（交通运输规划与管理专业论文）高速公路互通式立交区域安全性评价研究.pdf

t h er e s e a r c ho ns a f e t ye v a l u a t i o no f h i g h w a yi n t e r c h a n g e b y z h a n gk e b e ( c h a n g s h au n i v e r s i t yo fs c i e n c e & t e c h n o l o g y ) 2 0 0 8 at h e s i ss u b m i t t e di np a r t i a ls a t i s f a c t i o no ft h e r e q u i r e m e n t sf o r t h ed e g r e eo f m a s t e ro f e n g i n e e r i n g i n t r a n s p o r t a t i o np la n n i n ga n dm a n a g e m e n t i n c h a n g s h au n i v e r s i t yo fs c i e n c e & t e c h n o l o g y s u p e r v i s o r p r o f e s s o ry a n gm i n g a p r i l ，2 0 1 1 l 厂 长沙理工大学 7 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所 取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任 何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本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。本人完全意识到本声明的 法律后果由本人承担。 作者签名：日期： ，1 年奎月矽日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文 被查阅和借阅。本人授权长沙理工大学可以将本学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存 和汇编本学位论文。 本学位论文属于 l 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密团。 ( 请在以上相应方框内打“”) 作者签名：事崩冲 新签名：粕t 哆 e l 期：加，年s 月 7 日 日期： ) 口，年g 月7 日 1 摘要 我国的道路安全是一个相当严重的社会问题，是世界上发生道路交通事故最 多的国家之一。随着社会经济的增长和道路交通运输业的迅速发展，道路交通量 与日俱增，平面交叉已经逐渐不能满足日益增长的交通需求，互通式立体交叉被 越来越多的用到道路建设中。由于互通式立体交叉功能重要结构复杂，是整条道 路的咽喉所在，同时也是事故的多发地段，对其的安全性分析评价就显得意义重 大。 在人一车辆一道路三个因素对交通安全的影响中，道路条件因素往往会因为 不是造成事故的直接因素而被忽视。但是，如果考虑到道路条件在很大程度上促 使交通事故发生，那么道路条件的间接作用绝不可忽视。本论文把道路条件因素 作为切入点，介绍了道路因素作为间接影响因素对交通安全性的重要性；仔细分 析了影响互通式立交区域安全性的主要因素，其中重点分析了线形因素包括主线 线形和匝道线形对交通安全性的影响；根据规范和实际情况指出各个影响因素在 设计时应注意的要点，建立基于道路条件的高速公路互通式立交区域安全性评价 体系；阐述了运行速度、服务水平与交通安全的关系，给出了运行速度和服务水 平的计算模型和计算方法；从而全文提出了一个以道路条件角度结合道路运行角 度的相对综合全面的高速公路立交区域安全性分析方法。最后，本论文以浙江省 东永高速公路马宅枢纽为例，全面具体的介绍了该方法的应用过程和对于结果的 分析以及提出的措施。 关键词：互通式立体交叉安全性分析运行速度服务水平 f lj a b s t r a c t c h i n a sr o a ds a f e t yi sa v e r ys e r i o u ss o c i a lp r o b l e m ，i st h ew o r l d t sr o a dt r a f n c a c c i d e n to c c u r r e do no n eo ft h el a r g e s t a ss o c i a la n de c o n o m i c g r o w t ha n dt h er a p i d d e v e l o p m e n to fr o a dt r a n s p o r t ，r o a dt r a f f i ci sg r o w i n gr a p i d l y , c a nn o tm e e tt h el e v e l c r o s s i n gh a sb e e ng r a d u a l l yi n c r e a s i n gt r a f f i cd e m a n d ，i n t e r c h a n g eh a sb e e nu s e d m o r ea n dm o r er o a dc o n s t r u c t i o n a sa n i m p o r t a n tf e a t u r eo fi n t e r c h a n g ec o m p l e x i s t h et h r o a to ft h ee n t i r er o a dw h i c hi s a l s oa c c i d e n t p r o n el o c a t i o n s ，a n a l y s i sa n d e v a l u a t i o no ft h e i rs a f e t yb e c o m e ss i g n i f i c a n t i nh u m a n 。v e h i c l e r o a dt h r e ef a c t o r so nt h e i m p a c to ft r a f f i cs a f e t y , r o a d c o n d i t i o n st e n dt ol e a db e c a u s ei ti sn o tt h ed i r e c tc a u s eo f t h ea c c i d e n tw a si g n o r e d h o w e v e r , c o n s i d e r i n gt h er o a dc o n d i t i o n si nl a r g ep a r tt ot r a f f i ca c c i d e n t s 。t h e nt h e i n d i r e c te f f e c t so fr o a dc o n d i t i o n sm u s tn o tb eo v e r l o o k e d f a c t o r sa b o u t r o a d c o n d i t i o n si nt h i s p a p e ra sa ne n t r yp o i n tt oi n t r o d u c et h ei n d i r e c te f f e c to fr o a d f a c t o r sa sf a c t o r so nt h ei m p o r t a n c eo ft r a f f i cs a f e t y ；c a r e f u la n a l y s i so ft h ei m p a c t o fi n t e r c h a n g em a i nf a c t o ro fr e g i o n a ls e c u r i t y , w h i c hf o c u s e so n a n a l y s i so ff a c t o r s i n c l u d i n gt h em a i nl i n eo fl i n e a ra n dl i n e a rr a m pl i n e a re f f e c to nt r a f f i cs a f e t y ：n o r m s a n dt h ea c t u a ls i t u a t i o na c c o r d i n gt ov a r i o u sf a c t o r st h a ts h o u l dp a y a t t e n t i o nt ot h e p o i n t si nt h ed e s i g n ，e s t a b l i s h e db a s e do nr o a dc o n d i t i o n s ，h i g h w a y i n t e r c h a n g e e v a l u a t i o ns y s t e mo fr e g i o n a ls e c u r i t y ；d e s c r i b e st h e s p e e d ，s e r v i c el e v e l sa n dt h e r e l a t i o n s h i pb e t w e e nt r a f f i cs a f e t y , g i v e nt h el e v e lo fs p e e da n ds e r v i c em o d e la n d c a l c u l a t i o nm e t h o d ；t op r o p o s eaf u l lp e r s p e c t i v eo fr o a dc o n d i t i o n sw i t ht h er e l a t i v e a n g l eo ft h er o a dr u n n i n gt h eh i g h w a yi n t e r c h a n g e c o m p r e h e n s i v ea n a l y s i so f r e g i o n a ls e c u r i t y f i n a l l y , t h ee a s tw i n go fz h e j i a n ge x p r e s s w a ym a z h a ih u b ，f o r e x a m p l e ，ac o m p r e h e n s i v ei n t r o d u c t i o nt ot h es p e c i f i ca p p l i c a t i o no ft h em e t h o da n d t h er e s u l t so ft h ea n a l y s i sp r o c e s sa n dt h ep r o p o s e dm e a s u r e s k e y w o r d s ：i n t e r c h a n g e ，s a f e t ya n a l y s i s ，o p e r a t i n gs p e e d ，l e v e lo fs e r v i c e i i r 目录 摘要i a b s t r a c t i i 第一章绪论 1 1 研究背景及问题的提出1 1 1 1 研究背景1 1 1 2 问题的提出2 1 2 国内外研究现状3 1 2 1 国外研究现状3 1 2 2 国内研究现状3 1 3 本论文研究的内容4 1 4 本论文研究的目的和意义4 第二章高速公路立交区域交通安全影响因素分析 2 1 立体交叉与交通安全概述6 2 2 影响立交区域交通安全的因素7 2 3 立交线形对交通安全因素影响的分析9 2 3 1 主线线形与交通安全9 2 3 2 匝道线形与交通安全9 第三章高速公路立交区域安全性评价体系 3 1 立交区域安全性评价体系建立原则1 4 3 2 立交区域安全设计要素1 5 3 2 1 总体要求1 5 3 2 2 视距1 5 3 2 3 出口1 6 3 2 4 匝道线形1 6 3 2 5 标志17 3 2 6 平面交叉一1 7 3 3 立交区域运行要素1 7 3 3 1 设计的一致性1 7 r l_j 3 3 2 车道的连续性1 8 3 3 3 车道平衡1 8 3 3 4 立交类型1 8 3 3 5 匝道设计速度1 9 3 3 6 立交间距1 9 3 4 高速公路立交区域安全性评价内容1 9 3 4 1 位置1 9 3 4 2 间距2 0 3 4 3 形式2 0 3 4 4 主线速度协调性评价2 0 3 4 5 匝道速度协调性评价2 1 3 4 6 匝道出、入口2 l 3 4 7 匝道2 2 3 4 8 视j 距2 2 第四章运行速度和服务水平计算模型与计算方法 4 1 引言2 4 4 2 运行速度与安全2 4 4 3 服务水平与安全2 5 4 4 服务水平分级2 5 4 5 计算模型和计算方法2 8 4 5 1 交织区2 8 4 5 2 匝道3 0 4 5 3 基本路段3 l 4 6 参数取值3 2 第五章案例分析( 东阳至永康高速公路马宅枢纽互通式立交区域 安全性分析) 5 1 综j 遣3 3 5 2 工程概况3 3 5 3 分析依据3 5 5 4 道路条件检查3 5 5 4 1 起终点位置3 5 5 4 2 被交线和枢纽线形指标3 6 声 、ok j _ l，t、，。睁 a 汀h 5 4 3 间距3 6 5 4 4 形式3 7 5 4 5 匝道出、入口3 7 5 4 6 匝道3 8 5 4 7 视足巨4 0 5 5 马宅枢纽运行速度和服务水平计算结果4 0 5 5 1 马宅枢纽出口匝道( 永嘉方向) 4 1 5 5 2 马宅枢纽入口匝道( 永嘉方向) 4 1 5 5 3 永嘉方向基本路段4 2 5 5 4 马宅互通出口匝道( 永嘉方向) 4 3 5 5 5 马宅互通入口匝道( 诸暨方向) 4 4 5 5 6 诸暨方向基本路段4 5 5 5 7 马宅枢纽出口匝道( 诸暨方向) 4 5 5 5 8 马宅枢纽入口匝道( 诸暨方向) 4 6 5 5 9 按交织区考虑( 永嘉方向) 4 7 5 5 1 0 按交织区考虑( 诸暨方向) 4 8 5 6 计算结果分析4 9 5 7 问题与建议j 4 9 结论与展望 6 1 结论j 51 6 2 展望51 参考文献5 2 致 谢5 5 附录a 5 6 j 第一章绪论 1 1 研究背景及问题的提出 1 1 1 研究背景 我国的道路安全是一个相当严重的社会问题，是世界上发生道路交通事故最 多的国家之一。随着我国经济的不断发展，道路交通也正在以日新月异的速度发 展着，全国道路通车里程在不断增加，机动车数量也是不断上涨，但是相伴而来 的每年发生的交通事故也是不断增多。从上个世纪八十年代我国交通事故年死亡 人数第一次超过了五万人开始，我国连续十余年在年交通死亡人数这一指标上排 名世界第一，这是非常值得道路交通工作者们反省的一个现状。进入二十一世纪 以来，交通安全问题更是变的严峻，从2 0 0 1 年开始连续数年的交通事故死亡人 数超过十万人，有的人会说是因为我国人口多所以死亡人数就显得高，但是到 2 0 0 9 年为止，我国的汽车保有量却只占到世界汽车保有量的3 。相比同样人口 密集的印度来说我国的交通事故死亡人数都是其两倍。我国交通事故的致死率也 是世界最高的，为2 7 3 ，而美国为1 3 ，日本只有0 9 。拿两个规模相当的 城市比较，北京的交通事故致死率为1 4 ，东京则为0 7 。近百万的伤亡绝对 数值是上届亚运会主办过卡塔尔人口( 2 0 0 8 年最新估算为7 7 8 ，0 0 0 人) 的1 2 倍以上。表1 1 出了2 0 0 5 年我国与美国、欧盟、日本等发达国家道路交通事故 的部分统计指标的对比结果，我们可以从对比结果中看出我国道路交通安全还是 存在很大的问题，与其他国家相比形势还是比较严峻的。 表1 1 中国与发达国家道路交通事故现状比较 项目中国美国 欧盟日本 事故次数( 起) 7 7 3 1 8 61 9 6 7 1 0 51 2 3 2 5 4 89 3 6 7 4 5 死亡人数( 人) 1 1 8 1 5 64 2 8 1 03 8 8 3 89 5 7 9 百公路道路死亡人数( 人 6 60 81 20 9 1 0 0 k m 百起事故死亡人数( 人百起 1 5 42 33 2 1 1 事故) 万车死亡率( 人万机动车) 1 6 ii 81 61 3 目前，我国正处于经济高速发张时期，道路交通方面也处于突飞猛进的发展 阶段。按照交通事故发生的内在规律，在一段时期内，我国交通事故死亡人数可 能会继续上升。从整体趋势上看，今后的若干年内我国的汽车保有量还将持续增 加，每年交通事故发生数将不断上升，最后达到一个峰值。表1 2 列出了我国从 1 9 9 9 年到2 0 0 9 年十年间的道路交通事故资料。 表1 21 9 9 9 2 0 0 9 年交通事故资料 死亡人数受伤人数经济损失 年份次数( 次) ( 人) ( 人)( 元) 1 9 9 94 2 1 8 6 08 3 5 2 9 2 8 6 0 8 0 2 1 2 4 0 1 8 0 8 9 2 0 0 06 1 6 9 7 l9 3 8 5 34 1 8 7 2 12 6 6 8 9 0 39 9 4 2 0 0 17 5 4 9 1 91 0 5 9 3 05 4 6 5 8 53 0 8 7 8 7 2 5 8 6 2 0 0 27 7 3 1 3 7 1 0 9 3 8 l 5 6 2 0 7 43 3 2 4 3 8 1 0 7 8 2 0 0 36 6 7 5 0 71 0 4 3 7 24 9 4 1 7 43 3 5 9 14 6 0 0 0 2 0 0 45 1 7 8 8 91 0 7 0 7 74 8 0 8 4 42 3 9 1 4 1 0 0 0 0 2 0 0 54 5 0 2 5 49 8 7 3 84 6 9 8 7 11 8 8 4 0 1 2 0 0 0 2 0 0 63 7 8 7 8 l8 9 4 5 54 3 1 1 3 9 14 9 0 0 0 0 0 0 0 2 0 0 73 2 7 2 0 98 1 6 4 93 8 0 4 4 212 0 0 0 0 0 0 0 0 2 0 0 82 6 5 2 0 47 3 4 8 43 0 4 9 1 91 0 1 0 0 0 0 0 0 0 2 0 0 92 3 8 3 5 l6 7 7 5 92 7 5 1 2 59 1 0 0 0 0 0 0 0 从上面数据可以看出，交通事故发生数在2 0 0 4 年之前处于一个高速增长阶 段，今年来由于道路条件的改善以及管理部门对交通安全的重视程度不断加深事 故数和死亡人数有所下降，但是总量还是居高不下。交通事故所造成的直接经济 损失、间接经济损失以及事故发生后堵塞等所造的经济损失加在一起，保守估计， 我国每年要损失3 0 0 亿元人民币。 1 1 2 问题的提出 随着社会经济的增长和道路交通运输业的迅速发展，立体交叉已经越来越多 的被用到道路建设中。由于平面交叉在交通量大的情况下容易出现交通拥堵、甚 至堵塞，冲突点多，影响道路通行能力，降低车辆行驶速度，容易发生交通事故 等问题，立体交叉的优势就会显现，取代平面交叉也就变成了必然选择。 互通式立体交叉( 简称立交) 是利用跨线构造物使道路与道路在不同标高相 互交叉的连接方式。它是高速公路不可缺少的组成部分。互通式立交具有个方向 交通转换功能和空间多层结构形态两大特征。在有限的区域空间内要完成各方向 的交通转换，加剧了其运行方向的复杂性；同时，受项目投资、现场条件及环境 限制，互通式立交的各项技术指标往往较低，而当几个低限指针组合不当时，所 构成的线形可能造成运行条件更为复杂。这些复杂的因素导致互通式立交区域成 为高速公路交通事故发生频率较高的路段。 道路的安全畅通对国民经济的发展起着至关重要的作用，作为高速公路门户 2 互通式立交，其公路安全性评价已经越来越受到社会的重视。有资料显示高速公 路互通式立交区域的事故发生率比基本路段的要高出很多，因而深入研究高速公 路互通式立交区区的交通安全，提出适的立交安全评价方法，在立交设计阶段找 出安全隐患，排除安全隐患，防患于未然，已成为当前急需解决的课题。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 国外研究现状 英国：l9 8 0 年左右，英国开始研究道路安全性评价，并逐步推广到澳大利 亚、新西兰、美国、西班牙等国家。1 9 8 0 年英国引进了“安全审查”的概念，i h t ( 公路与运输研究所) 进行了对主干道安全检查规范的编制，颁布了事故率降 低与防治指标书。1 9 9 1 年i h t 开始对所有新建高速公路和汽车专用公路行进安 全性评价，制定了英国版得 ( 公路 安全审计指南) ，到1 9 9 6 年该指南已经得到了很大程度的修正。 德国：2 0 0 2 年，德国交通管理部门开始在全国范围内推广新制定的道路交 通安全评价规范和程序。 澳大利亚和新西兰：1 9 9 0 年国家道路管理机构开始重视道路安全性，开始 致力于道路安全评价的研究，以及编制符合本国国情的道路交通安全评价指南。 美国：美国对公路安全的研究比较早，美国各州公路工作者协会( a a s h t o ) 在1 9 6 7 年就发表了考虑公路安全的公路设计和操作实践并在1 9 7 4 年对其进 行了修改和扩充；1 9 8 5 年建立了公路安全信息系统，把所有交通事故信息编辑成 数据库。1 9 9 0 年展开公路安全评价的理论研究，取得了重大成果。1 9 9 1 年形成 a a s h t o 标准道路安全设计和操作指南，并在1 9 9 7 年对其进行修正和补充 公布了最新版。2 0 0 5 年美国联邦公路局推出了用于实施道路交通安全评价的辅 助决策平台的“i n t e r a c t i v eh i g h w a ys a f e t yd e s i g nm o d e l ”( 交互式公路安全设计 模型) 的测试版。此模型运用交通安全微观数学模型作为核心，并且推动了美国 ( ( h i g h w a ys a f e t ym a n u a l ，h s m ) ) ( 道路安全手册) 的研究与编制，2 0 0 8 年研究 开发了交互式公路安全设计程序和路测安全分析程序，开始进入定性和定量相结 合评价公路安全的阶段。 1 2 2 国内研究现状 我国对道路交通安全评价的研究起步于2 0 世纪9 0 年代中期，研究分为对道 路安全性宏观评价方法和微观评价方法两方面。 宏观评价技术主要有：( 1 ) 由北京市交通工程研究所建立的北京模型是国内 比较具有代表性的模型。此模型考虑了包括临时人口等1 1 个影响因素，从而构 造了一个线性的交通安全模型。( 2 ) 宏观道路安全灰色评价方法，主要思想是在 3 确认道路交通安全水平时，没有必要，甚至不可能在知晓全部指标统计信息后， 再进行评价。运用灰色理论的“非唯一性”原理，通过对少量已掌握的部分信息的 筛选和加工，定性、定量相结合，将道路安全水平确定在某一灰域内，以实现对 道路交通安全整体水平评价的目的。 微观评价技术主要有：( 1 ) 基于事故率回归分析的方法，由北京工业大学陈 永胜等人通过对汉宜高速公路事故统计资料分析研究，得出平面直线、平曲线、 纵坡段、路测设计等方面的安全特性规律，建立了相应模型。( 2 ) 基于交通冲突 技术( t c t ) 的评价方法，长安大学周伟、罗石贵利用交通冲突技术，分析了交 通事故多发点的事故判定模型。( 3 ) 基于运行速度的评价方法，同济大学杜博英 通过对运行速度进行回归分析，以运行速度和速度梯度为变量，建立了高速公路 事故预测模型( 4 ) 道路条件安全审核，2 0 0 0 年湖南省交通工程协会冯桂炎教授 主编的公路设计交通安全审查手册；由交通部主持，于2 0 0 4 年正式发表的公 路项目安全性评价指南这两个文献从不同侧面建立了辅助安全评价及安全审计 的体系。 目前国内的互通式立交安全性评价作为公路工程安全评价的重要组成部分 也正在不断发展，但仅停留在规范符合性检查阶段的较多。对于超规范小间距互 通式立交间的研究尚属空白，另外对于互通式立交区域交通运行分析和基于服务 水平的评价研究并不多。 1 3 本论文研究的内容 本论文主要研究内容如下； 1 ) 分析影响高速公路立交区域交通安全的主要因素。 2 ) 建立以道路条件、运行速度及服务水平为核心的高速公路互通式立交区 域安全评价体系。 3 ) 确定高速公路小间距互通式立交区域交织区和基本路段运行速度和服务 水平的计算模型。 4 ) 通过实例全面、具体地阐述运用评价体系分析实际高速公路小间距互通 式立交项目的安全性，提出相应的问题和建议。 1 4 本论文研究的目的和意义 目前，我国的高速公路交通安全状况相比世界水平还差得很多，交通事故一 旦发生，将造成巨大的经济损失，给家庭带来灾难性的打击，给受害者及其家庭 造成极大的痛苦和不幸，危及社会生活各个层面，使医疗、保险、管理和事故处 理等部门背负沉重的负担和压力，整个社会机制的正常运转受到严重制约，极大 4 地影响国家和地方的社会经济发展。其中互通式立交作为高速公路的重要组成部 分，它的安全性就显得更为重要。互通式立交设计的好坏关系到整个路网布局的 合理性，对交叉路线的交通流的分流，合流，交织起着至关重要的作用。 同时由于互通式立交的复杂性，它也成为了高速公路中发生事故较多的区 域。本文通过高速公路互通式立交区域安全性分析研究，达到预防交通事故发生、 降低交通事故的严重度和经济损失，防患于未然的目的。 本论文研究的意义具体体现在以下几方面： 1 ) 有针对性地降低区域内交通安全事故发生的可能性。 2 ) 有效提高道路的安全水平，降低事故严重度，减少事故带来的损失。 3 ) 使各方面更多关注交通安全性，增加重视，促进道路交通安全方面的技 术、标准规范的进步。 4 ) 因为道路安全，减少了因为道路交通事故引发的低速、拥堵现象，提高 了道路的通行效率。 s 第二章高速公路立交区域交通安全影响因素分析 2 1 立体交叉与交通安全概述 互通式立体交叉( 简称立交) 是利用跨线构造物使道路与道路在不同标高相 互交叉的连接方式。它是高速公路不可缺少的组成部分。互通式立交具有个方向 交通转换功能和空间多层结构形态两大特征。在有限的区域空间内要完成各方向 的交通转换，加剧了其运行方向的复杂性；同时，受项目投资、现场条件及环境 限制，互通式立交的各项技术指标往往较低，而当几个低限指针组合不当时，所 构成的线形可能造成运行条件更为复杂。它作为道路交通系统中的一部分，同样 也具备道路交通系统的一般特性。 道路交通系统是一个由人一车一路构成的动态复合系统。系统中，驾驶员通 过视觉和感觉从周围的道路交通环境中获得信息，然后信息传递到驾驶员的大脑 中，再经过大脑判断分析下达动作指令，指令通过驾驶操作行为使汽车在道路上 产生相应的运动，运动后汽车的运行状态和道路环境的变化又作为新的信息反馈 给驾驶员，完成整个行驶过程。在整个过程中，系统各个状态变量，随着时间的 推移和外界交通环境的改变，人一车辆一道路环境之间的协调、配合关系亦有所 改变，它们的变化是时间的函数。并且在道路系统中，由于人一车辆一道路环境 之间的互相影响，使得它们之间的关系变得错综复杂，不确定因素甚多。因此， 人一车辆一道路( 含整个环境) 被称为道路交通系统的三要素。 道路交通安全评价系统就是对“人一车辆一道路”系统在运行中的安全性、可 靠性作出系统地分析评价和提出保证措施的系统工程。对于三者在事故中的作 用，学术界一直有较大的争论，研究结果也不尽相同。 绝大比例交通事故都是以驾驶员的不正确驾驶引起的，但不是所有的不正确 驾驶都会导致最后的交通事故。工效学认为，让驾驶人员做出错误判断，做出不 正确动作的道路环境和不正确动作的产生有着一致性，因此分析为什么会发生交 通事故，需要分析直接的错误驾驶动作，更为关键是分析产生这种动作的道路环 境条件。也就是说，不仅要对既成的事故进行研究，更重要的是分析和预见可能 构成事故的潜在危险因素，把事故消灭在萌芽状态。 在人一车辆一道路三个因素之中，一般来讲，单纯由其中单个因素引起的道 路交通事故非常少，通常都是由几个因素共同作用下的结果。虽然现有的统计资 料表明，以道路缺陷为主要原因引发的交通事故不足1 0 。但是，如果考虑到道 路条件在很大程度上促使交通事故发生，那么道路条件的间接作用绝不可忽视。 6 在某些情况下，由于道路本身的技术等级、设旌条件及交通环境等道路交通的基 本要素对交通安全产生的影响，它们可能成为导致交通事故发生的主要原因。正 如美国的交通专家海特( h a i g h t f ) 教授早在2 0 多年之前就指出的：“不管各方 面的意见如何，只是驾驶员一方面的错误，绝不会引起最严重后果的事故。事故 的主要原因往往是不安全的、危险的道路条件引起的。 由此可见，虽然道路因素不是引起交通事故的直接主要原因，但是其对道路 安全也具有极其重要的影响。 因此，本文将从道路条件的角度出发，分析影响立交区域安全性的主要因素。 2 2 影响立交区域交通安全的因素 通过统计数据表明，高速公路上发生的交通事故有很大比例发生在高速公路 立体交叉区域。立体交叉的设计包含了诸多方面，设计不合理会带来相应的安全 问题。立体交叉设计和运营时所需考虑的重要因素包括设计一致性、车道的连续、 适当的通行能力、视距、标志、速度差异最小化、用户要求最小化和不打乱用户 的预期等理念。 1 ) 设计一致性 设计一致性是保证高速公路正常运作的重要指标，如果高速公路实际特征和 驾驶者的期望特性不一致，就会容易发生交通事故。例如：多数司机都预料并希 望从右侧驶入或驶出公路，如果左手出口匝道靠近右手匝道就会造成交通流不可 避免地横穿所有车道去使用下一个出口从而增加冲突点，影响运营管理。 常见的设计不一致的例子有：左手驶入主线后马上右手驶出，没有设置集散 车道的组合式立交，当设计新建路段时采用了较长的加速车道或减速车道时，保 留了原有的加速车道或减速车道等。 2 ) 车道连续性和车道平衡 总车道数的减少是高速公路车道的不连续性的主要原因。因此，高速公路设 计时应在高速公路全程或者是其中相当大里程的路段保持基本的车道数，无论其 间交通量是否发生了变化。尽量使驾驶人在行驶过程中不必频繁变更车道，保持 连续行驶，除非出现右侧车道因总车道数的减少而向左侧变更车道。典型例子就 像在出口处，减少左侧直行车道( 没有附加车道时) 而使车道失去连续性。 车道平衡的概念是在分流和合流方面达到和谐运营、尽可能减少车道变化、 清楚地显示前方的道路去向保持良好的视距。 3 ) 立交间距 立交的间距在很大程度上决定了高速公路的运营性能，立交间距大的高速公 路事故率较小。相反，立交间距小于4 5 0 m 的就会明显导致事故率的增高。城区 内立交间距1 5 k m 和较偏远地区立交间距3 k m 是比较理想的最小立交间距，匝 7 道间距过小，即使使用附加车道，也会因为交通汇流和分流等导致运营问题。 4 ) 立交类型 立交类型选择是否恰当，不仅直接关系到道路交叉本身的功能、经济和安全， 如通行能力、行车安全、行程时间、运营经济，而且对地区的规划、地方交通功 能的发挥都会产生重大影响。 立交类型的不合理或其设计中的立交类型变换会给驾驶人员产生混淆，就会 容易发生交通事故。例如一个需要大角度转向的立交或有两个出口匝道的立交就 会产生方向性的问题。一般来说主线与被交线都为高速公路的立交应采用全定向 立交，服务型立交比较适合用菱形立交。通过事故调查研究表明，事故率较高也 就是较不安全的立交有不设集散车道的环形匝道、剪刀型匝道、匝道出口在道路 左侧的立交类型。 5 ) 匝道线形 根据各国对已经完成的高速公路上发生事故的资料统计与研究，发现在立交 匝道的事故发生率最高。驾驶人员因为在主线上保持较高时速长时间行驶，当要 进入匝道时，会因为减速不及或达不到匝道所规定的车速而导致容易发生交通事 故；另外也会犹豫复杂交通因素困扰而导致驾驶人员注意力分散发生事故。一般 来说影响匝道交通事故率的因素有：匝道次序，匝道间距、视距、设计车速和几 何线形等。 6 ) 视距 驾驶员在驾驶汽车行驶的过程中主要是靠视觉和运动感觉来感知道路上的 环境和线性的，换句话说视觉是联系道路环境和人的重要媒介。驾驶过程中所有 与道路相关的信息包括线性，道路周围环境，标志标线，道路上其他车辆行驶状 况等，有9 0 以上是通过视觉信息得来的。 汽车高速行驶时，车的视野和视距对车辆在公路上安全而有效地运行极为重 要。速度和行车路线的选择，有足够远的视距，可以帮助驾驶员清楚的辨认前方 的道路路状况和周围的环境变化。良好的视距不仅有利于驾驶员比较准确的判断 前方道路的方向、路况，而且当遇到障碍物或者危险的时候有足够的时间作出调 整，改变车道绕行或者停车。所以，良好的视距和清晰的视野可以给驾乘人员安 全感和舒适感，是确保行车安全的重要影响因素。 视距是指从车道中心线上1 2 米的高度，能看到该车道中心线上高1 0 厘米 物体项点的距离( 指沿该车道中心线量得的长度) 。安全的视距是确保汽车刹车时 应当看得见、停得住的必要短距离。它分为三种：停车视距、会车视距、超车视 距。 a 停车视距：驾驶员在行驶过程中，从看到同一车道上的障碍物时，开始 刹车到达障碍物前安全行车的最短距离。它由驾驶员在反应时间内车辆行驶距 8 离，开始刹车至停车的制动距离和安全距离三部分组成。 b 会车视距：两辆汽车在同一条行车道上相对行驶发现时来不及或无法错 车，只能双方采取制动措施，使车辆在相撞之前安全停车的最短距离。 c 超车视距：汽车绕道到相邻车道超车时，驾驶员在开始驶离原行车路线 能看到相邻车道上对向驶来的汽车，以便在碰到对向驶来车辆之前能超越前车交 驶回原车道所需的最短距离。 由于高速公路上车辆行驶双向车辆行驶在不通车道上，沿同一方向行驶，所 以停车视距在三者中显得最为重要，是保证车辆安全行驶的重要条件，同时也是 高速公路线性设计基本控制指标之一。 2 3 立交线形对交通安全因素影响的分析 2 3 1 主线线形与交通安全 为了车辆顺畅运行，以及出入安全、便利，互通式立交范围内，主线的技术 标准要满足所在路段的统一标准与要求，还因为立交范围内行车复杂，桥跨结构 多，所以主线线形标准比一般路段还应适当高些。在设计时应满足立交的易识别 性，保证具有足够的行车视距，有条件时应满足识别误视距的要求，曲线力求平 缓，利于车流的出入。 互通式立交主线应尽量正交，由于地形、地物环境受限时斜交角度不小于 4 5 度，以减小由于斜交桥跨增长而增加的费用，降低设计和施工难度。设计时 要处理好跨线构造物与道路的连续性，避免平面、纵面和横断面的突变，保证两 相交主线具有足够的跨越高度，以满足行车视距条件以及桥下净空要求。这里比 较理想的状况是互通式立交主线下穿相交道路，这样不仅有助于主线上的车辆辨 认立交位置和保持高速行车，而且由于匝道是高处至低处与主线连接，当车辆从 主线驶出进入匝道是为上坡，受引力作用减速行驶，避免速度过快超过匝道设计 车速；当由匝道驶入主线时为自然加速，有助于平滑进入主线。 2 3 2 匝道线形与交通安全 匝道是互通式立体交叉至关重要的组成部分，是用来给互通式立交相交道路 的转弯车辆行驶的道路。 立交的匝道线形，特别是左转匝道的线形一般而言决定了立交的整体结构， 同时各条匝道的线形以它们之间的间距也影响着立交的整体性能。匝道设计的合 理与否对整个立交的功能的发挥、运营的效益、交通的安全起着十分重要的影响 作用。所以立体匝道的线形设计以及安排布置是否合理非常重要。 1 ) 匝道车辆行驶规律性分析 匝道作为互通式立交不可或缺的组成部分起着承上启下的关键作用，而匝道 9 又由两端的变速车道和中间部分的行车道组成。一般说来匝道中间部分行车道上 的车辆行驶状况和基本路段的大致相同，而在变速车道上，由于车辆需要频繁进 行复杂的变速，变道以及分流、合流操作，使得车辆行驶状况发生较大的变化， 使得变速车道成为匝道的咽喉部分和事故频发路段。 2 ) 匝道平面线形对行车安全的影响 由于匝道的各个组成部分的行驶规律和行驶状况不同，他们对汽车安全驾驶 的影响也不同，对可能发生的交通事故类型也有显著区别。 对于一些在匝道容易发生的交通事故的类型和性质的研究发现，事故点和它 附近的线形有着一定程度的关系。下面我们就来分析事故多发地点不同事故发生 的原因： a 分流减速过程的尾撞事故 在分流过程中，由于车辆从主线进入匝道，车速由高速变为低速，这个减速 过程需在减速车道上全部完成。车速的变化幅度加大，不利于分流车量迅速离开 主线，干扰直行车辆，就会容易引发追尾事故。 b 出口端或匀变速段的翻车事故 出口端及匀变速段的翻车事故，主要原因是车速过快，超过设计车速或者是 误行转向过快过猛导致在出口处发生翻车事故。通过对发生事故的调查研究表 明，出口处的翻车事故与其之前的减速行驶有很大关系，减速车道的起点不能明 确辨别、减速车道的长度不够是主要原因。通常情况下，如果在减速车道未发生 交通事故，做到了比较好的减速缓冲过程，那么