摘要：本文分析了道路交通事故產(chǎn)生的主要原因和道路線形與道路交通事故的關(guān)系，提出了改進(jìn)道路曲線的設(shè)計(jì)方法和道路線形設(shè)計(jì)的方法，以滿足行車的力學(xué)性能，同時(shí)滿足線形連續(xù)、指標(biāo)均衡、視覺良好、景觀協(xié)調(diào)、安全舒適等要求，使道路曲線與地形和車輛的行駛軌跡達(dá)到完美的組合。從理論的角度出發(fā)，分析了道路線形對(duì)交通安全的影響以及路線設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題

關(guān)鍵詞：道路線形；交通安全；交通事故；視距；線形組合；

The effects of Road geometrical linear on traffic safety

Li Rui,

(He nan University of Urban Construction，School of transportation engineering，He’nan 467036，China)

Abstract:This paper analyzes the relationship between the main causes of road traffic accidents and road alignment and road traffic accidents, put forward the design method of improving road curve and road alignment design method, in order to meet the mechanical performance of driving, at the same time satisfy the linear continuous and index of equilibrium, good vision, landscape coordination, safe and comfortable requirement, curve with the terrain and the movement track of vehicles on the road to achieve perfect combination. From the perspective of theory, the paper analyzes the road alignment effect on traffic safety and attentions should be paid to in the route design.

我國(guó)是交通事故頻發(fā)的國(guó)家，交通事故率和事故的嚴(yán)重程度已居世界首位，隨著人們生活水平的提高，交通安全問題已成為人們最關(guān)心的問題。研究表明，在諸多的交通事故中，除少數(shù)是由于駕駛員粗心大意造成的外，大部分駕駛員出事故的原因是由于困難的行駛條件所造成的，而困難的行駛條件則與道路設(shè)計(jì)或道路養(yǎng)護(hù)有關(guān)，當(dāng)車輛在這樣的條件下行駛時(shí)，駕駛員稍稍放松注意力，就會(huì)導(dǎo)致交通事故。通過對(duì)多起交通事故的分析，我們發(fā)現(xiàn)：公路線形幾何要素的不合理以及各種不良的線形組合，均可能導(dǎo)致交通事故的發(fā)生。

道路交通是人、車、路、環(huán)境等要素構(gòu)成的復(fù)雜的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，它們之間互相依賴、互相作用，系統(tǒng)狀態(tài)隨著時(shí)間的推移和環(huán)境的改變而改變。人是交通事故的核心，影響交通事故的主要因素是人的因素造成，同時(shí)交通事故產(chǎn)生還與車輛性能、道路條件和環(huán)境有關(guān)，如表1所示：

 

 

 

表1 我國(guó)2009年道路交通事故主要原因分析

 

研究表明，在諸多的交通事故中，除少數(shù)是由于駕駛員粗心大意造成的外，大部分駕駛員出事故的原因是由于困難的行駛條件所造成的，而困難的行駛條件則與道路設(shè)計(jì)或道路養(yǎng)護(hù)有關(guān)，當(dāng)車輛在這樣的條件下行駛時(shí)，駕駛員稍稍放松注意力，就會(huì)導(dǎo)致交通事故。而導(dǎo)致駕駛員產(chǎn)生疏忽大意或?qū)е缕洳扇×瞬徽?dāng)?shù)鸟{駛措施的主要原因之一是不良的道路幾何設(shè)計(jì)。只有深入進(jìn)行研究，揭示道路交通事故表面現(xiàn)象所掩蓋的實(shí)質(zhì)，才能有效的減少交通事故，切實(shí)提高道路安全水平。

道路的幾何要素或線形組合不合理，都有可能導(dǎo)致交通事故的發(fā)生。道路條件的因素主要有道路線形、道路的幾何特征、交叉口形式、路面狀況和交通設(shè)施等因素。以往人們總喜歡把道路設(shè)計(jì)成平直形，根據(jù)表2我國(guó)2002年各種線形的交通事故統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出，無論是事故的次數(shù)，還是死亡的人數(shù)或受傷的人數(shù)，96~98%集中在這種具有“良好線形條件”的道路上，即集中在平直路或一般彎、一般坡、一般彎坡的道路上，其原因是在“良好線形條件”的道路上，駕駛員容易麻痹大意，從而容易引發(fā)交通交通事故。在地形條件較好的平原地區(qū)，道路設(shè)計(jì)時(shí)往往設(shè)計(jì)成平直的道路線形，也是產(chǎn)生交通事故的一個(gè)重要原因，如表3所示。

表2 我國(guó)2009年各種道路線形的事故分析

 

 

 

 

 

表3 我國(guó)2009年各種地形的事故分析

公路的線形最終是以平面線形、縱斷面線形和橫斷面形式組合而成的立體線形映入駕駛員眼簾的。在諸多的交通事故中，大部分駕駛員出事故的原因是由于困難的行駛條件所造成的，道路的幾何要素或線形組合不合理，都有可能導(dǎo)致交通事故的發(fā)生。

本文基于交通安全研究道路曲線元素的基本組合關(guān)系，指出曲線組合關(guān)系不當(dāng)是發(fā)生交通事故的主要原因之一，以滿足行車的力學(xué)性能，同時(shí)滿足線形連續(xù)、指標(biāo)均衡、視覺良好、景觀協(xié)調(diào)、安全舒適等要求，使道路曲線與地形和車輛的行駛軌跡達(dá)到完美的組合。通過對(duì)多起交通事故的分析，我們發(fā)現(xiàn)：公路線形幾何要素的不合理以及各種不良的線形組合，均可能導(dǎo)致交通事故的發(fā)生。

(1)直線：過長(zhǎng)的直線段，易使駕駛員因景觀單調(diào)而產(chǎn)生疲勞，注意力不集中，反應(yīng)遲緩，一旦有突顯信息出現(xiàn)，就會(huì)因措手不及而肇事，如表2所示。另外，駕駛員在長(zhǎng)直路段愛開快車，致使車輛進(jìn)入直線路段末段后的曲線部分速度仍較高，若遇到彎道超高不足，往往導(dǎo)致傾覆或其它類型的交通事故。

(2)曲線：據(jù)美國(guó)公路部門統(tǒng)計(jì)，在彎道上發(fā)生的事故約占全部事故的10%以上，特別是與陡坡和路面滑溜等情形加在一起時(shí)，發(fā)生在彎道上的事故要比直線上多。

(3)平曲線：平曲線即彎道，平曲線與交通事故的關(guān)系很大。在圓曲線上，由于橫向力的存在，對(duì)汽車的安全行駛會(huì)產(chǎn)生不利影響。大半徑曲線比小半徑曲線的事故率低；連續(xù)曲線當(dāng)半徑協(xié)調(diào)時(shí)事故率比不協(xié)調(diào)時(shí)低。調(diào)查表明曲率愈大，事故率愈高。

(4)豎曲線：由于道路的凸形豎曲線半徑過小時(shí)，會(huì)影響到駕駛員的視距，使其視野變小,此時(shí)駕駛員不易發(fā)現(xiàn)前方情況，容易發(fā)生碰撞。

(5)縱坡坡度:縱坡過大，對(duì)于保持車輛的合理速度。維持連貫的駕駛狀態(tài)有負(fù)面影響。坡段過陡時(shí)，車輛下坡會(huì)打滑，更有甚者可能造成車輛的翻覆；坡長(zhǎng)過大，車輛上坡會(huì)爬坡吃力，嚴(yán)重的可產(chǎn)生倒滑現(xiàn)象。

(6)線形組合：行車安全性的大小與不同線形之間的組合是否協(xié)調(diào)有密切的關(guān)系,下列不良的線形組合往往是導(dǎo)致交通事故發(fā)生的重要原因：

①線形的驟變，如長(zhǎng)直線的末端設(shè)置急轉(zhuǎn)彎曲線,尤其是長(zhǎng)下坡(大于1ｋｍ)接小半徑曲線是有危險(xiǎn)傾向的設(shè)計(jì)，易造成車輛在不自覺的高速情況下駛?cè)肫角€，事故隱患大為增加。

②在連續(xù)的高填方路段，如果沒有良好的視線引導(dǎo)，駕駛員容易使車輛偏離車道中心線，可能沖出路面，釀成車禍。

③短直線介于兩個(gè)彎曲的圓曲線之間，形成斷背曲線，這樣容易使駕駛員產(chǎn)生錯(cuò)覺，把線形看成反向曲線，從而發(fā)生操作錯(cuò)誤，甚至釀成車禍。

④在直線路段的凹形縱斷面上，駕駛員位于下坡時(shí)看到對(duì)面的上坡段，容易產(chǎn)生錯(cuò)覺，把上坡的坡度看得比實(shí)際的坡度大。這樣駕駛員就有可能加速以便沖上對(duì)面的上坡路段；同時(shí)，在下坡路段看上坡路段，駕駛員覺察不出自己是在下坡，因而有可能發(fā)生事故。

⑤在凸形豎曲線與凹形豎曲線的頂部或底部插入急轉(zhuǎn)彎的平曲線，前者因?yàn)闆]有視線引導(dǎo)而必須急打方向盤；后者在超出汽車設(shè)計(jì)速度的地方仍然要急打方向盤，這些都是極易引起交通肇事的。

⑥在平面曲線內(nèi)，如果縱斷面反復(fù)凹凸，每當(dāng)產(chǎn)生這樣的問題，即形成只能看見腳下和前頭，而看不見中間凹陷的線形，這樣的線形容易發(fā)生事故。

⑦轉(zhuǎn)彎半徑較小的平曲線與陡坡組合在一起時(shí)，則會(huì)使事故急劇增加。

⑧是否設(shè)置緩和曲線對(duì)于圓曲線上安全特性有著較為顯著的影響，未設(shè)緩和曲線的圓曲線，事故數(shù)顯著地高于設(shè)置了緩和曲線的圓曲線段。

⑨縱坡長(zhǎng)度過短，出現(xiàn)鋸齒形縱斷面，這種地形使行車頻繁顛簸，甚至可能產(chǎn)生顛簸的疊加與共震，危及安全。視覺上，這種地形使駕車者有路線不連續(xù)，坡長(zhǎng)越來越小，線形破碎的感覺。坡長(zhǎng)過大，下坡時(shí)使得車輛速度漸增，也不利于安全。

交通安全的影響因素體系包含了主觀因素和客觀因素。駕駛員因素是主觀因素；客觀因素包含：

一：道路因素，二：交通量，三：車輛因素，四：環(huán)境因素。以往，對(duì)于交通事故的生成原因的分析，多為駕駛者的違章或過失，即認(rèn)為是主觀的因素起主導(dǎo)作用，而潛在與間接的因素談及不多。因此，改善道路線形條件對(duì)減少交通事故有重要意義。

交通安全可區(qū)分為安全程度和安全感兩個(gè)概念。交通安全程度是發(fā)生交通事故的多少來度量，是一個(gè)實(shí)際的數(shù)據(jù)。目前經(jīng)常使用的指標(biāo)有：年交通事故次數(shù)，年交通事故死亡人數(shù)．萬車事故率，萬車事故死亡率，億車公里事故死亡率。交通安全感是以人的感覺器官所產(chǎn)生的心理狀態(tài)來描述。一般而言，安全感與舒適性有正比關(guān)系；但安全程度與舒適性未必有正比關(guān)系。安全感高的道路，使用起來舒適性也高，而安全程度高的道路，使用起來未必舒適。某些危險(xiǎn)路段，沒有安全感，卻引起了用路者的注意結(jié)果事故少，安全程度高，然而，駕駛員在這種路段上驅(qū)車前進(jìn)，會(huì)覺得提心吊膽，舒適度差。因此，道路線形安全設(shè)計(jì)所追求的目標(biāo)，應(yīng)當(dāng)是設(shè)計(jì)出對(duì)用路者安全程度高、安全感也強(qiáng)的道路。

為什么平縱線形組合不當(dāng)易發(fā)生交通事故呢?除了駕駛員在這種線形上行車時(shí)視覺和心理易產(chǎn)生錯(cuò)覺等障礙外，同時(shí)線形也不易滿足車輛行駛的受力要求。從理論上講，平瞳線包含縱坡(或縱坡包含平曲線)時(shí)，行駛車輛的受力狀態(tài)很復(fù)雜，不穩(wěn)定性增加。因此，要增加車輛行駛穩(wěn)定性，應(yīng)對(duì)平曲線或縱坡度按一定關(guān)系折減予以滿足。

平、縱線形設(shè)計(jì)中應(yīng)避免的組合：

（1）計(jì)算行車速度≥40km／h的公路，凸形豎曲線的頂部和凹形豎曲線的底部，不得插入小半徑平曲線，凸形豎曲線頂部或凹形豎曲線底部，不得與反向平曲線的拐點(diǎn)，即S形拐點(diǎn)重合。

（2）直線上的縱面線形應(yīng)避免出現(xiàn)駝峰、暗凹、跳躍等使駕駛者視覺中斷的線形；避免采用由很多短坡段連在一起的線形。

（3）直線段內(nèi)不得插入短的豎曲線；避免在長(zhǎng)直線路段上采用凹形豎曲線，避免在長(zhǎng)直線上設(shè)置陡坡及曲線長(zhǎng)度短、半徑小的凹形豎曲線。

（4）避免在一個(gè)平曲線內(nèi)有幾個(gè)變坡點(diǎn)(豎曲線)或一個(gè)豎曲線內(nèi)有幾個(gè)平曲線，小半徑豎曲線不宜與緩和曲線相互重疊。

公路的線形最終是以平面線形、縱斷面線形和橫斷面形式組合而成的立體線形映入駕駛員眼簾的。駕駛員在駕駛車輛過程中所選定的實(shí)際行駛速度，是由他對(duì)三維立體線形的判斷做出的。公路的立體線形除必須滿足駕駛動(dòng)力學(xué)要求的最小值外，還應(yīng)滿足駕駛員視覺心理方面連續(xù)、舒適的要求，反映公路線形好壞的關(guān)鍵是速度的連續(xù)性，它直接影響道路交通的安全。麥克康納爾在經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)后認(rèn)為：雖然當(dāng)車輛在彎道上行駛時(shí)，它的6個(gè)自由度都處在變化之中，但人體的感覺器官并不是對(duì)所有的運(yùn)動(dòng)自由度的變化都能感知，而是只有當(dāng)這些自由度的變化大到一定的程度后，駕駛員和乘客才會(huì)感覺得到，并逐漸大到影響人體舒適性；使各個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度的特性值控制在感覺極限值以內(nèi)，則車輛的行駛舒適性好，乘員將難以憑感覺器官感覺到彎道的存在，從而達(dá)到車輛在水平直路段上行駛時(shí)的舒適程度。

通過對(duì)大量線形實(shí)例及事故多發(fā)地段的分析對(duì)比，確定組合曲線多發(fā)交通事故的癥結(jié)之一是：組合曲線中線形元素的起點(diǎn)和終點(diǎn)銜接不暢，其曲率變化不連續(xù)，出現(xiàn)陡變點(diǎn)。為了彌補(bǔ)這一不足，我們引入布勞斯關(guān)于汽車行駛規(guī)律的研究成果，考慮我國(guó)道路現(xiàn)狀和國(guó)情，基于交通安全的角度對(duì)布勞斯曲線的研究成果進(jìn)行改進(jìn)和完善。

(1)在平曲線上應(yīng)該保持期望車速的連續(xù)性，如果由于經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的原因在某一地點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)降低，就應(yīng)通過清晰的標(biāo)志、標(biāo)線和其它警告設(shè)施提前告之駕駛員前方潛在的危險(xiǎn)，并引導(dǎo)他們安全通過危險(xiǎn)位置。

(2)曲線的偏角不能太小。曲線偏角過小時(shí)，曲線長(zhǎng)度將會(huì)看起來比實(shí)際的要短，使駕駛員對(duì)公路產(chǎn)生急轉(zhuǎn)彎的錯(cuò)覺，這種錯(cuò)覺偏角越小越顯著。因此，當(dāng)偏角小時(shí)應(yīng)設(shè)置較長(zhǎng)的曲線，使之形成公路是在順適轉(zhuǎn)變的感覺，以避免駕駛員枉作減速的準(zhǔn)備。

(3）為了確保行車安全，要求曲線的長(zhǎng)度不能太短，以免使汽車在曲線上悠忽而過，增加駕駛員的操作困難。對(duì)于曲線間的直線長(zhǎng)度也應(yīng)加以控制，在同向或反向曲線之間如果直線太短，同樣會(huì)引起安全問題，因此應(yīng)加以控制。

(4)盡可能使用緩和曲線，使用道路曲線能自由流暢。緩和曲線是從安全角度出發(fā)設(shè)計(jì)的一條駕駛員易于遵循的路線，能使車輛在進(jìn)入或離開圓曲線時(shí)不致侵入鄰近的車道。

(5）慎用直線，直線長(zhǎng)度的長(zhǎng)短直接影響車輛的行車安全。直線過長(zhǎng)時(shí)，在長(zhǎng)直線上行車過于單調(diào)乏味，容易造成駕駛?cè)藛T的疲乏和放松警惕。

(6)與地形相適應(yīng)的路線不僅能誘導(dǎo)駕駛員的視線，而且能使司乘人員心情舒暢，提高駕駛的安全性。

(7)在縱斷面設(shè)計(jì)中，影響交通安全的因素有縱坡、坡長(zhǎng)和豎曲線半徑，采用較小的縱坡和大半徑的豎曲線，能同時(shí)為駕駛員提供良好的視距及超車機(jī)會(huì)，有利于行車安全。

(8)橫斷面設(shè)計(jì)要素包括路面、路肩、路拱、路緣帶、邊溝、中間分隔帶等對(duì)行車安全都有影響，其中尤以行車道寬度和路面狀況對(duì)道路安全的影響最大。因此，規(guī)劃設(shè)計(jì)人員在規(guī)劃設(shè)計(jì)中始終要貫徹以人為本的理念，為用戶提供安全、快速、便捷、舒適的公路交通基礎(chǔ)設(shè)施。

在路線設(shè)計(jì)中應(yīng)對(duì)公路的平、縱、橫三個(gè)面應(yīng)進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)，保證路線的整體協(xié)調(diào)，做到平面順適、縱坡均衡、橫面合理；應(yīng)考慮車輛行駛的安全舒適性以及駕駛?cè)藛T的視覺和心理反應(yīng)，引導(dǎo)駕駛?cè)藛T的視線，保持線形的連續(xù)性，避免采用長(zhǎng)直線，并注意與當(dāng)?shù)丨h(huán)境和景觀相協(xié)調(diào)，讓路線達(dá)到經(jīng)濟(jì)、美觀、舒適、安全的效果。

道路曲線實(shí)際上不是一條簡(jiǎn)單的平曲線或豎曲線，而應(yīng)該是一條自由舒展的空間曲線，它既能夠滿足行車的力學(xué)性能，又能滿足線形連續(xù)、指標(biāo)均衡、視覺良好、景觀協(xié)調(diào)、安全舒適等要求。

車輛在行駛過程中，存在一條曲率連續(xù)變化的軌跡，無論車速高低，這一軌跡線都是客觀存在的，它的形式和長(zhǎng)度則隨行駛速度、曲率半徑和司機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤的快慢而定。

在諸多的交通事故中，大部分駕駛員出事故的原因是由于困難的行駛條件所造成的，道路的幾何要素或線形組合不合理，都有可能導(dǎo)致交通事故的發(fā)生。

本文基于交通安全研究道路曲線元素的基本組合關(guān)系，指出曲線組合關(guān)系不當(dāng)是發(fā)生交通事故的主要原因之一，然后從汽車出發(fā)，提出用布勞斯曲線改進(jìn)道路曲線的設(shè)計(jì)方法和道路線形設(shè)計(jì)的核查方法，以滿足行車的力學(xué)性能，同時(shí)滿足線形連續(xù)、指標(biāo)均衡、視覺良好、景觀協(xié)調(diào)、安全舒適等要求，使道路曲線與地形和車輛的行駛軌跡達(dá)到完美的組合。

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