公路線形車(chē)速與交通事故的關(guān)聯(lián)研究范文

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《交通信息與安全》2017年第2期

摘要：總結(jié)了公路線形對(duì)車(chē)輛速度的影響，從豎曲線、平曲線、坡度和線形組合四個(gè)方面進(jìn)行了分析，表明道路線形對(duì)交通的影響直接體現(xiàn)在運(yùn)行車(chē)速上。剖析了線形與設(shè)計(jì)車(chē)速的關(guān)聯(lián)特性及相關(guān)模型，并最終對(duì)影響交通安全的線形因素（坡度、平曲線半徑和線形組合）進(jìn)行了總結(jié)分析。

關(guān)鍵詞：公路；線形；交通事故；坡度；設(shè)計(jì)車(chē)速

0引言

交通事故的形成原因是多方面的，不僅有駕駛員的隨機(jī)性主觀因素如疲勞駕駛、危險(xiǎn)駕駛、不遵守交通規(guī)則突發(fā)變道和超車(chē)等，也有道路環(huán)境等客觀因素如大霧天氣、雨雪天氣、路面抗滑性差、道路設(shè)計(jì)不合理等。而公路的設(shè)計(jì)，則需要盡可能消除客觀層面的因素，其中，最重要的是道路的設(shè)計(jì)線形和設(shè)計(jì)車(chē)速[1]。道路的設(shè)計(jì)線形決定了車(chē)輛的行駛軌跡，好的線路設(shè)計(jì)，能夠考慮實(shí)際駕駛的車(chē)輛性能和駕駛員習(xí)慣，使車(chē)輛在道路上平穩(wěn)安全行駛；而線形設(shè)計(jì)不合理所造成的后果就是駕駛員極度緊張，很容易發(fā)生交通事故。此外，設(shè)計(jì)車(chē)速也是引導(dǎo)車(chē)輛在給定線形上駕駛的關(guān)鍵，車(chē)速引導(dǎo)不當(dāng)直接造成擁堵和交通事故。本文將系統(tǒng)總結(jié)分析公路設(shè)計(jì)線形和設(shè)計(jì)車(chē)速與交通事故的關(guān)聯(lián)關(guān)系，為公路的線形與車(chē)速設(shè)計(jì)提供參考。

1公路線形

對(duì)車(chē)速的影響公路線形直接決定車(chē)輛的行車(chē)路線，且促使駕駛員心理隨著路線形狀進(jìn)行相應(yīng)變化。因此，公路線形的設(shè)計(jì)，不僅僅要考慮實(shí)際的行車(chē)軌跡變化，還要考慮是否在駕駛員可接受的駕駛心理變化范圍內(nèi)。而公路線形則包含平曲線、豎曲線和線形組合，這些都需要在設(shè)計(jì)中綜合行車(chē)安全進(jìn)行考慮。

1.1平曲線

平曲線是道路線形在平面內(nèi)的變化。車(chē)輛行駛于平曲線上，則需要進(jìn)行平面內(nèi)的平動(dòng)和徑向轉(zhuǎn)動(dòng)。原則上，為了使得駕駛過(guò)程平緩變化，平曲線的設(shè)計(jì)也應(yīng)該平緩過(guò)渡。如果出現(xiàn)平曲線的突然變化，則會(huì)使得車(chē)輛無(wú)法及時(shí)改變行車(chē)軌跡，調(diào)整行車(chē)速度，引發(fā)交通安全事故。因此，平曲線的設(shè)計(jì)需要以最小半徑進(jìn)行限制，同時(shí)，不同半徑曲線之間的連接需要以緩和曲線過(guò)渡，保證平緩。數(shù)據(jù)調(diào)查顯示：如果平曲線的半徑低于400m，或者平曲線半徑轉(zhuǎn)化過(guò)大及過(guò)渡連接段長(zhǎng)度低于100m，交通事故的發(fā)生率急劇增加。

1.2豎曲線

豎曲線是道路線形在豎向平面內(nèi)的變化情況，主要體現(xiàn)在坡度、坡長(zhǎng)、變坡點(diǎn)曲率和行車(chē)視距等參數(shù)，這些參數(shù)則與車(chē)輛的行車(chē)速度高度相關(guān)。車(chē)輛在豎曲線上的運(yùn)動(dòng)包括豎平面內(nèi)的平動(dòng)和法向轉(zhuǎn)動(dòng)。多數(shù)研究表明：車(chē)輛在縱向坡道上的車(chē)速會(huì)累加，而這會(huì)增加交通事故的發(fā)生概率。表1給出了不同的設(shè)計(jì)速度下豎曲線最小半徑和最小長(zhǎng)度的限制要求[2]。在設(shè)計(jì)速度下，如果豎曲線的相關(guān)參數(shù)低于表1中的限定值，則會(huì)使得車(chē)輛的速度很難及時(shí)調(diào)整變化，引發(fā)交通安全問(wèn)題。此外，豎曲線中坡度的設(shè)計(jì)也極其重要，對(duì)車(chē)速也有重要影響。首先，坡度的較多轉(zhuǎn)換會(huì)導(dǎo)致行車(chē)不穩(wěn)定，因此車(chē)輛的行車(chē)速度不會(huì)太高。其次，單一的坡度行駛則容易造成行車(chē)疲勞，因此需要進(jìn)行坡度的有機(jī)結(jié)合。綜合目前的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，道路設(shè)計(jì)中坡度變化在-2%~3%的范圍，是較為合理的。

1.3線形組合

公路線形的設(shè)計(jì)要滿足路線的規(guī)劃要求，因此會(huì)有不同種類(lèi)的繞行，所以，需要將不同的豎曲線和平曲線進(jìn)行有效組合，而設(shè)計(jì)方法就是綜合運(yùn)用直線、圓曲線和緩和曲線。例如，在地形條件很好的地區(qū)，則盡量選用直線減少工程量，但為了避免長(zhǎng)直線帶來(lái)的疲勞駕駛問(wèn)題，則需要引入部分圓曲線和緩和曲線。總體而言，在進(jìn)行平縱曲線的線形組合設(shè)計(jì)中，應(yīng)該避免使用長(zhǎng)度較大的平曲線包含眾多較短的曲線，也應(yīng)該使得長(zhǎng)度很小的平曲線不和長(zhǎng)度很小的豎曲線進(jìn)行組合，總體上保持行車(chē)視覺(jué)的連續(xù)性和平緩過(guò)渡性。

2線形與設(shè)計(jì)車(chē)速關(guān)聯(lián)分析

無(wú)論是平曲線、豎曲線還是道路坡度，都直接與設(shè)計(jì)車(chē)速關(guān)聯(lián)。

2.1設(shè)計(jì)車(chē)速與平面線形

在最早的公路設(shè)計(jì)中，澳大利亞和歐洲都是通過(guò)對(duì)小半徑平曲線運(yùn)行速度的模型分析，確定平曲線半徑是影響設(shè)計(jì)車(chē)速的核心因素。現(xiàn)在，各種國(guó)家規(guī)范所采用的運(yùn)行速度都是基于半徑確定，最經(jīng)典的運(yùn)行速度預(yù)測(cè)模型如下：V85=aRb（1）式中：a，b為模型參數(shù)；R為平曲線的半徑；V85為設(shè)計(jì)的運(yùn)行速度。在上述基本模型基礎(chǔ)上，不同學(xué)者對(duì)其進(jìn)行了更加深入的分析和改進(jìn)。裴玉龍等通過(guò)對(duì)高速公路車(chē)速離散性分析及其與交通事故的關(guān)系研究，給出了運(yùn)行車(chē)速的預(yù)測(cè)模型，該模型將運(yùn)行速度直接與平曲線半徑、曲線長(zhǎng)度等參數(shù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)。此外，諸多國(guó)外學(xué)者也通過(guò)對(duì)實(shí)際平曲線半徑和車(chē)速的調(diào)研分析，確定了設(shè)計(jì)車(chē)速與平曲線半徑的定量關(guān)系[3]。

2.2設(shè)計(jì)車(chē)速與縱面線形

前已分析，道路的縱面線形對(duì)于車(chē)速具有顯著影響，而縱向曲線的坡度、豎曲線半徑、豎曲線長(zhǎng)度等參數(shù)，也是與設(shè)計(jì)車(chē)速具有關(guān)聯(lián)性的。早前，Jessen等人通過(guò)收集美國(guó)內(nèi)布拉斯加州的70個(gè)不同公路的豎曲線車(chē)速數(shù)據(jù)，通過(guò)參數(shù)關(guān)聯(lián)性分析，指出豎曲線的坡度和交通量對(duì)于車(chē)速的影響非常顯著。

3交通安全與線形關(guān)聯(lián)分析

通過(guò)上述分析，道路線形影響車(chē)輛速度，運(yùn)行速度則直接與交通安全性關(guān)聯(lián)，因此，可以總結(jié)道路線形與交通安全的關(guān)系。

3.1道路坡度與交通安全

豎曲線中對(duì)道路安全形成直接影響的就是坡度，坡度直接影響車(chē)輛速度和車(chē)輛的機(jī)動(dòng)性能，因此也是最容易引發(fā)交通安全的因素。前已敘及，道路設(shè)計(jì)中坡度變化-2%~3%的范圍，是較為合理的。而德國(guó)的交通安全機(jī)構(gòu)研究顯示：-2%~2%的縱向坡度變化是較為合理的，因而這種坡度組合基本能夠滿足行車(chē)視距要求，同時(shí)也使得車(chē)輛的駕駛速度能夠很好地調(diào)整變化，降低安全事故的發(fā)生。通過(guò)諸多安全事故的統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)：縱坡的交通事故點(diǎn)主要在上坡道的上凸點(diǎn)和過(guò)坡頂?shù)倪B接段，以及下坡道的下坡段和下凹部分。圖1給出了不同的坡度設(shè)計(jì)下交通事故的發(fā)生率圖，這些數(shù)據(jù)是經(jīng)過(guò)諸多統(tǒng)計(jì)的調(diào)研結(jié)果，圖中說(shuō)明在坡度6%的變化范圍之內(nèi)，交通事故率的上升比較顯著，但是達(dá)到7%后，事故率增長(zhǎng)非常迅速，車(chē)輛行駛極其不安全。

3.2平曲線半徑與交通安全平

曲線內(nèi)車(chē)輛的駕駛屬于離心運(yùn)動(dòng)，因此車(chē)輛必須提供足夠的橫向摩擦力以維持其運(yùn)行速度在曲線內(nèi)的運(yùn)動(dòng)。眾所周知，平曲線內(nèi)行駛的離心力與車(chē)速平方成正比，而與曲線半徑成反比。由于離心力的作用，車(chē)輛將產(chǎn)生橫向傾覆或者可能的側(cè)向滑移，容易引發(fā)駕駛員精神緊張，從而造成失誤引發(fā)安全。

3.3線形組合與交通安全

線形組合的適宜性也與交通安全直接相關(guān)，對(duì)于線形過(guò)渡不平緩的區(qū)域，應(yīng)該設(shè)置相關(guān)的警告標(biāo)志或者采取增加車(chē)輛間距等方法，提高道路的抗滑能力，并設(shè)置防撞欄桿，將可能的交通事故影響降低至最小。

4結(jié)語(yǔ)

交通事故不僅造成交通系統(tǒng)癱瘓，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失，還會(huì)引起人員傷亡，產(chǎn)生顯著的社會(huì)影響，因此需要將影響交通安全的線路因素進(jìn)行科學(xué)考慮。本文分析了公路線形對(duì)車(chē)輛速度的影響，從而總結(jié)出道路線形設(shè)計(jì)對(duì)交通的影響直接體現(xiàn)在運(yùn)行車(chē)速上，并總結(jié)了線形與設(shè)計(jì)車(chē)速的定量關(guān)系。線形設(shè)計(jì)與行車(chē)速度又直接影響交通安全，設(shè)計(jì)中需要特別對(duì)道路坡度、平曲線半徑和線形組合等進(jìn)行檢驗(yàn)分析。

參考文獻(xiàn)：

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[3]裴玉龍，程國(guó)柱.高速公路車(chē)速離散性與交通事故的關(guān)系及車(chē)速管理研究[J].中國(guó)公路學(xué)報(bào)，2004，17（1）：74-78.

作者：李周沛；梁靚 單位：江西省公路科研設(shè)計(jì)院