ga n g l eo fd e f e n d i n gd i z z yf a c i l i t ys y s t e m t h es t r u c t u r ep a r a m e t e r so f i s o l a t i n gt h ef a c i l i t ys y s t e ma n dt h es t r u c t u r eo fs i g h tt ol e a dt h ef a c i l i t ys y s t e ma r eo p t i m i z e d d e s i g n t h i st h e s i sp l a c e st h ei m p o r t a n c e o nt h ek e yp a r to fv a r i o u st r a f f i cf a c i l i t i e sa n d a p p l i c a t i o no fn e wt e c h n o l o g y n e wm a t e r i a l n e wc r a f t a n dn e wp r o d u c t s t oe n r i c ha n dp e r f e c t t h es t a n d a r d sa n dr e g u l a t i o n s a n dt oo f f e rar e f e r e n c ep l a t f o r mf o ro t h e rt r a f f i cs a f e t yf a c i l i t i e s e n g i n e e r i n g a p p l yt h ea d v a n c e d r a t i o n a li d e aa n dp r o d u c t st oe a c hh i g h w a y p r o v i d ep r o t e c t i o n f o rs a f ed r i v i n go ft h eh i g h w a y f i n a l l y b a s e do nt h es t u d yo nt h et r a f f i cs i g n m a r k i n g b a r r i e r d e f e n d i n gd i z z yf a c i l i t y s y s t e ma n ds i g h tt ol e a dt h ef a c i l i t ys y s t e m t h i st h e s i sc o n s i d e rt h eg e n e r a ls i t u a t i o no ft h et a i j i n h i g h w a ye a s t e r ne x t e n s i o n a n dc a r d e do no p t i m a ld e s i g nf o rt h eh i g h w a y p r a c t i c a la p p l i c a t i o n i n d i c a t e st h ed e s i g nm e e tt h ea c t u a ln e e d s a n dh a sg u i d i n gs i g n i f i c a n c e k e yw o r d s h i g h w a y t r a f f i cs a f e t yf a c i l i t ys y s t e m t r a f f i cs i g n t r a f f i cm a r k i n g b a r r i e r o p t i m i z a t i o nd e s i g n e x a m p l ed e s i g n 第一章绪论 目录 l 1 1 研究背景及意义 1 1 2 我国高速公路交通安全设施系统现状分析 3 1 2 1 我国高速公路交通安全设施系统现状总体分析 3 1 2 2 我国高速公路交通安全设施系统目前存在的主要问题 4 1 3 国内外交通安全设施研究概况 7 1 3 1 国外交通安全设施研究概况 7 1 3 2 国内交通安全设施研究概况 1 0 1 4 研究主要内容及技术路线 1 2 第二章高速公路交通标志优化设计 1 4 2 1 标志优化设计 1 4 2 1 1 标志视认模型 1 4 2 1 2 标志支撑方式选择 1 8 2 1 3 标志结构优化设计 1 8 2 2 标志数字化分析 2 4 2 2 1 道路编号 2 5 2 2 2 立交编号 2 7 2 2 3 出口编号 2 7 2 2 4 里程排序 2 8 2 3 指路标志体系设计 2 9 2 3 1 指路信息选取 3 0 2 3 2 路径指引标志 3 1 2 3 3 地点指引标志 3 6 2 3 4 沿线设施和旅游区指引标志 3 8 2 4 限速标志优化设计 4 0 2 4 1 限速标志值的确定 4 0 2 4 2 高速公路限速设置 4 1 2 5 解体消能标志 4 4 2 5 1 解体消能作用机理 4 4 2 5 2 解体消能式标志结构标准 4 5 2 6 j l 占 4 7 第三章高速公路交通标线优化设计4 8 高速公路交通安全设施系统优化设计与应用研究 3 1 标线总体设计 4 8 3 1 1 标线设计要点 4 8 3 1 2 纵向标线 4 9 3 1 3 横向标线 5 0 3 1 4 其它标线 5 1 3 2 特殊路段标线优化设计 5 2 3 2 1 平面交叉左转弯和右转弯专用车道标线 5 2 3 2 2 互通式立体交叉匝道出入口端部标线 5 5 3 3 新型减速标线 5 6 3 3 1 视觉限速标线 5 7 3 3 2 彩色路面铺装材料 5 7 3 3 3 振动带 5 8 3 4 标线材料 6 0 3 5 j 结 6 0 第四章高速公路护栏优化设计 6 1 4 1 护栏概述 6 1 4 1 1 护栏功能 6 1 4 1 2 护栏分类 6 2 4 1 3 护栏设置条件 6 2 4 2 宽容路侧设计理念 6 3 4 2 1 路侧安全净区宽度设计 6 3 4 2 2 路侧安全净区内障碍物的处理 6 5 4 3 护栏的设置原则 6 5 4 3 1 路侧护栏的设置原则 6 5 4 3 2 中央分隔带护栏的设置原则 6 7 4 3 3 桥梁护栏的设置原则 6 7 4 4 波形梁护栏 6 8 4 5 混凝土护栏 7 0 4 6 护栏过渡段和端部优化设计 7 2 4 7 叫 l 7 q l 第五章高速公路其它交通安全设施优化设计 7 5 5 1 防眩设施优化设计 7 5 5 1 1 眩光的危害与防眩机理 7 5 5 1 2 防眩设施遮光角 7 7 5 1 3 防眩设施高度 7 8 8 0 8 1 8 2 8 4 5 3 视线诱导设施优化设计 8 4 5 3 1 线形诱导标结构设计 8 5 5 3 2 线形诱导标设置原则 8 6 5 3 3 新型太阳能视线诱导标 8 6 5 4 j 结 8 8 第六章实例设计 6 1 工程概况 8 9 6 2 交通安全设施设计 9 0 6 2 1 交通标志设计 9 0 6 2 2 交通标线设计 9 1 6 2 3 护栏设计 9 3 6 2 4 其它交通安全设施设计 9 5 6 3 特殊路段交通安全设施优化设计 9 7 6 z l j 结 1 0 0 第七章结论与展望1 0 1 7 1 结论 1 0 1 7 2 展望 1 0 1 致谢 参考文献 攻读硕士学位期间公开发表的论文 1 0 3 1 0 4 1 0 7 v 1 1 研究背景及意义 改革开放三十年来 我国公路建设取得了举世瞩目的巨大成绩 截止2 0 1 0 年年底 我国公路运营总里程达4 0 0 8 2 万k m 其中高速公路7 4 2 万k m t l l 高速公路通车里程居世 界第二位 2 0 0 6 2 0 1 0 年全国高速公路里程如图1 1 所示 8 7 6 田 5 幻4 k 3 2 1 0 j 翁 0 3 5 i 7 莲 重 疆 5 3 嬲 i g 2 0 0 62 0 0 72 0 0 82 0 0 92 0 1 0 图1 12 0 0 6 2 0 1 0 年全国高速公路里程 f i g 1 1n a t i o n a lh i g h w a ym i l e a g e f r o m2 0 0 6t o2 0 1 0 随着我国高速公路里程的迅速增加 我国高速公路交通运输基础设施系统得到了突飞 猛进的发展 汽车保有量迅猛增加 充分体现了高速公路大流量 高速度的优势 但也逐 渐暴露了安全性问题 2 0 0 0 2 0 0 8 年高速公路交通事故起数和死亡人数如图1 2 所示 对 我国2 0 0 0 2 0 0 8 年高速公路的事故起数和死亡人数进行分析 我国高速公路事故起数从 2 0 0 0 年至2 0 0 3 年事故起数处于上升阶段 从2 0 0 3 年开始逐年递减 至2 0 0 8 年 事故数 约有1 0 0 0 0 起 高速公路交通事故数保持在一个高位 我国高速公路死亡人数从2 0 0 0 年 到2 0 0 6 年处于不断上升阶段 从2 0 0 6 年开始至2 0 0 8 年 每年的死亡人数保持在6 0 0 0 人 左右 没有明显降低 死亡人数远远高于英美等发达国家 我国高速公路的交通安全问题 越来越受到关注 2 3 1 高速公路交通安全设施系统优化设计与应用研究 4 00 0 0 3 50 0 3 00 0 0 理2 50 0 0 鬈2 0 0 0 0 w 幡1 50 0 0 1 00 0 0 50 0 0 太 卜 一 x 舯 n 一 图1 22 0 0 0 2 0 0 8 年高速公路交通事故起数和死亡人数 f i g 1 2n u m b e ro fh i g h w a yt r a f f i ca c c i d e n t sa n dd e a t h sf r o m2 0 0 0t o2 0 0 8 历年资料统计表明 高速公路交通事故中 一般事故所占比例在5 0 以上 重大事故 比例约1 0 2 0 特大事故随路段和流量的差异约在1 7 1 0 6 之间不等 轻微事故约 占1 0 造成高速公路的交通事故的主要原因有超载 超速和疲劳驾驶 其中与驾驶人超 速和疲劳驾驶有关的交通事故分别占高速公路交通事故总量的2 6 和2 3 这三种交通违 法行为往往是造成重特大伤亡事故的主要原因 交通事故不仅造成了社会财富的极大浪费 威胁着人们的生命安全 而且也对社会的 和谐团结产生一定的消极影响 4 1 如何能保证在大流量 高速度的前提下保证行车安全 充分发挥高速公路的经济效益和社会效益 是当前急需解决的首要问题 为了有效的减少 高速公路交通事故 只重视其本身几何构造的设计是不够的 还需合理设置配套的交通安 全设施系统 交通安全设施属于高速公路的基础设施 是高速公路最基本和必要的交通安全保障系 统 包括护栏 交通标志 交通标线 隔离设施 防眩设施 视线诱导设施等 它对保护 乘员的安全 减轻事故的程度 排除各种纵 横向干扰 发挥公路的效能 提高高速公路 服务水平 提供视线诱导 增强道路景观等起着重要的作用 渊 高速公路交通安全设施系统设置的目的是 以人为本 以车为本 强调驾驶人的失 误不应以生命为代价 为实现此目标 本文对高速公路交通安全设施系统的设计在充分尊 重高速公路及所在路网的道路条件 运营环境及对高速公路使用者需求进行分析的基础 上 采用 灵活 宽容 创作 的设计理念 使高速公路交通安全设施系统的设计更具有 针对性 创新性和实用性 因此 高速公路交通安全设施系统优化设计与应用研究 对于 有效解决高速公路交通安全问题 合理配置社会资源 促进社会和谐发展等有着重要的现 实意义 2 江苏大学硕士学位论文 1 2 我国高速公路交通安全设施系统现状分析 1 2 1 我国高速公路交通安全设施系统现状总体分析 我国高速公路建设迅速的发展 从目前来看 我国高速公路路况条件较好 交通安全 设施比较完备 养护管理水平较高 但是交通安全设施系统依然存在一些问题 本文从交 通安全设施应用的不同阶段来加以分析 9 1 1 规划方面 在规划上 我国高速公路交通安全设施规划只是在近几年才开始实行 还没有形成比 较系统的方法 对于在规划中如何根据道路在路网中的作用 结合其所处地区的地形 地 质 气候 人文 环境等因素 调整交通安全设施系统与其他其他的协调 规划方案安全 性评价等方面考虑的相对较少 这使得交通安全设施应用的其他方面也在一定程度上受到 规划的影响 2 设计方面 目前 交通安全设施设计的程序都是在土建设计文件的基础上 针对具体路段的道路 特点和当地的地理 气候 环境 以及考虑到公路建设资金的合理利用等因素 选择适当 的安全设施结构形式 依据相应的标准 规范进行设计 由于交通安全设施设计比较灵活 因此人为主观因素以及个人设计经验在其中体现得比较突出 3 施工方面 交通安全设施的施工通常滞后于土建部分的施工 往往造成土建施工与交通安全设施 施工无法配套 表现在构造物的施工上没有给交通安全设施预留位置 造成交通安全设施 布设困难 还有一方面是目前道路竣工验收只重视路面结构的完成 对交通安全设施的设 置不是很注重 使得有些路段安全设施尚未施工完毕 公路就通车运营 造成不必要的安 全隐患 4 养护管理方面 目前我国道路养护的重点在路面的养护 而对于交通安全设施的养护关注度不是很高 在评价道路养护管理工作时 通常只是路面质量方面的指标 对于交通安全设施方面的养 护质量指标提及的较少 这种状况直接导致高速公路网交通安全设施的设置 更新滞后于 道路需求的变化 使得有些路段的交通安全设施养护不到位 甚至在损坏后很长一段时间 里得不到维护 修理 使得高速公路行车安全隐患众多 3 高速公路交通安全设施系统优化设计与应用研究 1 2 2 我国高速公路交通安全设施系统目前存在的主要问题 目前我国高速公路网中各条道路交通安全设施系统存在着明显的差异和不足 主要体 现在一些几个方面 1 已建高速公路 对路基 路面 路线的设计比较重视 而对交通安全设施系统 的重视程度不足 投资力度不够 我们到温州绕城高速公路查看现场 发现为了实现预期 开放运营 在交通安全设施尚未布设的情况下 就开放了公路 致使高速公路发生多起驾 驶人多走不少冤枉路的情况 2 由于高速公路建设经常是分期 分阶段建设而成的 加之管理中各条道路的维 修养护也存在差异 由于近年来交通行业的国家标准发生很多变化 因而造成了同一条道 路不同路段的安全设施呈现新旧不一 规范标准不一样的现象 例如黄衢南高速公路的衢 南段和黄衢段 浙江段 就是分期修建的 衢南段己建成通车 标志使用的标准还是 g b 5 7 6 8 1 9 9 9 标志上都有中英文 但是黄衢段 浙江段 尚处于设计阶段 使用的标准 是g b 5 7 6 8 2 0 0 9 按照新规范和省交通厅的要求 除了特殊要求 标志不再设置英文 3 承建高速公路的各个设计单位以及工程设计人员的设计理念不尽相同 存在明 显的各自设计单位的特点 综合到整个路网环境下就会发现标志前后缺乏系统性 一致性 标志与标线冲突等 下面以交通安全设施系统内存在的问题进行阐述 1 交通标志 通过调查发现 设计人员基本上都能够按照国家和地方的规范 标准进行交通标志的 设置 使交通参与者获得确切的道路交通信息 从而使交通运行安全 舒适 畅通 低碳 我国高速公路交通标志设置主要存在以下几个问题 部分高速公路指路标志版面规格不一致 版面信息选用不合理 a 由于目前处于新 旧标准更换期 国内部分省份的交通标志更换处于过渡期 有的出口预告标志进行了编号 有的没有编号 以后应该逐渐在各省高速公路路网环境下进行统一命名编号 b 高速公路 地名选取及其分级应符合驾驶人的预期值需要 以人为本 方便驾驶人的判读与理解 在 调查中发现有些标志牌地名的选取不是很科学 其中加入了工程设计人员和地方领导的主 观意志 需加以改正 应通过广泛调查 结合驾驶人心里采用区域优先度的方法选取地名 部分交通标志地名的信息存在不一致 不连续问题 a 一些路段在设计时缺乏 出 口预告标志 有些则是缺少地点距离预告标志 b 有些路段的出口预告标志和匝道分合流 4 江苏大学硕士学位论文 处的标志牌信息不连续 致使驾驶人无法确定某一出口 指路标志设置的不合理 导致在 匝道分流处停车问路 低速行驶 主线倒车 逆行 突然变道的情况较多 部分高速公路交通标志位置设置不合理 互相遮挡 影响视认性 a 交通标志空间 上分布不均匀 主要分布在出入口处或服务区附近 路段上较少 造成高速公路主线进出 口交通标志拥挤不堪 彼此间相互遮挡 b 横跨高速公路的桥梁 互通立交的三角端等处 巨幅广告牌过大 遮挡标志信息 交通标志信息过载或不足 a 一些高速公路交通标志的内容繁多 超出驾驶人的视 认接受阀值 易致使驾驶人无意中减慢车速 形成事故隐患 另外还存在一些高速公路的 门架式上的标志牌过多 也可造成信息过载 b 一些交通标志的地名信息不足 致使驾驶 人多走弯路 交通标志基础 交通标志基础均采用整体 高强度设计 结构稳定 在受到强大外 力作用下不易破坏 由于没有采用吸能设施 车辆一旦与这些支撑基础碰撞 就会发生刚 性碰撞 不能将撞击对车辆及驾乘人员的损伤降至最低 国外高速公路上已开始采用解体 消能设计的交通标志 可在很大程度上降低撞击事故的伤亡 目前我国也开始了这方面的 研究和试用工作 2 交通标线 在交通标线的设计中 我国大部分高速公路的标线设计也基本能够按照规范 标准要 求进行设计 施工 设置的比较完善 科学 合理 但是经过调查 其中还存在一些问题 主要是交通标线材料以及特殊气息条件下的识别方面存在的问题 反光玻璃珠使用不当 使标线的夜间反光效果不佳 一些早期建成的高速公路使用的标线材料比较单一 一般使用热熔标线 很少使用 震颤标线和反光雨线 影响了标线雨天时可视性和对车辆的警醒功能 隧道口缺少立面标记 收费站入口处地面文字不规范 设置混乱 3 护栏 设置隋况 我国高速公路的护栏设置主要采用波形梁护栏和混凝土护栏 路侧护栏一般设置为二 波波形梁护栏 部分特殊地区采用三波波形梁护栏和混凝土护栏 一般情况下二波波形梁 护栏横梁中心高度6 0 c m 立柱采用q a l 4 0 钢管立柱 部分高速公路护栏立柱为z 形柱 采 用标准六角形防阻块 护栏标准段立柱间距4 m 护栏过渡段 护栏端头及危险路段 立 柱加密设置 间距为2 m s 高速公路交通安全设施系统优化设计与应用研究 中央分隔带护栏设置一般根据分隔带宽度进行设置 当中央分隔带宽度为2 0 0 c m 以上 时 护栏多采用分设式波形梁护栏和分离式混凝土护栏 分设是波形梁护栏立柱采用打桩 方式 中间绿化防眩 而分离式混凝土护栏 中间填种植土植树绿化 中央分隔带宽度为 1 0 0 1 5 0 c m 时 护栏多采用新泽西护栏或分离式混凝土护栏 也有的路段采用了组合式波 形梁护栏 活动护栏一般采用了墩柱式和插拔式 桥梁护栏中 小桥涵的内外侧护栏多数采用波形梁护栏形式 与路基护栏连成一体 大中桥外侧均采用了新泽西护栏 高度8 1 一l o o c m 顶宽2 2 2 6 c m 防撞能力强 大中桥 内侧多数为混凝土护栏 少数路段为波形梁护栏 一般情况下多数路段在路侧波形梁护栏 与桥梁混凝土护栏衔接处设置有过渡段 同时波形梁延伸到混凝土护栏内侧4 0 8 0 c m 用 p 1 8 螺栓锚固 也有部分地区的部分路段 路基波形梁护栏与桥梁混凝土护栏之间是断开 的 各自做端头处理 存在的问题 高速公路护栏在防护失控车辆碰撞事故中发挥了较大的作用 有效的减少了恶性事故 的发生 随着经济的发展和高速公路建设的发展 高速公路上高速度 大质量车辆逐渐增 多 所占比重逐渐增加 而我国高速公路采用的护栏设施很大一部分是按照上世纪9 0 年 代的设计标准和设计理念建设的 使得这些护栏在防护车速较高 质量较大的车辆上存在 着一些缺陷和不足 a 一些路段护栏过渡和端头处理不合理 尤其是在匝道出入口处 混凝土护栏与波形 梁护栏连接处以及护栏起始或终结处 一旦发生碰撞事故时不能将车辆及驾乘人员受到的 伤害损伤降到最低 我国部分高速公路中与桥梁连接过渡的护栏端部直接设成圆头式端头 护栏端部与桥 梁之间留有一定的空隙 这样很容易使碰撞车辆卡在空隙处或从空隙中钻出 造成二次伤 t 圭 口o b 一些高速公路在纵曲线较大路段 波形梁护栏设计采用的是旧的技术标准 防护等 级低 事故车辆极易越过护栏翻下路基 c 混凝土护栏的硬度高 缓冲能力的协调性差 车辆冲击时缓冲余地小 车辆受到的 冲击和损失较大 对驾乘人员得损伤也较大 d 一些半填半挖路段 小型结构物设置间距短的路段护栏设置间断 不连续 起不到 安全防护作用 e 立柱基础的稳定性不够 直接影响到护栏的防撞能力 车辆碰撞时 常常将螺栓拔 6 江苏大学硕士学位论文 出或拉断 使立柱侧倾 不便于维修 f 护栏各部位的联动性不够 由于波形梁护栏未半刚性护栏 它需利用基础 立柱 波形梁的协同作用来吸收能量 迫使和导引失控车辆改变运动路线 所有对基础 立柱 防阻块 波形梁有必要协调考虑进行设计 才能充分发挥各个构件的作用 否则车辆碰撞 护栏时 护栏和车辆的损坏都比较大 1 0 1 4 其它交通安全设施 防眩设施 我国高速公路防眩设施一般为非金属防眩板和植物防眩相结合来设置 非金属防眩设施的优点在于外形美观 形式多样 造价低廉 而在一些气候湿润 水源适 宜的路段采用植物防眩效果也很好 隔离设施 目前我国的高速公路隔离设施一般采用镀塑焊接网隔离栅及热镀锌加镀 塑双层保护焊接网隔离栅 这些隔离设施一般具有美观 实用 牢固等特点 而且可以根 据需要对色彩进行处理 帮助减轻驾驶员行车视觉疲劳 经调查发现一些特殊路段未采取 隔离设施 例如桥头路段以及通道处 视线诱导设施 我国大部分高速公路线形较好 视线诱导设施基本都按照相关规范 标准设置 起到了诱导驾驶员视线 保障行车安全的作用 同时 这些区域还加强了在一 些特殊地形条件 公路线形差 视距不良路段的突起路标 警告性线形诱导标的使用 降 低了这些路段追尾 侧撞事故的发生 但是部分高速公路出入口匝道缺少线形诱导标 在 一些互通立交主线及出入口匝道的车道边缘线上没有设置突起反光路标 1 3 国内外交通安全设施研究概况 1 3 1 国外交通安全设施研究概况 世界各国尤其是工业发达国家 对公路交通安全设施的开发研究及其应用非常重视 不断推出了性能优良 安全适用 形式多样和经济美观的新产品 并制定了相应的公路交 通安全设施设计规范 以满足交通运输发展对安全设施的需求 值得我们借鉴 1 护栏 美国的高速公路配套的交通安全设施相当齐全 交通安全设施研究十分成熟 并制定 了一些公路交通安全设施设计规范 经过几十年的不断发展 美国在公路上已经建立了系 统成熟的公路交通安全设施系统f 1 1 1 2 1 2 0 世纪7 0 年代 美国道路工作者提出了 宽容 设计理念 该思想产生的初衷是 7 高速公路交通安全设施系统优化设计与应用研究 作为道路使用者 在行车过程中发生驾驶过错足不可避免 然而 其发生的驾驶过错不应 以其生命作为代价 应该为驾驶员行车过错提供宽容的空间与措施 最终实现拯救道路使 用者的生命或减轻受伤的程度 该理念经过道路工作者3 0 余年的研究与实践 逐步完善 成为美国道路设计规范的一个构成部分 道路路侧安全设计指南 该指南的主要指 导原则是 当用路者出现驶离行车道的过错时 借助路侧安全措施的设计来减轻交通事故 的严重性与用路者受伤的程度 欧洲各国如法国 意大利 德国等国家在上世界六 七十年代相继开展了有关公路安 全护栏方面的研究工作 从理论和实验上研究了多种类型的护栏结构 建立了一整套的实 验设施和相应的实验规程 研究和开发了适应各自国情的护栏结构 并在不断更新 改进 日本在1 9 6 5 年制定了护栏设置纲要 对护栏的适用范围 结构设计 功能要求 施 工安装等方面作出了明确的规定 至此形成了美 日两种典型的护栏形式 日式护栏的设 计指导思想是从保护路侧建筑物或沿线设施不遭破坏的观点出发 要求护栏的横向变形量 小 进而满足护栏的功能要求 日本波形梁护栏与欧美护栏的差异在立柱结构 采用直径 1 1 0 1 2 0 m m 的钢管制成 而欧美为矩形立柱 日本于近年来强调防止重大伤害事故 护栏 需提高防护标准 2 0 0 0 年最新颁布的 车辆用防护栏标准与解说 中规定 为了保证护 栏性能的确定性 原则上要进行实车碰撞实验才行 因此 日本到目前为止所开发的护 栏都是经过实车碰撞实验方法确认了的 满足评价标准要求 日本还开发了新型防腐蚀材 料 使护栏的防腐蚀时间从1 0 1 5 年提高到2 0 2 5 年 2 标志 美国高速公路上的标志牌的设置相当规范 且大方 气派 现代化程度高 普通指向 标志牌为统一的玫瑰绿底色 字体和图案为白色 加一个白色的边框 均采用反光涂料 限速 弯道类标志牌为橙黄色底色 黑字或黑图案 禁行类标志牌采用红底白字 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门架式 在 中央分隔带设置 t 型双悬臂结构 在车道少的地段也采用倒 l 型结构 立柱一般用 钢管制作 横档采用桁架式构造 欧洲各国在标志的设计应用方面开展的比较早 二战后 欧洲的汽车交通逐渐超出国 界的限制 由于欧洲各国道路标志标线的不统一 给跨国出行的司机带来很大的不便 许 多国际组织 如国际路协 p i a r c 国际路联 m f 以及原社会主义国家的铁路合作组 织的第十一次专门会议 公路 均对此进行过一些研究工作 制定了国际的或地区的统一 标志 1 9 5 3 年联合国通过了以欧洲模式为基础的 道路标志及信号协议书 当时有6 8 个 r 江苏大学硕士学位论文i 会员国签字 1 9 6 8 年1 0 月又在维也纳召开联合国道路交通会议 并以联合国大会通过的 道 路标志与信号协定 向各成员国推荐 联合国的这套推荐标准 规定了道路标志的分类 形状 颜色 提高了标志本身的功能 在图形符号设计上 做到形象 含义明确 通俗易 懂且容易引起人们的注意 日本高速公路标志牌比美国的精致小巧 这与其公路车道不多 占地受限有关 日本 普通型指向标志牌的底色与美国相同 大字体均为汉字地名 在每行汉字下边有小一号的 对应英文名 标志牌支撑结构较之美国精巧 漂亮 多数门架式支撑仍采用圆柱立柱 用 细钢管或型钢焊接成横向桁架 倒 l 型支撑架多由圆柱钢管立柱与横档组合而成 更 为简洁实用 3 标线 美国对标线设计不仅重视其使用寿命和外观 而且对标线的性能指标要求很高 特别 强调标线的逆反射性能 视认性 防粘污性和防滑性以及通过标线时车辆的平顺性等 美 国的联邦高速公路协会 f h w a 于2 0 0 0 年颁布新的标线法规 用计算机辅助的道路标线 能见度测定仪来评定标线的能见度 并明确规定了标线的逆反射性能的最低要求 同时有 3 2 个州参与了对各种标线材料和路面分类评定的研究 欧洲在5 0 年代中期就开发成功了热熔标线涂料 初期由于其线型美观 经久耐用 很快在欧洲发展起来 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 双组分标线涂料 水性标线涂料 预成型标线带等新产品代替 新制定的欧洲道路标线标 准将标线分为i 型和 型 i 型标线为传统标线 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 型标线 尤其在瑞士 9 0 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 另外2 0 路面使用加热喷涂型及双组分涂料 4 其他交通安全设施 美国公路上推广使用的防眩板主要是由金属和聚合材料制成的遮光板 这种遮光板质 轻 易于运输和使用方便 这种防眩板的安装和使用较大的降低了美国高速公路的交通事 故率 线形诱导标志在欧洲的山区高速公路 立交匝道 甚至城郊高速公路上 使用极为普 遍 而且设计新颖 构造特别 很好地解决了山区高速行车的安全问题 还考虑了与环境 的配合 是山区高速公路上所特有的景观 9 高速公路交通安全设施系统优化设计与应用研究 在西欧道路上常用不透光或半透光的整块塑料平板作为防眩的遮光板 它横向固定在 中央分隔带的栏柱上 这些平板由聚醚树脂 强化玻璃纤维或尼龙线状物制成 1 3 2 国内交通安全设施研究概况 我国对交通安全设施的系统研究开始于2 0 世纪8 0 年代 初期主要结合我国国情和道 路特点 对交通安全设施的材料 结构形式和设计原则等展开了全面的研究 我国道路交 通安全设施设置规模确定及技术标准等主要是参照国外标准 借鉴了美国 欧洲 以及日 本等的有关技术规范 七五 国家重点科技攻关项目 高速公路交通安全设施的研究 于 1 9 9 1 年初通过了国家级鉴定 标志着我国交通安全设施的应用研究进入了新的发展阶段 近年来 我国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 同时也加强了相应设施的检测技术的研究工作 我国交通安全设施的应用 也正朝着国际统一化和新型材料的研究应用方向发展 对 防撞护栏 将从最大限度地保障人 车安全 降低事故严重度的角度出发 研制高吸能 经济 耐久的新型护栏及缓冲防撞系统 在标志方面 加强了对高亮度反光膜 吸能型自 发光标志等新产品的研发 在标线方面 注重了对新型涂料的研发 在防眩和隔离设施方 面 则注重经济 美观 对司机心理影响小和对风雪阻挡少的新型材料及机构形式的研究 1 护栏 我国在护栏的设计开发方面 交通部公路科学研究所从1 9 8 4 年开始波形梁护栏进行 了系统的研究 根据我国的护栏设计条件 提出了适合我国国情的波形梁护栏z 形柱结构 形式 1 9 9 2 年底 交通部公路科学研究所在总结全国护栏实际应用经验的基础上 推出了 新型的变截面波形梁护栏结构形式 该结构横梁采用变截面形式 搭接处结合紧密 使高 强螺栓的性能得以充分发挥 保证了横梁的连续梁作用 并使线形更加顺适美观 造价降 低 该结构形式已应用于首都机场和成渝高速公路 并作为我国公路护栏的基本结构形式 列入交通行业标准 在全国推广应用 1 9 9 7 年 交通部公路科学研究所开发了可用于高速公路设施碰撞研究的试验手段 为 防撞护栏的试验研究创造了良好的条件 2 0 0 0 年以来 北京深华达交通工程技术开发有限公司在昌平修建了大型车辆碰撞实验 场 针对高速公路建设上的实际需要 系统地开展了新型安全护栏的实验研究 先后开发 了高防撞能力的桥梁混凝土护栏 陡崖峭壁危险路段座椅式护栏 弯道混凝土护栏 中央 分隔带槽形混凝土护栏 协作式混凝土基础三波梁护栏以及防撞型活动护栏等 并已在生 0 规范 j t g d 8 1 2 0 0 6 公路交通安全设施设计细则 脚d 8 1 2 0 0 6 另外 针对国家高速公路 交通标志现状问题 交通部于2 0 0 7 年7 月发布了 国家高速公路网命名和编号规则 j t g a 0 3 2 0 0 7 同年9 月发布了 国家高速公路网相关标志更换工作实施技术指南 2 0 0 7 年 第3 0 号公告 标志着我国加快了对高速公路交通标志的系统化 数字化 信息化 人性 化研究的步伐 目前国内交通工程领域对交通标志的研究 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 对标志指路体系模型的建立研究较少 2 0 0 7 年浙江省 交通规划设计研究院的郭敏 1 3 1 通过构建树状 层次结构的指路模型来映射道路网上的指 路需求 运用需求和供给的确定关系平衡信息在指路体系中的分配方法 建立了高速公路 网的标志指路体系规范和规划 交通运输部北京公路科学研究院在西部交通科技建设项目 公路交通标志视认性及设 置有效性研究 中 基于认知心理学 生理学及人机工效学的角度 系统总结了交通标志 的认知规律 对影响交通标志视认性的相关因素进行了试验研究 1 4 1 3 规范 在规范方面 随着实践探索 我国逐步形成了自己的标准体系 先后编制了高速公路 安全设施施工技术规范 道路交通标志和标线标准 在颁布的公路工程技术标准中 对道 路交通安全设施实施条件也进行了部分规定和要求 具体见下表1 1 所示 表1 1 我国现行或正在制定 修订中的公路交通安全设施相关技术标准 规范 t a b 1 1t h er e l a t e ds t a n d a r do fh i g h w a yt r a f f i cs a f e t yf a c i l i t yi no u r c o u n t r y 代号名称 g b 5 7 6 8 2 0 0 9 j t ga 0 3 2 7 交通部2 0 0 r 7 年第3 0 号公报 j t r4 5 7 2 0 0 7 丌 厂i 2 8 1 2 0 0 7 r 厂r 6 7 禾2 0 0 7 j 硼7 5 2 0 0 7 j t g d 8 0 2 0 0 6 j t g d 8 1 2 0 0 6 r i g rd 8 1 2 0 0 6 j g 征7 1 2 0 0 6 j i 门巧2 8 2 0 0 4 道路交通标志和标线 国家高速公路网命名和编号规则 国家高速公路网相关标志更换工作实施技术指南 公路三波形梁护栏 公路波形梁铡护栏 玻璃珠选形器 道路交通标线涂层膜厚度梳规 高速公路交通工程及沿线设施设计通用规范 公路交通安全设施设计规范 公路交通安全设施设计细则 公路交通安全设施施工技术规范 公路边坡柔性防护系统 1 1 高速公路交通安全设施系统优化设计与应用研究 1 4 研究主要内容及技术路线 论文采用 灵活 宽容 创作 的设计理念 1 5 1 在全面分析国内外高速公路交通安全 与交通安全设施系统现状的基础上 将从三个方面入手 一方面从交通安全设施的相关设 1 2 江苏大学硕士学位论文 计标准和规范的角度对其功能 原理进行研究 另一方面对各个交安设施的关键部分进行 优化设计 综合两方面的研究形成交通安全设施系统的优化设计 最后进行实例设计 论 文研究的主要内容归纳如下 1 第二章在参考国家高速公路网命名和编号规则的前提下 结合浙江省高速公路 网标志更换工程设计 首先对标志的视认模型 支撑方式的选择和结构进行研究 然后对 标志数字化 指路标志 限速标志等进行优化设计 最后对解体消能标志的作用机理进行 研究 建立具有实用 规范 的高速公路交通标志系统 2 第三章首先纵向标线 横向标线和其它标线的优化设计进行研究 并对标线在 特殊路段的应用进行研