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道路交通安全管理规划:方法与应用

时间:2023-12-07 百科知识 版权反馈
【摘要】:当平曲线半径较小时,交通安全状况恶化;随着平曲线半径的增大,交通安全状况趋于良好。在道路中增加缓和曲线,会使车辆在正常转弯行驶时减少对道路摩擦力的需求,增强道路交通的安全性。由图可见,当曲线半径小于200m时,在直线与圆曲线之间添加缓和曲线,道路安全性会大大提高,交通事故率会大幅度降低;而对于曲线半径大于200m的路段,缓和曲线的设置与否对道路交通安全的影响并不明显。

道路交通安全管理规划:方法与应用

10.2.1 道路几何线形与交通安全

道路几何线形要考虑与地形及地区的土地使用相协调,同时要使道路线形连续,并和平面、纵断面两种线形以及横断面的组成相协凋,更要从施工、维修管理、经济、交通运用等角度来确定。

所谓线形,是立体描述道路中心线的形状,其中,平面描述的道路中心线形状称为平面线形,立体描述的道路中心线形状称为纵断面线形。线形的好坏,对交通流安全畅通具有极其重要的作用。如果道路线形不合理,不仅会造成道路利用者时间和经济上的损失,降低通行能力,而且可能诱发事故。道路线形设计原则如下:

●从行驶力学考虑,汽车行驶时应安全、迅速、舒适;

●从地形、地质上应合理经济;

●驾驶员的视觉和驾驶心理上应反应良好;

●与交通环境及沿途景观协调和谐

●整体的线形保持连续性。

线形虽受投资、设计与施工难易的制约,但它是一条路线的基础、行驶安全的关键,必须重视上述的设计原则。线形不可急剧转变,例如避免长直线连接转弯;不得已设急转弯时,应设于驾驶员易辨认处;道路交角避免10°以下,不得不设小交角时,应充分加长曲线长度,防止驾驶员产生曲率较大的错觉;直线与圆曲线之间应插入回旋曲线,并充分考虑行驶力学与视觉上的条件;设计平面线形时还要注意与纵断线形密切配合,尽力形成良好的立体线形以达到行驶安全、顺适的目的。

我国《公路工程技术标准》(JTG B01—2003)中规定了各级公路的计算行车速度及主要技术指标,如表10-9、表10-10所示。

表10-9 我国各级公路计算行车速度

表10-10 主要技术指标汇总

1.平面线形

平面线形如图10-7,可分为直线、圆曲线、缓和曲线三种线形。

图10-7 平面线形

(1)直线

直线是最常用的线形,具有现场勘测简单、前进方向明确、距离短捷的优点。对于公路来说,直线部分景观单调,对驾驶员也缺乏刺激,在选用直线线形时,一定要十分慎重。如果直线段过长,容易对驾驶员产生催眠作用,驾驶员感到单调、易瞌睡,故并非理想的线形;同时直线长度亦不宜过短。

我国规定最小直线长度为:当计算行车速度为60km/h时,同向曲线间最小直线长度(以m计)以不小于行车速度(以km/h计)的6倍为宜;反向曲线间最小直线长度(以m计)以不小于行车速度(以km/h计)的2倍为宜。

对于城市道路来说,由于城市道路网一般呈方格、放射环形等,设计车速较低且常有交通信号管制,使停车次数较多;因而城市道路采用通视良好的直线,对驾驶员有利。

(2)圆曲线

圆曲线仅次于直线,也是常选用的一种线形,其现场勘测比较简单,一定的曲率半径可以给驾驶员适当的紧张感。

根据设计车速,曲线半径按下列关系式求算:

式中:R——曲线半径(m);

   V——设计车速(km/h);

   i——超高(%);

   f——横向摩擦系数

按式(10-1),在指定设计车速V的情况下,最小半径的绝对值取决于i+f的值。i+f值如过大,弯道上的车辆有沿着路面最大合成坡度向下滑动的危险;根据国内外的经验,最大i值考虑气候、地形等条件采用6%~8%。f值如过大,车辆行驶不稳定,在弯道上易肇事,最大f值采用0.10~0.15较妥当。

图10-8 美国公路事故次数与平曲线半径关系图

图10-8给出了美国公路事故次数与平曲线半径的关系。当平曲线半径较小时,交通安全状况恶化;随着平曲线半径的增大,交通安全状况趋于良好。通常都希望圆曲线的半径越大越好,但关键在于应使线形能适合地形的变化,同时能够顺滑地将前后线形连接以保持线形的连续性。因此,在选用圆曲线半径时,在与地形等条件相适应的前提下应尽量采用大半径,但圆曲线最大半径不宜超过10 000m。为保证行车安全尽量采用较大半径,如不得已用最小半径时,应考虑驾驶员对周围地形情况能自然地接受。

表10-11是某高速公路不同路段平曲线半径与对应的平均亿车事故率的统计分析结果。

表10-11 某高速公路不同路段平曲线半径下的平均亿车事故率

图10-9为该高速公路平曲线半径与平均亿车事故率的散点图。从图中可以看出,随着平曲线半径的增大,事故率逐渐降低。

图10-9 某高速公路亿车事故率与平曲线半径的关系

日本道路技术标准中,为充分保证汽车行驶安全、顺适,最小平曲线半径的建议值如表10-12。

表10-12 日本最小平曲线半径的建议值表

表10-13为我国《公路工程技术标准》(JTG B01—2003)中有关圆曲线的半径设计规定值。

表10-13 圆曲线最小半径

(3)缓和曲线

缓和曲线是设置在直线与圆曲线之间或圆曲线与圆曲线之间的一种曲率连续变化的曲线。比如,直线与圆曲线连接,车辆由直线进入曲线时,驾驶员由于突然受到离心力的影响而产生不舒适感和危险感,为了缓和这种感觉,就需要设置缓和曲线。在道路中增加缓和曲线,会使车辆在正常转弯行驶时减少对道路摩擦力的需求,增强道路交通的安全性。

另外,在路线的曲线部分要设一定的超高或加宽时,都应在缓和段上进行。这种情况下,设计超高,要在缓和曲线段的全长内逐渐过渡,使超高慢慢变化,缓和曲线长度还应大于超高过渡段长度。

图10-10为美国双车道公路的交通事故率在不同曲线半径下设置缓和曲线前后的变化情况。由图可见,当曲线半径小于200m时,在直线与圆曲线之间添加缓和曲线,道路安全性会大大提高,交通事故率会大幅度降低;而对于曲线半径大于200m的路段,缓和曲线的设置与否对道路交通安全的影响并不明显。

图10-10 美国双车道公路设置缓和曲线前后交通事故率的变化情况

缓和曲线作为线形,有三次抛物线、双扭曲线、回旋曲线等,驾驶员按一定速度转动转向盘,按一定车速行驶时则曲率按曲线长度缓和地增大,轮迹顺滑的轨迹刚好符合回旋曲线,因而回旋曲线是适合汽车行驶的良好曲线形式。我国用回旋曲线较多。

设R为平曲线半径,则其倒数称为曲率。回旋曲线就是曲率按曲线长度成相同比例增大的曲线,其关系为:

式中:C——常数;

   L——曲线长度(m)。

按设计车速,最小缓和曲线长度如表10-14所示。考虑到驾驶员的视觉条件,设置回旋曲线时,应取大于表10-14中的数值。

表10-14 最小缓和曲线长度

(4)超高

汽车在弯道上行进时,会受离心力的作用,向圆弧外侧推移。该离心力的大小,与行车速度的平方成正比,与平曲线的半径成反比。所以,车辆在较小半径的弯道上,开得越快,车身受离心力推向弯道外侧的危险就越大。为预防这种危险情况的发生,驾驶员必须小心谨慎,降低车速。同时,道路工程部门在设计与施工中,则把弯道的外侧提高,使路面在横向朝内一侧有个横坡度(即横向倾斜程度),来抵挡离心力的作用,即道路超高,如图10-11所示。道路超高规定在2%~6%之间。

图10-11 道路超高

如果用式(10-25)来考虑横向力平衡时,可得出:

式中:fg——作用于汽车的横向加速度,由离心加速度减去gi得到。

若fg值大,就产生显著的横向摆动,给人以不舒适的感觉,所以应尽量把超高i取大一些。但是,汽车如果以低于设计车速的速度行驶时,反而会在重力作用下,沿横断面斜坡向内侧下滑。为保证在弯道部分停车时,汽车不发生向内侧滑移,甚至翻车,所以其超高又不能太大。在曲线部分,除曲率半径非常大和有特殊理由等情况外,都要根据道路的类别和所在地区的寒冷积雪程度,以及设计车速、曲率半径、地形状况等设置适当的超高。

(5)加宽

汽车在弯道上安全行驶所需要的路面宽度,较直线段上要宽些,所以弯道上的路面应当加宽,如图10-12所示。图中,R为平曲线半径,L为汽车前挡板至后轴的距离,单车道路面所需要增加的宽度W为:

如果是双车道路面,则上式中求得的W值应加倍,再加上与车速有关的经验数值公式,即双车道拐弯处路面所需增加的宽度为:

加宽值W是加在弯道的内侧边沿,并按抛物线处理,如图10-13所示。这样既符合汽车的行驶轨迹,有利于车辆平顺行驶,又改善了路容。

图10-12 弯道加宽

图10-13 路面加宽的过渡

(6)曲线转角

曲线转角对道路交通安全也有影响。表10-15给出了某高速公路不同路线转角下的亿车事故率。图10-14为该高速公路亿车事故率与路线转角的散点图,从图中可以看出,当曲线转角在0~45°之间变化时,亿车事故率与转角的关系近似成抛物线形,即随着转角的增大事故率在逐渐降低,当转角增大到某一数值时事故率降到最低值(即抛物线的极值点),此时随着转角的继续增大事故率又开始上升,变化规律明显。由图可以看出,当路线转角小于或等于7°(即为小偏角)时,事故率明显高于表10-15中30个样本点的平均值(即平均亿车事故率83.37次/亿车),这一统计结果证实了小偏角曲线容易导致驾驶员产生急弯错觉,不利于行车安全这一传统观点。

表10-15 某高速公路不同路线转角下的亿车事故率

图10-14表明,当转角值在15°~25°之间时,事故率最低,交通安全状况最好。驾驶员在正常行车状态下,坐直、头正、目视前方,此时驾驶员的视点一般均集中在10cm×16cm(高×宽)的矩形范围内。曲线转角在20°左右时,驾驶员看到的曲线恰好落于上述矩形范围内,从而使驾驶员在不需要移动视线或转动头部的情况下即可充分了解道路及交通情况,同时也提高了行车舒适性,减少了行车疲劳和紧张感。

图10-14 某高速公路亿车事故率与路线转角的关系

因此,事故率与路线转角关系的统计结果表明,在公路设计中合理确定路线转角对保证行车安全、提高服务水平具有十分重要的意义。

2.纵断线形

纵断线形主要指表示道路前进方向上坡、下坡的纵向坡度和在两个坡段的转折处插入的竖曲线两类。

道路原则上按在同一设计车速路段保持同一行驶状态来进行设计。纵向坡度和别的线形因素不同,受车辆和行驶性能的影响较大,对任何车辆都按确保设计车速来设计是不经济的。同时,爬坡能力明显不同的车辆混合在一起时,不采用适当的纵向坡度和在路段设置爬坡车道的话,就会成为道路通行能力低和发生交通事故的主要原因。车辆行驶过程中往往需要紧急刹车,由于下坡行驶的制动距离要比上坡行驶的长,因此下坡事故数要比上坡事故数多;上下坡行车条件的差别,在较小纵坡条件下就有所反映。

图10-15为美国Elzer Mountain地区7.2km长的山区路段,在采取安全保障措施之前,下坡事故数要比上坡事故数大很多。1969年双向增加车道后,上下坡事故数均有所减少,尤其是下坡事故数下降显著;1972年设置限制车速的交通标志牌后,下坡事故数又有大幅度下降,上坡事故数也有所下降;1973年增设自动雷达车速控制系统后,总体交通事故数下降。在20世纪70年代末,下坡交通事故数相对稳定下来,并且在绝对数值和相对趋势上基本与上坡保持一致。由此可见,在纵坡路段采取增加车道、设置安全标志等交通改善措施对于促进道路交通安全非常有必要。

图10-15 美国上下坡路段事故数

(1)最大纵坡

纵向坡度的标准值,要在经济容许的范围内,按尽可能较少地降低车辆速度的原则来确定,与其他路段一样,需要努力保证与设计车速一致的行驶状态。具体地说,纵向坡度的一般值,按小客车大致以平均行车速度可以爬坡;普通载货车大致按设计车速的1/2速度能够爬坡的原则来确定。但是,在由于地形状况及其他特殊理由不得已的情况下,可把在爬坡的终点能够保证上述行驶速度的纵向坡度值和确定的长度,作为特殊情况来处理。

我国《公路工程技术标准》(JTG B01—2003)对各级公路的最大纵坡所作的规定如表10-16所列。

表10-16 最大纵坡

高速公路受地形条件或其他特殊情况限制时,经技术经济认证合理,最大纵坡可增加1%。

(2)纵坡长度

在翻山越岭连续上坡的路段,机动车在较长的坡道上行驶,发动机容易过热,引起故障。在连续下坡时,车速越来越快,不安全,特别在雨天或有冰雪时,更有滑溜的危险。表10-17为不同坡度的坡长限制值。

表10-17 纵坡长度限制值

我国《公路工程技术指标》(JTG B01—2003)对各级公路纵坡的最小坡长规定如表10-18。

表10-18 最小坡长

对于高速公路、一级公路,当连续陡坡由几个不同坡度值的坡段组合而成时,应对纵坡长度受限制的路段采用平均坡度法进行验算。

(3)竖曲线

汽车在纵坡发生转折的地方行驶时,为了缓冲汽车在转为凹曲线时的冲击,在凸曲线的地方要保证一定的视距,必须在两个坡段之间插入一段曲线,称为竖曲线,通常采用二次抛物线。

表示竖曲线大小的指标,有长度、半径和曲率。竖曲线的曲率根据曲线长度和纵向坡度的变化量来决定。严格地说,二次抛物线的曲率在曲线各点上不相同,但作为竖曲线应用的范围内曲率差别很小,所以实际应用中,不妨可以看做是曲率一定的圆弧曲线。

竖曲线的半径,可用如下近似式求得:

式中:R——竖曲线半径(m);

   L——竖曲线长度(m);

   i1、i2——纵坡转折处左、右坡度值。

表10-19给出了我国《公路工程技术标准》(JTG B01—2003)规定的竖曲线最小半径和最小长度。

表10-19 竖曲线最小半径和最小长度

一般说来,凸曲线的交通事故率要比水平路段高,小半径凸曲线的事故率要比经过改善设计后的竖曲线路段事故率高很多。竖曲线的频繁变换会影响行车视距,严重降低道路安全性能,尤其在凸曲线路段,视距受限会大大增加交通事故率,如在凸曲线后面存在一个急弯,由于凸曲线遮挡视线,驾驶员来不及反应,极易造成交通事故。

在白天或夜晚照明充足的情况下,凹曲线的视距并不是影响交通安全的关键因素,但是在夜晚没有照明的道路上,凹曲线必须考虑视距问题,因为道路线形的水平曲率会使车头灯光不能沿路线线形的前进方向,仅能侧向照射路面,这种情况即使将凹曲线展平也不会有明显改善。

3.线形综合协调

道路线形协调问题,对道路上的交通安全和畅通有很大影响。线形综合协调就是要考虑驾驶员行车特性及环境与线形之间的关系,使道路线形能够顺畅、平缓,为车辆行驶创造良好的条件。

(1)技术标准应相互协调

道路全线的各项技术标准最好能够一致,这意味着道路全线均可满足同一最大的行车速度值,车辆在道路上行驶就比较安全可靠,易于操作。如果必须变更标准,应该在两种标准之间设置过渡地段,使驾驶员能够逐渐适应。

(2)线形连接应协调

线形连接与驾驶员行车心理、生理特性和视觉及反应有密切关系。若行车速度变化幅度大,对于驾驶员来说,易于发生交通事故。根据驾驶员行车特性,线形连接应协调以下几点:

①在高填方的曲线路段,由于驾驶员对曲线大小难以判断准确,行车会偏离车道,冲到路下,酿成车祸,因此应沿曲线外侧加设护栏、路警桩、诱导视线。

②两个同向曲线之间插入一个短直线,称为断背曲线。这种线形,行车条件差,容易使驾驶员产生错觉而导致发生事故。因此,应避免出现断背曲线。

③直线不宜过长。直线过长会使行车单调,容易使驾驶员思想不集中,反应迟钝,不利于安全行车。

④应避免采用由很多短坡路段连在一起的线形。因为在这种线形的道路上行驶,驾驶员只能看见凸出的部分,看不见凹下隐藏的地方,视线断断续续,行车不畅通,超车视距不好,发生事故的可能性大。

(3)平曲线与竖曲线的组合

平曲线与竖曲线组合不良,即使两者都分别符合设计规定,也常常会被称为道路交通安全的隐患,根据实际经验,应注意避免以下几种组合形式:

①避免在凸形竖曲线顶部或凹形竖曲线底部设小半径平曲线起点。前者会使驾驶员视线失去引导,驾驶员爬上顶坡才发现转变,来不及采取措施;后者会造成视觉误差,形成不必要的加速行驶,很不安全。

②避免在凸形竖曲线顶部和凹形竖曲线底部设反向平曲线拐点。

③避免在长直线路段上采用凹形竖曲线。驾驶员沿凹形竖直线行车,因视线错觉,会造成不必要的加速。

④在一个平曲线内的几个变坡点,或一个竖曲线内的几个平曲线时,会使视线不平衡,驾驶员容易判断错误

线形的连接和平曲线与竖曲线组合,在城市市区道路上问题并不突出,但对于郊区公路尤其是山区公路有重要意义,必须对这类路段加以改造。对暂时不能改造的路段,应采取相应的交通管制措施,保证交通安全,防事故于未然。

在行车时,驾驶员需要观察了解前方路段的道路交通情况,以适应新的行车条件。由于驾驶员顺着直线或某种曲线扫视时,习惯于使视线平顺地向前,因此为保证行车安全,道路几何线形的组合应该自然流畅。如果道路几何线形组成部分的尺寸变化过大,驾驶员就会在驾驶汽车过程中缺乏足够的思想准备,容易造成交道事故。此外,路外情况的变化或地形条件的突然变化也不利于行车安全。例如,曲线路段会影响驾驶员的视距,当夜晚行车在曲线段上时,光照距离也较直线段小,从而降低了行车的安全性。

4.视距

图10-16 美国事故率与视距的关系

视距是驾驶员在道路上能够清楚看到的前方道路某处的距离,是道路几何设计的重要因素。有足够的视距,对于行车安全、行驶速度以及通过能力都有很大的影响。视距之所以成为问题,是由于驾驶员发现前方有障碍物就要在其前而停住车(停车视距),或者前方来车需要错开行驶(错车视距),以及在两车道的道路上,要超越其他车辆,就要跨越到另一车道上行驶(超车视距)等情况的存在。

图10-16为美国事故率与行车视距的关系曲线,图中事故率随视距的增加而降低。当视距小于100m时,事故率随视距减小而显著增加;当视距大于200m时,事故率随视距增加而缓慢降低;当视距大于600m时,事故率基本不再变化。

(1)停车视距

驾驶员在行驶过程中,看到同一车道上的障碍物时,从开始刹车至到达障碍物前安全停车的最短距离,称为停车视距。停车视距由三部分距离组成,即驾驶员在反应时间内车辆行驶的距离(l1)、开始刹车至停车的制动距离(l)和安全距离(l0),如图10-17所示。

图10-17 停车视距

驾驶员从发现并确认障碍物,到踩上制动踏板,这段时间叫做驾驶员的反应时间,记作t0;从踏下制动踏板到制动生效,这段时间叫做驾驶员的操作时间(即车辆反应时间,或称制动延迟时间),记作t1;制动生效时,车辆开始产生减速度,直到车辆停止为止,这段时间记作t2

设制动前汽车的行驶速度为V0(km/h),车轮在道路上的附着系数为φ,重力加速度为g,安全距离为l0,并且把V0的单位由km/h化为则由运动学的原理可知停车视距为:

由于t0为驾驶员的反应时间,t1为汽车反应时间,不妨合并称为反应时间,即:

t约为1~2.5s,而t2仅有零点几秒,略去式(10-29)右端中的第三项,得:

式中的l0一般取5~10m。等号右边的第一项,称为反应距离,第二项称为制动距离,l0称为安全距离,所以停车距离=反应距离+制动距离+安全距离。

若取t=2.5s,g=9.8m/s2,反应距离和制动距离分别记作S1和S2,则:

沥青或混凝土干燥路面和湿润路面上的制动距离和停车视距如表10-20和表10-21所示。

表10-20 干燥路面上的制动距离和停车视距

表10-21 湿润路面上的制动距离和停车视距

我国《公路工程技术标准》(JTG B01—2003)规定的各级公路停车视距如表10-22所示。

表10-22 各级公路停车视距

(2)会车视距

两辆汽车在同一条车道上相向行驶,发现时来不及或无法错车,只能双方采取制动措施,使车辆在相撞之前安全停车的最短距离,称为会车视距。会车视距一般为停车视距的两倍。会车视距由两相向行驶车辆的驾驶员反应距离(l1、l2)、制动距离(l制1、l制2)、安全距离(l0)组成,如图10-18所示。

图10-18 会车视距

(3)错车视距

汽车在行驶中同迎面车辆在同一条车道上行驶,而从来车左边绕至另一车道并与对面来车平面上保持安全距离时,两车所行驶的最短距离,称为错车视距。在公路等级较低的单车道上行驶或不分上下行的城市道路上行驶时,对错车视距有严格的要求。错车视距由反应距离、绕行距离、来车在绕行时间内所行驶的距离和安全距离组成,如图10-19所示。错车视距包括第一辆车的反应距离(l1)及让车绕行距离(l2)、第二辆车在此时间内行驶的距离(l3、l4)和安全距离(l0)。

图10-19 错车视距

(4)超车视距

汽车绕道到相邻车道超车时,驾驶员在开始离开原行车路线能看到相邻车道上对向驶来的汽车,以便在碰到对向驶来车辆之前能超前并驶回原来车道所需的最短距离,称为超车视距。超车视距有两种情况:

①不等速超车视距

当后车速度高于前车,以行驶时的车速超越前车时,超车时两车的间距l2等于两车制动距离之差,即l制1-l制2,加上汽车1的反应距离l1,如图10-20所示。

图10-20 不等速超车视距

②等速超车视距

后车尾随前车行驶,即车速相同,判断认为有超车可能时,加速转入对向车道进行超越。超车视距由四部分组成,即后车加速进入对向车道所行驶的距离d1;后车进入对向车道进行超车至超过前车又回到原车道上行驶的距离d2;超车完成后与对向来车的距离d3;在超车过程中对向来车行驶的距离d4,如图10-21所示。

图10-21 加速超车视距

图10-21表明,超越车从开始加速到进入对面车道,这段时间所走过的距离为d1。在对面车道内行驶距离时,发现迎面来车,会车视距为D超min。经判断,若继续超越,可能与迎面来车相撞,就暂时放弃超车,回到原来的车道内;倘若确有把握不会碰撞,就继续行进,直到完成超车。图示的是后一种情况,超越车又经过的距离,结束超车。即超越车在对面车道上行驶的总距离为d2。回到原车道时,它与迎面来车之间的距离为d3,为了安全,一般规定d3在30~100m之间,d4为超越车走过时,迎面来车所驶过的距离。

表10-23是上述各式中,将超越车的车速作为设计车速,并给出被超越车的速度及有关其他数据所得出的全超车视距和最小超车视距。

表10-23 超车视距(www.xing528.com)

10.2.2 道路结构物与交通安全

1.横断面及车道数

道路横断面指沿道路宽度方向,垂直于道路中心线的断面。城市道路横断面的组成包括道路建筑红线范围内的各种人工结构物,如行车道、人行道、分隔带、绿化带等。横断面设计对于满足交通需要,保证交通运输的通畅和安全,适应各项设施的要求,及时排除地面积水,以及合理安排地上杆线和地下管线,都具有十分重要的意义。横断面形式分为一块板、两块板、三块板和四块板。

根据我国北方某城市76条道路的事故调查资料,该市城市道路对应不同横断面形式的事故率如表10-24所示。

表10-24 某市城市道路不同横断面形式的事故率

交通事故发生状况也因车道数不同而变化。图10-22为美国道路种类与交通量及事故次数关系的统计结果。由图可知,事故次数随着日平均交通量的增加而增加,同时可看出,交通事故次数与车道数有关系,相同的平均日交通量条件下,8车道公路比6车道公路事故率低,6车道公路比4车道公路事故率低。

图10-22 美国道路种类与交通量及事故次数的关系

城市道路交通量大,交通组成复杂,因此交通事故的规律性不如公路上明显。但从宏观分析可知,车道数越多,通行能力越大,行车越畅通安全。根据某市城市道路的事故调查资料,得到该市城市道路对应不同车道数的事故率,如表10-25所示。

表10-25 某市城市道路不同车道数的事故率

分析表10-25中数据可见,事故率随车道数的增加而降低。双车道一块板形式事故率最高。当车道数为4车道时,增加中央分隔带将对向车流分离,事故率明显降低;增加机非分隔带后,虽然可以将机动车与非机动车分离,但对向车流问题没有得到解决,在我国机动车与非机动车的事故一般较轻,而对向车辆发生的交通事故往往相对更为严重。当车道数为6车道时,增加中央分隔带或增加机非分隔带后,事故率均有所降低,但两者之间的区别并不明显。当车道数为8车道时,4块板形式比两块板形式更加安全。总体来说,8车道事故率最低,安全状况最好。

2.行车道宽度

根据美国和英国研究的结果,车道较宽时事故较少。机动车双车道路面如宽度大于6m,其事故率较路面宽度为5.5m要低得多。目前美国的标准车道宽度规定为3.65m,我国则规定大型车道为3.75m,小型车道为3.5m(公共汽车停靠站或路口渠化段车道宽度可以为3.0~3.2m)。但如果车道过宽,例如大于4.5m,则由于有些车辆试图利用富余的宽度超车,反而会增加事故。划有车道标线的公路,由于规定车辆各行其道,其事故率降低。

一些调查研究表明车道宽度变宽,交通事故减少。日本的道路宽度与交通事故次数关系见表10-26。由表可知,随着道路宽度的增加,昼夜事故次数减少,但由于道路宽度增加,车速高、车流量增大,所以平均每公里事故发生次数增加,特别在相当于干线道路等13m以上宽度的道路上,事故发生的可能性更高。除此以外,交通事故也与道路性质相关,也因路肩、中央分隔带、路面状况而异。

表10-26道路宽度与昼夜间交通事故次数

3.路肩

路肩是指行车道外缘到路基边缘,具有一定宽度的带状部分。路肩的作用主要是:增加路幅的富余宽度;保护和支撑路面结构;供临时停车使用;为公路其他设施提供设置场地;汇集路面排水。

路肩通常包括硬路肩(高速公路和一级公路含路缘带)、土路肩。

硬路肩是指进行了铺装的路肩,常用于高速公路和一级公路。经过高速公路建设及运营实践,硬路肩一般宽度为3.00m或3.50m,4车道高速公路宜采用3.50m,6、8车道高速公路可采用3.00m(V=120km/h);一级公路硬路肩为3.00m(V=100km/h)、2.5m(V=80km/h、V=60km/h)。直线路段的路肩一般应设置向外倾斜的横坡,其横坡值可与行车道路面横坡度相同或稍大于路面横坡度。曲线路段的路肩横坡,内侧与行车道路面横坡度相同;外侧与行车道路面横坡度相同或设置向外倾斜的横坡,应按规定并考虑路面施工方法论证选择。

土路肩是指不进行铺装的路肩,用于各级公路,宽度一般采用0.5m、0.75m,四级公路双车道土路肩宽度采用0.25m。土路肩的排水性远低于路面,故其横坡度较路面宜增大1.0%~2.0%。

高速公路采用分离式断面时,行车道左侧应设硬路肩,其宽度1.25m(V= 120km/h)、1.00m(V=100km/h)、0.75m(V=80km/h、V=60km/h)。

4.分车带

分车带是道路行车上纵向分离不同类型、不同车速或不同行驶方向车辆的设施,以保证行车速度和行车安全。分车带由分隔带及路缘带组成,常用水泥混凝土路缘石围砌,也可用水泥混凝上隔离墩或铁栅栏,还可以在路面上划出白色或黄色标线,以分隔行驶车辆。

分车带对解决机动车与机动车、机动车与非机动车的分离,提高道路通行能力,保证交通安全具有十分重要的作用。但如果设计不科学,也会导致交通事故的发生。如有的公路单向有两条机动车道,中央设置了分车带,在分车带上设置了路灯杆,但由于分车带没有设置路缘带,经常发生大型车挤上了中央分车带,小型车又撞在电线杆上,致使车毁人亡、路灯杆折断的重大交通事故。如“三块板”道路尽管有许多优越性,但若其隔离带断口太多,自行车和行人会任意横穿,同时由于道路条件好,机动车车速很高,往往来不及采取措施而发生交通事故。

分车带按其在横断面上的不同位置和功能,分为中央分车带及两侧分车带。

(1)中央分车带

中央分车带指高速公路、一级公路及城市二、四块板断面道路中间设置的分隔上下行驶交通流的设施,包括两条左侧路缘带和中央分隔带。

中央分隔带的作用:分隔上下行车流;杜绝车辆随意调头;减少夜间对向行车眩光;显示车道的位置,诱导视线;为其他设施提供场地。

我国《公路工程技术标准》(JTG B01—2003)规定高速公路、一级公路整体式断面必须设置中间带,不同设计速度对应中间带宽度见表10-27。

表10-27 中间带宽度

分离式断面中央分车带宽度宜大于4.50m。此时中央分车带宽度可随地形变化而灵活运用,不必等宽,且两侧行车道亦不必等高,而应与地形、景观相配合;中央分车带应做成向中央倾斜的凹形;行车道左侧设置左侧路缘带。当行车道与中央分隔带均用水泥混凝土修筑时,分隔带应用彩色路面以示区别。城市道路采用狭窄分隔带时,常在其上嵌以路钮。

中央分车带的宽度一般情况下应保持等宽度。当宽度发生变化时,应设置过渡段。中央分车带过渡段设在回旋线范围内为宜,其长度应与回旋线长度相等;中央分车带宽度较宽时,过渡段设在半径较大的圆曲线范围内为宜。

(2)两侧分车带

两侧分车带是布置在横断面两侧的分车带,其作用与中央分车带相同,只是布置的位置不同。两侧分车带常用于城市道路的横断面设计中,它可以分隔快车道与慢车道、机动车道与非机动车道、车行道与人行道等。

5.路基高度与坡度

高路基对于行车安全十分不利,一旦车辆发生意外,很容易造成严重的交通事故。表10-28为我国某省公路翻车事故统计,图10-23为该省2000年1月~2001 年7月公路翻车事故的死亡率与全部事故平均死亡率的对比关系。可知在公路(尤其是高等级公路)上,由于路基较高,容易发生翻车事故。翻车事故所造成的死亡率高于道路交通事故的平均死亡率,因此事故比较严重。

表10-28 某省公路翻车事故统计

图10-23 某省公路翻车事故死亡率与全部事故平均死亡率对比关系

如图10-24所示,该省不同等级公路翻车事故的比例,除在高速公路外,其余各级公路的翻车事故比例均小于按事故形态分类的平均事故比例。这说明翻车事故虽然在总体事故中仅占有很小的一部分,但造成的后果却远远高于其他事故形态,因此在设计中要尽量避免翻车事故发生的潜在可能性,即慎重考虑高路基的选取问题。尤其在高等级公路上,由于设计标准通常倾向于“高设计标准”——高路基,而道路上行驶车速又非常快,因此一旦车辆失控,冲出路侧护栏,翻倒至高路基底部,就会造成车毁人亡的严重事故。

图10-24 某省公路翻车事故比例与平均事故比例对比关系

路基边坡过陡也是导致事故严重增加的另一因素。车辆在坡度大的陡路基上,发生意外时,事故类型接近于坠车。如果减小坡度,使路肩边坡变缓,发生事故的车辆可以沿缓坡行驶一段距离,减小冲撞程度,从而减轻事故的严重性。如果采用矮路基或缓边坡,失去控制的车辆一般不会因驶出路外而翻车,事故的严重性将大大降低。

在我国公路项目的论证评审及施工过程中,矮路基方案会因为地下水的影响、排水不畅、软基问题、线形组合及横向通道致使纵断面起伏问题等常常被否定。事实上,如果对高路基带来的安全、护拦造价、计价土石方增加、土地(取土场和弃土堆)浪费、环境破坏等一系列问题,与采取矮路基所需处理技术可能增加的造价和施工问题加以综合对比的话,上述做法并不一定可取。当然,避免设置高路基并不是绝对的,在防洪、通道设置及立交引道等情况下,有必要合理地设置高路基。

6.交通设施

(1)交通标志与交通标线

交通标志包括设置于路旁或车行道上方的道路标志及嵌画于路面上的路面标线。所谓交通标志就是将交通指示、交通警告、交通禁令和交通指路等交通管理和控制法规用文字、图形或符号形象化地表示出来,设置于路侧或道路上方的交通管理设施。

交通标志分为主标志和辅助标志两大类,是道路交通的向导。主标志分为指示标志、警告标志、禁令标志、指路标志、旅游区标志和道路施工安全标志六种;而辅助标志是附设在主标志下,起辅助说明作用的标志。指示标志是指示车辆、行人行进的标志;警告标志是警告车辆、行人注意危险地点的标志;禁令标志是禁止或限制车辆、行人交通行为的标志;指路标志是传递道路方向、地点、距离信息的标志;旅游区标志是提供旅游景点方向、距离的标志;道路施工安全标志是通告道路施工区通行的标志。道路上设置齐全的交通标志,能够有效地保护路桥,保障交通秩序,提高运输效率和减少交通事故,它是道路沿线设施不可缺少的组成部分。

道路交通标线与交通标志具有相同的作用,它是将交通的指示、警告、禁令和指路等用画线、符号、文字等标示或嵌画在路面、缘石和路边的建筑物上,这也是交通管理必不可少的一种设施。道路交通标线按设置方式可分为纵向标线、横向标线和其他标线;按功能可分为指示标线、禁止标线和警告标线;按形态可分为线条/字符标记、突起路标和路边线轮廓标。

(2)道路安全净空

安全净空高以规定的汽车装载高度为标准。交通法规规定,大货车载物高度自地面起不得超过4m,那么道路安全净空必须超过4m。在城市中,道路上空的跨空物体比较多,如电线、电缆、桥梁、树木枝叶等,随着自然演变,有的接近于安全净空,有的已侵入到安全净空内,特别是自然生长物,如树枝,更为突出。驾驶员对安全净空的认识只是心里估计,一般是不可能在驾驶时去丈量的,因而被认为是安全的地方,有时就发生与高位物体相撞的车祸。

建筑物的跨空高度,有历史的原因,也有演变的原因。历史的原因指工程设计与当时的历史背景相关联,比如铁路跨空桥梁,在某条铁路设计时,当时的道路交通情况与现代交通情况是不相同的。演变的原因指自然条件的影响,如涵洞,受雨水冲击或风吹沙侵,污垢泥砂抬高了地面,使安全净空缩小;又如道路反复维修填补,也抬高了路面。

(3)护栏

①路中护栏

路中护栏在行车道部分作为分隔车流、引导车辆行驶、保证行车安全之用。当中央分车带较窄时,也有设置于中央分车带内以阻止车辆闯入对向行车道的安全设施。路中护栏应能满足防撞(即车辆碰撞)、防跨(即行人跨越)的功能,通常采用较高的栏式缘石形式、混凝土隔离墩式或金属材料栅栏式。

②栏杆

桥上的安全设施,要求坚固,并适当注意美观。栏杆高一般为0.8~1.2m,间距为1.6~2.7m,城市桥梁和大桥的栏杆应适当进行艺术处理,以增加美观。栏杆和扶手常用钢筋混凝土或钢管、花岗岩石料制成。

③行人护栏

指为保护行人安全,在人行道与车行道之间设置隔离栏杆。一般在人行道的右侧边上安装高出地面90cm左右的栏杆,它可以控制行人任意横穿道路,也可以防止行人走上车行道或车辆失灵而闯入人行道。因行人护栏主要是为了控制行人任意横穿道路,所以在结构上不考虑车辆碰撞问题,一般多用管或网材等制成。

④栏式缘石

栏式缘石形体较高,正面较陡,用来禁止或阻止车辆驶出路面,缘石高度一般为15~25cm。栏式缘石用于街道或桥梁两侧,起护栏作用,也可围绕桥台或护墙设置,起保护作用。在较窄的中央分隔带四周也可以采用,以阻止汽车驶入中央分隔带内。

⑤护柱

指在急坡、陡坡、悬崖、桥头、高路基处及过水路面,靠近道路边缘设置的安全设施,以诱导驾驶员的视线,引起其警惕。护柱一般用木、石或钢筋混凝土制成,间距为2~3m,高出地面80mm,外表涂以红白相间的颜色。

⑥墙式护栏

在地形险峻路段的路肩挡土墙顶或岩石路基边缘上设置的整体式安全墙,是用片(块)石浆(干)砌或混凝土浇筑而成的安全设施,其作用是引起驾驶员警惕,防止车辆驶出路肩。若墙身为间断式,则称为墩式护栏或护栏墩;若墙顶有柱,则称横式护栏柱。

(4)路障

路障是设置在道路上的障碍物,以阻止或控制车辆交通。按性质分,有临时性路障和永久性路障;按形式分,有移动式路障和固定式路障;按构造材料分,有木制、钢制和水泥混凝土预制块等。路障设计在与干路交叉的支路上,对防止非机动车突然驶入干路与干路机动车相撞,效果明显,但路障的宽度和厚度要适宜。

(5)道路照明

随着夜运量的日益增加,为保持夜间交通的通畅,提高道路服务水平,为驾驶人员和行人创造能及时、准确地发现各种障碍物的道路交通条件,以减少和防止交通事故的发生,道路照明必须满足交通的要求,具有明视的功能、正常的显色,并要保持相对稳定性。

道路照明质量是在人的视觉要求条件下确定其相应的技术标准。路段、交叉路口、场站、桥隧等道路工程设施以及所有的交通管理设施和服务设施,在夜间或光线不足的情况下,都需要借助道路照明来对交通起作用。交通管制的信号和标志也离不开光和色彩,因此道路照明在交通系统中,起着便于各种信息进行传递的作用。为了保证司机和行人在运动中反应和判断不会失误,必须保证其视野范围内有足够的亮度。

(6)道路绿化

道路绿化指路侧带、中间分车带、两侧分车带、立体交叉路口、环形交叉路口、停车场以及道路用地范围内的边角空地等处的绿化。进行道路绿化时,应处理好与道路照明、交通设施、地上杆线、地下管线等的关系,要综合考虑、协调配合。根据具体位置,可考虑乔木、灌木、草皮、花卉等综合种植。道路绿化应服从交通阻止的要求,起到保持驾驶员良好视距和诱导视线的作用。

7.路面

(1)路面种类

路面按力学特性分为柔性和刚性两类。

各种沥青路面与碎石都属于柔性路面。它是一种与载荷保持紧密接触且将载荷分布于土基上,并借助粒料嵌锁、摩阻和结合料的粘结等作用而获得稳定的路面。它具有一定的抗剪和抗弯能力,在重复荷载作用下容许有一定的变形。柔性路面是以路面的回弹弯沉值作为强度指标,利用弯沉仪测量路面表面在标准试验车后轮的垂直静载作用下轮隙回弹弯沉值,来评定路面强度。

水泥混凝土路面属于刚性路面,它具有较大的刚性与抗弯能力,能直接承受与分布车辆载荷到路基的路面结构。承载能力取决于路面本身的强度,如铺设适当的基层可为刚性路面提供良好的支承条件。

(2)路面与交通安全

道路除应有强度足够的路面结构外,从人体观点看,为安全舒适地行驶汽车,还有路面行车质量,就是路对驾驶员的便利程度。例如,汽车驾驶操纵是否自如,乘客是否舒适,行驶费用高低,以及轮胎与路面间产生的抗滑性能等。

现代汽车减振系统的改进,因路面凸凹不平引起的振动与冲击已有所缓解,路面行车质量已明显提高,但是随着汽车性能不断提高,高速公路上的汽车经常以100km/h的速度行驶,为了获得良好的舒适性与安全性,对路面的平整度、抗滑性的要求愈来愈高。

路面平整度主要是车辆对路面质量的要求,路面抗滑性则是交通安全的迫切要求,抗滑性差常导致交通事故。尽管现代路面技术不断提高,但由于路面附着性变差产生的事故率仍很高。如英国调查表明因路滑造成的事故占全年事故次数的24%,日本抽样调查显示因路滑造成的事故占全年事故次数的25%。

总之,路面的平整度和抗滑性对人身安危、社会、经济影响大,应予以重视。

(3)路面平整度

路面坎坷不平,即路面平整度差,则行车阻力大,车辆颠簸振动,机件、轮胎磨损就会加快,行车安全性和舒适性就会降低,甚至造成交通事故。例如,汽车在凸路行驶,由于行驶中出现垂直向上的离心力,会与汽车垂直向下的重力部分全部抵消,地面对车辆垂直反力大大减小甚至变为零,汽车出现失重现象,转向操纵失灵,容易引起交通事故。若凸形高度太大会对汽车底部突出部件造成损害。汽车通过凹形地段,由于垂直向下的离心力很大,加上汽车的重力,使汽车钢板、轮胎的承受力加大。凹形竖曲线很小时,极易损坏钢板弹簧或轮胎的机件,从而发生故障,导致交通事故。

①平整度标准

平整度是路面表面的平整程度,是路面质量的重要指标之一,它直接影响到行车平稳性、乘客舒适性、路面寿命、轮胎磨损和运输成本。

我国沥青路面平整度采用连续式路面平整度仪或3m直尺控制施工质量,其数据见表10-29。用3m或4m直尺量测路面平整度是当前各国仍沿用的简易方法。表10-29的允许偏差实际上为验收或养护路面而定,并非从理论上推导得来。

表10-29 施工中沥青路面面层平整度控制标准

我国水泥混凝土路面平整度,规定用3m直尺连续量测三次,取最大三点的平均值控制施工质量。高速公路和一级公路的允许偏差为3mm,其他公路为5mm。

②路面粗糙度

路面粗糙度可用车辆纵向紧急制动距离、纵向摩擦系数和横向摩擦系数来表示,目前,常用摆动式摩擦系数测定仪测定路面的摩擦系数。

③路面构造深度

路面构造深度是用于评定路面表面的宏观粗糙度、路面表面的排水性能及抗滑性能的指标。路面构造深度愈小表明路面愈光滑,且在一般情况下,摩擦系数变小,丧失渗水、排水的功能,容易产生汽车滑水现象,造成严重的交通事故,因而路面必须保持一定的粗糙度。目前国内新推广的等粒径石子沥青路面(SMA路面)可以在一定程度上解决小雨时路面与车轮的排水问题,从而减少交通事故。

(4)路面抗滑性

当道路表面的抗滑能力小于要求的最小限度时(纵向摩擦系数,水泥混凝土路面为0.5~0.7,沥青混凝土路面为0.4~0.6,沥青表面处治及低级路面为0.2~0.4,干燥路面数值取高限,潮湿时取低限),车辆行驶中稍一制动就可能产生侧滑而失去控制,特别是道路表面潮湿或覆盖冰雪时,发生侧滑的危险性增大,在弯道、坡路和环形交叉处,尤其容易发生滑溜事故。路面的表面结构对抗滑能力也有一定的影响,如果路面骨料在车辆行驶下已磨得非常光滑,道路抗滑能力降低,即使在干燥路面上,也会出现滑溜现象。另外,渣油路面不仅淋湿后会很滑,气温高时,路面变软,也会很滑,在这种情况下,可采用压力预涂沥青石屑薄层铺装、路面打槽、设置合适的排水系统、限制车速、设置警告标志等方法保障交通安全。

①路面摩擦系数

路面摩擦系数又称为路面抗滑系数。汽车在水平路面上行驶或制动时,路面对轮胎滑移的阻力与轮载的比值称为路面摩擦系数即:

式中:f——路面摩擦系数;

   F——路面对轮胎滑移的阻力;

   P——车轮的荷载。

按摩擦阻力的作用方向分为纵向、横向摩擦系数。摩擦系数的大小取决于路面类型、道路表面的粗糙程度、路面干湿状态、轮胎性能及其磨损情况等,并与轮载的大小成反比,与接触面积无关。

路面摩擦系数是衡量路面抗滑性的重要指标。为保证汽车安全行驶,路面必须有较大的摩擦系数。我国采用一定车速下的纵向摩擦系数或制动距离作为路面抗滑能力的指标。

考察事故原因,单纯因路滑造成的仅占一定比率,加大路面的摩擦系数虽可减少事故与损害程度,却不能根除事故。反之,如摩擦系数过大,则行驶阻力大、耗油量大、车速降低且舒适性差。因此,路面防滑一定要综合从安全、迅速、经济上考虑。

我国用摆式仪测定摩擦系数,它可以测定路面干燥或湿润条件下的纵向、横向摩擦系数。沥青路面抗滑标准如表10-30。

表10-30沥青路面抗滑标准

表10-30的环境不良路段指高速公路的立交、加速与减速车道;其他各级公路指交叉路口、急弯、陡坡或集镇附近。表列数值对低级公路或年降雨量为500mm的地区可用低值,反之用高值;年降雨量为100mm的干早地区可不考虑抗滑要求;括号内数值表示易形成薄冰路段。

轮胎与路面间的摩擦系数随车速增高而减小。最大摩擦系数出现在汽车车轮与路面的滑移率为15%的时候。干燥路面上车速增高,摩擦系数稍减小,潮湿路面上随着车速增高,摩擦系数明显地减小。

②路面摩擦系数、构造深度的变化

路面抗滑性能对交通事故有很大的影响。在研究中发现,公路开通初期路面摩擦系数较大,由此引发的事故极少。但使用一段时间后,路面由于磨损,摩擦系数下降较多,由此引发的事故也逐渐增多,特别是在弯道、坡道处,常发生严重交通事故,这种路面雨天事故率明显升高。提高这些路面的摩擦系数,有利于减少交通事故。表10-31列出了成渝高速公路重庆段几处路面改造前后的摩擦系数和路面构造深度。

表10-31 成渝高速公路重庆段典型路面实测摩擦系数和路面构造深度

由表10-31中数据可知路面的干湿摩擦系数相差很大,可达40%左右,粗粒度构造深度新路面为0.8左右,两年后变为1.6左右,而中粒度新路面约为0.6,两年后变为0.3左右,接近水泥路面磨光后的程度。因此,高等级公路路面采用的砂石粒度应考虑该路段的纵、竖线形与汽车制动的频繁程度。对于下坡转弯的弯道与水平直线交接附近应选用粗粒度砂石,即SMA路面。路面磨损变光滑,不仅使路面摩擦系数下降,也使路面表面结构深度变小,不利于雨天车轮与地面之间的排水,从而产生滑水现象造成交通事故。成渝高速公路重庆缙云山左线隧道入口处和300~400m处路面,在使路面的砂石粒度增大后,原来有雨必发生事故的现象基本消失。这表明路面的摩擦系数和它的渗水性能都直接影响行车安全。日本近年采用渗水路面新技术,取得了良好的效果。

(5)路面病害对交通安全的影响

①泛油

由于油石比过大,矿料用量不足,在气温高时就会形成泛油,轻则形成软粘面,重则形成“油海”。油粘在轮胎上,降低了行车速度,增加了行驶阻力。雨天,多余的沥青降低了路面防滑性能,影响行车安全。

②油包、油垄

由于石料级配不当,油量过大,使得路面在车辆水平力作用下推移变形。车辆制动或起动时摩擦力较匀速行驶时要大,故这种病害多发生在路口、停靠站的路面上,油包、油垄严重影响行车的舒适性,同时也加快了机件的磨损。

③裂缝

由于施工不良、路基沉陷,造成路面整体性不好;或沥青材料老化、沥青质量低、油石比过小等原因,路面出现龟裂、网裂或纵横裂缝,影响路面的平整度,干扰车辆正常行驶。

④麻面

主要是由于施工方法不同、油石比过小、搅和不均匀等造成,严重时可使行车颠簸,对于自行车交通影响更大。

⑤滑溜

石料磨光、磨损或泛油形成表面滑溜,危及行车安全,对道路交通影响很大。

8.交叉口

道路与道路相交的部位称为道路交叉口。交叉口把各条道路连接起来,形成网络。由于相交道路上的各种车辆和行人均需汇集于交叉口后,才能转向其他道路,这时车辆和车辆之间、车辆和横过道路的行人之间相互干扰,降低行车速度,造成交通阻塞,容易产生交通事故。

(1)平面交叉

交叉口由于交通量大、冲突点多及视线盲区大,所发生的交通事故也多。在平面交叉口处,由于多个方向的交通流汇入,致使交通量大幅增加,而且各方向行驶的车辆存在许多可能导致事故发生的潜在冲突点。在平面交叉口处,观察相交道路时视线因建筑物遮挡等原因而受到影响,形成视线盲区;同样相交道路上的车辆视线也受到阻碍,因此行车视距较低,这些原因都可能导致道路交通事故的增加。

某市2000年不同类型的道路交叉口交通事故数据的分析结果如图10-25所示。

图10-25 某市2000年不同类型道路交叉口的事故比例

从图中可以看出,公路的交叉口类型对行车安全影响较大,三路交叉口发生事故最多;在城市道路中,不同类型交叉口的交通事故率也存在明显差别,三路交叉口发生事故同样最多。

表10-32是该市市区各类型交叉口的道路交通事故数据。

表10-32 某市交叉口类型与事故率

从表10-32中可以看出环行交叉口事故率最高,危险性也最大,之后依次为三路交叉口、多路交叉口、四路交叉口和立体交叉。由于环行交叉口存在交织段、车辆汇流和分流的机会多、冲突点最多,因此行车危险性最高;畸形交叉口不良的几何设计也会造成视距不足、行车轨迹冲突点多等诸多安全隐患;立体交叉的分流量、分流向的几何设计,可以消除车辆间的大多数冲突点,行车最安全。

①交叉路口的道路条数

平面交叉的相交道路宜为4条,不宜超过5~6条,因交通流的冲突点、合流点、分流点会随道路条数增加而显著增加。如表10-33的四路交叉,有冲突点16个,合流、分流点各8个,共计32个。在未设交通信号或无交通警察指挥的交叉口,车辆相撞的危险性大。

表10-33 交叉路口道路条数与冲突、合流、分流点数

产生冲突点最多的是左转弯车辆,如四路交叉口,如无左转车则冲突点可从16个减少到4个。因此,为保证交叉口安全、畅通,应尽可能设置左转弯车道,同时,交通信号灯设左转相位。左转车道如不与直行车道兼用,可减少左转弯事故,并增加交叉口的通行能力。在设计小时交通量200辆/h以下,且左转弯率在20%以下的情况下可不设。

②平面交叉口的间隔

交叉口之间的距离受左转弯车道长度、交织长度和驾驶员注视限度所制约,尚无通用的计算式。作为参考,表10-35是英国城市道路平面交叉口间隔的指标。

表10-35 英国城市道路交叉口间隔

③平面交叉路口的交角

平面交叉路口的交叉角应近于直角,主干线应近于直线,平面与纵断线形应缓和。错位交叉、斜向交叉等变形交叉应改善交叉状况,采取设置渠化岛等措施,增大相交道路车流方向的交角,以利车辆安全行驶、提高通行能力。

④平面交叉路口的渠化

渠化交通的主要作用是保证车辆行驶的安全,渠化的方法如下:a.利用分车线或分隔带、交通岛等,将道路上不同行驶方向和行驶速度的车辆以及交叉口左转、右转和直行方向的车辆按规定的车道行驶,使行人和司机均容易辨明相互行驶的方向,以利于有秩序地通过;b.利用交通岛的布置,限制车辆的行驶方向,使斜交对冲的车流变为直角或同方向的锐角交织;c.利用交通岛的布置,限制车道宽度,控制车速,防止超车,并在其上设置交通标志,以及作为行人过街时避车用的安全岛;d.利用交通岛的布置,可以防止车辆在交叉口转错车道;e.在交通量较大、车速较高的交叉口利用交通岛组织渠化交通时,还需要考虑设置变速车道和候驶车道,以利于左转弯车辆转向行驶和等候的需要;f.在交叉口布置交通岛时,应使行车自然而方便,一般采用比较集中的大岛。

⑤交通控制

一般来说,当交叉口交通量发展到接近停车或让路标志交叉口所能处理的能力时,应对交叉口采取信号控制;城市分主、次干道时,停车线应设在次干道上以便让路;交叉口交通阻塞,可采用单向交通等办法来解决,但附近的交叉口可能受到左、右转弯车辆增多的不利影响,应慎重考虑。

如果交叉口是区域控制系统的一部分,那么交叉路口控制要服从区域控制系统的要求。交通标志应与区域内其他标志控制方式相一致。

⑥辨认距离

为辨认平面交叉口的驶入口处,应在一定距离设置交通信号灯或标志,其最短距离如表10-36。

表10-36 平面交叉口的辨认距离

⑦右转车道与变速车道

右转车道是平交路口右转车流量大时,为保证直行车流通畅而设的附加车道。它能提高交叉口的通行能力,其长度由减速或加速段和直行段所组成;加速车道是在高速公路上为保证汽车驶入高速车流前能安全加速,且不干扰其他车辆而设,减速车道是为汽车驶离高速公路驶向另外公路而设,这两种车道又称为变速路段或变速区间,有利于合流、分流并减少事故。

(2)立体交叉

尽管设置立体交叉的目的是尽可能提高交通安全性及各交通流的运行效率,但是立交范围内出现的关于驾驶员、车辆、道路、交通和环境条件的任何突变都会造成交通安全隐患。使道路上原本未经干扰的交通流在立交范围内产生突变的原因有:驾驶员需要进行必要的决策、车辆组成发生变化、道路几何线形变化、车速变化以及行驶条件和环境的变化。

表10-37是某高速公路立体交叉各组成部分上、收费站及连接道路上的交通事故的分布情况。

表10-37 某高速公路立体交叉各组成部分上的事故分布

由表10-37可见,驶出匝道的事故明显多于驶入匝道,其原因主要是进入匝道前后车速不同所致,高速公路干道上的行车速度一般高于收费站进口至驶入匝道的连接道路上的行车速度。对驶出匝道而言,事故多发的原因除个别为匝道构筑条件不当(如超高不足、摩擦系数过低)外,多数是由于在减速车道上没有充分减速,因车速高于匝道的限制车速而在离心力的作用下发生翻车事故。至于高速公路的左转驶出匝道事故略多于右转驶出匝道的原因则主要取决于线形条件上的差异,左转匝道的转角及起终点高差较大,其总体线形指标一般低于右转匝道。

图10-26为该高速公路上立体交叉各组成部分、收费站及连接道路上的交通事故的事故形态分布特点。

图10-26 某高速公路立体交叉各组成部分、收费站及连接道路上事故形态分布

表10-38对比列出美国道路交通事故与立体交叉出入口匝道的关系。从表10-38中可以看出,无论城市道路还是公路,事故率都随着立体交叉进出口匝道间距的减少而增加,而且驶出匝道的交通事故明显多于驶入匝道,这一点与上述高速公路的研究结果相同。由于城市道路交通流量大、车辆类型多,加上又有非机动车和行人的干扰,交通运行情况复杂,因此城市道路立体交叉的交通事故明显多于公路立体交叉,而且当出入口匝道间距从0.2km增加到8km时,对于公路立体交叉而言,出口一侧的交通事故率会降低20%,入口一侧降低100%;对于城市道路立体交叉而言,出口一侧的交道事故率会降低90%,入口一侧降低60%。

表10-38 交通事故与立体交叉出入口匝道的关系

续 表

立体交叉发生交通事故的可能性与匝道的交通量及其与主线交通量之比有密切关系。发生在匝道上的交通事故主要有:追尾碰撞、擦边碰撞、碰撞固定物体、失控、倾斜和碰撞行人,其中82%的交通事故是追尾碰撞,图10-27是美国立体交叉匝道发生不同类型交通事故的比例。

我国各城市主要平面交叉口超负荷现象日趋严重,有的路口高峰时堵塞时间长达半小时,排队长度可达1km,时间与经济损失较大。近年各大城市修建了各类型的立交,对缓解交通拥塞与减少交通肇事起到了很好的作用,但尚未满足经济与交通发展的需要。

图10-27 美国立体交叉匝道的事故类型比例

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