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以切实提高公路路线设计的实际可靠性

时间:2019-10-20 22:30来源:未知 作者:admin 点击:
摘要:介绍了国内外道路安全研究的现状,分析了我国道路线形设计中存在的问题,对我国道路安全设计的发展趋向进行了展望。 近年来,发达国家开始研发道路安全设计理念并加以实

  摘要:介绍了国内外道路安全研究的现状,分析了我国道路线形设计中存在的问题,对我国道路安全设计的发展趋向进行了展望。

  近年来,发达国家开始研发道路安全设计理念并加以实施,通过识别并消除事故黑点降低交通事故,并开展道路安全审计提高道路安全水平。(风险世界网专业研究安全风险管理,安全员的门户网站!)

  目前交通事故统计数据建立的微观数学模型有四种:用概率统计分析方法分析单变量因素;用前后对比分析法研究交通安全改造措施的效果;采用相关分析法(包括常用的回归分析法)探索道路交通事故及其相关因素之间的关系;运用经验分析和专家判断法建立交通事故分析模型。

  道路安全审计的概念产生于80年代的英国,由公正独立、有资质的人员对道路项目(已建或将建项目)的规划、设计、施工和服务期阶段进行全方位的安全审计,揭示道路发生事故的潜在危险因素及安全性能,给出合适的安全改进对策,使安全隐患消除或降到最低。目前,澳大利亚AUSTROADS出版发行的《道路安全审计》和美国设计的交互式安全设计模型IHSDM代表了安全审计的发展方向。

  我国正处在公路建设蓬勃发展期,同时也处于交通事故的易发期,道路因素在交通安全中的作用正逐步被人们认识。2004年交通部提出了重要的设计理念:坚持“以人为本”的指导思想,重视公路交通安全问题,加强公路交通安全性评价,以提高公路交通安全水平。目前,我国公路路线安全设计的研究主要从设计指标修正和路线设计安全评价两方面进行。

  在公路设计指标的研究方面,《公路工程技术标准》在二十多年内修订了四次,一方面说明我国重视总结公路建设中出现的许多新问题、新情况,另一方面说明标准的修订滞后于工程实践。目前的研究或是以传统的汽车动力学为基础,或是基于调查资料对个别指标进行回归分析。如北京工业大学刘小明教授等针对道路交通事故生成机理、驾驶员驾驶行为进行研究,建立了驾驶行为模型来分析道路设计方面的缺陷。同济大学郭忠印、方守恩等结合新疆路网黑点改造工程,研究了公路设计对交通安全的影响,提出事故多发位置的鉴别与改造方法等。但由于我国公路建设的安全研究起步较晚,道路安全事故统计数据量很少,进行系统的统计分析发现其规律性还有待时日。

  路线安全评价主要有专家评议和建立公路设计综合评价体系两方面。由于提供给专家的信息有限,且不同专家考虑问题的方法及侧重点不同等因素,专家评议很难做到全面客观。综合安全评价体系中利用多级综合模糊评价或层次分析法进行评价、选优,但其某些技术指标缺乏科学论述,且对安全性考虑还不够完善。到2005年我国已实施过或参与道路安全审计的单位、人员仍较少,大部分交通行业的从业人员也没有参加过道路安全审计的培训。如何确定定量审计指标是目前我国开展道路审计的难点。公路科学研究所于2006年完成的“西部地区公路交通安全评价”,其成果预计将为相关的道路安全审计工作实践提供重要的技术支撑。

  我国现行标准、规范中是根据设计车速确定线形。但这存在以下不足:第一,根据规定的设计车速所做的设计不一定能保证线形标准一致。第二,根据规定的设计车速所做的设计不一定能保证设计要素之间的相容。第三,设计车速和运行车速之间存在差别。特别是山区公路设计中若未将纵面与平面线形要素结合考虑,同时使用最小值就可能不安全。我国标准中虽提出了一些运行车速的设计概念,如长直线尽头或大半径曲线连续延长之后不宜采用小半径曲线,连续曲线指标应均匀等,但技术指标还是以采用固定设计车速为前提。

  路线与构造物的适配性较差就是设计要素不相容的一个例子。《公路路线)指出“调查表明,因桥梁、隧道的设置导致线形不连续的路段,事故多发。”目前,一些合法但不合理的设计,如在进洞口洞外段设置较长、较大下坡,在洞口设置小半径曲线进、出洞,由于结构物会使生理心理变化较大而引发交通事故。为了突破目前平面、纵面线形分割设计的传统模式,使路线与其构造物具有良好的一致性,推荐使用线形一致性判定指数进行量化评价。目前已被证明具有相关性的一致性评价指标包括:平均半径,(区间内)最大半径/最小半径,平均直线长度、竖曲线平均曲率系数进行评估。

  当前我国在公路标准及指标运用方面应多考虑地区间的差异,不应一限到底。此外,目前标准中路基宽度与车速存在明确的对应关系,从功能上看两者虽相互联系但各有侧重,并不具有明确的依赖性,要求对应的规定可能限制了更合理的设计,易造成设计人员对规范的错误理解,难与地形协调。

  在规范的执行方面,目前有些设计人员不能也没有充分理解、探索指标的功能和内在联系,只要是规范中规定的就盲目地照搬照抄,造成了许多合法但不合理的设计。例如平纵组合中较为呆板的“平包竖”做法。实际中由于地形条件的限制,必须满足平竖重合是非常困难的也是不必要的。此外,“平包竖”考虑了驾驶者的视觉和心理要求,但只给出定性的结果,且对平竖曲线组合路段上的视距仍沿用停车视距,而没有专门的规定,这些都是造成平纵组合不良路段事故多发的原因。国外常用的平、纵曲线组合设计的规定中比较流行的是AASHTO和TAC加拿大运输联台会所提倡的曲线前视距设计法PVSD(Previewsightdistance)。PVSD是指在汽车驶入曲线前必须的视距,它考虑实际行车速度和驾驶员心理、视觉的需要,因此更符合汽车在平纵组合曲线上行驶的实际情况,此法可以补充《公路线形设计规范》方法中的一些不足。

  目前我国公路安全问题的研究仍停留在“事后型”阶段,离防患于未然还相去甚远。为了避免事故多发路段的重复出现,应通过对公路历年交通事故统计资料的前/后对比分析,得出各种不同特征的主要线形的安全特性。此外,我国规范是通过规定指标下限值来确保行车安全,而国外则同时规定指标的上限值和下限值,这样可更大程度地保证线形连续。

  为了优化线形设计,需明确各指标对功能性、安全性或舒适性的不同影响,对功能性、安全性有较大影响的主要指标应强制执行,对舒适性有较大影响的次要指标可灵活掌握,而对某些超标指标经论证后也可采用。高规格的设计不一定能产生良好的效果,特别是在山区高速公路设计中,某些路段线形指标不应太好,保证线形连续才是安全设计的根本,路线道路线形安全设计的发展趋势

  公路路线设计中采用运行车速进行设计,其明显的安全效益正逐渐被认同,如澳大利亚、法国、德国、波兰、瑞士和英国等国。国外线形设计也十分灵活,同一条公路的设计车速视地形、地貌分段变化,曲线直线衔接过渡自然,纵坡均匀很少有大填大挖,并设有醒目的限速标志。例如日本坡长、坡度的运用充分考虑地形、地貌条件,允许超过坡道限制,若超过限制坡长则增设爬坡车道,其纵坡在5%~7%的段落较多,坡长亦比我国标准规定大得多,对纵坡较大的段落,通过分别布设上下行坡度来节省工程量和提高行车速度。

  目前,我国公路建设已由平原区逐步转到山区,过去采取逢山披路、遇水架桥的粗放型设计已无法满足复杂地形、地理环境对线形设计的高要求。因此,在公路的设计之初,应依照现行标准、规范,以保证路线整体的可靠性为设计原则。为了能较好地满足道路使用者的要求,可采用运行车速和设计车速对路线年《公路建设项目安全性评价指南》已初步提出采用运行车速对我国高速公路和一级公路进行安全评价,直线段与相邻曲线段的运行速度之差不宜超过20km/h,且设计车速与运行车速差值也不宜超过20km/h。我国路线设计的安全考虑从无到有并逐步规范化,通过线形安全评价能使路线更满足道路使用者的期望,以期为道路使用者构筑宽容型的安全道路。

  1中华人民共和国交通部,JTJ001—2003,公路工程技术标准[s].

  2中华人民共和国交通部,JTJ001—94,公路路线陈胜营,汪亚干,张剑飞.公路设计指南[M]北京:人民交通出版杜.2000.

  4陈永胜,刘小明.道路安全设计理论体系回顾与展望[J]北京工业大学学报,2001,27(1):l一3

  5梁夏,郭忠印,方守恩.道路线形与道路安全性关系的统计分析[J].同济大学学报,2002,30(2)

  作为道路的骨架支撑系统,道路线形设计对道路的各个方面来说都具有重要的作用。无论是对于道路路基及多种设施的规模和投资,还是对于车辆行驶过程的安全性,舒适性及其通行能力等方面都具有决定性作用。道路一旦建成,线形设计将会长期存在。此时若因为道路线形不合理并进行整改损失会相当大,因此道路设计时必须慎之又慎。

  直线是道路平面设计中的主体线形,直线具有视野开阔,超车视距大等优点。但是,过长的直线线路段容易使驾驶员因景观单调而产生疲劳,导致注意力分散,此外在长直线路段,驾驶员容易开快车,致使车辆在进入 缓和曲线部分的速度仍比较高,往往会造成交通事故,就好比长时间盯某一事物,人们会产生视觉疲劳,注意力也难以集中。在高速行驶时,驾驶员的动视力会下降,比静视力低大约10%-20%,特殊情况下动视力比静视力低30%-40%,同时随车行速度加大,驾驶员的有效视野范围会变窄。因此在道路两边做些变化的景观设计,可以缓解驾驶员的疲劳,改善直线路段的单调,减少事故发生等。

  缓和曲线通常采用回旋线,即曲率随曲线长度成正比变化的曲线,驾驶员可以匀速转动方向盘,使汽车以一定的速度由直线驶入圆曲线,由圆曲线驶入直线或是由一曲线驶入另一曲线的轨迹,从而缓和人体感受到离心加速度的急剧变化。增进线形的连续和美感可适应车辆转向操作行驶轨迹及路线顺畅达到视线平顺视觉协调,驾驶员易于操作。作为超高变化的过渡段,缓和曲线的设计应注意有足够的长度和合理的形式。

  在影响行车安全的线形因素中,平曲线半径是关键因素。根据汽车行驶理论知识可知,车辆在平曲线上行驶由于受到离心力作用容易向外侧侧滑和倾翻,降低车辆的稳定性和安全度。在实际设计中,半径值不小于极限最小半径,且尽量采用大半径曲线m的标准。

  根据调查统计平曲线半径太小容易造成交通事故,当车辆在山区公路行驶时,由于山体和挡土墙截断了司机的视距,使司机长时间在猜测和紧张中驾驶很容易使他们身体疲劳,心脏负荷过大,判断力下降,反应迟钝导致发生交通事故。而且对夜间行车也影响很大,如果曲径半径太小,外加上驾驶员对周围环境和路线不熟,那么对于长时间没休息过的驾驶员来说,其危险性会更高。

  竖曲线路段坡长,曲率和变坡点处的曲率都会影响交通安全。经过数据统计。同一条曲线%时,交通事故率会急剧上升。当坡度变大时,汽车上坡由于坡度的阻力,使汽车速度降低。坡道越陡,车速下降越快,为了维护汽车爬坡能力,要不断增加动力,如果动力不足,制动不及时,操作失误,会造成车辆向下滑溜,从而引发交通事故。汽车下坡时,由于汽车自重重力加速度的作用,使车辆速度越来越快,尤其是一些驾驶员为了省油,采取下坡熄灭火滑行的操作方法,一旦失去控制会造成意想不到的结果。在我国的道路规范中规定坡度不得大于8%,5%~8%是事故的高发区,在设计中要格外小心,不要在易发生危险的坡度下再设立危险坡长。

  竖曲线还会影响驾驶员的视距,当凸曲线设置的曲线半径很小时,由于其两头都是下坡段,司机是在做爬坡运动,他的视野也是朝斜上方观察前方的汽车,当汽车快要到凸型曲线的坡顶时,司机的视距受到极大的限制,他的视野就会出现一小段的盲区,这时的视距只有几米,一旦对面出现逆道行驶的车辆,双方都处在措手不及的状态,极易发生交通事故。

  道路线型是平纵结合的有机整体,在设计中除了满足各种平纵指标的规定值外,更要注意平纵面的组合设计,平纵曲线组合的不合理可能会影响司机的视线,甚至会错误诱导前方公路的方向。平竖曲线在结合时竖曲线宜包含在平曲线之内,且平曲线宜稍长于竖曲线,避免竖曲线顶、底插入小半径曲线,一个平曲线之内应避免纵面线的反复凹凸,公路布线应能提供视野的多样性,利用最佳风景特征引人入胜,避免单调力求与周围环境融为一体。

  平、纵曲线具体应从以下几个方面考虑:(1)保持线型在视觉的连续性,平曲线与纵曲线对应时,变坡点对应于平曲线中点,这是最理想的组合。实际中考虑到土石方工程数量及构造物的标高要求时,想要做到这种关系十分困难,一般以一个长平曲线个竖曲线为宜,对这种情况须用透视图来检验线)保持线型在视觉上的均衡,平纵面线型的指标应大小均衡,如果两者不均衡,在整体上会给人带来不愉快的感觉,失去在视觉上的均衡性。根据经验,平曲线内的竖曲线半径一般取平曲线倍;同时若一个平曲线内包了几个竖曲线,则几个竖曲线半径与竖曲线长度也要均衡。

  道路交通是由驾驶员、车辆及道路条件因素组成的系统,交通安全与其中任何一个要素都密切相关,道路作为道路交通的基础和载体,对于交通安全的影响不容忽视。道路的几何线形、技术指标、道路质量等对道路交通安全都会产生重大影响。道路线形虽然受投资、设计与施工难易的制约,但它是一条路线的基础,是安全行驶的关键。要使道路线形连续,并与平面、纵断面两种线形以及横断面的组成协调,应从施工、维修管理、经济、交通运用等角度综合确定,唯此,才能确保交通安全。

  如今与环境污染问题一样,交通安全问题也越来越受到人们的关注。在新的交通交通法颁布后,对司机的要求也更严格了加大了对严重违法行为的处罚力度,尤其是酒驾问题。所以文明驾驶也对道路安全意义重大。

  方姝(1992―),女,汉族,甘肃景泰人,郑州大学水利与环境学院2010级,道路桥梁与渡河工程专业。

  郑晓刚(1992―),男,汉族,河南周口人,郑州大学水利与环境学院2010级,水利水电工程。

  王姝(1991―),女,汉族,内蒙古扎兰屯人,郑州大学水利与环境学院2010级,道路桥梁与渡河工程。

  作为公路设计的基础,科学合理的路线设计对于我国公路的兴建有着重要的现实意义。但是,在实际工作中,公路路线设计可参考的设计指标仍具有一定的不确定性以及随机性,从而使得公路路线设计中存在一定的不合理性,降低了路线设计的科学性。所以,本文在分析公路路线设计重要性的基础上,以可靠度理论为原则,探究路线设计的影响因素,并提出更具优势性的路线设计可靠度理论分析方法,以切实提高公路路线设计的实际可靠性。

  公路建设中的路线设计是现代公路建设施工的基础,科学合理的路线设计不仅能够保持线形的连续性,引导驾驶人员的行驶视线,以提高车辆行驶的稳定性与安全性,同时,其对公路沿线居民的生活质量也有一定的促

  现今,随着人们生活水平的提高,私家车的数量与日俱增,而公路路线设计实际可靠性的地位也日益提升。当前,交通事故频繁发生,提高公路路线设计的实际可靠性刻不容缓。所以,本文在分析公路路线设计重要性

  的基础上,以可靠度理论为探究前提,分析当前影响公路路线设计的因素,并提出更具优势性的分析方法,以切实提高公路路线设计的实际可靠度,保证车辆的安全行驶。

  当前,我国公路仍以传统的方式建设施工。但现今世界汽车工业发展迅速,公路车辆的行车速度也在不断地提升。同时,交通流量的剧增,使得我国许多公路在交通高峰期常常会陷入瘫痪状态,导致公路基本使用功能

  的丧失。所以,科学可行的公路路线设计,能够基于我国交通发展的基本国情,以新的技术理论为基础,提高公路建设的使用性能,增强我国公路交通的运行效率,以促进我国公路交通运输的发展。

  合理、优质的公路路线设计能够为行驶车辆提供醒目的行车信息,同时,科学的公路路线线形又为车辆的安全行驶提供了保障。这些都对公路的安全性有着先决作用,从而保障了车辆的行车安全。

  公路线形是公路的主体,其对于公路的安全性有着重要的意义。不够科学、合理的公路线形设计是导致交通事故频繁的主要原因之一。

  对于公路路线设计的平面线形,我们应当考虑直线和曲线的相互配合情况以及路线总体与地形地物的协调情况,正常情况下,直线段的事故发生概率要低于曲线段,特别是在阴雨天气与路面积雪的情况下。而对于纵断

  面线形,我们则应当注重对坡度、坡长以及竖曲线半径等的考虑,从而切实降低交通事故发生的概率。

  从行车安全的角度来说,交叉口是公路交通安全最为关键的因素。据有关部门统计,我国发生在交叉口的交通事故数量占每年事故总数的三成以上。同时,公路路线设计中,交叉口的影响因素也较多,例如相交道路

  公路的主要沿线设施一般包括交通标志、标线以及安全防护设施等。交通标志、标线能够为驾驶人员提供重要的道路交通信息,辅助驾驶人员安全行车,确保车辆的行驶安全。而安全防护设施,比如说护栏、减速设施

  等,都能够在一定程度上能减少车辆交通事故的发生概率或降低事故后造成的人身伤害及财产损失。但是,安全防护设施一般本身也能对车辆造成一定的损害,只有科学、合理的路线设计才能将这种损害降到最小,有效保

  可靠度理论是以概率论为基础的极限状态设计理论,其能够通过概率的研究来展现工程结构的可靠性问题。而对于公路路线设计的可靠度理论分析,尽管我国研究的时间很早,但其至今还未真正地在我国公路路线设计

  现今我国公路路线设计中所应用的可靠性理论,主要分析方式是利用路线设计极限状态下的功能函数来对公路路线设计的可靠指标β、失效概率Pf等进行计算。

  在分析公路路线设计的功能函数时,我们分别用公路供给值与驾驶期望值来表示,其二者的设计参数随机变量分别为S、D,而公路路线设计的功能函数Z则可以表示为:

  基于可靠度理论,我们接下来要研究的就是公路路线设计的功能函数各个极限状态:①当Z=0时,公路路线设计的设计参数处于极限状态;②当Z0时,公路路线设计的设计参数则满足其各个功能的要求;③而当Z0

  现今,我国公路路线设计的可靠度理论分析方法的计算方法主要有三种,分别为经过改进的一次二阶矩法、直接积分法以及蒙特卡罗模拟法。对于公路路线设计可靠度理论的分析,我们常采用的方法是一次二阶矩法。

  因为一次二阶矩法不用考虑公路路线设计中基本变量的分布情况,从而减小了变量很难确定所带来统计误差,降低了公路路线设计中可靠性指标的随机性,最大程度地提高了公路路线设计的实际可靠性,以利于后期路线设

  公路路线设计是现代公路建设中的重要内容,科学可行的公路路线设计不仅能够提升驾驶人员的行车稳定性与舒适性,其还能在一定程度上改善公路沿线居民的生活质量,提升我国人民的整体生活水平。但是,对于公

  路路线设计,其所依据的某些指标却具有较强的不确定性以及随机性,从而降低了公路路线设计的科学性,导致路线设计的不合理。所以,我们在认识公路路线设计重要性的基础上,逐步分析影响路线设计的因素,并对路

  线设计的可靠度理论分析方法进行深入地探究,在一定程度上减小了某些因素的统计误差,提升了影响因素的可靠性,从而为路线设计奠定了良好的科学设计基础,以保证车辆的行车安全。

  [1]杨清涛.高速公路路线设计的可靠性分析及问题探究[J]中国科技纵横,2013(22)

  [2]周官.试论公路路线设计可靠性探讨[J]建筑与文化,2013(05)

  [3]汪靖.公路路线设计中交通安全影响因素浅析[J]城市建设理论研究,2012(21)

  [4]单伟.试述公路工程路线设计常见问题[J]城市建设理论研究,2013(25)

  [5]朱兴琳,方守恩.公路路线设计可靠性分析[J]公路交通科技,2009(10)

  [6]朱兴琳.基于可靠度理论的公路路线设计[J]长安大学学报,2010(07)

  [7]王雪力.可靠度理论在道路安全研究中的应用[J]科技信息,2011(24)

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