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所屬欄目:交通運輸論文 發布日期:2012-11-06 09:01 熱度:
摘要:對國內外公路的設計新理念和方法,對公路的線形一致性設計、線形安全性評價和靈活性設計思想等方面進行了探討,指出高速公路線形指標的均衡性、一致性、線形的連續性以及線形和環境景觀的協調性才是滿足汽車高速及安全行駛的重要保證。
關鍵詞:公路線形,設計理念,靈活性設計思想
道路交通安全是一個世界性的問題,在我國尤顯突出。隨著我國機動化水平的發展和城市化程度的提高,城鎮郊區的交通事故不斷增加。引發交通事故的原因很多,包括人(駕駛員、行人)、車(機動車、非機動車)、路(道路狀況、幾何條件)、環境(氣候條件、道路環境)等。從交通事故的統計和分析來看,雖然造成交通事故的原因是多方面的,但是線形設計是否合理是關系到高速公路安全性問題的根本問題。高指標的公路并不一定是安全的公路。高速公路線形指標的均衡性、一致性、線形的連續性以及線形和環境景觀的協調性才是滿足汽車高速及安全行駛的重要保證。因此,要在充分學習和理解的基礎上,引入國外一些先進的設計理念和方法,用以彌補我國傳統公路設計方法的一些缺陷和不足。
1 線形的一致性設計
1.1 連續性設計理念
道路線形的連續性是路線設計的基本要求之一,連續的道路設計應確保駕駛員能夠沿著路線以他們期望的速度行駛。但我國目前所使用的技術標準和設計規范中雖已提出線形連續性,但對連續性的標準沒有明確提出。目前國內外對于線形連續性的研究很多,主要分為:基于速度的研究、基于安全的研究、基于駕駛員操作難易的研究。
1.2 基于運行速度的線形一致性設計
運行速度又稱行駛速度,是指在良好的氣候條件和正常的交通條件下,一般駕駛員駕駛汽車沿某條道路行駛時實際采用的車速。它是一個隨機變量,不同駕駛員在行駛過程中隨所駕駛的車輛及行車路段的不同,其運行車速往往不相同,通常用第85個百分位上的車輛行駛速度 來表示。
利用運行車速評價路段的連續性好壞的方法主要有以下兩
種:
1)設計速度與運行速度的一致性。設計速度與運行速度的一致性評價是根據在某個單獨路段上運行車速 與設計速度
之間速度差的絕對值 進行評價,這種方法的目的在
于確保設計速度與駕駛員實際行駛速度保持一致,使得線形幾何設計能夠較好地滿足駕駛員實際的操作,對于單一路段路線幾何元素的安全評價起著重要的作用。
2)運行速度之間的一致性。對于整個路線來講,分析其整體的連續性同樣是相當重要的。運行速度之間的一致性評價是根據兩個連續路段上運行車速 之間速度差的絕對值進行評價,這種安全評價方法提供了整個道路上連續路段的連續性評價,相比較與上面單一路段評價方法,保證了各連續路段之間的連續性和一致性。這種方法是目前使用最普遍的安全評價方法,在大部分北美地區,這種方法已經成為道路線形連續性評價的基本法則運用于設計之中。
國外學者Lamm.et.al(1999年)推薦的以上兩種安全評價方案是建立在兩個假設基礎之上的。
1)兩種安全評價方案計算得出的數值應該在一個范圍之內。
2)通過事故分析和比較評價,將此兩種評價方案連續性等級分為“好”、“中”、“差”三個級別(見表1)。
基于運行速度的線形設計方法是以運行速度作為設計車速進行線形設計的方法,它的基本設計思路是:根據前期可行性研究確定的公路計算行車速度標準,采用計算行車速度概念進行公路線形初始設計,在此設計的基礎上根據不同的幾何要素進行路段劃分,通過運行速度預測模型推算各路段運行速度 ,并以上述的線形連續性和速度的一致性作為路線設計質量評價原則,檢驗和修正初期的平縱幾何設計,然后根據調整后的路線平縱線形和運行速度,最終確定曲線超高、加寬、視距等設計指標,即在現有設計步驟中增加一個設計檢驗階段,在此階段運用運行速度概念對初始設計進行檢驗和調整,使其滿足安全行車的要求。
2 線形安全性評價
不同國家的研究人員對公路安全性評價有不同的定義,但總的來說,公路安全性評價是從預防交通事故、減少事故的嚴重性人手,由獨立的、有資質的人員對公路建設項目的全過程,即工程可行性研究、初步設計、施工圖設計、運營階段等各個階段和環節進行全方位的安全審查,以確定任何潛在的不安全隱患或任何會對公路使用者構成威脅的運營安排,并提出改善建議。公路安全性評價是針對公路行車安全進行的一個系統的評價程序,它將公路行車安全和降低交通事故的概念引入公路工程可行性研究及設計工作中。
2.1 線形安全性評價的主要思路
安全性評價是以道路使用者為出發點,所以評價內容包括了與交通安全有關的路線、路基、路面、橋梁、隧道、路線交叉、交通
工程及沿線設施等方面。其中,路線設計部分對交通安全的影響最為顯著,同時也與其他評價內容存在密切聯系。《指南》中提供了設計階段和運營階段的安全評價方法和標準,基于運行速度的公路線形安全性評價主要是指在設計階段,利用運行速度對公路線形進行整體協調性分析,并對路線各個設計指標進行評價修正的過程。
《指南》中對公路線形一致性評價的主要依據是:1)相鄰路段運行速度的協凋性;2)同一路段運行速度與設計速度的協調性。其評價方法與標準與文中所舉路段連續性評價相同,主要的思路是分別預測小客車和大型貨車的運行速度 采用相鄰路段運行速度的差值 或同一路段運行速度與設計速度的差值
作為路線協調性的評價指標。當評價結果為“較差”時,應按《指南》規定對該路段的相關技術指標進行安全性驗算或者重新調整平、縱面設計。
我國的公路設計是依據現行的國標、行標進行的,但標準的制訂或多或少基于交通安全、可行性、環境和經濟性的平衡去考慮,并且標準規范并非總是最先進的,因此評價者有時必須超前于設計標準的規定去做一個合理的安全評價。此外,公路特別是高速公路的定量化評價還是一個難題,現有的方法均還存在這樣或那樣的不足,僅采用《指南》中提供的單一評價方法難于滿足實踐的要求。為了取得更為全面、客觀、有效的評價結果,在安全性評價過程中,盡量采用定量與定性、理論與實踐相結合的評價方法。
3 靈活性設計思想
公路設計的一個重要特點就是每個項目都具有其特殊性。一對于每一個公路建設項目而言,其所處的地理位置、地形條件、沿線社會環境特點、公路使用者的需求、遇到的機遇與挑戰等各異,無論是新建公路還是改建公路,都沒有固定的設計模式,都將面臨著在改善公路行車條件與安全和尋求將設計融入周圍的自然與人文環境之間的矛盾,但其尋求與環境協調和統一的目標是一致的。因此設計理念的創新十分重要。
發達國家在環保景觀設計上做了大量的研究和實踐,積累了豐富的經驗,值得借鑒。美國聯邦公路管理局 充分認識到“在保護甚至是加強建設環境、自然風景、人文歷史及社會資源的同時為公眾提供安全、高效的交通運輸服務是他們面臨的一個巨大的挑戰”,有鑒于此,其出版的“公路設計的靈活性”(Flexibili—ty in Highway Design)-書提出了“公路設計靈活性”的設計理念,并專門闡述如何貫徹公路設計的靈活性。靈活設計的目的是針對不同公路、不同路段的不同特點給出切合實際的設計方案。強調的是公路的個性、環境的個性,因此設計靈活性也體現為公路的個性環境設計。“靈活設計、創作設計”,包含兩個層面的內容:合理選用技術標準,靈活運用設計指標,嚴格按照現行組合的設計原則進行設計。
靈活性設計的核心是讓設計者創造性地靈活運用他們的專業知識與判斷能力。這種靈活性在有效發揮公路功能與運營安全的同時,還可使公路建設適合自然與人文環境。我國地域廣闊,各地地理地質條件不同,社會經濟發展水平各異,為保證公路交通網暢通的使用效率,需要有全國性的公路技術標準的規范。但要正確理解和執行標準、規范,切忌不分強制性標準還是推薦性標準,照抄照搬。要充分考慮工程項目所處的自然、地理、地質條件的特點,尊重每一個區域的特殊性和差異性,在滿足安全性、功能性條件下,通過對工程方案和技術經濟進行比選,合理確定技術標準,靈活運用技術指標。
4 結語
近年來,我國的公路行業技術標準和規范引入了運行速度和安全性檢驗的概念,并頒布了專門性的指南來指導公路建設的安全性評價,線形設計的合理性顯得更加重要。要積極學習借鑒發達國家的設計理念,將新的設計理念融合到現有的設計程序中去。但同時也要考慮到工程的實際情況,并不是所有的新理念新方法的實施都合理、都具有可操作性,而要給予建設者一定時間逐漸來理解和接受新的理念和方法,另外也要讓新的理念和方法得到充分的實踐驗證,以確保其適用性。
文章標題:淺談現代公路設計理念
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