基于交通安全的道路线形分析(doc16)(1)dkic.docx

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1、基于交通通安全的的道路线线形分析析摘要：我我国是交交通事故故频发的的国家，交交通事故故率和事事故的严严重程度度已居世世界首位位，随着着人们生生活水平平的提高高，交通通安全问问题已成成为人们们最关心心的问题题。本文文分析了了道路交交通事故故产生的的主要原原因和道道路线形形与道路路交通事事故的关关系，提提出了用用布劳斯斯曲线改改进道路路曲线的的设计方方法和道道路线形形设计的的核查方方法，以以满足行行车的力力学性能能，同时时满足线线形连续续、指标标均衡、视视觉良好好、景观观协调、安安全舒适适等要求求，使道道路曲线线与地形形和车辆辆的行驶驶轨迹达达到完美美的组合合。关键词：交通安安全布劳劳斯曲线线道路

2、线线形经过一个个多世纪纪的发展展，汽车车已成为为现代文文明与进进步的象象征和标标志，成成为社会会生活不不可缺少少的重要要组成部部分。然然而当人人类充分分享受汽汽车带来来的诸多多好处的的同时，也也为此付付出了沉沉重的生生命和财财产代价价。据不不完全统统计，我我国自119511年到20002年年，累计计已有1155110388人死于于道路交交通事故故，其中中仅20002年年，道路路交通事事故就造造成10093881人死死亡。据据专家预预言，如如果按目目前这种种发展状状况，发发达国家家的居民民每三人人中将有有一人在在其一生生中遭受受道路交交通事故故造成的的身体伤伤害，每每1000人中将将有一人人以上

3、死死于交通通事故。若若将受害害者的亲亲属考虑虑在内，则则道路交交通事故故造成的的影响几几乎波及及到每一一个家庭庭。至于于道路交交通事故故所造成成的经济济损失，根根据专家家估计，在在许多国国家已超超过其国国内生产产总值的的1%。随着机动动化水平平的不断断提高和和人民生生活质量量的不断断提高，公公众的目目光越来来越关注注于道路路交通的的安全性性。然而而，交通通事故是是道路交交通不可可避免的的伴生物物，即不不发生任任何交通通事故的的可能性性不存在在的。人人们只有有通过不不断提高高交通参参与者的的安全意意识和驾驾驶员的的驾驶技技能、不不断改进进车辆的的结构性性能和技技术水平平、不断断改善道道路状况况和

4、环境境条件、不不断加强强交通管管理和交交通执法法等措施施，使道道路交通通事故发发生的概概率降至至一个可可以容忍忍限度以以下，从从而满足足公众对对道路交交通安全全的要求求。研究表明明，在一一定时期期内交通通事故死死亡人数数与国民民经济和和道路交交通高速速发展呈呈正比例例关系。我我国是发发展中国国家，从从20002年交交通事故故的分析析表明，年年交通事事故死亡亡的绝对对数已稳稳居世界界的第一一位，并并且事故故的严重重性程度度极高，道道路交通通事故仍仍处于持持续增长长的时期期。1 道道路交通通事故的的原因分分析道路交通通是人、车车、路、环环境等要要素构成成的复杂杂的动态态系统，它它们之间间互相依依赖

5、、互互相作用用，系统统状态随随着时间间的推移移和环境境的改变变而改变变。人是交通通事故的的核心，影影响交通通事故的的主要因因素是人人的因素素造成，同同时交通通事故产产生还与与车辆性性能、道道路条件件和环境境有关，如如表1所示。研究表明明，在诸诸多的交交通事故故中，除除少数是是由于驾驾驶员粗粗心大意意造成的的外，大大部分驾驾驶员出出事故的的原因是是由于困困难的行行驶条件件所造成成的，而而困难的的行驶条条件则与与道路设设计或道道路养护护有关，当当车辆在在这样的的条件下下行驶时时，驾驶驶员稍稍稍放松注注意力，就就会导致致交通事事故。美美国交通通事故事事故专家家海特（HHighht.FF）教授授早在二

6、二十年前前就指出出，“不管各各方面的的意见如如何，只只是驾驶驶员一方方面的错错误，决决不会造造成最严严重后果果的交通通事故。事事故的原原因往往往是不安安全的、危危险的道道路条件件引起的的”。前苏苏联的学学者通过过对1330000个道路路交通事事故的分分析认为为，不良良道路条条件的影影响是770%的的交通事事故的直直接或间间接原因因。而导导致驾驶驶员产生生疏忽大大意或导导致其采采取了不不正当的的驾驶措措施的主主要原因因之一是是不良的的道路几几何设计计。只有有深入进进行研究究，揭示示道路交交通事故故表面现现象所掩掩盖的实实质，才才能有效效的减少少交通事事故，切切实提高高道路安安全水平平。道路的几几

7、何要素素或线形形组合不不合理，都都有可能能导致交交通事故故的发生生。道路路条件的的因素主主要有道道路线形形、道路路的几何何特征、交交叉口形形式、路路面状况况和交通通设施等等因素。以往人们们总喜欢欢把道路路设计成成平直形形，根据据表我我国20002年年各种线线形的交交通事故故统计结结果可以以看出，无无论是事事故的次次数，还还是死亡亡的人数数或受伤伤的人数数，966988%集中中在这种种具有“良好线线形条件件”的道路路上，即即集中在在平直路路或一般般弯、一一般坡、一一般弯坡坡的道路路上，其其原因是是在“良好线线形条件件”的道路路上，驾驾驶员容容易麻痹痹大意，从从而容易易引发交交通交通通事故。在在地

8、形条条件较好好的平原原地区，道道路设计计时往往往设计成成平直的的道路线线形，也也是产生生交通事事故的一一个重要要原因，如如表3所所示。2 道道路线形形与交通通安全的的关系公路的线线形最终终是以平平面线形形、纵断断面线形形和横断断面形式式组合而而成的立立体线形形映入驾驾驶员眼眼帘的。驾驾驶员在在驾驶车车辆过程程中所选选定的实实际行驶驶速度，是是由他对对三维立立体线形形的判断断做出的的。公路路的立体体线形除除必须满满足驾驶驶动力学学要求的的最小值值外，还还应满足足驾驶员员视觉心心理方面面连续、舒舒适的要要求，反反映公路路线形好好坏的关关键是速速度的连连续性，它它直接影影响道路路交通的的安全。通过对

9、多多起交通通事故的的分析，我我们发现现：公路路线形几几何要素素的不合合理以及及各种不不良的线线形组合合，均可可能导致致交通事事故的发发生。(1) 直线：过长的的直线段段，易使使驾驶员员因景观观单调而而产生疲疲劳，注注意力不不集中，反反应迟缓缓，一旦旦有突显显信息出出现，就就会因措措手不及及而肇事事，如表表所示示。另外外，驾驶驶员在长长直路段段爱开快快车，致致使车辆辆进入直直线路段段末段后后的曲线线部分速速度仍较较高，若若遇到弯弯道超高高不足，往往往导致致倾覆或或其它类类型的交交通事故故。(2) 曲线：据美国国公路部部门统计计，在弯弯道上发发生的事事故约占占全部事事故的110%以以上，特特别是与

10、与陡坡和和路面滑滑溜等情情形加在在一起时时，发生生在弯道道上的事事故要比比直线上上多。(3) 平曲线线：平曲曲线即弯弯道，平平曲线与与交通事事故的关关系很大大。在圆圆曲线上上，由于于横向力力的存在在，对汽汽车的安安全行驶驶会产生生不利影影响。大大半径曲曲线比小小半径曲曲线的事事故率低低；连续续曲线当当半径协协调时事事故率比比不协调调时低。调调查表明明曲率愈愈大，事事故率愈愈高；尤尤其是曲曲率在110以上上时，事事故率急急剧增大大。原因因是曲率率越大，汽汽车在运运行中的的转弯半半径越小小，视线线盲区增增大。(4) 竖曲线线：由于于道路的的凸形竖竖曲线半半径过小小时，会会影响到到驾驶员员的视距距，

11、使其其视野变变小,此时驾驾驶员不不易发现现前方情情况，容容易发生生碰撞。凸凸形竖曲曲线上的的视距越越短，则则交通事事故也越越频繁。(5) 纵坡度度：调查查表明，在在平原地地区、丘丘陵地区区和山区区道路上上，发生生于坡道道部分的的交通事事故分别别占177%、18%和25%。分析析坡道上上交通事事故率高高的原因因，主要要是下坡坡时，驾驾驶员为为节油常常采取熄熄火滑行行的操作作方法，一一旦遇到到紧急情情况来不不及采取取应急措措施，此此类事故故约占坡坡道事故故的244%，这这样的事事故案例例不少。车车辆下长长坡时，由由于重力力作用，行行驶速度度过高，制制动非安安全区过过长，频频繁使用用制动致致使制动动

12、产生热热衰减，遇遇有紧急急情况不不能及时时停车，此此种原因因引起的的事故占占坡道事事故的440%；车辆上上坡行驶驶时，由由于超越越停放或或后备功功率较小小的低速速行驶车车辆所造造成的坡坡道事故故占188%；由由于其它它原因引引起的坡坡道事故故占188%左右右。(6) 线形组组合：行行车安全全性的大大小与不不同线形形之间的的组合是是否协调调有密切切的关系系,下列不不良的线线形组合合往往是是导致交交通事故故发生的的重要原原因：线形的的骤变，如如长直线线的末端端设置急急转弯曲曲线,尤其是是长下坡坡(大于1)接小半半径曲线线是有危危险倾向向的设计计，易造造成车辆辆在不自自觉的高高速情况况下驶入入平曲线

13、线，事故故隐患大大为增加加。在连续续的高填填方路段段，如果果没有良良好的视视线引导导，驾驶驶员容易易使车辆辆偏离车车道中心心线，可可能冲出出路面，酿酿成车祸祸。短直线线介于两两个弯曲曲的圆曲曲线之间间，形成成断背曲曲线，这这样容易易使驾驶驶员产生生错觉，把把线形看看成反向向曲线，从从而发生生操作错错误，甚甚至酿成成车祸。在直线线路段的的凹形纵纵断面上上，驾驶驶员位于于下坡时时看到对对面的上上坡段，容容易产生生错觉，把把上坡的的坡度看看得比实实际的坡坡度大。这这样驾驶驶员就有有可能加加速以便便冲上对对面的上上坡路段段；同时时，在下下坡路段段看上坡坡路段，驾驾驶员觉觉察不出出自己是是在下坡坡，因而

14、而有可能能发生事事故。在凸形形竖曲线线与凹形形竖曲线线的顶部部或底部部插入急急转弯的的平曲线线，前者者因为没没有视线线引导而而必须急急打方向向盘；后后者在超超出汽车车设计速速度的地地方仍然然要急打打方向盘盘，这些些都是极极易引起起交通肇肇事的。美美国人扬扬格在加加利福尼尼亚的调调查，凸凸形竖曲曲线上的的视距越越短，则则交通事事故也越越频繁。在在凸形竖竖曲线的的顶部或或凹形竖竖曲线的的底部设设置断背背曲线，在在前者情情况下，视视线失去去诱导效效果，在在公路上上行驶的的车辆好好象突入入空中的的感觉，而而且因接接近顶点点才知道道线形开开始向相相反的方方向弯曲曲，易使使驾驶员员因紧张张而操作作方向盘盘

15、失误。在平面面曲线内内，如果果纵断面面反复凹凹凸，每每当产生生这样的的问题，即即形成只只能看见见脚下和和前头，而而看不见见中间凹凹陷的线线形，这这样的线线形容易易发生事事故。转弯半半径较小小的平曲曲线与陡陡坡组合合在一起起时，则则会使事事故急剧剧增加。是否设设置缓和和曲线对对于圆曲曲线上安安全特性性有着较较为显著著的影响响，未设设缓和曲曲线的圆圆曲线，事事故数显显著地高高于设置置了缓和和曲线的的圆曲线线段。纵坡长长度过短短，出现现锯齿形形纵断面面，这种种地形使使行车频频繁颠簸簸，甚至至可能产产生颠簸簸的叠加加与共震震，危及及安全。视视觉上，这这种地形形使驾车车者有路路线不连连续，坡坡长越来来越

16、小，线线形破碎碎的感觉觉。坡长长过大，下下坡时使使得车辆辆速度渐渐增，也也不利于于安全。3 道道路条件件的改进进和核查查道路设计计和规划划的安全全审查起起源于990年代初初，随后后在英国国、澳大大利亚、新新西兰得得以推广广。我国国是世界界上道路路交通事事故最频频发的国国家之一一，为提提高我国国道路安安全水平平，必须须从公路路规划设设计抓起起，将安安全性要要求置于于首位，并并贯穿于于公路规规划设计计的全过过程。公路的线线形最终终是以平平面线形形、纵断断面线形形和横断断面形式式组合而而成的立立体线形形映入驾驾驶员眼眼帘的。驾驾驶员在在驾驶车车辆过程程中所选选定的实实际行驶驶速度，是是由他对对三维立

17、立体线形形的判断断做出的的。公路路的立体体线形除除必须满满足驾驶驶动力学学要求的的最小值值外，还还应满足足驾驶员员视觉心心理方面面连续、舒舒适的要要求，反反映公路路线形好好坏的关关键是速速度的连连续性，它它直接影影响道路路交通的的安全。麦麦克康纳纳尔在经经过大量量的实验验后认为为：虽然然当车辆辆在弯道道上行驶驶时，它它的6个自由由度都处处在变化化之中，但但人体的的感觉器器官并不不是对所所有的运运动自由由度的变变化都能能感知，而而是只有有当这些些自由度度的变化化大到一一定的程程度后，驾驾驶员和和乘客才才会感觉觉得到，并并逐渐大大到影响响人体舒舒适性；使各个个运动自自由度的的特性值值控制在在感觉极

18、极限值以以内，则则车辆的的行驶舒舒适性好好，乘员员将难以以凭感觉觉器官感感觉到弯弯道的存存在，从从而达到到车辆在在水平直直路段上上行驶时时的舒适适程度。通过对大大量线形形实例及及事故多多发地段段的分析析对比，确确定组合合曲线多多发交通通事故的的症结之之一是：组合曲曲线中线线形元素素的起点点和终点点衔接不不畅，其其曲率变变化不连连续，出出现陡变变点。为为了弥补补这一不不足，我我们引入入布劳斯斯关于汽汽车行驶驶规律的的研究成成果，考考虑我国国道路现现状和国国情，基基于交通通安全的的角度对对布劳斯斯曲线的的研究成成果进行行改进和和完善。布劳斯曲曲线是以以满足车车辆行驶驶重心轨轨迹的三三个主要要特征（

19、即即车辆行行驶重心心轨迹连连续且光光滑、重重心行驶驶轨迹曲曲率连续续、重心心行驶轨轨迹曲率率变化率率连续）为为目标提提出的过过渡曲线线形式中中，为缓缓和曲线线上任意意点的曲曲率；为为缓和曲曲线上任任意点的的平曲线线半径；为圆曲曲线半径径；为计计算点至至缓和曲曲线起点点的距离离（弧长长）；为为缓和曲曲线的总总长度。根据上式式，布劳劳斯曲线线起点处处的曲率率；布劳劳斯曲线线终点处处的曲率率；且布布劳斯曲曲线在起起点和终终点处有有极值，这这与车辆辆行驶重重心轨迹迹特征及及物理特特性完全全吻合，符符合设计计意图。布劳斯曲曲线已经经在德国国、日本本的试车车场高速速环道中中取得了了成功的的应用，但但布劳斯

20、斯曲线作作为一种种纯数学学型的缓缓和曲线线，其几几何设计计方法中中并未考考虑技术术参数的的选择对对高速舒舒适性的的影响，而而且目前前这种技技术只限限于高速速环道，没没有更广广泛的应应用于民民用的高高速公路路，其次次布劳斯斯公式只只是从平平面上解解决了组组合曲线线曲率连连续的问问题，但但弯道部部分是一一个三维维空间实实体，平平纵横断断面的设设计是一一个相互互联系相相互结合合的有机机整体，布布劳斯几几何设计计方法并并未就弯弯道超高高、纵坡坡度等进进行深入入的分析析和研究究。根据现有有的研究究状况，为为了使道道路曲线线尽可能能接近光光滑的自自由曲线线，本文文建议在在道路曲曲线设计计时采有有布劳斯斯曲

21、线进进行计算算，并同同时对道道路曲线线进行如如下核查查。(1) 在平曲曲线上应应该保持持期望车车速的连连续性，如如果由于于经济和和环境的的原因在在某一地地点标准准降低，就就应通过过清晰的的标志、标标线和其其它警告告设施提提前告之之驾驶员员前方潜潜在的危危险，并并引导他他们安全全通过危危险位置置。(2) 曲线的的偏角不不能太小小。曲线线偏角过过小时，曲曲线长度度将会看看起来比比实际的的要短，使使驾驶员员对公路路产生急急转弯的的错觉，这这种错觉觉偏角越越小越显显著。因因此，当当偏角小小时应设设置较长长的曲线线，使之之形成公公路是在在顺适转转变的感感觉，以以避免驾驾驶员枉枉作减速速的准备备。(3)

22、为了确确保行车车安全，要要求曲线线的长度度不能太太短，以以免使汽汽车在曲曲线上悠悠忽而过过，增加加驾驶员员的操作作困难。对对于曲线线间的直直线长度度也应加加以控制制，在同同向或反反向曲线线之间如如果直线线太短，同同样会引引起安全全问题，因因此应加加以控制制。(4) 尽可能能使用缓缓和曲线线，使用用道路曲曲线能自自由流畅畅。缓和和曲线是是从安全全角度出出发设计计的一条条驾驶员员易于遵遵循的路路线，能能使车辆辆在进入入或离开开圆曲线线时不致致侵入邻邻近的车车道。(5) 慎用直直线，直直线长度度的长短短直接影影响车辆辆的行车车安全。直直线过长长时，在在长直线线上行车车过于单单调乏味味，容易易造成驾驾

23、驶人员员的疲乏乏和放松松警惕。(6) 与地形形相适应应的路线线不仅能能诱导驾驾驶员的的视线，而而且能使使司乘人人员心情情舒畅，提提高驾驶驶的安全全性。(7) 在纵断断面设计计中，影影响交通通安全的的因素有有纵坡、坡坡长和竖竖曲线半半径，采采用较小小的纵坡坡和大半半径的竖竖曲线，能能同时为为驾驶员员提供良良好的视视距及超超车机会会，有利利于行车车安全。因因此，在在竖曲线线设计中中就尽量量避免连连续的短短竖曲线线(特别是是在直线线路段)和长而而浅的凹凹型竖曲曲线上应应确保道道路的横横向排水水系统。(8) 横断面面设计要要素包括括路面、路路肩、路路拱、路路缘带、边边沟、中中间分隔隔带等对对行车安安全

24、都有有影响，其其中尤以以行车道道宽度和和路面状状况对道道路安全全的影响响最大。因因此，规规划设计计人员在在规划设设计中始始终要贯贯彻以人人为本的的理念，为为用户提提供安全全、快速速、便捷捷、舒适适的公路路交通基基础设施施。4 结结论与建建议道路曲线线实际上上不是一一条简单单的平曲曲线或竖竖曲线，而而应该是是一条自自由舒展展的空间间曲线，它它既能够够满足行行车的力力学性能能，又能能满足线线形连续续、指标标均衡、视视觉良好好、景观观协调、安安全舒适适等要求求。车辆在行行驶过程程中，存存在一条条曲率连连续变化化的轨迹迹，无论论车速高高低，这这一轨迹迹线都是是客观存存在的，它它的形式式和长度度则随行行

25、驶速度度、曲率率半径和和司机转转动方向向盘的快快慢而定定。在诸多的的交通事事故中，大大部分驾驾驶员出出事故的的原因是是由于困困难的行行驶条件件所造成成的，道道路的几几何要素素或线形形组合不不合理，都都有可能能导致交交通事故故的发生生。本文基于于交通安安全研究究道路曲曲线元素素的基本本组合关关系，指指出曲线线组合关关系不当当是发生生交通事事故的主主要原因因之一，然然后从汽汽车出发发，提出出用布劳劳斯曲线线改进道道路曲线线的设计计方法和和道路线线形设计计的核查查方法，以以满足行行车的力力学性能能，同时时满足线线形连续续、指标标均衡、视视觉良好好、景观观协调、安安全舒适适等要求求，使道道路曲线线与地形形和车辆辆的行驶驶轨迹达达到完美美的组合合。