高速公路宽容性设计现状及建议

何金辉

湖北省交通规划设计院股份有限公司，湖北 武汉 430051

近年来，我国高速公路的数量大幅度增加。随着高速公路建设的快速发展，其交通事故发生率也越来越高，形势逐渐变得严峻。目前，人为驾驶不当、气候、车辆故障等原因导致交通事故频繁发生，不恰当的高速公路设计方法也是一个重要原因，如平纵线形指标、标志标线及路侧设施等设计不合理，未考虑驾驶员的舒适性和负担，使得驾驶员在特殊情况下容易出现操作失误，从而发生交通事故。因此，设计人员应该以人性化设计理念来完成道路的设计工作，充分考虑驾驶员的需求，能够利用技术手段引导驾驶行为，纠正驾驶员的偏差，给驾驶员留出必要的容错空间，使交通出行变得更加安全。文章基于宽容性的设计理念，从设计速度、路侧净区及防撞护栏、边坡分段多级缓坡等方面总结了优化高速公路设计的具体建议。

1 宽容性设计理念

（1）宽容性设计是基于“以人为本”的一种设计理念。通过增加道路和附属设施的一些设计，降低驾驶员因失误而出现的事故发生率，保障驾驶员和乘客的安全，给予驾驶员一定的容错空间。

（2）宽容性设计最早由美国提出，此设计理念的发展与美国高速公路交通安全的发展同步。随着宽容性设计的发展，美国汽车保有量逐步提高，而道路交通安全事故发生率持续下降。

（3）驾驶员在日常操作中会因为生理和心理等原因出现错误驾驶现象，故道路设计中应该为驾驶员的错误预留出一定的空间，尽可能保障驾驶员与乘客的生命安全，这就是宽容性设计理念的中心思想。

2 我国高速公路宽容性设计现状

（1）我国高速公路事故发生率持续增加，且远远高于一般公路，保证驾驶员和乘客的出行安全是高速公路宽容性设计的主要原因。

（2）我国高速公路宽容性设计理念具体内容：①在条件满足的情况下，可在高速公路上设置缓边坡、取消路侧护栏；②宽容性设计需考虑线形设计、交通安全设计和路侧设计；③对于高速公路长陡下坡路段，应通过对避险车道进行优化设计来提高高速公路运行的安全性。

（3）目前，许多西方国家为建成公路网提出的宽容性设计思路值得其他国家学习，但我国不能完全借鉴国外的宽容性设计思路，设计者应以我国实际情况为基础，充分考虑减少占地的原则，保障宽容性设计理念在我国切实可行。

3 高速公路宽容性设计具体建议

3.1 设计速度的选择

（1）运行速度与事故发生率变化曲线如图1所示。从图1中可看到，随着运行速度的增加，事故发生率先减少后增长。实际上，运行速度对事故发生率的影响具体表现为事故发生率随平均运行速度差的增大而增大。

图1 运行速度与事故发生率变化曲线

（2）相对事故发生率的计算公式如下：

式中：A1为速度变化前事故率；A2为速度变化后事故率；V1为变化前速度；V2为变化后速度；n为模型参数，由事故类型或伤亡程度决定。

（3）目前，我国高速公路行驶速度为80～100km/h。根据不同高速公路的实际情况，其设计速度可以秉承弹性理念。弹性理念考虑的范围包括使用地方及国家设计标准，识别设计异常值并提出调整方案，了解各类道路设计特征的安全性和运营特性，以及在情况允许时使用较低的设计速度等。

3.2 高速公路侧方区域布局

（1）在高速公路设计中，其侧方区域主要是由车行道边缘起至高速公路之外的扩展地区，包含应急停车带、非机动车道、路肩、辅道。为了使事故车辆可以无障碍停车，并对驾驶状态做适当变更之后，使车辆继续回原车道行驶，侧方区域需要保持清洁，不应有任何障碍物，并且边坡坡度需保持在控制值以下。

（2）根据功能不同，路侧净区宽度取决于其坡度、高速公路类型、运行速度、设计交通量及平曲线等因素。

（3）通过对路面、两侧排水管廊的连通及连通中间的分隔带等方面的综合考量，路测可以设置横向与纵向的排水设施。对于排水宽容性设计，应该将设施的可穿越设计、延伸设计及防护措施纳入考量范围，使车辆能够避免与路侧设施发生碰撞。

（4）高速路段原则上不应存在各种路缘石，必要时应使用斜坡型路缘石来替代垂直型路缘石，其高度需控制在100mm以下。如果车辆和路缘石出现擦碰，需采取必要措施避免车辆翻车。

（5）在进行宽容性设计时，需综合考量立交匝道平曲线的实际衔接位置，并以此为参照，确保净区宽度和设计速度符合标准要求。

3.3 高速公路侧方设施设计指引

（1）根据实际条件情况，高速公路侧方设施主要为消能解体结构，包含交通标志标牌、交通控制设备和照明设备。

（2）消能解体结构的受撞击高度，需要和普通的车型撞击高度大致相同，设置为0.5m。

（3）消能解体结构设置在前坡时，消能解体设施需和高速公路边缘的距离设置在600mm以下。

（4）为了保障消能解体结构在受力时能有效发挥作用，应该对其基础进行埋深处理，同时将解体后设备杆件根部的高度控制在100mm以下。

（5）在防撞护栏被撞击之后，需要在此撞击位置设计消能解体设施，并处于最大侧向位移范围以外。

3.4 防撞护栏设计

（1）高速公路防撞栏是基本的交通基础设施，它是沿车辆行驶方向设置的防护屏障，可以有效保证行驶车辆的安全，避免车辆与路侧障碍物发生碰撞，导致驾驶员及乘客生命财产安全受损。对于高速公路防撞栏的宽容性设计主要考虑以下方面：防撞护栏的基本设置标准、普通路侧与中央防撞护栏的性能指标、过渡区布局、适用情况及高速公路施工区安全设置。

（2）撞护栏自身的性能指标、防撞等级需求和安装等通常会影响防撞护栏，因此在设置和安装防撞护栏时应避免这些影响。高速路段工作性能与防护等级较高，其中央分隔带处的防撞护栏材料以混凝土为主。混凝土护栏在受到冲击后的位移和变形较小，可在最大程度上保护中央分隔带另一侧的行驶车辆。

（3）路侧净区内的一切障碍物都要设置防护栏，设置防护栏时应考虑事故发生的可能性、严重程度、事故历史和路侧净空等。

（4）为有效减少相应位置事故发生率和减少损失，应该在设置防撞护栏时，将端部渐变率纳入考量范围，防撞护栏可以进行外侧偏移。其末端的防护性能的好坏与结构、长度和类型密切相关。

（5）按照宽容性设计理念，尽可能采用消能解体结构作为防撞墩。根据实际情况，设计引导性设施，将事故车辆引导到相对安全的区域。

3.5 边坡宽容性设计

（1）由于高速公路用地范围较大，我国填方路基坡度和挖方路基坡度分别设置在1∶2和1∶1，但是这不符合路侧净区的规定，不利于驾驶员行驶安全。根据我国的实际情况，无法完全利用美国路侧净区的边坡设置技术对国内的高速公路进行设计，应结合实际情况进行适当调整。

（2）分段多级缓坡处理方案：根据我国地形条件和经济情况，无法将净区内的边坡坡度全部设置为缓于1∶4。

（3）临近路肩位置的坡对比较平缓，驾驶员如果出现驶离车道的失误情况，可立即采取相应挽救措施，此路段可以让事故车辆再次返回至行车道，因此整段边坡的坡度无须设置在1∶4以下。

4 结束语

高速公路宽容性设计是优化道路安全的一种设计理念，依据该理念可以设计相应的防撞护栏，使驾驶员和乘客尽可能避免因驾驶失误而受到伤害。通过宽容性路侧设计，路侧净区可为事故车辆提供停车区域，防止车辆冲出路外。在高速公路设计中应用宽容性设计理念能够有效降低事故发生率，减少安全隐患，要求设计人员根据驾驶员心理和生理实际情况设置引导措施。人性化设计理念的实现建立在现有规范和传统道路设计的基础上，设计人员需重视细节设计，并引入动态设计理念，提出结合实际情况的宽容性设计理念，建设安全舒适、环境友好型高速公路。