高速公路安全设计与评价研究

1、高速公路安全设计与评价研究演讲者：王永超 第一章 绪论 交通运输业是国民经济结构中的先行和基础产业,处于优先发展的战略地位,高速公路是我国综合交通运输系统的重要组成部分,它具有通行能力高,行车舒适,快捷方便以及经济效益好等特点,其建设情况反映着一个国家和地区的交通发达程度乃至经济发展的整体水平。我国高速公路建设起步上世纪80年代,到1999年突破10000km,截至2009年底,全国高速公路总里程已达到65055km,处于世界第二位, 我国用了仅十几年的时间走完了发达国家高速公路建设三四十年的发展历程,极大地提高了中国公路网的整体服务水平,优化了交通运输结构,对缓解交通运输的瓶颈制约发挥了重要

2、作用,有力地促进了中国经济发展和社会进步。 公路分级 我们常说的高速公路，一级、二级、三级、四级公路，是根据交通量及其使用任务、性质分级的。高速公路：能适应的年平均昼夜汽车交通量为25000辆以上，具有特别重要的政治、经济意义，专供汽车分道高速行驶并全部控制出入的公路。一级公路：能适应的年平均昼夜交通量为500025000辆，连接重要的政治、经济中心，通往重点工矿区，可供汽车分道行驶，并部分控制出入，部分立体交叉的公路。公路分级二级公路：能适应按各种车辆折合成载货汽车的年平均昼夜交通量为20005000辆。连接政治、经济中心或大矿区等地的干线公路，或运输任务繁忙的城郊公路三级公路：能适应按各种

3、车辆折合成载货汽车的年平均昼夜交通量为2000辆以下，为沟通县及县以上城市的一般干线公路。四级公路：能适应按各种车辆折合成载货汽车的年平均昼夜交通量为200辆以下，是沟通县、乡、村等支线公路。 高速公路的行车条件比一般道路好的多,周围环境也相对协调,但高速公路通常交通流量较大,行车速度较高,而车辆在高速行驶状态下则更加不容易控制,因此,高速公路上发生的交通事故严重程度要高得多。表1.1为1995-2009年我国高速公路交通事故数据统计分析表。交通事故划分等级根据生产安全事故报告和调查处理条例的规定，事故划分为特别重大事故、重大事故、较大事故和一般事故4个等级。1.特别重大事故。是指造成30人以

4、上死亡，或者100人以上重伤，或者1亿元以上直接经济损失的事故。2.重大事故。是指造成10人以上30人以下死亡，或者50人以上100人以下重伤，或者5000万元以上1亿元以下直接经济损失的事故。交通事故划分等级3.较大事故。是指造成3人以上10人以下死亡，或者10人以上50人以下重伤，或者1000万元以上5000万元以下直接经济损失的事故。4.一般事故。是指造成3人以下死亡，或者10人以下重伤，或者1000万元以下直接经济损失的事故。其中，事故造成的急性工业中毒的人数，也属于重伤的范围。 京 沪高速公路宁通段发生追尾事故 浙江甬台温高速公路发生交通事故一人当场死亡 综上所述,我国高速公路交通安

5、全总体形势依然严峻,各项统计指标的安全程度与发达国家之间还存在较大差距，因此探索我国高速公路交通事故发生的规律,分析影响高速公路交通安全的因素,做好高速公路交通安全设计与评价工作,在设计阶段消除高速公路潜在的交通事故隐患,改变以往事故发生后再进行防护的被动局面,提高我国高速公路交通安全服务水平,具有重要的现实意义。 第二章 高速公路交通事故成因分析及安全设计理念2.1高速公路交通事故分析 交通事故发生的原因很多,目前世界上多数国家的公众舆论与官方舆论机构经过统计认定:交通事故的基本原因是驾驶员的粗心及错误的操作。在事故原因分析和统计中,大多数责任都简单倾向于人为因素造成。这样认定的原因是在道路

6、交通系统的四个要素(人、车、路和环境)中只有人具有责任承担的属性，这种交通事故责任认定是不科学的。2.1.1一般道路交通事故成因分析误区 目前,交通管理部门把事故统计的重点放在人的因素上,而道路因素则被认为承担较小的事故责任。图2.1为典型高速公路事故中人、车、路所占的比例。 但实际上在同一条道路上的某些路段事故发生频率远远高于其他路段,而且同一事故黑点发生的事故性质也大致相似。这就说明了道路交通事故和道路与环境因素必然存在一定关联。交通事故的发生通常是交通系统中的多个因素失调而综合所致。在交通事故处理中,往往只确定单一因素,如人的因素,而有意或无意的忽略道路、环境等因素。2.1.2道路交通事

7、故的道路因素引发途径分析及比例计算 一般情况下,统计交通事故时,在由于驾驶员的违规操作而造成的交通事故中,驾驶员成为事故发生的直接原因。然而,在驾驶员致因事故统计中,有部分原因是道路环境条件不合理,车辆的动能无法及时释放到道路中去,使得车辆动能超出了驾驶员的控制范围,能量最终瞬间释放造成交通事故,被归结为驾驶人员的主观原因如:判断失误，操作不当等。交通事故与道路的路基路面视距、坡度、曲线、人车隔离度等有着密切的关系,随着视距的增加,事故率有着明显地下降;随着坡度的增加,事故率有着明显的下降等。2.交通事故中道路因素的影响比例计算 驾驶员的视线和精神紧张程度受道路的平面线形、纵面线形、路基路面、

8、视距以及线形组合是否顺畅等因素的影响,在以往的交通事故统计原因中道路因素是指由于道路缺陷直接诱发的交通事故,而由于道路和环境因素不良而导致的人员观察错误和部分判断失误引发的交通事故则被归结为驾驶员的责任。而事实上,这种由于道路环境条件不合理引发的交通事故,在统计中被纳入驾驶员影响因素。将这种事故致因归入道路因素,则可以较为合理地确定道路环境条件因素在交通事故成因中的比例。可参照式(2.1)和式(2.2)计算驾驶人员因素所占比例与道路条件因素所占比例:P1=pl*(l一K) (2.1)P2=p1*K+p2 (2.2)其中:K,道路条件不好引发的驾驶员因素比例;pl一原来统计中的驾驶员因素比例;p

9、2一原来统计中的道路条件因素比例;P1实证分析下的驾驶员因素比例;P2一实证分析下的道路条件因素比例。 P道路和环境因素引发交通事故有三种途径:1.作为道路条件直接导致交通事故。2.通过作用于驾驶员间接引发交通事故。3.通过作用于车辆间接引发交通事故,见图2.2。2.2高速公路交通安全设计理念2.2.1安全与宽容理念 高速公路安全设计理念还突出体现在交通安全设施的设置上，如路侧护栏等。路侧宽容设计是一种保证安全的有效手段路侧宽容设计理念是驾驶员犯错误之后尽可能地保证乘客的生命,在重大交通事故多发路段进行路侧宽容设计,可以有效地降低事故死亡率。2.2.2动态与协调理念 采用动态指标速度更切实际，

10、高速公路与自然景观协调统一才能保证车辆的安全通行。2.2.3灵活与创作理念 保证机动车行车安全的前提下,针对不同公路和不同路段灵活选择切合实际的技术标准和设计指标,从而达到道路沿线更符合可持续发展的目标。 第三章 高速公路道路安全设计3.1路段交通安全设计 公路线形是车辆运行的直接载体,一旦确定,几乎无法改变“任意一不安全的设计指标!一个不良的设计参数组合都有可能造成交通事故”因此,公路线形设计不仅要尽可能满足公路的自身功能,而且要高度重视公路使用者的行车安全“在线形设计中,公路线形的各基本要素在满足国家标准和规范的技术要求的基础上,还要科学地!合理的组合各项基本要素,从而确保公路使用者的行车

11、安全。3.1.1平面线形设计与交通安全1.直线 直线作为道路平面线形的主要要素之一,有着容易选线、距离短等特点,是道路设计中经常使用的要素。我国的相关公路设计规范对直线的最大长度作了规定,见表3.1。2.圆曲线 在高速公路平面定线中,大半径的圆曲线往往是首选的要素。在没有特殊的建设条件限制时,采用多大的半径较为合适,很难给出一组明确的数据。因为即使建设条件属于一般的情况,也有平原、丘陵、山岭等不同地貌的差别,此外还有不同的纵面要素组合,不应孤立地评价一个曲线,而应综合考虑前后线形的连续均衡,具体情况具体分析。 3.缓和曲线 缓和曲线是一段曲率逐渐变化的曲线,是在直线和曲线或不同半径的大曲线和小

12、曲线之间的渐变曲线,缓和曲线的最小长度取值是设计的重点。3.2线形组合与交通安全 就高速公路任何路段在设计时所选用的每一个线形指标单独来讲,基本都符合设计规范,可是若将多种线形组合在一起,则需针对具体路段进行分析,评价其整体效果是否满足道路交通安全的要求。过去我国高速公路在设计，修建过程中由于受自然条件和资金的限制,导致不少道路几何线形组合的路段不满足道路交通安全的需求,给高速公路的运营带来一定的安全隐患。线性组合的安全设计要点包括以下几个方面:1.在凸形竖曲线的顶部和凹形竖曲线的底部,不得插入小半径曲线,该处的竖曲线半径与平曲线半径的比值不宜小于20,并不得与反向平曲线的拐点重合。2.当竖曲

13、线半径与平曲线半径的比值小于20时,应按照驾驶人的视线高度作透视图检查,结合运行速度和视距要求,确保视距范围内不出现暗凹,也应避免在前方更远视线上出现暗凹。3.长直线内不能插入长度短,半径小的竖曲线。4.小半径竖曲线不宜与缓和曲线相互重叠。5.应避免在长直线上设陡坡。6.对路线透视图逐段进行检查,要求行车视线范围内地形与平面线形保持清晰连续,确保路面和路侧状况不致形成暗凹等模糊不清或误导信息。3.3互通立交和桥隧交通安全设计3.3.1互通立交安全设计 互通式立交是高速公路主要构造物之一,正确把握互通立交设计要素,合理选择互通立交方案,准确应用技术指标,对于保证行车安全和服务水平,降低高速公路工

14、程投资,节约土地,提升公路景观效果等至关重要。3.3.2互通立交安全设计要点1.为驾驶人提供清晰的方向:通过互通立交各部位构造的合理设计,确保驾驶人在高速行驶状态下能够清晰地识别前方路线走向,满足其易感知前方的视觉需求。2.保证交通流良好的运行:设计中所采用的分合流方式和匝道线形,必须符合驾驶人心理需求和车辆行驶动力学的要求,并且能够保证运行速度的连续一致性,使速度差控制在合适的范围内。3.为驾驶人提供良好的视距:为使驾驶人有足够长的判断和反应时间,需保证各出入口之间或者各互通式立交之间有足够的时间和空间距离。4.完善的标志和标线:设置完善的交通标志和标线,对驾驶人起到引导、预告和警告作用,保

15、证车辆安全和高效行驶。3.4高速公路道路设计安全性评价 安全性评价指南中以运行速度为公路安全性评价的一个主要技术指标。利用预测的运行车速对路线的平面线形指标、纵面线形指标、线形组合、路基路面、桥隧和立体交叉等高速公路道路结构物的安全性进行评价。运用运行速度对道路线形进行评价继而改进,其优点主要体现在以下几个方面:1.以恒定的设计速度为依据的设计存在着盲目性和不具体性,运行速度则可以避免这一弊端。 2.运行速度具有较高的针对性和实用性。 3.综合考虑道路平纵线形，桥隧，立交，车辆类型，路侧自然景观和环境等各种影响因素,更加全面科学。 4.以运行速度为依据设计的前后线形是连续一致，协调的,相邻路段

16、不会出现较大的速度差,减少了安全隐患。 第四章 高速公路交通安全设施设计4.1交通安全设施的设计理念 交通安全设施是交通工程设施的重要组成部分,主要包括:安全护栏及相应的防撞缓冲设施,交通标志、标线、防眩设施,隔离封闭设施,道路照明设施和视线诱导设施等。由于交通安全设施可为道路使用者提供各种警告、禁令、指示、指路信息和视线诱导,排除干扰,提供路侧保护,减轻潜在事故的严重程度,防止眩光对驾驶员视觉性的伤害,因此在道路建设中交通安全设施是不容忽视的部分。交通安全设施的设计理念 由于交通事故是人、车、路和环境共同作用的结果,因此交通事故不可能完全避免。安全设施设计为突出功能性、服务性和经济性,采用经

17、济可能、技术可行、方案有效的设计原则,尽量利用原有设施，就地取材以降低工程造价。同时,设计方案中尽量考虑便于养护管理,减少人为破坏的可能性。1.主动引导 对于公路坡陡弯急,平面指标偏低,部分路段视距不良等情况,道路上的上述特点应及时、准确地通知汽车驾驶人员,使其能做到心中有数,提前采取必要的措施。设计对策:设置必要的交通标志、标线、减速设施等。2.适当防护 所谓适当防护就是以减少群死群伤事故的发生为目的,对事故多发路段和隐患路段采用安全护栏进行重点防护,其他路段根据防撞等级适当防护。防护的形式有安全护栏和抗侧滑护轮带等。3.合理保障 合理保障包括设施位置的合理性和夜间路况信息供给的合理性。设施

18、位置的合理性应遵从主动引导，适当防护的设计理念。设计对策:标志、标线反光材料的合理利用;增设视线诱导设施。4.因地制宜，经济实用 采取交通工程设施时,应从实际出发,根据具体情况,在保证安全的前提下,最大限度的与自然环境及人文景观协调统一。对大自然的改造做到合理、经济,能用较低造价方式解决问题的,不用较高成本方式来解决。如路侧有一定宽度净区时能采取堆土防护及绿化方式解决问题的,决不用混凝土护栏解决问题。5.全线协调 虽然着重对事故黑点路段实施交通工程措施,但应注意实施路段与前后路段及全线设施的协调。可视具体情况尤其事故历史资料在弯道外侧设置部分防撞护栏,而其他路段采用加设线形诱导标、轮廓标或绿化

19、等处治措施,而不宜大量连续设置防撞护栏的简单处理方法,使有限的资金用在刀刃上。4.2交通标志安全设计对策1.完善的指路标志。2.特殊路段各类标志配合使用。3.规范标志文字、颜色和版面。4.其他交通安全设施。（1）隔离设施 主要作用就是保证高速公路车辆不受其他条件干扰,能够高速行驶。（2）防眩设施 目前国内主要的防眩设施有三种:防眩网、防眩板和植树。合理选择防眩设施型式,首先要结合高速公路的平纵线形和气候条件对各种防眩设施的性能进行分析,以满足驾驶人的对行驶过程中的安全感、压迫感和景观要求为出发点。 （3）视线诱导设施 视线诱导设施用于指示驾驶人前方道路线形、方向、车行道边界及危险路段位置。（4

20、）照明设施：夜间行车更安全。第五章 高速公路交通安全评价评价指标选取原则：(l)可测性和可比性 可测性是指所选取的评价指标是可以通过计算或者统计得到的,否则再好的评价指标都不能引入评价模型。可比性是指所选取的指标在各评价对象中有统一的定义和计量标准。(2)科学性和现实性 所选取的指标一定可以反映高速公路交通安全的主要因素;指标的名称和含义要符合现行的交通专业技术术语和概念。(3)简明性和综合性 所选取的指标必须简单明了,使用方便,易于计算或论证,每一个指标都可以从一个或者两个方面来反映交通安全的程度。5.1.3评价的具体步骤：1.确定因素集:此处的因素集是指影响高速公路交通安全性的各因素组成的集合,因素集为集合U,即U=U1,U2,U9其中:U1为道路线形,U2为路基路面,U9为其他安全设施。2.建立评价集:评价集是由对评判对象可能做出的评判结果所组成的集