安全理念在山区高速公路设计中的应用.doc

安全理念在山区高速公路设计中的应用2010年第1期(总第191期)黑龙江交通科技HELLONGdlANGdlAOTONGKEJINo.1,2010(SumNo.191)安全理念在山区高速公路设计中的应用管海宁(河北冀通路桥建设有限公司)摘要:从道路安全的理念出发,分析了目前山区高速公路总体设计中对安全设计认识的片面性,局限性及滞后性,提出了结构安全,环境安全和交通安全更为广义,系统的安全设计理念,探讨了山区高速公路基于道路安全理念的设计思路,从运行速度,安全设施,隧道出入口等方面介绍了道路安全理念,建立了基于广义安全设计理念的山区高速公路设计程序.关键词:山区高速公路;安全理念;总体设计;结构安全;交通安全中图分类号:U418.9文献标识码:C文章编号:10083383(2010)01000803随着西部大开发战略的实施,我国高速公路建设逐渐向山区推进.山区地形复杂,路线平纵面指标变化明显,桥隧结构物比例较大,这些都增加了高速公路基础设施设计的难度.经常出现局部路段指标满足规范,但是运营后事故率偏高,行车舒适性较差,存在安全隐患.因此,在山区高速公路的设计之初就注重安全设计,运用安全理念,减少可能存在的安全隐患,降低事故发生频率和事故严重程度,建设更具容错性能的高速公路.为了提高公路总体安全水平,解决目前”公路设计”与“安全分析”相剥离的不合理做法,提出了基于安全的山区高速公路设计程序,在保证道路上人员和车辆的交通安全基础上,更加完善工程自身结构物的安全设计以及环境安全设计,以期达到系统地降低综合成本(施工,养护,管理,环境代价等),更大的发挥山区高速公路经济效益的目的,有助于实现山区高速公路可持续发展.1高速公路设计时存在的问题公路安全问题是一个综合了”人车一路一环境”的系统工程,包括了结构安全,环境安全和交通安全等子系统.尽管我国针对各子系统进行了大量的研究也已经取得了广泛的成就,但相对于国外的研究这些成果仍带有很大的片面性,局限性和滞后性,对公路安全设计缺乏指导意义.主要表现在以下几方面.(1)安全研究与公路设计相脱节,缺乏交互平台,不能实现信息共享.现有公路的设计,尤其是高速公路设计,均符合规范与技术标准的要求,但当运营一段时期之后,往往出现了交通事故明显集中的”事故多发段和事故多发点”.一方面,长期,大量的交通安全统计资料缺乏有效,实用,方便的管理分析系统,在目前的公路网规划,设计,建设和管理中得不到充分利用,造成资源浪费.另一方面,公路安全设计缺乏经验支持,设计中同一种安全问题重复出现,但问题出现后调查结果几乎没有反馈到设计部门,使得同一地区,相同环境条件的多条公路出现类似的安全问题.(2)关于公路安全问题的研究普遍带有片面性,缺乏系统性.目前我国针对安全问题的研究大多从单方面进行,或片面强调驾驶行为和车辆因素,或片面强调道路建设对环境的影响,没有从系统的角度将各因素之间的相互作用对公路收稿日期:200911一o4作者简介:管海宁(1982一),女,助工.?8?安全的影响加以考虑.如1996年,交通部颁发了公路建设项目环境影响评价规范(JrJoo596),该规范主要用于工可阶段所确定的路线方案对环境的影响评价,而不能评价环境对公路安全的影响,并且对路网规划期的战略环境影响评价以及建设期和营运期的环境保护,缺乏有效的评价和管理手段,没有形成贯穿于公路规划,设计,施工,养护全过程的多层次系统评价体系.(3)公路安全研究仍停留在”事后型”研究的基础上,因此,所得到的成果在适用广度和时间跨度上较差,一般适用于具体问题的事后改善,对于道路规划,设计和建设阶段存在的安全隐患没有指导意义,属于被动防治而不是主动杜绝,明显带有滞后性.如对道路危险路段及道路黑点的研究,大多针对已建成并投入运营的道路,通过对实际发生的交通事故数据统计,分析归纳事故分布规律,在此基础上判定危险区域并加以改善.而不是通过对事故机理的分析,对拟建公路进行事故预测,防患于未然.2结构安全理念结构安全概念除了传统意义上的保证使用安全外,还应包括结构与路线的适配性对交通安全的影响和与环境的适配性对景观的影响.2.1以运行速度作为检验路线设计的基础国内外路线设计实践及研究表明,根据设计速度法,采用符合规范要求的单项独立的路线参数形成的公路几何线形,不能有效地保证汽车行驶的安全性.汽车在公路上行驶时,驾驶者一般是依据道的行车条件(线形几何条件,路面状况,气候条件交通密度)及车辆本身的性能来确定自己的车速.要条件允许,驾驶者总是倾向于采用较高的速度行驶,因此采用运行速度法设计比传统的设计速度有很明显的安全效益,因而正得到日益广泛的应用.澳大利亚,法国,德国,英国等国家采用运行速度设计,我国则一直沿用设计速度法.基于道路安全的高速公路设计应以运行速度作为检验路线设计的基础,在设计之初可以仍旧依照现行标准和规范进行设计,以保证路线整体设计原则的可靠性;在优化线位时,首先进行运行速度的计算,尤其注意重点难点地段的运行速度变化,如果发现运行速度协调性不合格路段,应从平,第1期管海宁:安全理念在山区高速公路设计中的应用总第191期纵等指标上予以优化.2.2合理设置爬坡车道随着高速公路向山区发展,越岭长大纵坡时常出现,当上坡坡长大于汽车可以稳定行驶的稳定坡长,且坡度较陡时,大型货车的速度将会远低于设计速度,不能满足实际服务水平的要求,特别在重载,超载货车比例较高的高速公路上,往往货车因爬坡而使车速降低,造成小客车为避让慢速货车而降低运行速度,引起路段运行速度不协调;甚至由于慢车爬坡违章占用多条车道,严重影响高速公路的通行能力.在山区高速公路的设计中,一般在货车比例大于30%的情况下,固定的公路设计参数将很难兼顾各类型车辆的实际运行条件,此时如果长大纵坡无法避免,应在设计之初就考虑设置爬坡车道的可能性,在选线过程中给爬坡车道留有余地.2.3紧急避险车道及停车区设计对于山区高速公路,如果大型货车,客车占有很大比重,且存在货车超载现象,车辆经过下坡长时间刹车后,刹车毂和轮胎温度急剧增高使制动性能迅速衰减易引发交通事故,此时设置紧急避险车道就显得非常必要.紧急避险车道可以使失控车辆驶离主干道,并安全减速至停止,避免人员伤亡和财产损失.除了设置紧急避险车道提高车辆运营的被动安全性外,在有条件时,可以考虑在长大下坡的坡顶处设置停车区,内设加水,检修设施,并配合好一定的引导标志和警告标志等,以保证车辆在可能出现危险之前,有一个检测维护空间,使车辆达到可靠的工作性能,有效预防事故发生,提高车辆的主动安全性.在山区高速公路的设计中,若越岭路线存在长大下坡时,设计中除了注意规范中陡坡坡长的限制以及陡坡和缓坡的合理安排外,在选线时还应考虑设置紧急避险车道的可能性及设置位置,特别是在长下坡途中或坡底附近存在较小半径的情况下,宜在较小半径路段前设置紧急避险车道,防止失控车辆在下坡小半径曲线上转向不足造成严重事故.2.4优化隧道进出口安全设计山区高速公路地形复杂,多桥隧.在隧道路段(包括隧道进出口和隧道内)易发事故.发生事故的原因很多,从道路与交通环境工程方面考虑,几何线形过渡,路面表面特性过渡和亮度过渡,交通安全设施等均是影响安全的重要因素.在山区高速公路选线时,应充分考虑到隧道出人El线形协调性的问题.由于设置隧道的路段往往都是选线困难,路线指标相对较紧张的路段,往往选线时先考虑隧道位置,然后再连接两端的接线,这样虽然对隧道选址有利,但是很可能会造成隧道两端接线与隧道连接的不协调,即使后期优化也存在安全隐患.故隧道选线时应充分注重道路安全理念,把隧道选址与洞口线位一同考虑,保证车辆在隧道区间运行的协调性.3交通安全理念交通安全既是一个技术问题也是一个社会问题,其涉及的内容十分广泛,不仅涉及到交通基础设施等技术经济因素,还与机动化水平等社会经济因素有关.因此,交通安全研究应从以下几方面进行.(1)建立交通事故信息系统.完善交通事故信息采集系统,制定统计指标体系,规范统计内容;建立交通事故数据库系统,为探求交通事故与其影响因素之间的关系提供数据支持,实现网络的信息共享.(2)进行交通事故机理研究.研究驾驶员固有特性(性别,年龄,心理,生理,受教育程度等)与事故的关系;建立物理模型,模拟事故过程,检验各种安全设施的有效性,生成事故机理的理论模型,为制定交通事故防范措施提供指导;进行交通事故的计算机仿真研究,为深入研究交通事故生成机理提供先进的,经济的技术手段.(3)研究交通事故规律.研究交通事故的分布规律,确定事故多发时段,重点区域,主要交通方式,弱势群体的构成,为有针对性地制定安全措施提供依据;研究道路条件与交通事故的关系,为改进和完善道路设计理论和方法提供科学依据;研究环境因素与交通事故的关系,为道路的环境设计提供参考.(4)建立交通安全评价体系,研究交通安全的评价方法与指标体系,为安全性预测提供依据.(5)确定交通事故防治对策.建立道路安全核查制度,以预防事故的发生;研究道路安全设施的设置原则,为交通工程设施的设计提供依据.(6)ITS在防治交通事故中的应用.利用自动控制,通信信息等领域的先进科技成果,研制智能化交通安全设施,提高防范交通事故的智能化程度.4基于安全理念的山区高速公路设计程序与方法以往山区高速公路设计安全性评价一般分别进行,结构安全评价流程为方案设计一方案审查一结构设计一结构审查;环境安全评价流程为编制工可一进行环评一修改方案一初步设计一环保设计方案的拟定一施工图设计一环境保护设计;关于交通安全的评价一般认为满足标准,规范的设计就可以保证交通安全.这种设计流程把”设计”和”安全”割裂开来,在设计中不能体现对安全性考虑,并且国内对安全设计的评价一直是通过专家的经验来判定.专家通过审查设计部门提供的设计文件,对设计的合理性进行评价,并提出改进意见.但由于公路设计文件本身能够提供给专家的信息有限,在缺乏试验数据的情况下,很难做出客观全面的评价.基于安全理念的山区高速公路设计的基本程序,是将常规设计流程中被割裂的”设计”与”安全,经济,舒适,和谐”融为一体,在设计过程中实现集成化.基于安全理念设计的工可阶段流程如图1.基于安全理念的设计(初步设计,施工图设计)阶段流程如图2所示.5结束语(I)分析了目前公路设计中的安全问题,提出了安全设计理念,在设计过程中应该系统考虑交通安全,结构安全.(2)当路线线位初步选定后,应根据实际情况测算道路的运行速度并绘制道路运行速度图,对道路线形进行协调性检验,如果发现运行速度不协调路段,应及时找出原因并调整优化线位.(3)注重安全设施的预先考虑,特别是在重载比例大的山区高速公路设计中,应预先考虑爬坡车道,紧急避险车道?9?总第191期黑龙江交通科技第1期等安全设施的设置可行性和设置位置.(4)重视山区隧道洞口连接线的线形协调性,减少隧道洞口的安全隐患.(5)建立了基于广义安全设计理念的山区高速公路设计程序,从程序上将交通安全,结构安全和环境安全融入高速公路设计过程中,对提高高速公路设计水平具有重要意义.图1基于安全理念的工可阶段设计流程图2基于安全理念的设计阶段流程图参考文献:1梁夏,郭忠印,方守恩.道路线形与道路安全性关系的统计分析J.同济大学,2002,30(2):203206.2杨宏志.人车路与环境系统仿真框架与实施策略研究D.西安:长安大学,2003.34567李建土路线安全没计方法的研究与应用D.西安:长安大学,加刘朝晖.张映雪.公路线形与环境设计M.北京:人民交通出版社.2002.韩志强,许志鸿.公路建设项目的环境保护与安全评价J.华东公路,2003,145(6):7275.李修剐.一种基于GIS的公路环境影响综合评价方法J.东南大学,28(3),1998.5:9397.张杰.基于环境影响的铁路线路方案综合优选方法研究J.北京:北方交通大学,2001.(上接第7页)致,压力相等.否则轮胎软硬不一,在碾压过程中形成轮迹,使沥青面层横向平整度超标.2.4施工过程中其它因素的影响(1)沥青拌和站的生产能力应与摊铺能力相匹配实践证明,当沥青拌和站的生产能力与摊铺机的摊铺能力相匹配时,摊铺机能连续,均匀,不间断作业,此时路面平整度就好.但在低温季节施工,如供料不及时,摊铺机待料时间过长,虽然ABG型摊铺机装有防爬锁,但因混合料温度下降会引起局部不平整,而且自动找平系统在每次启动后,需行驶38m后才能恢复正常,因此切忌摊铺机经常停机.只有加强拌和站管理,保证连续供料,运用中途不停机加油,操作手轮换休息等办法,做到每天早晨开机,晚上收工关机,中途力争不停机,以确保路面摊铺作业连续不问断.(2)运料车辆与摊铺机的配合摊铺作业时,常因运料车辆操作不熟练而与摊铺机配合不协调,使混合料洒落在摊铺机行走履带前,如不及时清除会使摊铺机左右晃动,造成自动调平系统工作仰角发生变化,影响路面平整度.因此,必须专人负责指挥倒车,严禁运料车撞击摊铺机.3沥青接缝处理3.1施工缝的处理在沥青路面平整度检测中,往往连续摊铺路段平整度较好,而接缝处的一个点数据较差,因此,接缝质量也是制约平整度的重要因素.处理好接缝的关键是要舍得切除接头,用?lO?3m直尺检查端部平整度,以摊铺层面直尺脱离点为界限,以切割机切缝挖除.新铺接缝处采用斜向碾压法,适当结合人工找平,可消除接缝处的不平整,使前后两路段平顺衔接.每次开始摊铺时,摊铺机起步要慢,让电脑有一个从压实厚度到虚铺厚度的反映稳定时间,对于接缝不平整或离析处,采用熟练工对其进行精细找平,压路机在摊铺段落先纵向碾压,然后需对接缝处进行横向碾压(注意:处理横向接缝时不能影响正常的碾压程序).3.2桥头处理与伸缩缝安装平整度好的路面,必须与减少和消除桥头跳车相结合,才能解