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对交通工程安全关系及其合理规划的探讨

2010-04-20 10:27    【  【打印】【我要纠错】

  在道路交通安全研究中,发现交通事故与道路设计不尽合理有关系。现行道路线形设计理论,以汽车行驶对道路的要求为依据,静止地套用公路技术标准上的规定,孤立地分析线形要素的尺寸。针对这种情况,北京工业大学提出了道路线形设计新理论,其要点是以用路者的行车需求为依据,从交通的角度,即用动态的观点分析问题,用协调的方法进行设计。所谓协调是指道路与环境协调,道路三个投影面之间的协调,线形各要素之间的协调。

  一、道路线形与交通安全的关系分析

  公路的线形最终是以平面线形、纵断面线形和横断面形式组合而成的立体线形映入驾驶员眼帘的。驾驶员在驾驶车辆过程中所选定的实际行驶速度,是由他对三维立体线形的判断做出的。公路的立体线形除必须满足驾驶动力学要求的最小值外,还应满足驾驶员视觉心理方面连续、舒适的要求,反映公路线形好坏的关键是速度的连续性,它直接影响道路交通的安全。

  1、直线:过长的直线段,易使驾驶员因景观单调而产生疲劳,注意力不集中,反应迟缓,一旦有突显信息出现,就会因措手不及而肇事。另外,驾驶员在长直路段爱开快车,致使车辆进入直线路段末段后的曲线部分速度仍较高,若遇到弯道超高不足,往往导致倾覆或其它类型的交通事故。

  2、曲线:据美国公路部门统计,在弯道上发生的事故约占全部事故的10%以上,特别是与陡坡和路面滑溜等情形加在一起时,发生在弯道上的事故要比直线上多。

  3平曲线:平曲线即弯道,平曲线与交通事故的关系很大。在圆曲线上,由于横向力的存在,对汽车的安全行驶会产生不利影响。大半径曲线比小半径曲线的事故率低;连续曲线当半径协调时事故率比不协调时低。调查表明曲率愈大,事故率愈高;尤其是曲率在10以上时,事故率急剧增大。原因是曲率越大,汽车在运行中的转弯半径越小,视线盲区增大。

  4、竖曲线:由于道路的凸形竖曲线半径过小时,会影响到驾驶员的视距,使其视野变小,此时驾驶员不易发现前方情况,容易发生碰撞。凸形竖曲线上的视距越短,则交通事故也越频繁。

  5、纵坡度:调查表明,在平原地区、丘陵地区和山区道路上,发生于坡道部分的交通事故分别占17%、18%和25%.分析坡道上交通事故率高的原因,主要是下坡时,驾驶员为节油常采取熄火滑行的操作方法,一旦遇到紧急情况来不及采取应急措施,此类事故约占坡道事故的24%,这样的事故案例不少。车辆下长坡时,由于重力作用,行驶速度过高,制动非安全区过长,频繁使用制动致使制动产生热衰减,遇有紧急情况不能及时停车,此种原因引起的事故占坡道事故的40%;车辆上坡行驶时,由于超越停放或后备功率较小的低速行驶车辆所造成的坡道事故占18%;由于其它原因引起的坡道事故占18%左右。

  6、线形组合:行车安全性的大小与不同线形之间的组合是否协调有密切的关系,下列不良的线形组合往往是导致交通事故发生的重要原因:

  ①线形的骤变,如长直线的末端设置急转弯曲线,尤其是长下坡(大于1km)接小半径曲线是有危险倾向的设计,易造成车辆在不自觉的高速情况下驶入平曲线,事故隐患大为增加。

  ②在连续的高填方路段,如果没有良好的视线引导,驾驶员容易使车辆偏离车道中心线,可能冲出路面,酿成车祸。

  ③短直线介于两个弯曲的圆曲线之间,形成断背曲线,这样容易使驾驶员产生错觉,把线形看成反向曲线,从而发生操作错误,甚至酿成车祸。

  ④在直线路段的凹形纵断面上,驾驶员位于下坡时看到对面的上坡段,容易产生错觉,把上坡的坡度看得比实际的坡度大。这样驾驶员就有可能加速以便冲上对面的上坡路段;同时,在下坡路段看上坡路段,驾驶员觉察不出自己是在下坡,因而有可能发生事故。

  ⑤在凸形竖曲线与凹形竖曲线的顶部或底部插入急转弯的平曲线,前者因为没有视线引导而必须急打方向盘;后者在超出汽车设计速度的地方仍然要急打方向盘,这些都是极易引起交通肇事的。美国人扬格在加利福尼亚的调查,凸形竖曲线上的视距越短,则交通事故也越频繁。

  ⑥在平面曲线内,如果纵断面反复凹凸,每当产生这样的问题,即形成只能看见脚下和前头,而看不见中间凹陷的线形,这样的线形容易发生事故。

  ⑦转弯半径较小的平曲线与陡坡组合在一起时,则会使事故急剧增加。

  ⑧是否设置缓和曲线对于圆曲线上安全特性有着较为显著的影响,未设缓和曲线的圆曲线,事故数显著地高于设置了缓和曲线的圆曲线段。

  ⑨纵坡长度过短,出现锯齿形纵断面,这种地形使行车频繁颠簸,甚至可能产生颠簸的叠加与共震,危及安全。视觉上,这种地形使驾车者有路线不连续,坡长越来越小,线形破碎的感觉。坡长过大,下坡时使得车辆速度渐增,也不利于安全。

  二、道路线形的设计与规划

  道路设计和规划的安全审查起源于90年代初,随后在英国、澳大利亚、新西兰得以推广。我国是世界上道路交通事故最频发的国家之一,为提高我国道路安全水平,必须从公路规划设计抓起,将安全性要求置于首位,并贯穿于公路规划设计的全过程。

  公路的线形最终是以平面线形、纵断面线形和横断面形式组合而成的立体线形映入驾驶员眼帘的。驾驶员在驾驶车辆过程中所选定的实际行驶速度,是由他对三维立体线形的判断做出的。公路的立体线形除必须满足驾驶动力学要求的最小值外,还应满足驾驶员视觉心理方面连续、舒适的要求,反映公路线形好坏的关键是速度的连续性,它直接影响道路交通的安全。麦克康纳尔在经过大量的实验后认为:虽然当车辆在弯道上行驶时,它的6个自由度都处在变化之中,但人体的感觉器官并不是对所有的运动自由度的变化都能感知,而是只有当这些自由度的变化大到一定的程度后,驾驶员和乘客才会感觉得到,并逐渐大到影响人体舒适性;使各个运动自由度的特性值控制在感觉极限值以内,则车辆的行驶舒适性好,乘员将难以凭感觉器官感觉到弯道的存在,从而达到车辆在水平直路段上行驶时的舒适程度。

  通过对大量线形实例及事故多发地段的分析对比,确定组合曲线多发交通事故的症结之一是:组合曲线中线形元素的起点和终点衔接不畅,其曲率变化不连续,出现陡变点。为了弥补这一不足,我们引入布劳斯关于汽车行驶规律的研究成果,考虑我国道路现状和国情,基于交通安全的角度对布劳斯曲线的研究成果进行改进和完善。

  道路曲线实际上不是一条简单的平曲线或竖曲线,而应该是一条自由舒展的空间曲线,它既能够满足行车的力学性能,又能满足线形连续、指标均衡、视觉良好、景观协调、安全舒适等要求。

  车辆在行驶过程中,存在一条曲率连续变化的轨迹,无论车速高低,这一轨迹线都是客观存在的,它的形式和长度则随行驶速度、曲率半径和司机转动方向盘的快慢而定。

  在诸多的交通事故中,大部分驾驶员出事故的原因是由于困难的行驶条件所造成的,道路的几何要素或线形组合不合理,都有可能导致交通事故的发生。

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