浅析道路线形设计对交通安全的影响

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浅析道路线形设计对交通安全的影响

发布时间：2014-03-06 14:06:04  

浅析道路线形设计对交通安全的影响

摘要：随着经济发展，人们生活水平提高，汽车出行越来越普遍，随之而来的交通安全问题也越来越突出。

关键词：线形设计、交通安全、平面、纵断面、平纵组合

自改革开放以来，我国在公路建设方面取得了辉煌的成就，截止2012年底公路通车总里程达到410万公里，国家干线公路通车里程也达到了17.3万公里，其中国家高速公路6.8万公里，稳居世界第二。然而在这一系列辉煌数字背后却是不断增长的交通事故，中国已是世界上交通事故死亡人数最多的国家之一。交通事故产生的原因是多方面的，它是由人、车、路、环境和交通管理共同作用的结果，而“路”作为基础，线形设计的好坏直接影响了行车的安全。

因此，对线形设计中存在的问题进行分析评价是十分有必要的。

图1 线形设计影响安全要素

线形设计各要素对交通安全的影响

平 面 纵断面 平纵组合

直线

圆曲线

缓和曲线 纵坡 竖曲线

1 平面线形设计与交通安全

直线、圆曲线和缓和曲线构成了现代道路平面线形的三要素，对三要素的合理组合运用，可以使行车安全、驾乘感受、沿途景致以及工程经济得到保证。下文将从以上三要素入手，分析平面线形设计对交通安全的影响。

1）直线。在道路线形设计中直线使用最为广泛。它拥有路线短捷、指向明 1

确、行驶受力简单、测设便捷等无可比拟的线形特性。因此在定线时只要地势平坦、地物无障碍，定线人员都会首选直线通过。但直线过长或过短也会给行车安全带来一系列不利因素。从驾驶人员分析，行驶在直线段上会认为视野开阔，便于超车，而不断的加速，过快的车速总是诱发交通事故的潜在威胁。并且长时间行驶在直线段上使得行车单调、精力不集中、易产生疲劳感、反应迟钝，在遇到突发情况时处理不当从而引发事故。相反，若直线太短，同样会给驾驶人员产生感知上的误差，如两个可以通视的圆曲线中间以短直线连接，驾驶员会误将两圆曲线与直线看成同一曲率的一个弯道，在由圆曲线进入直线曲率发生变化时未能作出相应的驾驶调整，使得行驶轨迹偏离车道而大大增加交通事故发生的概率。因此，道路线形设计时应避免长直线的出现，在道路两侧景色有变化的地点大于20v是可以接受的，景色单调的地点则应控制在20v以内。同时圆曲线间最小直线长度应满足《规范》的要求。

2）圆曲线。圆曲线能较好的适应地形变化，并可获得圆滑的线形，使用范围较广且灵活。在路线改变方向的转折处，往往可插入与两端直线相切的圆曲线来实现路线方向的改变。但圆曲线半径又是影响行车安全的一大重要因素，因为车辆在圆曲线上行驶时受到向心力的影响，有向外偏移、倾覆的趋势，行驶稳定性变差，而且半径越小，车速越快，离心力越大，安全隐患也会随之加大。并且在圆曲线上视距受到限制，对前方路况的未知增加了驾驶员的心理负担，使他们更易疲惫，从而反应迟钝、判断力下降，一旦遇到突发状况，供司机的反应时间很短，稍有疏忽大意便可能导致交通事故发生。因此，在实际道路设计中，圆曲线半径应尽可能采用较大值，但不宜超过10000m，因为在视线集中的300～600m范围内视觉效果近乎直线，不利于驾驶员判断前方线形。

3）缓和曲线。在公路设计中缓和曲线一般采用回旋线，它是曲率随曲线长度变化的曲线，这一特性与驾驶员匀速转动方向盘使车辆以一定速度从圆曲线进入直线或从直线进入圆曲线或由一曲线驶入另一曲线的轨迹相符。经过缓和曲线的过度，离心加速段的变化平稳、不突兀，增加了人体感受的舒适度。但缓和曲线不宜过短，应至少保证汽车有3s行车时间，否则会使驾驶员操作紧张、慌乱，造成不便。

2 纵断面设计与交通安全

纵断面设计的主要任务就是根据汽车的动力特性、道路等级、地形、地物、水文地质，综合考虑路基稳定、排水以及工程经济性等，以下我们将从纵坡的大小、长短，竖曲线半径进行分析。

1）纵坡。纵坡的大小、长度都会对行车造成很大的影响，因此对于不同设计时速的公路，《规范》对纵坡的大小、长度都进行了相应的规定。若车辆行驶 2

在长距离大纵坡上，特别是当纵坡为5%以上，上坡时汽车为克服阻力，长时间采用低速档行驶，使发动机过热，水箱沸腾，而下坡时，则必须频繁制动，，若是重车便会存在刹车失灵的隐患，影响行车安全。若纵坡过小则会影响纵向排水，在挖方路段、设置边沟的低填方路段和其他横向排水不畅的路段容易使积水渗入路基而影响路基的稳定性。若纵坡过短，路面便会起伏频繁，行车时会有颠簸感而且车速越快感觉越明显，影响行车的舒适与安全性。因此道路纵断面设计时应合理布设纵坡的大小、长度。

2）竖曲线。竖曲线主要是在道路纵坡转折点将相邻的直线段平滑的连接起来，使行车平稳过渡，包括凸曲线和凹曲线两种。竖曲线半径的大小会直接影响过渡效果的好坏，进而影响交通安全。其主要作用在三方面：①确保道路纵向行车视距，当半径很小时，凸曲线两侧都是上坡段，车辆做爬坡运动，驾驶员视野处于斜上方，将到坡顶时会出现一段视野盲区，严重影响行车安全，凹曲线时则两侧都是下坡，驾驶员视线贴近地面，减小了行车视距，并且凹曲线经常处于桥梁下方，进一步遮挡驾驶员视线，容易造成交通事故；如图2所示；②缓和纵向变坡处行车动量变化而产生的冲击作用，汽车在小半径竖曲线上行驶时，受到竖向离心力作用驾驶员产生超重（凹曲线）或失重（凸曲线）过大，易造成驾驶失控，影响行车安全；③将竖曲线与平曲线恰当组合，有利于路面排水和改善行车的视线诱导和舒适感。因此，纵断面设计时竖曲线长度应保证3s行车。

图2 驾驶员视野盲区示意图

3 平纵组合设计与交通安全

公路平面与纵断面的线形组合是线形设计最后阶段要考虑的问题，在此之前的线形设计是满足汽车运动学和力学要求，而最后阶段的组合问题就要研究如何满足视觉和心理方面的连续性、舒适感，研究与周围环境的协调和良好的排水

条 3

件，以保证汽车行驶的安全、舒适与经济。

当某些组合的平曲线与竖曲线结合时，由于视距的降低和汽车不得不在三维空间行驶，从而大大增加了驾驶员的工作负担，一些难以意料的状况的出现则会导致驾驶员采取不安全的操作行为，从而影响交通安全。因此我们有必要了解一些组合的特性及应注意的问题。如表1。

表1 线形组合特征及注意问题

空间线形组合 平面长直线与纵断面长坡段组合

特征

1、线形单调、枯燥，在行车过程景观无变化，容易使司机产生疲劳； 2、驾驶易超速行驶，超车频繁； 3、但在交通比较错综复杂的路段（如交叉口），采用这种线形要素是有利的。

平面直线与凹形竖曲线组合

1、 具有较好的视距条件； 2、 因此线形不再生硬、呆板； 给予司机以动的视觉印象，3、提高了行车的舒适性。

平面直线与凸形竖曲线组合 平曲线与纵面直坡段组合

1、 线形视距条件差， 2、 线形单调，应尽量避免。 1、只要平曲线半径选择适当、平面

的圆曲线与纵面直坡段组合其视觉效果是良好的。

2、若平面的直线与圆曲线组合不当

（如断背曲线）、或平曲线半径较小时与纵面直坡段组合将在视觉上产生折曲现象。

平曲线与竖曲线组合

1、平曲线与竖曲线组合的组合线形，1、一般情况下，当平、纵曲线半

如果平纵面几何要素的大小适当、均衡协调、位置适宜，可以获得视觉舒顺、诱导视线良好的空间线形。

2、 平曲线与竖曲线较小，则会出现

一些不良的组合效果。

径较大时，应使平、纵曲线对应重叠组合，并使平曲线较长些将竖曲线包起来。

2、注意平、纵曲线几何要素指标均衡、匀称、协调，不要把过缓与过急、过长与过短的平纵曲线组合在一起。

3、注意凸形竖曲线顶部与凹形竖曲线底部，不得与反向平曲线的拐点重合。

4、避免在一个平曲线上连续出现多个凹、凸竖曲线。

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注意问题

1、 为调节单调的视觉，增设视线诱导设施，

设计时用划车道线、 2、设置标志；

3、 注意改变景观，分段绿化、注意与路旁建筑设施配合等方法来弥补。

1、注意避免采用较短的凹形竖曲线，以避免产生折点；

2、在两个凹形竖曲线间注意不要插入短直线。

注意采用较大的竖曲线半径，以保证有较好的视距。

1、 要注意平曲线半径与纵坡度协调；

2、 要注意合成坡度的要求； 3、 要避免急弯与陡坡相组合。

4 结束语

综上所述，线形设计作为整个道路设计的骨架，它的好坏直接关系了行车的安全与舒适。因此作为道路的设计者，应从设计开始就做到细致、严谨、科学合理，并且使道路更加人性化，使驾乘者感觉舒适、愉悦，使行车更加安全。更多的体现“以人为本”的公路设计新理念。

参考文献：

（1）中华人民共和国行业标准.公路路线设计规范(JTG D20—2006).北京：人民交通出版社，2003.

（2）杨少伟.道路勘测设计(第二版).北京：人民交通出版社，2004

（3）李嘉.公路设计百问(第二版).北京：人民交通出版社，2009

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