道路线形设计中安全问题研究综述

道路线形设计中安全问题研究综述目录TOC\o"1-4"\h\z\u插图索引 i附表索引 i1. 绪论 11.1. 背景及目的 11.2. 国内外研究状况 21.3. 主要内容及结构 62. 平面设计中的安全问题 72.1 直线线形与安全 72.1.1 长直线的安全问题 72.1.2 短直线的安全问题 92.2 平曲线的安全问题 102.2.1 平曲线半径与安全 102.2.2 缓和曲线与安全 112.2.3弯道个数与安全…………3. 纵断面设计中的安全问题 133.1 纵坡与安全 133.1.1 纵坡坡度与安全 133.1.2 纵坡坡长与安全 143.2 竖曲线与安全 153.2.1 竖曲线半径与安全 153.2.2 竖曲线长度与安全 154. 道路横断面设计中的安全问题 164.1.1 路肩宽度 164.1.2 中间带宽度 164.1.3行车道宽度……………4.2 道路视距与安全 184.3平曲线加宽与安全4.4平曲线加宽与安全5. 道路线形组合与行车安全 226. 总结及展望 24致谢 25参考文献 26插图索引TOC\h\z\c"图1."图1.1IHSDM模型 5图2.1潜在事故和直线长度关系 9TOC\h\z\c"图2."图2.2短直线长度实例…………图2.3弯道密度与事故率关系 12图3 .1故次数与坡长的关系………………..图4.1弯道处的视距 19图4.2凸行路段处视距 20同向曲线实例 23附表索引TOC\h\z\c"图1."表1.1行驶速度与视野的关系 8表2.1曲率与交通事故率关系统计表 11TOC\h\z\c"图2."表3.1道路纵坡度与事故率的关系 ………表4.1分隔带对事故率影响 17TOC\h\z\c"图1."表4.2行车道宽度的规定 18表4.3视距与事故率的关系 20表5.1平曲线与纵坡组合处的事故率 24绪论交通运输是联系国民经济发展各部门的纽带，是促进经济发展的基础条件。近十多年来随着我国经济的高速发展，交通运输在经济发展中的促进作用越来越突出，特别是公路建设的飞速发展，对于保障我国经济的快速、健康发展起到了重要的作用。但随着我国公路里程的不断增长，我国的公路交通安全形势日趋严重，交通事故死亡率的绝对数近几年来高居世界第一。如何解决国内日趋严重的公路交通安全问题，已引起有关国内外专家的高度重视并取得了一定的研究成果。因此，科学地分析公路事故频发的诱因，展开以减少交通事故或降低交通事故的受害程度为目标的交通安全研究迫在眉睫。背景及目的道路交通安全是一个世界性的问题，自地球上诞生汽车以来，人类即面临着交通事故的威胁。据有关资料报告，在汽车发展的100多年历史中，全球死于道路交通事故的人数已达三千多万。而对于汽车数量正在飞速增长的中国，道路安全问题更是摆在我们面前的一大难题。据北京市公安局公安交通管理局高级工程师翟忠民透露，多年来中国每年因交通事故死亡人数均超过10万人，居世界第一。中国的道路交通安全形势非常严峻，统计数据表明，每5分钟就有一人丧身车轮，每1分钟都会有一人因为交通事故而伤残。每年因交通事故所造成的经济损失达数百亿元。。虽然导致交通事故发生的主要原因可归结为不按规定让行、纵向间距不够、措施不当、疏忽大意、超速行车等五大违章行为．但道路条件与交通安全的关系却也是密不可分的。正如交通理论权威专家郝塔教授认为的：不管各方面的意见如何．只是驾驶员一方面的错误，决不会引起最严重后果的事故事故的主要部分往往是不安全与危险的道路条件引起的。道路交通是以“人、车、路和交通环境”四个基本要素组成的庞大体系。交通事故产生的原因也是多方面的，包括道路环境、交通条件、车辆状态以及驾驶员特性等。各种主客观因素的交错影响最后综合作用于驾驶员身上，使驾驶员的心理受到冲击，操作反应不及时或被迫做出错误判断而引发交通事故。因此本文主要从道路线形设计的角度出发，讨论道路的交通安全问题，以及提出一些注意事项及较为可行的解决措施。国内外研究状况在国内目前研究道路线形对道路安全的影响的方法主要分为两大类：事后型和事前型。事后型主要针对建成通车的道路进行安全考察．累积统计一定时段内发生的事故数据，鉴定事故多发点，挖掘事故发生的原因，采取相应的改善和整治措施。事前型是从道路的规划，设计和建设时期开始对道路的交通安全特性进行研究，防患于未然，不是简单的根据事故累积数据来确定安全水平，而是从深层次的安全机理方面找原因．属于事前预测型。“事前性”在目前的安全研究领域已经逐渐被认可并得到重视，成为一种切实可行的、有效的研究方法。在国外，欧、美、日等国家的汽车工业和道路建设发展迅速．开展道路安全研究的工作也较早，其研究主要集中在以下几个方面：(1)道路线形几何因素与交通安全德国的RalfRoos教授采用计算机可视化技术，对道路空间线形进行优化设计，以提高道路设计的安全性。Roos教授所在的大学(TechnicalUniversityofKarlsruhe)开发了一套可视化设计软件，设计者可以从驾驶员的视点观察道路景观，报据视觉规则可以定量地评价道路几何线形设计的好坏，这使得计者能够及时发现设计中驾驶员视距不足的安全隐患。．YasserHassan和SaidEasa利用计算机动画技术。研究了道路平纵线形组合对驾驶员视觉的影响。研究发现：当平曲线与凸型竖曲线组合时，驾驶员会判断失误，认为平曲线半径比实际小相反，当平曲线与凹型竖曲线组合时，驾驶员则认为半径比实际大。美国的AndrewYogi和JoeBared对Minnesota和Washillgton的双车道公路事故、线形、路侧环境进行了统计和分析，建立了双车道公路事故预测模型．该模型不仅考虑了空间线形对道路安全的影响，而且把路侧环境因素(危险度)引入模型中．对道路的设计和改建具有较大的指导意义。但该模型只是针对双车道的公路．对空间线形组合产生的叠加效应考虑不足，需要进一步的修正和验证。(2)运行车速与交通安全由于车速与道路交通安全有着比较密切的关系．因此，不少学者把运行车速作为研究道路安全的一个重要指标。澳大利亚通过研究建立了运行车速预测模型：(1.1)式中：v——车辆运行速度：r—平曲线半径；a，b—回归系数；Fambr博士（1997年)对42个竖曲线车速数据进行了分析，建立了竖曲线的车速模型：(1.2)英国学者A.umya开发了适用于欧洲的速度与事故模型-EURO模型。研究表明交通事故率与超速行驶有着必然的联系．EURO模型如下：(1-3)式中：l—年平均事故率；v——平均运行车速，km/h；△v—速度梯度，km/h美国、瑞士和澳大利亚等国家将相邻路段问运行车速差△V作为评价道路安全性的指标。当两相邻路段运行车速差△v小于10km/h时，道路几何线形设计为优。当两相邻路段运行车速差△V在10-20km／h之间时，线形设计为“一般”；当两相邻路段运行车速差△V超过20km／h时，线形设计为“差’。其目的为在同一设计路段内，保证驾驶员能够连贯地驾驶行车，避免或最大限度地减少由于意外情况或判断失误造成交通事故的发生，从而提高行车的稳定性和安全性。(3)交通冲突与交通安全交通冲突技术(Time-To-Collision，简称TTC)是国际交通安全领域中新近开发出的一种非事故统计评价理论方法。经过西方各国交通安全专家们的多年努力，现己趋于成熟完善。TTC指两辆汽车若保持目前的速度和运动轨迹时，距离事故发生的时间，可以在短时间内观测获取大量交通冲突样本，从而实现已有道路设施的安全现状客观的评价与预测的目的。VanderHorst根据冲突时间(TTC)的长短划分冲突的严重性，例如当TTC<1.5s时，交通冲突为严重冲突。通过一定周期的观测，结合己有的事故统计资料，对事故数、交通冲突数和冲突严重程度进行回归分析，从而评价全无控制交叉口、信号控制交叉口、环形交叉口的安全状况，并从减少冲突的角度出发，提出安全改进措施，最后运用前后分析法(Before-AfterStudy)对改善措施的有效性进行评价，评价的标准仍为冲突数和冲突的严重程度．瑞典Lurid大学VanderHorst等学者把冲突技术程序化，从冲突的评价标准，观测方法、评价方法等方面，建立了瑞典冲突技术(SwedishTrafficConflictTechnique)，广泛地应用于实际道路交通安全改造。(4)道路安全审计较早的安全审计的概念产生于八十年代的英国．1987年，英国政府制订了力争在2000年将交通事故伤亡数降低三分之一的发展战略，为达到这一日标．有关安全检查的理论研究、方法探索、立法程序等都相继开展起来。翌年，《GuidelinesfortheSafetyAuditofHighways》(公路安全审计指南)闷世，安全审计有了系统的体系、方法与程序的支持．从1991年4月起，安全审计成为英国全境主干道、高速公路建设必须进行的程序，从而将安全审计的功能与作用在立法层次上得以确认，使英国成为安全审计重要的发起与发展国。澳大利亚、新西兰都是启动工程项目安全审计程序时间较早、发展较成熟的国家。澳大利亚的许多州在不同层次上开展了安全审计工作，国家交通机构Austroads已成立了一个专门的组织．致力于制订国家的安全审计指南嘲．在新西兰，国家道路与公共交通机构TransitNewZealand已经认可了安全审计的作用，并于1992年进行了多次实验性的项目安全审计，已取得技术和经验方面的积累。1993年，有20％的州级公路项目被要求必须进行安全审计。美国提出正式的安全审计的名词不算早，但相关的工作先前已在进行，包括危险区段的识别与改造，各种交通设施的安全性能等。这些工作提高了安全审计思想的受重视程度。在国家级(HighwaySafetyProgramGuidelines}(公路安全系统指南)中非常强调安全管理系统的重要作用．美国权威的学术机构ITE指出，为达到安全管理系统预期的作用，国家机构应将安全审计引入到安全管理系统中。在美国ITEJournal在美国ITETechnicalCouncilCommittee4s-7所作报告《RoadSafetyAudit：．ANewToolforAccidentPrevention)(道路安全审核：事故预防的新手段，ITEJournalFeb．1995)中，将RoadSafetyAudit定义为：安全审核是对已有、或拟建的道路建设项目、交通工程项目及其它任何将与用路者发生相互影响的工程的项目方案所进行的正式的安全性能测试。在该测试中，将由一组独立的、训练有素的安全专家对工程项目的规划、设计方案中的事故隐患作出鉴别，并评估项目方案的安全特性，从而修正方案中的安全瑕疵，或推荐具有较佳安全性能的项目方案。(5)计算机辅助安全设计程序IHSDM系统介绍：在计算机辅助进行道路安全设计程序的开发中，国外最具代表性的就是名为InteractiveHighwaySafetyDesignModel的程序。中文名称为。交互式公路安全设计模型”(简称为IHSDM)，由FHWA研究开发。这是一个集成化的应用软件包，在CAD环境中，辅助道路规划者与设计者评估道路几何设计方案所体现出的安全性能。IHSDM的目标是提供一个方法工具，可以对比不同道路设计方案的安全性能，使设计者在一条道路的设计阶段即能够侦测到设计方案中的潜在安全隐患，进而制订措施，使道路几何设计要素的安全效益与设施成本比得以改善，达到优化道路设计方案安全性能的目标。IHSDM的结构如图所示：图1.1IHSDM模型该模型由六个分模块构成，每个模块完成不同的功能．：事故分析模块：该模块中共有三个模型，模型l统计路线区段上的事故数目与严重程度指标，并加以分析处理．模型2针对道路方案的路侧设计，进行安全效益与消耗成本的对比分析．模型3是一个专家系统，进行交叉口的安全性能分析，勘定路线几何设计中的安全缺陷，并针对特定的安全缺陷提供改进措施。人，车辆模块：由一个用路者驾驶行为模型，以及与之相链接的车辆动态模型共同构成。IHSDM的使用者可以通过这两个模型去模拟在特定的道路条件下，某种类型驾车者，驾驶某类型车辆的行驶状态变化规律，从中对道路条件进行评估，判断道路要素是否存在可以导致车辆失控的设计缺陷。交通流分析模块：以道路项目的预测交通量(道路改建工程则用统计交通量)为基准指标，利用现有的交通流微观仿真模型．模拟在道路设计方案所表征的交通环境下，交通流的运营状况，据此评估设计方案的安全性能。政策法规模块：政策法规模型中集成了各级政府有关的交通政策、法规、通令，地方性行政措施等信息库，职能是对道路设计方案进行上述各方面的评估，确认设计方案中是否包含有悖于政策法规的内容，并且帮助设计者进一步确认其中有关安全性能方面的内容。以便有针对性进行改造，使设计方案与政策法规相适应。设计一致性模块：是一个度量道路线形设计整体协调性的模型。设计一致性，解释为道路实际特征与驾车者的期望特性相一致。当实际出现的道路特征与驾车者的期望特征有偏差时，驾车人就可能会犯错误．驾车者的期望是有惯性的，所以道路设计特征也应有可期望的惯性特征。交叉口模块：这一子模型建立在前文提及的政策评价模型基础之上。综合考虑交叉口的各个元素(例如：交叉口视距，交叉口转角，转角半径等)对道路道路安全性能的影响。该系统的功能，集中体现在辅助规划，设计者改进、提高规划／设计方案的潜在安全性能，因而体现了安全设计的精神，是安全设计理论的一个具体实施体系，为安全设计的开发与发展提供了方法论与实施框架。主要内容及结构本论文从道路线形设计的角度出发研究道路平、纵、横等设计中的各个因素对于公路交通安全的影响，分析和鉴别对道路使用者有安全影响，或者存在事故潜在隐患的各种因素，希望能进一步强化在道路线形设计阶段就应该考虑安全因素，而不是只追求技术上的合理，使得道路从设计施工到管理运营的整个过程，不仅技术经济合理，而且在道路投入使用后能取得比较高的整体社会效益。同时，对于交通管理部门整合交通安全资源提供理论上的支持，能够为道路规划、设计、评审、道路安全审计方面提供参考；能够为交通管理部门、道路的运营管理等的工作提供一些可借鉴的思路和方法。主要内容概括如下：从道路平面设计角度出发考虑存在的安全问题2、从道路纵断面设计的角度出发考虑存在的安全问题3、从道路横断面设计的角度出发考虑存在的安全问题4、从道路视距的角度出发考虑存在的安全问题5、从道路的线形角度出发考虑存在的安全问题平面设计中的安全问题道路平面线形即道路中心线在水平面上的投影，在级别较低、行车速度要求不很高的道路上，一般是由直线和圆曲线两部分组成，对于车速要求较高的道路，为了使车辆从直线段上徐缓均匀地驶向圆曲线上，在直线段和圆曲线之间就需要插入一段缓和曲线，后者与前者相比，行车更为平顺安全。道路平面线形主要有4种类型，即：长直线——短曲线；长直线——长曲线；短直线——长曲线；连续曲线。其中由直线和大半径曲线（包括缓和曲线）或连续曲线所组成者，从交通安全、畅通、舒适和美观等方面来看，是一种较为理想的平面线形。近年来，这种线形采用得越来越多，尤其是在高速公路上采用得更多。平面线形包括曲线半径、弯道个数、长直线和缓和曲线。下面分别从这几方面分析对交通安全的影响。直线线形与安全直线是道路设计中最常见的线型，其前进方向明确，里程最短。一般来说，直线过长或过短都会使交通事故率偏高。长直线的安全问题长直线具有视野开阔、超车视距大等优点，但在这种路段,驾驶员对迎面而来的车辆距离和速度的估计比较困难,而且线形笔直单调,容易引起驾驶员精神松弛和心理疲劳,从而反应迟缓。据国外资料介绍，驾驶员在直线上正常行驶超过70秒钟后就会感到单调。如果不需要超车，试验表明4.8km(即在时速97km/h下行驶3min的路程)的直线就会使驾驶员感到烦躁；另一方面容易超速。在高速行驶时，驾驶员的动视力会下降。一般来说，动视力比静视力低10％～20％，特殊情况下比静视力低3O％～4O％。同时，随着行车速度的加大，有效视野范围会变窄。再者夜间行车与对向来车产生眩光等原因都会影响行车安全,使事故增多。因此,从人的因素考虑,在设计中应避免过多过长的直线。下面是行驶速度与视野的关系。表1.行驶速度与视野的关系汽车行驶速度(km/h)4060707580100110视野范围(m)100757065604030对长直线的长度有的专家提出以20V(单位以m计,设计车速V单位为km/h)加以限制,目前也基本上以此为标准进行设计,长度为20V即允许驾驶员以设计车速不转动方向盘单调行车72S。但经抽样调查测试驾驶员一般单调行车40~50S以上,驾驶员即可能产生疏忽大意,如：与同车人谈话、抽烟等。我们取50S计算行程约14V,显然20V的限制长度偏大,是否修改目前的技术标准值得商榷。当然还应从驾驶员行车视觉心理.环境特征,大脑处理信息的过程及各种长度的相对事故率来验证其合理性。不过根据有些学者研究结果，设计时速为100km/h时，直线长度的上限应控制在1500m～2000m；超过1500m,直线段上潜在的事故危险程度开始增大；超过2000m时,危险性将快速上升；直线长度超过3000m时,发生事故的概率随着直线长度的增大，将以远超过线性规律的速度提高，其变化趋势如图图2.SEQ图1.\*ARABIC1潜在事故与直线长度关系笔者设想如果可以准确统计出潜在事故概率与直线长度的统计关系，就可以拟合出一个函数关系式，由于潜在事故概率与公路等级、交通量，设计交通量等因素相关，所以我们评估出潜在事故概率对该等级公路的影响程度，就可以根据需要制定出不同的潜在事故概率值上限从而确定不同路段直线的最大长度，从而可以形成一个比较规范的行业要求。短直线的安全问题直线的长度也不宜过短，最小直线长度是基于保证线形连续性考虑的，能通视的同向或反向曲线之间如果直线过短，对同向曲线会看成反向弯曲；对于反向曲线如果半径不是足够大，除会造成行车转向不骗外，线性看起来不柔和。我国《公路路线设计规范》（2003年送审稿）规定，曲线间设计直线段时，其最小长度：当设计速度大于或等于60km/h时，同向曲线间的最小长度以不小于设计速度的6倍为宜；反向曲线间的最小长度以不小于设计速度的2倍为宜。而当设计速度小于或等于40km/h时，可参照上述执行。但是很多国家没有这样的规定，所以对于具体情况要灵活处理。下面一个实例图2.2短直线长度实例平曲线的安全问题平曲线是一种比较简单和常用的线形。它可以调整路线前进的方向．以适应地形、地物的变化，从而与直线形成一条连续、顺适的道路。但是．我们知道，在道路平曲线上运动．也就是汽车在弯道上行驶，要受到离心力的作用．由物理学得知．弯道离心力的大小又会受到弯道半径和汽车本身速度的影响。如果汽车速度很快，驾驶员偶尔疏忽以至来不及及时转动方向盘，行驶的车辆就有可能发生危险。再则，车辆在曲线上行驶时，由于前方视距缩短的影响，不便于发现前方的情况，尤其是在夜间行车，因灯光照射不是顺着曲线的，更难发现前方的情况，增加了发生事故的潜在危险。平曲线半径与安全统计，有10％～20％的交通事故发生在平曲线上，而且半径越小的曲线路段上，发生的交通事故也越多，即曲率愈大，事故率愈高，尤其是曲率大于10度以上，事故率急剧增加。《公路项目安全性评价指南》综合分析几条高速公路事故率与平曲线半径的关系得出，当平曲线半径低于1500m时，曲线半径越小，事故率越高。特别是当半径<600m时，事故率几乎是同类几何线形元素和全路事故率的1．5倍，当半径<400m时，事故率大约是其事故率的2倍。下表是英国学者格兰维尔通过试验调查研究的道路平曲线的曲率与道路交通事故率的关系表2曲率与交通事故率关系统计表由车辆行驶理论可知，车辆行驶的横向稳定性先于纵向稳定性，因此平曲线半径值的确定是依据车辆行驶的横向稳定性而定，其最小值按车辆在弯道行驶时所产生的离心力等横向力，不超过由轮胎与路面间的摩擦力所能承受的程度为限，并考虑乘车人员是否舒适，经计算确定的。平曲线半径过小会导致侧滑，发生危险。在道路设计时，半径值不能小于极限最小半径，且应尽量采用大半径曲线，但最大半径不宜超过10000m.缓和曲线与安全缓和曲线是指在直线和曲线或不同半径的大曲线和小曲线之间的渐变曲线,它是一段曲率逐渐变化的曲线。缓和曲线的主要作用有：车辆从一曲线过渡到另一曲线的行驶过程中,缓和曲线使离心加速度逐渐变化,从而缓和人体感受到的离心加速度的急剧变化；缓和曲线通过其曲率的逐渐变化,可适应车辆转向操作行驶轨迹及路线顺畅,达到视线平顺、视觉协调,驾驶员易于操作；作为超高变化的过渡段。缓和曲线的设计应注意有足够的长度和合理的形式。目前,我国公路中采用回旋线居多，回旋线是曲率随着曲线长度成比例变化的曲线，这一性质正好与驾驶员匀速转动方向盘,与车辆以一定的速度由直线驶入圆曲线,由圆曲线驶入直线或由一曲线驶入另一曲线的轨迹相符。这就是采用回旋线作为缓和曲线的依据。缓和曲线长度L(m)应满足下式:（2.1）式中为v行车速度,km/h;t为最短行程时间,s。同时,根据回旋线设计原理,下式成立：(2.2)式中C为回旋线参数,表示缓和曲线曲率变化的缓急程度,r为缓和曲线任意点的曲率半径，l为由缓和曲线起点到任意点的弧长，为回旋线型的缓和曲线长度,R为缓和曲线所连接的圆曲线半径。由此可知,当参数C较大时,缓和曲线曲率变化比较缓,驾驶员容易感到线形的连续,觉得道路间线形变化柔和,过渡自然,易于操作。反之,C较小时,不易于驾驶员操作,甚至酿成事故。因此,设计时应尽可能让参数C取较大值。研究资料表明,在高速公路上,当平曲线半径小于4000m时,直线段与曲线段之间应设回旋形缓和曲线，其所需长度L由以下公式得出(2.3)弯道个数与安全弯道是线形的重要组成部分，没有弯道的过长直线是不可取的，但太多的弯道个数会造成环境复杂，强迫驾驶员多而快地接受信息(驾驶操作困难，有时候措施不及或稍有疏忽便发生交通事故。因此，必须控制平面线形中的弯道个数。下图是重庆市几条主干道的交通事故率（次/亿车·km）与弯道个数的关系绘成的散点图。分析后发现单位长度的弯道个数即弯道密度与事故率有很强的相关关系，相关系数为0.99.图2.3弯道密度与事故率关系（2.4）式中:S为弯道密度;P为事故率该方程是开口向上的抛物线,最佳弯道密度S=3.4个/km时,发生交通事故最少，否则交通事故就会以抛物线形式增加。当然不同地理环境和道路等级其最佳弯道个数不同。国外研究资料表明，最大弯道密度与道路设计速度与道路设计速度V有如下关系：（2.5）上式仅作为一个经验公式,供道路设计时参考，严格地说,最大弯道密度是与多方面因素相关的,还有待更深入的研究。纵断面设计中的安全问题纵面线形是指道路中心线在垂直平面上的投影。它包括竖曲线，竖曲线与直线的连接，坡道等。纵面线形应与地形相适应，线形设计应平顺圆滑、视觉连续，保证行驶安全。纵坡与安全纵坡对交通安全的影响主要表现在：汽车上坡时，由于坡度的阻力使车速降低，坡道越陡，车速下降的越快。坡道越长，车速降低越多。为了维护汽车的爬坡能力，要不断增加动力，如果动力不足，制动不及时操作失误，就会造成车辆向下溜滑从而引起交通事故的发生。汽车下坡时，由于汽车自身重力加速度的作用，使车辆速度越来越快，尤其是有的驾驶员为了节油，采取下坡熄火滑行的操作方法，一旦遇到意外的交通事态，来不及采取应急措施，失去控制就会造成交通事故。纵坡坡度与安全道路纵坡对交通安全的影响非常大，尤其当坡度比较大时，事故率明显增大。根据统计数据可知。同一条曲线在坡度大干3％时，交通事故率就急剧上升。发生在坡度路段的交通事故率平原地区为7％，丘陵为18％、山地为25％，其主要原因是下坡来不及制动或制动失灵。下表是道路纵坡度与交通事故率的关系：除了坡度的影响，在竖曲线上,人的视觉对坡度和坡度差的敏感度是不同的，人的视觉对坡度虽不那么敏感,但对坡度差却十分敏感。在连续几条过短的竖曲线上行车会把曲线看成折线，在凹曲线下坡时会把下坡坡度估计过小，而把对面上坡坡度估计过大，所以行车往往采用下坡加速来冲坡，这样常常酿成事故。纵坡长度与安全纵坡长度有最大坡长限制和最小坡长限制的要求。纵坡越陡，坡长越长，对行车影响也越大。主要表现在：行驶速度显著下甚至要求换低排档克服坡度阻力；易使水箱“开锅”，导致汽车爬坡无力，甚至熄火；下坡行驶制动次数频繁，易使制动器发热失效，甚至造成车祸，因此对纵坡最大长度必须加以限制。从汽车行驶的平顺性要求，使变坡点增多，汽车行驶在连续起伏路段产生的增重与减重变化频繁，导致乘客感觉不舒适，车速越高表现越明显；缓坡太短上坡不能保证加速行驶的要求，下坡不能减缓制动；从路容美观、相邻竖曲线的设置和纵面视距等要求坡长应有一定的最短长度。最小坡长规定汽车以设计速度9~15秒为宜，在高速公路上，9S可满足行车及几何线形布设的要求，在低速路上应取大值。竖曲线与安全竖曲线路段坡长、曲率和变坡点处的曲率都会影响交通安全。竖曲线半径与安全竖曲线会影响驾驶员的视距，当凸形竖曲线设置的曲线半径很小时，由于其两头都是下坡段，司机是在做爬坡运动，他的视野也是朝斜上方观察前方的汽车，当汽车快到凸形竖曲线的坡顶时，司机的视距就受到极大限制，他的视野就出现一小段的盲区，这时的视距只有几米，一旦对方出现逆道行驶的车辆，双方都处在措手不及的状态，极易发生交通事故。对于凹形竖曲线两侧都是下坡路，一方面司机为了冲上对面的上坡会提前加速以获得较大的汽车动力，另一方面汽车下坡行驶时的司机视线会更贴近路面，这就减少了司机的行车视距。有很多的凹形竖曲线设在铁路桥的下面，桥梁也使司机的视野变得更狭小，加上凹形竖曲线容易造成积水，减小了轮胎与路面的摩擦力。各种不利的因素综合起来极易引发交通事故。因此在竖曲线设计时既要保证竖曲线有足够大的半径，还要保证有足够的长度。竖曲线长度与安全在竖曲线设计时既要保证竖曲线有足够大的半径，还要保证有足够的长度。在坡差很小时，计算得到的竖曲线长度很短，在这种曲线上行车会给驾驶员一种急促的感觉。按照安全操作的需要，竖曲线最小长度必须有3s行程。但坡度过长也是引起事故多发的原因之一。据重庆市川黔路长坡路段近几年所发生的事故次数进行分析得出以下关系（相关系数0.701）（3.1）图3事故次数与坡长的关系式中：M为事故次数，次；L为坡长，m可见交通事故次数随坡长线性增加。从机械原理可知，长距离的陡坡对车辆行驶也不利。低档长时间长坡会引起发动机过热，功率下降，下坡经常使用制动器，制动鼓温度升高，制动效果降低，影响安全。道路横断面设计中的安全问题道路横断面是指中线上任意一点的法向切面，它是由横断面设计线和地面线组成，其中设计线包括行车道、路肩、分隔带、边沟、边坡、截水沟、护坡道以及取土坑、弃土堆、环境保护设施等。路肩宽度路肩对公路交通安全的主要作用可以通过路肩宽度、路肩表面质量来体现。路肩宽度是指行车道边缘以外的路基宽度。据国外的调查研究表明，随着路肩宽度的增加交通事故率减少。。ZEGEER、DEFN(1981)认为与没有路肩的道路相比增加0．90～2．70m的路肩时，交通事故可减少21％，并认为最佳的路基宽度为1.5m；瑞典的HEDMAN(1990)利用瑞士的事故资料分析后则认为在0~2m的范围内，路肩宽度的增加将使交通事故减少，但超过2．5m时其效益不再显著。于各国的国情有些差别，研究所获得的结果也有一定的差别，但有一点是可以肯定的，即随着路肩的加宽交通事故有明显的降低，路肩应具有一定的宽度。在路肩宽度内如果存在标志杆、灯柱、树、桥墩、护栏等障碍物，也会导致行车安全事故发生。路肩宽度内存有障碍物会致使路肩宽度不足，而路肩宽度不足会导致行车事故增加，其主要原因是当路肩的宽度较窄时，以较大速度行驶的汽车会偏离正常的行驶轨道。在大多数情况下，车辆停靠时不可能停在路基的范围内，在较窄路肩上停留的汽车，占去一部分路面从而减小了路面的有效宽度，当汽车从停在路肩上的汽车旁边驶过时，偏离了正常行驶的轨迹，进入了超车或迎面来车的行车道，这样就经常会发生相撞。中间带宽度中间带由中央分隔带和路缘带组成。宽的中间带(无护栏中央分隔带)可为错误行驶的车辆提供一定的纠错空间；窄的中间带(如钢安全护栏和混凝土护栏)可以迫使错误行驶的车辆返回到原来的车流。窄的中央分隔带可清楚地把两个方向的交通流分开，为横穿道路的行人提供安全的等待地。据统计数据表明，与无分隔带相比，使用分隔带可减少事故如表所示：表4.1分隔带对事故率影响从上表可以看出，随着分隔带宽度的增加，行车相撞事故的数量显著下降。事故调查发现，中央分隔带开口也是产生事故的重要因素。中间带的开口位置不当会危及行车安全。由于两个相邻开口的距离过大，遇到紧急情况时无法快速处理，造成交通堵塞。若中央分隔带开口位于曲线段，小半径弯道路段，视线不良路段，大纵坡的下坡路段，容易积水路段等均易发生交通事故。行车道宽度（1)行车道的功能行车道为车辆行驶提供通行条件，行车道的宽度和路面状况影响车辆行驶的安全性、舒适性和公路的通行能力，行车道过窄会使不同车道之间的横向间距不足，车辆的横向干扰增加，平均速度和通行能力下降：(2)车道数公路的车道数主要根据该路的预测交通量来确定，行车道的基本数目应在一个较大的路线长度内保持不变，而且当车道数目需要增加或减少时．一次应不多于一条车道，各级公路的车道数见表(3)行车道宽度一条车道的宽度必须能满足设计车辆在有一定横向偏移的情况下运行，并能为相邻车道上的车流提供余宽，所以汽车所需车道的宽度受车速、交通量、驾驶员的驾驶能力、会车等影响，各级公路一条车道宽度的确定方法见表表4.2行车道宽度的规定道路视距与安全道路视距与交通事故的发生有密切的关系。由于公路地形(道路纵断面弯折和平面弯曲)、地物(路边建筑物、停放车辆等)所形成的视线障碍，不但使视线不能直接达到视距范围，而且会出现看不到对方车辆、行人动态的视野盲区，造成实际视距难以保证安全的现象。为了行车安全，驾驶人员应能随时看到汽车前面相当远的路程，一旦发现前方路面上有障碍物或迎面来车，能及时采取措施，避免相撞，这一必须的最短距离称为行车视距。视距是影响行车安全的重要因素，影响视距的因素也比较多，如线形、季节性生长的农作物、建筑物、广告牌等。特别是我国的低等级公路。视距往往得不到保证。驾驶员发现障碍物或迎面来车，根据其采取措施的不同，行车视距可分为停车视距、会车视距、错车视距、超车视距四种类型。停车视距是指当汽车在道路上行驶时，驾驶员在离地1．2米高处，看到前方路面上的0．1米高的障碍物，从开始刹车至达到障碍物前完全停止所需要的最短距离。会车视距指在单车道(或无中央分隔带的双车道)公路上，驾驶员驾驶汽车在道路中央行驶，当遇到迎面来车时无法避让或来不及错车，双方采取制动措施，在双方离地1．2米高之间。两车开始制动直至汽车碰撞前完全停止所需的距离成为会车视距。错车视距是指在没有明确划分车道线的双车道道路上，两辆对象行驶的汽车相遇、发现后即采取减速避让措施并安全错车所需的最小距离。超车视距是指在双车道公路上，后车超越前车时，从开始驶离原车道之处起，至可见逆行车道并能超车后安全驶回原车道所需的最短距离。道路有足够的视距，是保证驾驶员行车安全的一个重要因素。在德国道路交通事故中，由于视距不够引起的交通事故占总数比例高达44％。在美国加州公路(双车道)中，行车视距小于800米与行车视距大于2500米的相比，前者交通事故是后者地2．2倍。视距不足引起的交通事故有三种典型的形式：平面曲线段由于弯道内侧有边坡、建筑物、树木、道路设施等，阻碍驾驶员视线，使得视距满足不了要求，从而成为视距不足路段。如图：图4.1弯道处视距2．凸形变坡路段在纵断面为凸形路段，上下坡连接处的竖曲线上，驾驶员的视线常受到阻碍。当竖曲线半径较小时，视线严重受阻，视距满拒不了要求，带来了安全隐患。如图所示：图4.2凸形路段视距竖曲线由于道路的凸形竖曲线半径过小时，会影响到驾驶员的视距，使其视野变小，是酿成事故的原因。据美国人扬格在加利福尼亚的调查资料统计，竖曲线的视距越短，交通事故越频繁，如表所示：表4.3视距与事故率的关系3．凹形变坡路段在上下坡连接处的竖曲线上，白天视线通畅，而在夜间汽车车灯照射范围受到阻碍，驾驶员的视线受到上跨天桥，路边的树等物的遮挡造成视线受阻，视距满足不了要求。如图所示：图4.3凹形路段的视距平曲线加宽与安全汽车在曲线上行驶时，其四个车轮轨迹半径不同，其中前轴外轮半径最大，后轴内轮半径最小，因而需要比直线上更大的宽度。此外，汽车在曲线上行驶，其行驶轨迹并不完全与理论行驶轨迹相吻合，而是有一定的摆动偏移，故需要路面加宽来弥补，以策安全。这种在曲线上适当拓宽路面的形式称为平曲线加宽。1．《公路工程技术标难》规定，当R≤250m时，应设置加宽，双车道路面的全加宽值见表1-2-10。单车道路面的全加宽值按表1-2-10值的1／2取用，三车道以上的路面其加宽值应另行计算。2．四级公路和山岭重丘区的三级公路采用表1-2-10中的第一类加宽；其余各级公路采用第三类加宽值。对不经常通行集装箱运输半挂车的公路，可采用第二类加宽值；3．圆曲线的加宽应设置在圆曲线的内侧，当路面加宽时路基一般也同时加宽；4．分道行驶的公路．当园曲线半径较小时，其内侧的加宽值应大于外侧车道的加宽值。设计时应按内外车道不同半径通过计算分别确定其加宽值。平曲线超高与安全圆曲线是公路平曲线形的重要组成部分,汽车在圆曲线上行驶,由于惯性而产生离心力。为了满足乘车舒适、保证行车安全,有必要将行车道做成向圆心倾斜的单向横坡,用以部分抵消离心力的作用,这就是超高、超高横坡度就是行车道两侧边缘的相对高差与整个行车道宽度的比值。它的大小必须受到严格的限制。《公路工程技术标准》001-97(以下简称《标准》)平曲线超高中明确规定:“高速公路、一级公路的超高坡度不应大于10%,其它各级公路不应大于8%。在积雪冰冻地区,最大超高不宜大于6%。当超高横坡度小于路拱横坡时,应设置等于路拱坡度的超高。”对超高横坡度限制其最大值的目的,一是防止车辆在曲线超高路段停留时的侧向滑移,二是保证在纵坡陡、超高大的情况下,合成坡度不过大,保证行车安全。而设置超高最小值的目的是保证在纵坡缓、超高小的情况下合成坡度能满足标准规定的最小合成坡度的要求,保证路面排水通畅。在满足超高的最大值和最小值的前提下,超高值的大小可按下式计算:(4.1)i-超高横坡度(超高值);V-计算行车速度;R-圆曲线半径;μ-横向摩擦系统。实际设计工作中,超高横坡值的大小可根据计算行车速度、圆曲线半径大小、路面结构类型、沿线自然条件、车辆组成的情况根据《公路路线设计规范》011-94(以下简称《规范》)“圆曲线与超高值表”确定。也就是说,按设计行车速度、圆曲线半径、沿线自然条件等确定的圆曲线超高值一般情况下是应该严格遵守的。特别是封闭的高等级公路,圆曲线超高应满足《规范》的要求。但对于一些较低等级的公路,受行人、非机动车以及过往车辆干扰较大的路段,实际行车速度往往低于设计行车速度,设计中可根据实际行车速度、圆曲线半径、沿线自然条件等选择圆曲线超高值。道路线形组合与行车安全平、纵面线形组合设计，是在平面和纵面线形初步确定的基础上，用透视图法或模型法进行视觉分析，研究如何在满足汽车运动学和力学要求的前提下，满足视觉和心理的连续、舒适与周围环境的协调和良好的排水条件等，再对平、纵面线形进行修改，使平纵面线形合理的组合起来，使之成为连续、圆滑、舒适、美观的空间线形，从而达到行车安全、快速、舒适、经济的要求。而我们讨论的主要是线形组合与行车安全的关系。线形设计首先必须满足汽车行车动力学要求，并同时考虑驾驶人员的视觉、心理和生理感觉。平纵指标均衡连续，有利于行车安全，不应不考虑前后路段的顺畅连接而追求单个曲线或独立路段的高指标。线形的突变如大小半径平曲线对接、隧道洞口线形部连续、横向超高的无预知变化等，都可能引发交通事故。行车安全性的大小与不同线形之间的组合是否协调有密切关系。司机一般是行驶在由平、纵、横组合而成的道路上。当较大坡度的长直线与小半径的弯道组合时，司机可能以高速进入弯道，他同时面对给车换档和拐弯的问题，复合型操作增加了司机驾驶的难度，易引发交通事故。当竖曲线与回旋线重合时，不但失去视觉诱导，排水也困难。凸形竖曲线顶部有急弯时，驾驶员靠近顶部才知道有平曲线，速度过高不能立刻反应，行车容易失误。就交通事故的机率来讲，道路设计应做到让驾驶员尽量进行单项操作，使驾驶员一次只做出一种选择，或者当遇到既无足够时间而又必须做出选择的意外情况时，也能为安全行车和有效驾驶创造可靠条件。例如在平曲线上行驶时，只需注意转向不用考虑上下坡操纵；在竖曲线上行驶。驾驶员只需抢换档位使汽车获得更好的牵引力。假若道路线形在平面纵面同时发生变化，驾驶员就要同时照顾平、纵两方面的操纵，操作难度大，易引发交通事故。经过总结下列不良的线形组合往往是导致交通事故发生的主要原因：1、长直线、长下坡尽头设置较小半径的平曲线，车辆行至小半径平曲线时经常出现侧滑甚至翻车的事故。而对同样的纵坡，如果直线段改为