公路线形设计与运行速度及交通安全的关系分析

翟卫华

（太原路桥建设有限公司，山西 太原 030012）

安全、舒适、流畅的公路线形设计的原则体现了线形设计在公路中的重要程度，公路运营主要是由公路线形条件决定的，线形设计是公路设计的核心，它最终决定了公路的空间位置以及公路驾驶员视觉中的反映。公路建成后，特别是对于山区公路而言，要改变线形造价很高，这些线形将长期影响和限制汽车在公路上的运行。道路是一种带状的三维空间结构物，主要包括路基、路面、桥涵、隧道等工程实体。路线设计应根据公路等级及其功能正确运用技术指标保持线形连续、均衡，确保行驶安全、舒适。公路线形设计时，概括起来要遵循以下三条原则：连续性原则、均衡性原则和协调性原则。下面从平面因素、断面因素、线形组合等几个方面分析公路线形设计与运行速度及交通安全的关系。

1 平面因素

平面线形包括直线和曲线。首先，直线是平面线形中的基本线形，直线具有距离短、便捷、视野条件好等特点。另外，车辆在直线上行驶时受力简单、方向明确、驾驶操作简易。在规划设计以及建设施工阶段，直线也便于测设（两点定一线）。然而，在山区公路的规划设计过程中发现直线线形大多难与地形地貌相协调，如果直线长度设置的不当，不但会破坏线形的连续性，还会造成山区公路线形设计的不协调，尤其是在山岭重丘区，如果设置的直线长度过大，则会使当地的自然景观造成破坏，在施工阶段易造成大填大挖，致使工程成本加大。重要的是，过长的直线易使驾驶人感到单调、疲倦，加速距离长，难以目测车间距离，夜间行车容易产生眩光，并因此影响驾驶安全。即直线的设置长度与行驶加速度的大小是造成道路交通事故的诱发因素。其次，曲线因素。曲线包括圆曲线和缓和曲线。道路的曲线半径越小，曲率越大，弯度就越大，车辆行驶时的离心力就越大；道路的平曲线半径越大，曲率越小，弯度就越小，离心力就越小。从道路交通安全角度考虑，所谓急弯是指道路平面曲线半径在50m以下的路段，或者说没有急弯标志的路段。显而易见，在急弯路上行车，容易发生道路交通事故。换言之，曲线半径R的大小与道路交通安全有很大关系。

2 断面因素

2.1 横断面因素

断面线形包括横断面和纵断面，横断面主要包括路面宽度以及路肩宽度，具体表现为车辆行驶过程中的横向干扰，相对而言，干扰较小的路段，车辆行驶顺畅，交通事故率相对较低，反之则高。

2.2 纵断面因素

纵断面即路线坡度，根据研究发现，在纵坡上发生交通事故，大致有如下几种情形：一是长大下坡道导致的车速持续加快，增加制动压力；二是下坡车速过高，车辆失控冲出路基；三是上坡变道超车与对向下坡车辆碰撞。通过研究发现，路线纵坡度越陡，交通事故率越高。

3 线形组合

根据山区公路组合线形事故调查研究结果发现，组合线形的形式与由此导致的交通事故隐患特征如图1所示，其中采用小半径曲线和陡坡的路段组合时，该组合线形与交通事故率之间的关系如图2所示。

图1 组合线形形式与交通安全

图2 小半径曲线和陡坡组合与交通事故率的关系

4 公路线形设计与交通安全的关系

交通出行成为人们日常生活必不可少的重要部分，人们对交通事故的成因研究是从简单到复杂、从浅显到深入是一个逐步发展、逐步深入的渐进过程。研究初期，人们认为事故的发生是单因素、简单的现象，在大多数研究者看来，造成一起交通事故的主要原因有90%以上来自于驾驶员的违章驾驶或操作失误，人们把研究重点集中在控制驾驶员驾驶行为以及人为因素影响方面。随着交通事业、安全科学以及系统工程学科的发展，研究者看待公路交通安全问题的视角开始逐渐从单因素的简单研究转向系统化、全面化研究，随之人们逐渐接受了交通运输体统是由人—车—路—环境组成的动态的综合的大系统的观念。显然，由系统工程的系统性、多元性等特点可知，系统正常运行出现紊乱，往往是多个因素综合作用下引发的结果。因此，在这样的研究背景下，人们开始关注交通系统中除驾驶等主观因素外的诸如道路条件等客观因素，通过一系列的研究发现，不良的公路条件更易引发交通事故。据欧洲联合经济委员会关于预防公路交通事故的报告所述，由公路缺陷导致的事故约占总事故数的30%。

基于此，国内外学者开始关注公路缺陷与交通事故关系的研究，公路本身存在影响交通安全的因素或者隐患，通常存在于公路工程勘察设计阶段、公路工程施工阶段以及公路工程后期的运行和管理养护阶段。根据参考文献资料，目前关于公路与交通事故关系的研究更多侧重于施工期阶段和后期的运行、管理及养护等方面，着重研究了施工期公路铺筑技术、路面养护和管理、山区恶劣公路条件与交通安全，乃至关于公路沿线居民，尤其是山区公路覆盖地区居民的交通安全宣传教育等。在实际发生的交通事故里，分析由公路条件导致的事故，不难发现，其中直接或间接由道路前期的设计不足或缺陷所引发的事故占据很大比重。

5 公路线形与运行速度

运行速度又称行驶速度，是指在良好的气候条件和正常的交通条件下，一般驾驶员驾驶汽车沿某条道路行驶时实际采用的车速。实际情况是车辆在道路上的行驶速度是不同的，这与车辆的性能优劣、驾驶员技术差异、道路状况不同等因素密切相关。通过国内、外关于运行速度的调查研究和文献资料显示，选取第85位车速表示路上的运行速度与实际最为接近，所谓第85位车速指的是在正常的运行路段上，85%的车辆不会超过的行驶速度，即路段上有85%的车辆速度低于该值，通常用V85表示，V85是通过对目标公路上车辆运行车速实测值的统计和分析，根据数据分布结果，所得到的第85位车速值。

通过上述分析可以看出：运行速度能够实时的反映出驾驶员生理和心理的变化，它是综合驾驶人、车辆、道路状况等信息之后表征出的车辆状态。换而言之，良好的驾驶状态、车辆性能和道路状况将会对应较快、较平稳的车辆行驶速度，反之，行驶速度将会不够稳定和协调。因此，将车辆运行速度作为联系驾驶特性和公路几何线形特征的表征指标，通过研究实时、动态的车辆运行速度来校验二者之间的一致性和协调性，相比基于设计速度的道路线形设计更为科学、合理。

以运行速度作为评价公路线形一致性的校验指标，美国各州公路与运输工作者协会在2000年就已经提出并投入实施。近年来，欧美等很多西方国家已经用运行速度取代设计速度作为道路线形设计的参照速度。

所谓期望值，是指对未知事物的期许和希望，是在以往经验或现实处境的基础上形成的心理倾向。驾驶期望是指驾驶员根据其自身的驾驶经验形成的对所处交通环境产生何种反应的心理倾向。车辆在道路上行驶，面临不同的交通情况和道路条件，驾驶员会做出不同的决策，并给出不同的操作和处理。通常情况下驾驶指令的判断往往是根据直觉进行的，而这种直觉形成的期望驾驶操作可能与其所处的道路条件和交通情况不协调，此时就需要驾驶人及时做出调整，以适应其所处的道路条件和交通情况。这种不协调的情况越突出，驾驶人做出调整所花费的时间就会越长，在车辆以较高速度行驶的情况下，这种时间延误往往是事故主要因素。

因此，如果要消除驾驶期望和实际交通条件之间的不协调，能很好的提高车辆行驶的安全性。从人员—机械工程学和人性化的角度考虑，设计出适应驾驶员驾驶期望的道路几何线形，更利于车辆的平顺行驶和行车安全。通常情况下，驾驶员的驾驶期望有以下几种情况：

a）连续性期望 指期望刚刚出现的事物会延续下去；

b）事件期望 不在期望中的事件假定不会出现；

c）暂时期望 事件就像交通信号灯具有一定的周期一样，特定状态发生后越久，变化的可能性就越大；

d）特定期望 根据驾驶员沿途所遇到的情形而连续形成的期望。

显然，不同的道路交通条件对应不同的驾驶期望，而不同的驾驶期望下会对应车辆不同的行驶速度，即期望车速。所谓期望车速，指的是车辆在相应交通条件下运行的最大速度。当车辆行驶速度大于期望车速时，表现为减速过程；当车辆小于期望车速时，表现为加速过程，加速至期望车速后近乎匀速行驶。众所周知，车辆行驶的绝对速度不能导致交通事故，而相对速度（即速度差）往往是引发交通事故的隐患。为减少这种驾驶期望不能满足而产生的行车速度差，应该在道路的设计、施工及运行的各个阶段做好保障工作，尤其是设计阶段，良好的道路几何线形可以较好的满足驾驶员的驾驶期望，从而提高车辆运行的安全性。

[1]景天然.公路线形使用质量评价系统[J].中国公路学报，1991，（4）：29-36.

[2]贺玉龙，卢仲贤，马国雄，刘小明，任福田.高速公路直线段车辆稳定运行速度模型[J].公路，2002，（10）：99-103.

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