公路线形车速与交通事故的关联研究范文

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《交通信息与安全》2017年第2期

摘要：总结了公路线形对车辆速度的影响，从竖曲线、平曲线、坡度和线形组合四个方面进行了分析，表明道路线形对交通的影响直接体现在运行车速上。剖析了线形与设计车速的关联特性及相关模型，并最终对影响交通安全的线形因素（坡度、平曲线半径和线形组合）进行了总结分析。

关键词：公路；线形；交通事故；坡度；设计车速

0引言

交通事故的形成原因是多方面的，不仅有驾驶员的随机性主观因素如疲劳驾驶、危险驾驶、不遵守交通规则突发变道和超车等，也有道路环境等客观因素如大雾天气、雨雪天气、路面抗滑性差、道路设计不合理等。而公路的设计，则需要尽可能消除客观层面的因素，其中，最重要的是道路的设计线形和设计车速[1]。道路的设计线形决定了车辆的行驶轨迹，好的线路设计，能够考虑实际驾驶的车辆性能和驾驶员习惯，使车辆在道路上平稳安全行驶；而线形设计不合理所造成的后果就是驾驶员极度紧张，很容易发生交通事故。此外，设计车速也是引导车辆在给定线形上驾驶的关键，车速引导不当直接造成拥堵和交通事故。本文将系统总结分析公路设计线形和设计车速与交通事故的关联关系，为公路的线形与车速设计提供参考。

1公路线形

对车速的影响公路线形直接决定车辆的行车路线，且促使驾驶员心理随着路线形状进行相应变化。因此，公路线形的设计，不仅仅要考虑实际的行车轨迹变化，还要考虑是否在驾驶员可接受的驾驶心理变化范围内。而公路线形则包含平曲线、竖曲线和线形组合，这些都需要在设计中综合行车安全进行考虑。

1.1平曲线

平曲线是道路线形在平面内的变化。车辆行驶于平曲线上，则需要进行平面内的平动和径向转动。原则上，为了使得驾驶过程平缓变化，平曲线的设计也应该平缓过渡。如果出现平曲线的突然变化，则会使得车辆无法及时改变行车轨迹，调整行车速度，引发交通安全事故。因此，平曲线的设计需要以最小半径进行限制，同时，不同半径曲线之间的连接需要以缓和曲线过渡，保证平缓。数据调查显示：如果平曲线的半径低于400m，或者平曲线半径转化过大及过渡连接段长度低于100m，交通事故的发生率急剧增加。

1.2竖曲线

竖曲线是道路线形在竖向平面内的变化情况，主要体现在坡度、坡长、变坡点曲率和行车视距等参数，这些参数则与车辆的行车速度高度相关。车辆在竖曲线上的运动包括竖平面内的平动和法向转动。多数研究表明：车辆在纵向坡道上的车速会累加，而这会增加交通事故的发生概率。表1给出了不同的设计速度下竖曲线最小半径和最小长度的限制要求[2]。在设计速度下，如果竖曲线的相关参数低于表1中的限定值，则会使得车辆的速度很难及时调整变化，引发交通安全问题。此外，竖曲线中坡度的设计也极其重要，对车速也有重要影响。首先，坡度的较多转换会导致行车不稳定，因此车辆的行车速度不会太高。其次，单一的坡度行驶则容易造成行车疲劳，因此需要进行坡度的有机结合。综合目前的设计经验，道路设计中坡度变化在-2%~3%的范围，是较为合理的。

1.3线形组合

公路线形的设计要满足路线的规划要求，因此会有不同种类的绕行，所以，需要将不同的竖曲线和平曲线进行有效组合，而设计方法就是综合运用直线、圆曲线和缓和曲线。例如，在地形条件很好的地区，则尽量选用直线减少工程量，但为了避免长直线带来的疲劳驾驶问题，则需要引入部分圆曲线和缓和曲线。总体而言，在进行平纵曲线的线形组合设计中，应该避免使用长度较大的平曲线包含众多较短的曲线，也应该使得长度很小的平曲线不和长度很小的竖曲线进行组合，总体上保持行车视觉的连续性和平缓过渡性。

2线形与设计车速关联分析

无论是平曲线、竖曲线还是道路坡度，都直接与设计车速关联。

2.1设计车速与平面线形

在最早的公路设计中，澳大利亚和欧洲都是通过对小半径平曲线运行速度的模型分析，确定平曲线半径是影响设计车速的核心因素。现在，各种国家规范所采用的运行速度都是基于半径确定，最经典的运行速度预测模型如下：V85=aRb（1）式中：a，b为模型参数；R为平曲线的半径；V85为设计的运行速度。在上述基本模型基础上，不同学者对其进行了更加深入的分析和改进。裴玉龙等通过对高速公路车速离散性分析及其与交通事故的关系研究，给出了运行车速的预测模型，该模型将运行速度直接与平曲线半径、曲线长度等参数进行关联。此外，诸多国外学者也通过对实际平曲线半径和车速的调研分析，确定了设计车速与平曲线半径的定量关系[3]。

2.2设计车速与纵面线形

前已分析，道路的纵面线形对于车速具有显著影响，而纵向曲线的坡度、竖曲线半径、竖曲线长度等参数，也是与设计车速具有关联性的。早前，Jessen等人通过收集美国内布拉斯加州的70个不同公路的竖曲线车速数据，通过参数关联性分析，指出竖曲线的坡度和交通量对于车速的影响非常显著。

3交通安全与线形关联分析

通过上述分析，道路线形影响车辆速度，运行速度则直接与交通安全性关联，因此，可以总结道路线形与交通安全的关系。

3.1道路坡度与交通安全

竖曲线中对道路安全形成直接影响的就是坡度，坡度直接影响车辆速度和车辆的机动性能，因此也是最容易引发交通安全的因素。前已叙及，道路设计中坡度变化-2%~3%的范围，是较为合理的。而德国的交通安全机构研究显示：-2%~2%的纵向坡度变化是较为合理的，因而这种坡度组合基本能够满足行车视距要求，同时也使得车辆的驾驶速度能够很好地调整变化，降低安全事故的发生。通过诸多安全事故的统计发现：纵坡的交通事故点主要在上坡道的上凸点和过坡顶的连接段，以及下坡道的下坡段和下凹部分。图1给出了不同的坡度设计下交通事故的发生率图，这些数据是经过诸多统计的调研结果，图中说明在坡度6%的变化范围之内，交通事故率的上升比较显著，但是达到7%后，事故率增长非常迅速，车辆行驶极其不安全。

3.2平曲线半径与交通安全平

曲线内车辆的驾驶属于离心运动，因此车辆必须提供足够的横向摩擦力以维持其运行速度在曲线内的运动。众所周知，平曲线内行驶的离心力与车速平方成正比，而与曲线半径成反比。由于离心力的作用，车辆将产生横向倾覆或者可能的侧向滑移，容易引发驾驶员精神紧张，从而造成失误引发安全。

3.3线形组合与交通安全

线形组合的适宜性也与交通安全直接相关，对于线形过渡不平缓的区域，应该设置相关的警告标志或者采取增加车辆间距等方法，提高道路的抗滑能力，并设置防撞栏杆，将可能的交通事故影响降低至最小。

4结语

交通事故不仅造成交通系统瘫痪，导致经济损失，还会引起人员伤亡，产生显著的社会影响，因此需要将影响交通安全的线路因素进行科学考虑。本文分析了公路线形对车辆速度的影响，从而总结出道路线形设计对交通的影响直接体现在运行车速上，并总结了线形与设计车速的定量关系。线形设计与行车速度又直接影响交通安全，设计中需要特别对道路坡度、平曲线半径和线形组合等进行检验分析。

参考文献：

[1]李自华.高速公路几何线形设计对交通安全的影响[J].公路交通科技（应用技术版），2011（11）：32.

[2]宋晓婧.影响高速公路交通安全的道路因素分析[J].山西建筑，2011，37（11）：154-155.

[3]裴玉龙，程国柱.高速公路车速离散性与交通事故的关系及车速管理研究[J].中国公路学报，2004，17（1）：74-78.

作者：李周沛；梁靓 单位：江西省公路科研设计院