陳才俊 王萌

摘 要：道路路線設(shè)計受多方面因素影響，其設(shè)計安全性和可靠性存在不足，需要制定相應(yīng)的強(qiáng)化措施。本文以實際案例作為研究對象，分析道路路線設(shè)計的可靠性，研究道路線型與安全性之間的關(guān)系，找出其中的不足環(huán)節(jié)，并采取相應(yīng)的加強(qiáng)措施，實現(xiàn)道路線路設(shè)計的優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：道路;線路設(shè)計;可靠性;安全性;強(qiáng)化措施

中圖分類號：U412.3文獻(xiàn)標(biāo)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(guī)模的不斷擴(kuò)大，人們需要對原有線路進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，而可靠性和安全性是評價設(shè)計效果的主要指標(biāo)。在實際路線設(shè)計過程中，部分設(shè)計人員缺乏扎實的設(shè)計理論和經(jīng)驗，容易導(dǎo)致路線設(shè)計不合理、車輛事故多發(fā)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(shè)計為基點，結(jié)合駕駛者、車輛行駛、道路環(huán)境等因素，對道路線路進(jìn)行合理設(shè)置，提高其設(shè)計的可靠性和安全性，是目前市政道路設(shè)計規(guī)劃者急需解決的問題。

1 道路路線設(shè)計可靠性與安全性的基本原則

道路設(shè)計的基本原則主要為3條，分別是項目的初期設(shè)計原則、線路實施階段的設(shè)計原則以及整體的線形設(shè)計原則。依據(jù)相應(yīng)的基本原則進(jìn)行路線設(shè)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(shè)計原則

道路設(shè)計初期，需要結(jié)合設(shè)計現(xiàn)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(jìn)行道路線路的整體設(shè)計。在道路整體設(shè)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(xié)調(diào)性。在路線設(shè)計過程中，應(yīng)該以提高駕駛者舒適性為原則，并保持現(xiàn)行指標(biāo)設(shè)計的一致。在客觀數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，合理選擇道路路線設(shè)計指標(biāo)，可以提高路線設(shè)計的安全性和可靠性。

1.2 線路實施階段的設(shè)計原則

當(dāng)線路設(shè)計完成以后，設(shè)計者要對車流量和運行速度不協(xié)調(diào)的路段進(jìn)行論證，檢驗其中相關(guān)的技術(shù)指標(biāo)，以保證設(shè)計指標(biāo)符合客觀需求。一旦設(shè)計指標(biāo)存在差異和不足，要及時對其進(jìn)行調(diào)整，并對原有路線設(shè)計方案進(jìn)行優(yōu)化，或者采取補(bǔ)充設(shè)計方案，以此來提高路線設(shè)計的安全性和可靠性[3]。

1.3 整體的線形設(shè)計原則

線形設(shè)計是道路路線設(shè)計的關(guān)鍵，其設(shè)計原則為：保證車輛的行駛安全;正確引導(dǎo)駕駛者的視覺，避免產(chǎn)生錯誤的視覺心理;保證線路設(shè)計的連續(xù)性，并提高駕駛的舒適性。所以，道路線形質(zhì)量的高低對于道路運營功能的發(fā)揮具有直接的影響。目前，道路線形設(shè)計采用國家頒布的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，其對不同等級的道路設(shè)置不同的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)值。其中，車速設(shè)計是關(guān)鍵指標(biāo)，其他設(shè)計指標(biāo)均參照車速進(jìn)行設(shè)定。一旦道路線形的幾何設(shè)計不合理，就會增加道路交通事故的發(fā)生率。

2 道路線形與交通安全之間的關(guān)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(shè)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(xiàn)為兩方面。一方面，駕駛?cè)嗽陂L期的直線行駛過程中容易產(chǎn)生視覺疲勞，造成注意力分散和反應(yīng)速度下降的問題。一旦車輛前方出現(xiàn)突發(fā)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(chǎn)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(dǎo)致交通事故的發(fā)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(shè)計會增加交通事故的發(fā)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(gòu)成，曲線的彎度與意外事故的發(fā)生率存在較高的正相關(guān)性，主要是由于曲線行駛時會產(chǎn)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(fā)生率?！冻鞘械缆饭こ淘O(shè)計規(guī)范》（CJJ 37—2012）明確規(guī)定[5]，道路路線設(shè)計過程中，盡量減少超高最小半徑的平曲線設(shè)計。其中，超高最小半徑的判定標(biāo)準(zhǔn)是車輛安全、舒適行駛的最小值，或者說車輛行駛產(chǎn)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(shè)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(fā)生率越低，兩者之間存在負(fù)相關(guān)性。所以，在道路路線設(shè)計過程中，盡量少用小半徑平曲線設(shè)計，而且保證車輛行駛所產(chǎn)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(xiàn)高低變化，駕駛者在到達(dá)豎直曲線頂點時，容易出現(xiàn)視野盲區(qū)，降低對前方車輛的判斷準(zhǔn)確性，增加交通事故的發(fā)生率。所以，在進(jìn)行數(shù)值曲線設(shè)計時，要盡量減少不同數(shù)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(shè)計可靠性和安全性的強(qiáng)化措施

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

3.1 保持安全的駕駛視距

安全視距是道路路線設(shè)計的重要指標(biāo)，該指標(biāo)可以讓駕駛者保持良好的視野，及時發(fā)現(xiàn)車輛所遇到的突發(fā)事件，并采取相應(yīng)的應(yīng)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(yīng)時間。其中，停車視距最為關(guān)鍵，包括反應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(shè)計速度;[?]為道路的安全系數(shù)，即1.2;[η]為路面的摩擦系數(shù)，即0.4。

3.2 道路線形設(shè)計的連續(xù)性

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

3.3 道路線路的交叉

在交叉路口時，駕駛者容易出現(xiàn)錯誤判斷，所以要對交叉路口進(jìn)行合理設(shè)計，提高車輛的安全通過率。依據(jù)《城市道路工程設(shè)計規(guī)范》（CJJ 37—2012）中的相關(guān)要求[8]，交叉路口的主線與被交路線要小于設(shè)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(shè)計時，要依據(jù)車流量和流向，采用對應(yīng)的交叉形式，并設(shè)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(shè)計與事故發(fā)生率的關(guān)系如圖1所示。

3.4 縱斷面設(shè)計

縱斷面是豎向曲線形的路線設(shè)計，其設(shè)計由豎向曲線與直線線形構(gòu)成?？v斷面設(shè)計分為上、下兩個坡度，其曲線頂點位置的高度最大?？v斷面設(shè)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(shè)計主要考慮車輛動力、公路等級、所處的自然環(huán)境因素，但其根本的影響指標(biāo)是坡度與坡長。依據(jù)《城市道路路線設(shè)計規(guī)范》（CJJ 193—2012）中的相關(guān)要求，道路的最小縱坡坡度大于0.3%，部分小于23%的縱坡應(yīng)設(shè)置鋸齒形排水溝，以提高公路路面的摩擦系數(shù)?？v斷面設(shè)計中的坡長應(yīng)該大于設(shè)計車速行駛9～15 s的距離。部分坡度大于5%的陡坡應(yīng)該設(shè)置提醒標(biāo)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(xiàn)發(fā)動機(jī)過熱、動力不足的問題，而下坡時容易出現(xiàn)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(shè)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(yōu)化技術(shù)

路線智能優(yōu)化技術(shù)是通過GIS的空間挖掘技術(shù)和多目標(biāo)的遺傳算法，將設(shè)計路段的原始數(shù)據(jù)輸入程序中，獲得道路路線的設(shè)計方案。其間通過相應(yīng)的仿真結(jié)果，驗證道路設(shè)計后的運行效果。路線智能優(yōu)化技術(shù)可以降低路線設(shè)計的成本，提高路線設(shè)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(shè)計過程中，可以將相應(yīng)的數(shù)據(jù)算法與智能優(yōu)化技術(shù)相融合，找出影響道路路線設(shè)計的關(guān)鍵因素，并制定相應(yīng)的加強(qiáng)措施，提高線路的可靠性和安全性。

4 結(jié)語

道路作為公路交通的重要載體，其自身線路設(shè)計的合理性決定著車輛通行的安全性。所以，設(shè)計者要融入多種技術(shù)手段，全面分析自然環(huán)境、技術(shù)因素、人員因素，并從道路設(shè)計的客觀實際出發(fā)，進(jìn)行道路線路的整體設(shè)計和規(guī)劃?？茖W(xué)、客觀的道路路線設(shè)計不僅可以推動城市道路的發(fā)展，而且可以增加道路設(shè)計的安全性，降低交通事故的出現(xiàn)率，發(fā)揮道路交通的功能和作用。

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