摘要 道路設(shè)計(jì)的可靠性與安全性直接影響道路運(yùn)行的穩(wěn)定與安全。文章闡述了道路路線安全性、可靠性的設(shè)計(jì)原則，從合理選擇設(shè)計(jì)速度、保障安全視距、線形連續(xù)性設(shè)計(jì)、縱斷面設(shè)計(jì)、道路交通安全設(shè)計(jì)、路線的智能優(yōu)化技術(shù)等方面，分析市政道路路線可靠性與安全性設(shè)計(jì)的重點(diǎn)內(nèi)容和措施。希望相關(guān)研究能夠?yàn)橥愴?xiàng)目的開展提供參考意義。

關(guān)鍵詞 市政道路；路線設(shè)計(jì)；安全性；可靠性

中圖分類號(hào) U412.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2023）07-0039-03

0 引言

隨著新型城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，各大中城市的規(guī)模迅速擴(kuò)大。城市老城區(qū)改造或者新建道路項(xiàng)目都將涉及道路選線或優(yōu)化，而安全性及可靠性則是評(píng)價(jià)路線設(shè)計(jì)質(zhì)量的重要指標(biāo)。在部分市政道路路線設(shè)計(jì)過程中，由于道路規(guī)劃不合理、設(shè)計(jì)人員理論知識(shí)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)薄弱等原因，導(dǎo)致路線設(shè)計(jì)安全性與可靠性不足，一方面降低了駕駛者的舒適性，另一方面可能導(dǎo)致交通出行的不安全，增大事故的發(fā)生率[1]。因此，充分考慮設(shè)計(jì)要求、車輛行駛物理規(guī)律、駕駛者需求、沿線環(huán)境條件等因素，進(jìn)而確定合理的道路線路，保證路線設(shè)計(jì)的可靠性與安全性，是當(dāng)前道路設(shè)計(jì)相關(guān)從業(yè)者應(yīng)當(dāng)關(guān)注的問題。

1 道路路線設(shè)計(jì)可靠性與安全性的基本原則

1.1 設(shè)計(jì)前調(diào)研階段的原則

在路線設(shè)計(jì)的初期階段，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)沿線情況展開詳細(xì)調(diào)研，主要內(nèi)容應(yīng)當(dāng)包含規(guī)劃線位走向、預(yù)測(cè)或?qū)嶋H交通量、周邊環(huán)境及建設(shè)條件、標(biāo)高控制因素等。通過客觀詳盡的基礎(chǔ)資料，分析道路設(shè)計(jì)與運(yùn)營(yíng)條件，選擇合適的路線設(shè)計(jì)指標(biāo)，是制定合理路線方案的重要前提。在進(jìn)行道路整體設(shè)計(jì)時(shí)，需要盡可能保持全線設(shè)計(jì)指標(biāo)的一致性，并平衡全線各路段的指標(biāo)參數(shù)，使駕駛者舒適、安全地行駛。

1.2 整體的線形設(shè)計(jì)原則

線形設(shè)計(jì)是道路設(shè)計(jì)工作的重要內(nèi)容，線形設(shè)計(jì)質(zhì)量直接決定著道路各項(xiàng)服務(wù)功能的實(shí)現(xiàn)。從安全性與可靠性出發(fā)的線形設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)主要考慮以下幾個(gè)方面：一是路線線形應(yīng)當(dāng)保證對(duì)駕駛者視線的有效引導(dǎo)，避免駕駛者出現(xiàn)錯(cuò)誤的視覺及心理；二是保證線路設(shè)計(jì)的連續(xù)性以及指標(biāo)的協(xié)調(diào)性，避免指標(biāo)不協(xié)調(diào)影響駕駛者的操作；三是路線設(shè)計(jì)指標(biāo)的選擇應(yīng)當(dāng)以保證駕駛員舒適性及行車安全為前提，例如車速、曲線要素等關(guān)鍵指標(biāo)選擇的不合理，將直接影響車輛安全。

1.3 線路論證階段的原則

當(dāng)路線整體方案確定后，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)全段開展論證，論證的主要對(duì)象為運(yùn)行速度不協(xié)調(diào)的路段，以及車流量發(fā)生較大變化的路段。一方面需要檢查技術(shù)指標(biāo)能否滿足要求，能否保證車輛穩(wěn)定、安全通行；另一方面需要從駕駛者及交通順暢的角度出發(fā)，判斷車流及通行的穩(wěn)定性。對(duì)于設(shè)計(jì)方案存在的不足，應(yīng)當(dāng)及時(shí)對(duì)路線進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，或者從視距遮擋拆除、交通安全設(shè)施布置等方面提出補(bǔ)充設(shè)計(jì)方案，增強(qiáng)路線設(shè)計(jì)的可靠性與安全性。

2 線形與交通安全的關(guān)系

2.1 直線線形

直線線形道路的優(yōu)點(diǎn)在于駕駛舒適性高，彎道頻率低有利于避免轉(zhuǎn)彎發(fā)生的交通事故。缺點(diǎn)在于過長(zhǎng)的直線路段，會(huì)導(dǎo)致駕駛員放松駕駛警惕性，容易出現(xiàn)超速駕駛現(xiàn)象，一旦前方發(fā)生緊急事件需要制動(dòng)，駕駛?cè)藛T很難及時(shí)反應(yīng)。若長(zhǎng)直線路段與平曲線相接，車輛在長(zhǎng)時(shí)間直線行駛狀態(tài)下進(jìn)入彎道，可能由于車輛速度過快或駕駛?cè)藛T制動(dòng)不及時(shí)，導(dǎo)致交通事故[2]。因此，在進(jìn)行路線設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)直線段長(zhǎng)度加以限制，尤其應(yīng)當(dāng)關(guān)注長(zhǎng)直線與小半徑平曲線相接，避免駕駛?cè)藛T長(zhǎng)時(shí)間在直線路段行駛。

2.2 曲線線形的影響

在曲線線形道路中，雖然駕駛?cè)藛T不會(huì)如直線段行駛一樣放松警惕，但是較長(zhǎng)時(shí)間的彎道行駛，會(huì)使駕駛?cè)藛T處于高度緊張狀態(tài)，容易導(dǎo)致駕駛疲勞。同時(shí)車輛在曲線段行駛時(shí)，車輛提速受到影響，可能降低道路通行效率。曲線段交通事故的發(fā)生頻率較其他路段更高，尤其在縱坡較大的地區(qū)，平面曲線與大縱坡的組合大大增加了交通隱患。因此，在平曲線設(shè)計(jì)時(shí)，一方面需要避免過長(zhǎng)距離的曲線路段導(dǎo)致的駕駛疲勞，同時(shí)也應(yīng)該避免頻繁采用小半徑平曲線，影響駕駛?cè)藛T的舒適性，尤其在地勢(shì)起伏較大地區(qū)，需要重點(diǎn)關(guān)注平縱組合設(shè)計(jì)。道路曲線設(shè)計(jì)包括平曲線和豎曲線兩部分內(nèi)容。

（1）豎曲線線形。豎曲線線形出現(xiàn)在道路縱斷面設(shè)計(jì)過程中，豎曲線半徑的大小對(duì)于駕駛員的視線有較大影響。采用小半徑豎曲線時(shí)，駕駛者的視野會(huì)受到道路本身的遮擋，視野范圍減少，將影響其對(duì)前方路況的感知，增大交通安全隱患。

（2）平曲線線形。道路平面曲線線形主要包括圓曲線和緩和曲線，平曲線對(duì)駕駛的主要影響因素在于離心力和摩擦力。在曲線段行駛的車輛，如果離心力超過車輛承載及摩擦力臨界值，會(huì)不可避免地出現(xiàn)路線偏移、車輛傾斜等問題，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致側(cè)翻、撞擊事故。從控制車輛離心力的角度來看，需要設(shè)計(jì)人員選取合理的設(shè)計(jì)速度與線形參數(shù)，控制曲線半徑及車輛行駛速度，保證在彎道部分的平穩(wěn)駕駛。從摩擦力角度來看，摩擦力是平衡車輛離心力的關(guān)鍵，可以通過提高路面與輪胎的接觸摩擦、設(shè)置合理超高等方式，提高行車安全性。同時(shí)在設(shè)計(jì)過程中不可忽略的是，車輛在彎道行駛過程中視距受到影響，應(yīng)當(dāng)保障道路范圍內(nèi)視野開闊，降低事故發(fā)生率。

3 路線設(shè)計(jì)可靠性和安全性的強(qiáng)化措施

3.1 合理選擇設(shè)計(jì)速度

在進(jìn)行道路幾何設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)速度的合理選擇是前提，駕駛視距、曲線半徑、坡度、橫向凈寬等重要參數(shù)的選擇都與設(shè)計(jì)速度密切相關(guān)。設(shè)計(jì)速度是指中等水平駕駛者在良好天氣和交通條件下，能夠舒適、安全、平穩(wěn)駕駛的最高速度。對(duì)于人口數(shù)量超過200萬的大城市，主干路設(shè)計(jì)速度可考慮60 km/h、80 km/h、100 km/h，次干路設(shè)計(jì)速度可考慮40 km/h、60 km/h，支路設(shè)計(jì)速度可采用30 km/h。在人口超過50萬，不足200萬的中等城市，主干路設(shè)計(jì)速度可采用40 km/h、60 km/h，次干路采用30 km/h、40 km/h，支路設(shè)計(jì)速度采用30 km/h。對(duì)于小城市，主干路設(shè)計(jì)速度可采用40 km/h，支路可采用20 km/h。為保障車輛的安全行駛，在指標(biāo)選擇和設(shè)計(jì)時(shí)，可以考慮選擇高一級(jí)設(shè)計(jì)速度下的指標(biāo)參數(shù)，預(yù)留緩沖范圍。

3.2 保障安全視距

安全視距是路線設(shè)計(jì)的關(guān)鍵內(nèi)容，安全視距指標(biāo)的選擇直接影響駕駛者的視野狀況與駕駛安全。足夠的視距能夠確保駕駛者及時(shí)發(fā)現(xiàn)前方突發(fā)事件，并采取有效的應(yīng)對(duì)措施。安全視距分為停車視距、會(huì)車視距和超車視距。其中，停車視距為反應(yīng)距離、制動(dòng)距離、安全距離之和。會(huì)車視距是指在同一車道對(duì)向行駛的車輛，在發(fā)現(xiàn)對(duì)方后采取制動(dòng)措施避免碰撞所需的最短距離。常采用2倍停車視距作為會(huì)車視距，也可通過以下計(jì)算公式確定：

（1）

式中，v——設(shè)計(jì)速度；η——道路摩擦系數(shù)，通常取值0.4；ε——道路安全系數(shù)，通常取值0.4。

3.3 線形設(shè)計(jì)的連續(xù)性

考慮到駕駛者的駕駛感受以及車輛運(yùn)行規(guī)律，線形設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)保證連續(xù)性，使駕駛者保持注意力，提高行車連續(xù)性及安全性。道路設(shè)計(jì)連續(xù)性的缺失，通常是由于設(shè)計(jì)指標(biāo)突變、銜接不合理等原因，導(dǎo)致駕駛者出現(xiàn)了緊張、疲勞、反應(yīng)不及時(shí)等。要注意線形與兩側(cè)環(huán)境、植被、標(biāo)志等的結(jié)合，避免駕駛者受到視覺干擾做出誤判行為。

線形設(shè)計(jì)連續(xù)性關(guān)注的內(nèi)容主要有圓曲線半徑的選擇、緩和曲線的合理設(shè)置、超高加寬設(shè)計(jì)、平縱橫組合設(shè)計(jì)、視距的確定、視距范圍內(nèi)障礙物的處理等。城市地區(qū)平面線形受到地形特點(diǎn)和交通特征的限制，常以直線、緩和曲線和圓曲線為主，其他類型的曲線應(yīng)用較少。在設(shè)計(jì)時(shí)，需要保證直線長(zhǎng)度滿足要求，避免過長(zhǎng)直線路段導(dǎo)致的駕駛疲勞，同時(shí)直線長(zhǎng)度也不宜過短，會(huì)使駕駛者在短時(shí)間內(nèi)頻繁操作方向，增加事故發(fā)生率。曲率半徑和線形組合設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)結(jié)合設(shè)計(jì)速度、周邊環(huán)境綜合考慮，尤其應(yīng)當(dāng)避免同向圓曲線間插入短直線，容易導(dǎo)致駕駛者錯(cuò)誤操作。通常而言，同向曲線間插入的直線長(zhǎng)度需保證6倍行駛速度，反向曲線間插入的直線需保證2倍行駛速度，否則駕駛?cè)藛T容易受到線形不連續(xù)的影響[3]。在前期調(diào)研階段，需要梳理沿線的視距遮擋地帶和小角度的交叉路口，對(duì)停車視距等進(jìn)行計(jì)算，對(duì)于三角形視線范圍內(nèi)存在的障礙物，應(yīng)當(dāng)予以清理或制定其他措施，保障駕駛?cè)藛T的視野需求。

3.4 交叉口安全設(shè)計(jì)

交叉路口是交通行駛條件復(fù)雜、視距不良的路段，駕駛?cè)藛T極易做出錯(cuò)誤判斷。因此交叉口的安全設(shè)計(jì)，是保證車輛安全、快速通過路口的前提。圖1所示為路口交叉角度與路口交通事故發(fā)生率的概率。由圖1可見，接近90°路交叉口，其事故發(fā)生率最小，相交路口的交叉角度越小，發(fā)生事故的概率越大。在設(shè)計(jì)交叉口時(shí)，首先應(yīng)當(dāng)根據(jù)主路與被交路的等級(jí)和關(guān)系，確定合理的交叉形式，對(duì)于采用平面交叉口的，還需要分析各相交道路的交通量、交通流向等，布置合理的橫斷面及車道劃分，可以設(shè)置信號(hào)燈控制系統(tǒng)、標(biāo)志標(biāo)線系統(tǒng)，降低分流沖突和合流沖突對(duì)車輛行駛的影響，避免交叉口發(fā)生交通事故。

3.5 縱斷面設(shè)計(jì)

縱斷面豎曲線設(shè)計(jì)也是線形設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容?？v斷面設(shè)計(jì)大體上分為上坡和下坡，由直線和豎向曲線組成。在上坡與下坡的銜接處，需要設(shè)置變坡點(diǎn)及豎曲線，使行駛軌跡與駕駛視線平穩(wěn)過渡?？v斷面的設(shè)計(jì)效果直接對(duì)駕駛者的舒適性、行車的連續(xù)性產(chǎn)生影響?？v斷面設(shè)計(jì)的核心控制指標(biāo)在于坡度與坡長(zhǎng)，指標(biāo)的選擇需要綜合考慮車型、速度、道路等級(jí)、排水要求、自然條件等因素。城市道路的最小縱坡要求為0.3%，若受地形限制不得不采用小于0.3%的坡度時(shí)，可以采取增加鋸齒形邊溝、加密雨水口間距等措施，加強(qiáng)道路排水。

縱斷面設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)保證坡長(zhǎng)滿足以設(shè)計(jì)速度行駛9～15 s的距離。縱坡長(zhǎng)度距離不宜過長(zhǎng)，尤其在陡坡路段，長(zhǎng)距離陡坡容易導(dǎo)致車輛出現(xiàn)動(dòng)力不足、“開鍋”、剎車片過熱和制動(dòng)失效等問題，誘發(fā)交通事故。同時(shí)應(yīng)當(dāng)避免頻繁地設(shè)置變坡點(diǎn)，影響駕駛者行車舒適性。圖2所示為陡坡坡度與剎車距離的關(guān)系圖。由圖2可知，當(dāng)縱坡超過5%時(shí)，剎車距離隨坡度的變化趨勢(shì)增大，道路安全隱患發(fā)生的概率顯著增加，當(dāng)坡度較大時(shí)，設(shè)置緩坡可以有效降低事故率。因此采用坡度大于5%的縱坡時(shí)，應(yīng)當(dāng)設(shè)置警告標(biāo)志，提醒駕駛?cè)藛T采用低檔通行，注意交通安全。在設(shè)計(jì)有長(zhǎng)距離陡坡路段時(shí)，應(yīng)當(dāng)在合理位置設(shè)置緩坡，緩坡坡度宜小于3%，方便上坡車輛恢復(fù)速度，避免下坡車輛因頻繁制動(dòng)導(dǎo)致剎車失靈，確保道路行駛安全。

3.6 道路路線的智能優(yōu)化技術(shù)

路線智能優(yōu)化技術(shù)是通過將原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入程序，利用多目標(biāo)遺傳算法與GIS空間挖掘技術(shù)，通過模擬仿真對(duì)道路運(yùn)營(yíng)效果進(jìn)行檢驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)路線方案的檢查和優(yōu)化。采用路線智能優(yōu)化技術(shù)，能夠有效提高設(shè)計(jì)的合理性和可靠性。此外在相關(guān)資料完整的前提下，可以通過車輛駕駛模擬技術(shù)，對(duì)沿線的視距不良段進(jìn)行排查，進(jìn)一步提高線形設(shè)計(jì)的安全性。通過數(shù)據(jù)算法與智能優(yōu)化技術(shù)的結(jié)合，能夠方便設(shè)計(jì)人員找出路線設(shè)計(jì)的不足，制定相應(yīng)的改進(jìn)措施，提高線形設(shè)計(jì)的安全性與可靠性。

3.7 道路交通安全設(shè)計(jì)

路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)，也是保障車輛安全運(yùn)行的關(guān)鍵內(nèi)容。在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合道路等級(jí)、軸載情況，確定合適的路面材料及厚度，保證路面的平整度以及粗糙度。在交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)方面，主要內(nèi)容有交通標(biāo)志標(biāo)線、安全護(hù)欄、防撞桶、反光鏡等設(shè)施。交通標(biāo)志尺寸、位置等選擇，需要考慮設(shè)計(jì)速度、沿線出入口、相交路口位置等因素，版面材料應(yīng)當(dāng)具有足夠的強(qiáng)度和反光性。常用的支撐結(jié)構(gòu)有附著式、單柱式、懸臂式、門架式等，可以根據(jù)標(biāo)志尺寸、位置、道路兩側(cè)條件綜合確定。標(biāo)線的施劃應(yīng)當(dāng)以滿足車輛安全、順暢行駛為原則，為駕駛者提供正確的引導(dǎo)。標(biāo)線材料需要具有良好的耐久性、防滑性與反光性。安全護(hù)欄需要布置在高填方、路側(cè)高邊坡、河流段以及小半徑圓曲線外側(cè)等危險(xiǎn)路段。結(jié)合道路橫斷面布置形式及車輛安全行駛要求，還可在中央雙黃線、機(jī)非分隔線處設(shè)置安全護(hù)欄。通過合理的路面結(jié)構(gòu)及交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)，可以提高道路設(shè)計(jì)的安全性與可靠性。

4 結(jié)語

路線設(shè)計(jì)的安全、可靠直接影響道路運(yùn)行的穩(wěn)定與安全，關(guān)乎公眾的社會(huì)利益和生命安全，應(yīng)當(dāng)予以重視。道路設(shè)計(jì)人員需要在綜合考慮地形條件、沿線環(huán)境、道路等級(jí)、交通量、荷載類型等因素后，確定符合規(guī)范要求、使用者需求的線形設(shè)計(jì)參數(shù)，然后在平縱斷面設(shè)計(jì)過程中，確定合理、協(xié)調(diào)的道路線形。道路線形的安全性、可靠性設(shè)計(jì)，涉及指標(biāo)選擇、平面設(shè)計(jì)、縱斷面設(shè)計(jì)、交叉口設(shè)計(jì)、路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、交通安全設(shè)計(jì)等多個(gè)方面。在各環(huán)節(jié)中都應(yīng)當(dāng)以駕駛者安全出行、車輛穩(wěn)定運(yùn)行為出發(fā)點(diǎn)，才能確保道路設(shè)計(jì)成果的可靠與安全。希望該文對(duì)市政道路路線設(shè)計(jì)安全性、可靠性的要點(diǎn)分析及措施，能夠?yàn)橥愴?xiàng)目的開展提供參考意義。

參考文獻(xiàn)

[1]王彥鵬. 關(guān)于道路路線設(shè)計(jì)若干問題的思考[J]. 城市建設(shè)理論研究， 2019（15）： 103-104.

[2]竇煜. 道路設(shè)計(jì)對(duì)交通安全的影響及改善措施[J]. 寫真地理， 2021（6）： 91-93.

[3]李俊龍， 畢小勇. 探究城市道路交通設(shè)計(jì)思路及技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)[J]. 低碳世界， 2021（2）： 169-170.