道路路線設計可靠性與安全性的強化措施

陳才俊 王萌

摘 要：道路路線設計受多方面因素影響，其設計安全性和可靠性存在不足，需要制定相應的強化措施。本文以實際案例作為研究對象，分析道路路線設計的可靠性，研究道路線型與安全性之間的關系，找出其中的不足環節，并采取相應的加強措施，實現道路線路設計的優化。

關鍵詞：道路;線路設計;可靠性;安全性;強化措施

中圖分類號：U412.3文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2020）35-0101-03

Abstract： Road route design is affected by many factors， and its design safety and reliability are insufficient， and corresponding strengthening measures need to be formulated. This paper took actual cases as the research object， analyzed the reliability of road route design， studied the relationship between road alignment and safety， found out the shortcomings， and took corresponding strengthening measures to realize the optimization of road route design.

Keywords： road;route design;reliability;safety;strengthening measures

隨著城市規模的不斷擴大，人們需要對原有線路進行優化設計，而可靠性和安全性是評價設計效果的主要指標。在實際路線設計過程中，部分設計人員缺乏扎實的設計理論和經驗，容易導致路線設計不合理、車輛事故多發的問題[1]。這樣不僅影響駕駛者的舒適性，而且影響整個市政交通的安全性。所以，以道路路線設計為基點，結合駕駛者、車輛行駛、道路環境等因素，對道路線路進行合理設置，提高其設計的可靠性和安全性，是目前市政道路設計規劃者急需解決的問題。

1 道路路線設計可靠性與安全性的基本原則

道路設計的基本原則主要為3條，分別是項目的初期設計原則、線路實施階段的設計原則以及整體的線形設計原則。依據相應的基本原則進行路線設計，可以大幅提高路線的可靠性和安全性[2]。

1.1 項目的初期設計原則

道路設計初期，需要結合設計現場的實際情況，如道路行駛條件、單位時間的車流量、車輛運行速度分布和交通事故歷史資料等信息，進行道路線路的整體設計。在道路整體設計過程中，要盡量平衡各個路段車輛的行駛速度，提高線路的整體協調性。在路線設計過程中，應該以提高駕駛者舒適性為原則，并保持現行指標設計的一致。在客觀數據的基礎上，合理選擇道路路線設計指標，可以提高路線設計的安全性和可靠性。

1.2 線路實施階段的設計原則

當線路設計完成以后，設計者要對車流量和運行速度不協調的路段進行論證，檢驗其中相關的技術指標，以保證設計指標符合客觀需求。一旦設計指標存在差異和不足，要及時對其進行調整，并對原有路線設計方案進行優化，或者采取補充設計方案，以此來提高路線設計的安全性和可靠性[3]。

1.3 整體的線形設計原則

線形設計是道路路線設計的關鍵，其設計原則為：保證車輛的行駛安全;正確引導駕駛者的視覺，避免產生錯誤的視覺心理;保證線路設計的連續性，并提高駕駛的舒適性。所以，道路線形質量的高低對于道路運營功能的發揮具有直接的影響。目前，道路線形設計采用國家頒布的行業標準，其對不同等級的道路設置不同的現行標準值。其中，車速設計是關鍵指標，其他設計指標均參照車速進行設定。一旦道路線形的幾何設計不合理，就會增加道路交通事故的發生率。

2 道路線形與交通安全之間的關系

道路線形主要包括直線、曲線、平曲線和豎直曲線，如表1所示。

2.1 直線線形

直線線形雖然能夠讓路線設計簡單、直接，提高車速和車流量，但長距離的直線線形也存在不足，主要表現為兩方面。一方面，駕駛人在長期的直線行駛過程中容易產生視覺疲勞，造成注意力分散和反應速度下降的問題。一旦車輛前方出現突發情況，駕駛員無法及時做出判斷，極易釀成交通事故[4];另一方面，駕駛者在長距離的直線路段會產生加速行駛的意識，致使車輛保持較高的行駛速度。一旦前方路況不明，或者遇到緊急彎道，又或遇到逆行車輛，就會導致交通事故的發生。

2.2 曲線線形

曲線線形可以緩解駕駛者的視覺疲勞，但過多的曲線設計會增加交通事故的發生率，尤其是在陡坡或者冰雪路面。曲線線形又分為平曲線和豎直曲線。

2.2.1 平曲線。平曲線由圓曲線或者緩和曲線構成，曲線的彎度與意外事故的發生率存在較高的正相關性，主要是由于曲線行駛時會產生離心力。一旦行駛路段表面摩擦力下降，就會造成車輛的橫向偏離，增加交通事故的發生率。《城市道路工程設計規范》（CJJ 37—2012）明確規定[5]，道路路線設計過程中，盡量減少超高最小半徑的平曲線設計。其中，超高最小半徑的判定標準是車輛安全、舒適行駛的最小值，或者說車輛行駛產生離心力小于輪胎與地面的摩擦阻力，其計算公式為：

式中，[R]為平曲線的最小半徑;[v]為道路路線設計中的車輛行駛速度;[μ]為車輛輪胎與路面之間的摩擦阻力;[i]為道路的橫坡高度。

由此可知，平曲線的直徑越大，其事故發生率越低，兩者之間存在負相關性。所以，在道路路線設計過程中，盡量少用小半徑平曲線設計，而且保證車輛行駛所產生的離心力小于輪胎與地面的摩擦力。

2.2.2 豎直曲線。豎直曲線雖然消除了橫向的離心力，但由于路線呈現高低變化，駕駛者在到達豎直曲線頂點時，容易出現視野盲區，降低對前方車輛的判斷準確性，增加交通事故的發生率。所以，在進行數值曲線設計時，要盡量減少不同數值曲線之間的高度差，讓駕駛者可以充分觀察到曲線頂點下路段的車輛[6]。

3 道路路線設計可靠性和安全性的強化措施

針對上述不同道路路線設計方法和原則，可以從視距、線形和縱斷面等方面出發，提出具有針對性的強化措施。

3.1 保持安全的駕駛視距

安全視距是道路路線設計的重要指標，該指標可以讓駕駛者保持良好的視野，及時發現車輛所遇到的突發事件，并采取相應的應對措施。安全視距包括停車視距、會車視距和超車視距等，讓駕駛者具有充分的反應時間。其中，停車視距最為關鍵，包括反應距離、剎車距離和安全距離，計算公式如下：

式中，[S停]為停車距離;[S反]為反應距離;[S制]為制動距離;[S安]為安全距離。

另外，在會車時，雙方車輛保持對向行駛，車速為單向車子的兩倍以上，所以會車視距應該為停車視距的2倍，其計算公式為[7]：

式中，[S會]為會車視距;[V]為單向車輛的設計速度;[?]為道路的安全系數，即1.2;[η]為路面的摩擦系數，即0.4。

3.2 道路線形設計的連續性

線形設計連續性是依據駕駛者的心理和生理特點，使其保持持續的注意力，以提高駕駛的安全性和舒適性。一旦道路線路設計缺乏連續性，就會讓駕駛者出現疲勞、緊張等問題，增加交通事故的發生率。同時，道路線形要與周圍的植被、公路標志融合，避免出現視覺錯誤或者誤判的情況。所以，道路線形的連續性設計是安全性、可靠性的客觀基礎。

3.3 道路線路的交叉

在交叉路口時，駕駛者容易出現錯誤判斷，所以要對交叉路口進行合理設計，提高車輛的安全通過率。依據《城市道路工程設計規范》（CJJ 37—2012）中的相關要求[8]，交叉路口的主線與被交路線要小于設定的最高值，否則將會增加駕駛員對車輛的識別錯誤率。在對平面交叉路口設計時，要依據車流量和流向，采用對應的交叉形式，并設置交通通行控制燈，否則將會造成車輛行駛方向沖突、分流沖突、河流沖突。交叉路口之間角度設計與事故發生率的關系如圖1所示。

3.4 縱斷面設計

縱斷面是豎向曲線形的路線設計，其設計由豎向曲線與直線線形構成。縱斷面設計分為上、下兩個坡度，其曲線頂點位置的高度最大。縱斷面設計主要影響駕駛者的舒適性以及車輛的行駛速度。縱斷面設計主要考慮車輛動力、公路等級、所處的自然環境因素，但其根本的影響指標是坡度與坡長。依據《城市道路路線設計規范》（CJJ 193—2012）中的相關要求，道路的最小縱坡坡度大于0.3%，部分小于23%的縱坡應設置鋸齒形排水溝，以提高公路路面的摩擦系數。縱斷面設計中的坡長應該大于設計車速行駛9～15 s的距離。部分坡度大于5%的陡坡應該設置提醒標志，以方便駕駛者采用低擋通行。對于部分長距離的陡坡來說，車輛上坡行駛過程中容易出現發動機過熱、動力不足的問題，而下坡時容易出現剎車片過熱、制動失效等問題，如圖2所示。所以，在長距離陡坡處，要設置縱坡小于3%的緩坡，以此保證車輛的通行速度，提高路線的安全性。

3.5 道路路線的智能優化技術

路線智能優化技術是通過GIS的空間挖掘技術和多目標的遺傳算法，將設計路段的原始數據輸入程序中，獲得道路路線的設計方案。其間通過相應的仿真結果，驗證道路設計后的運行效果。路線智能優化技術可以降低路線設計的成本，提高路線設計的合理性，以此來提高路線的整體安全性和可靠性。在路線設計過程中，可以將相應的數據算法與智能優化技術相融合，找出影響道路路線設計的關鍵因素，并制定相應的加強措施，提高線路的可靠性和安全性。

4 結語

道路作為公路交通的重要載體，其自身線路設計的合理性決定著車輛通行的安全性。所以，設計者要融入多種技術手段，全面分析自然環境、技術因素、人員因素，并從道路設計的客觀實際出發，進行道路線路的整體設計和規劃。科學、客觀的道路路線設計不僅可以推動城市道路的發展，而且可以增加道路設計的安全性，降低交通事故的出現率，發揮道路交通的功能和作用。

參考文獻：

[1]崔迪.我國澳門地區與大陸地區道路路線設計差異分析[J].市政技術，2019（5）：36-37.

[2]李錦芳.淺談市政道路路線設計可靠性與安全性的有效措施[J].建材與裝飾，2019（28）：283-284.

[3]張濤，郭航飛.使用COVADIS軟件進行道路路線設計[J].云南水力發電，2019（5）：95-97.

[4]孫良歡.淺談高等級道路路線設計與環境保護[J].建材與裝飾，2019（34）：261-262.

[5]孫良歡.關于改擴建道路路線設計的思路探討[J].建材與裝飾，2019（35）：271-272.

[6]張靜瓊.改擴建道路路線設計要點分析[J].交通世界，2020（9）：16-17.

[7]方國華.環保理念下高等級道路路線設計的分析[J].低碳世界，2020（4）：172-174.

[8]柳旭東，許磊，葛勝錦.歐洲標準體系下城市道路路線設計探討[J].公路與汽運，2020（4）：46-49.