浅谈山区道路安全设计的若干问题

王明明

摘 要：针对目前山区道路安全设计过程中存在的若干问题，文章分析了山区道路安全设计的一些特点，并提出了山区道路安全设计的方法实例，其目的是给相关从业人员在进行山区道路安全设计时提供一些方法与思路。

关键词：山区道路安全；平面线形；纵断面线形；横断面线形；双车道工程

随着我国社会发展进程的加快，山区道路工程的建设数量越来越大。在实际的设计过程中，山区道路的设计容易受复杂的地质地形条件、已有道路建设情况以及山区内河流等因素的影响。基于此，设计人员应从山区道路设计过程中的安全影响因素入手，找出安全设计的控制要点。

1 山区道路安全设计特点

山区道路的安全设计具有地质地形条件复杂的特点，其影响主要体现在：地势落差大、横坡较陡以及变化频繁等。在此情况下，道路工程进行建设时，就要面临工程量大、安全标准高等问题。此外，受山区地理条件的限制，原有道路路基情况较差时，就要求设计人员通过重新选线来进行工程改建。具体来说，就是要结合原有道路情况，来勘测工程所处的道路建设条件。此过程中，要求设计人员要熟悉当地的地形分布，并具备较高的勘测技术水平。而山区的河流对于道路安全设计来说，其具有冲刷力大、流速快以及水位落差大等特点。针对这一特点，设计人员在确定道路洪水位时，要充分考虑河流上、下游的断面情况，进而采取具有适用性的山区道路安全设计标准。对于存在较大河流的区域，在进行道路安全设计过程中必须充分考虑河流变化可能带来的影响。

2 山区道路设计过程中的安全影响因素

山区道路的线形是保证车辆安全运行的直接载体，其主要包括平面线形、纵断面线形等。基于山区道路的安全设计特点，道路线形设计过程中任何一个不安全指标、不良线形组合，均可给道路使用安全带来一定隐患。因此，设计人员应在明确线形设计对道路使用安全性影响的基础上，找出具体的设计控制方法。

2.1 平面线形

例如，若山区道路工程设计时采用平曲线线形模式来保证道路使用的安全性，但设计人员却忽略了连接曲线段的直线设置形式，这就在一定程度上增加了道路投入使用时的事故发生率。相关研究表明，影响山区道路工程平面线形设计应用效果的因素有：平曲线半径以及平曲线偏角；山区道路的安全事故发生率与平曲线半径成反比关系。即：当山区道路设计的曲线半径增加，道路使用的安全性就呈现降低趋势。而对于平曲面偏角来说，道路使用的安全性与曲线转角呈抛物线关系。即当平曲面偏角≤24°时，山区道路交通极易发生行车安全事故。此外，哈尔滨工业大学对某两条山区高速公路路面的偏角与安全事故发生率间的关系研究表明，平曲线的偏角最大为45°、最小为4°08。如图1所示，为具体两条高速公路的安全事故发生率与平曲线偏角的关系图。

图1 山区道路行车安全事故发生率与曲线转角关系

2.2 纵断面线形

山区道路的纵断面线形设计要素包括：纵坡度和竖曲线半径。其中道路的纵坡度设计直接决定载重汽车能否进行安全行驶。如果没有进行有效的设计，后续动力性较差以及快速行驶的小型车辆就可能存在超车困难等情况。在此情况下，车辆一旦强行超车，视距以及安全通行等方面的安全设计就很难得到应有控制。竖曲线半径的设计要点在于，实现变坡点处的坡度变化。这里指的过渡曲线是：凸曲线和凹曲线，其半径大小会直接影响道路的纵断面过渡效果。具体来说，凸曲线会对驾驶车辆的人员视距造成影响，即凸曲线半径增大，其行车的视距就会变大。而凸曲线的半径过小，也容易限制视距。这两种情况均会引发山区道路驾驶人员的视距差错，从而导致安全事故的发生。

3 山区道路安全设计实例

以某山区双车道道路工程进行路侧安全设计过程为例，设计人员需首先明确路侧建设使用的安全等级。其次，需对影响路侧安全设计稳定性的因素进行分析筛选。最后，提出平面线形、纵断面线形以及其他安全影响因素的设计控制措施。

3.1 路侧安全等级

路侧安全程度控制，就是指对车辆驶出路外而造成生命财产损失进行控制。路侧安全程度控制的越好，其道路使用的安全性就越高。据相关人员对大量路段路侧进行实地调研结果显示，工程路侧发生安全事故的严重性被划分为4个等级。本山区双车道道路工程的路侧安全设计等级为Ⅱ级。这就要求，设计人员要将路侧净区的宽度控制在3m以内。与此同时，路侧建设过程中，可能存在少量、零星的危险障碍物，比如：石头、树木、示警桩以及标志标杆等，应对其进行适当清除。值得注意的是，在距离道路行车道外边缘较近距离范围内可能存在边沟、岩壁以及挡墙等障碍物，因此设计人员应将工程边坡坡度控制在1：3内。这样一来，当车辆驶出路侧外但不能自行返回公路时，其所在区域的安全稳定性就能得到一定保证。即：滞留的车辆与连续或零散障碍物发生碰撞的概率较小，这就降低了车辆发生翻车事故的概率。

3.2 路侧稳定性因素筛选

山区道路安全设计的路侧稳定性因素筛选，主要包括两方面内容，分别是：路侧指标筛选和路侧指标确定。其中路侧安全的指标筛选需要考虑诸多因素，即人-车-路-环境组成的多层次系统。在实际筛选过程中，设计问题不是由某一独立因素引起的，而是由于两个或两个以上多个因素共同作用的结果。这是因为山区道路路侧安全设计的各个因素之间是相互作用且逻辑关系紧密的。这就会对路侧安全的指标体系选择造成一定影响，这里指的影响有：主要指标影响和次要指标影响。为了突出主要影响因素，抓住影响交通安全的主要矛盾，工程采用了基于Spearman相关性指标筛选技术，对路侧指标体系进行筛选。结果表明，应用该指标筛选技术后，成功剔除了路侧安全设计过程中存在的非独立变量问题，同时还适当简化了选择过程繁杂的数据信息。此外，设计人员考虑到指标因素量纲的不一致问题，需对其进行归一化处理，以得到无量纲的统一数据。由此可见，应用Spearman相关性技术的分析法，能够实现对各个指标与路侧安全相关性信息的有效分析。这是从多层次系统中筛选出与路侧安全密切相关指标的关键技术内容，设计人员应将其重视起来。而路侧指标确定，需要在系统全面的路侧安全影响因素分析基础上，构建出路侧安全等级评估指标体系。该体系是由山区道路交通量、道路线形、路侧历史事故以及路侧特征组成，设计人员应按相关因素对其子系统进行分类，以提高路侧稳定性因素的筛选效率。

3.3 道路安全设计方法

3.3.1 平面线形安全设计

线形选择是山区道路进行路线设计的重要组成部分。在设计过程中，设计人员应采用圆曲线半径作为线形设计形式，这是在地形复杂且地质条件苛刻的环境下，一种具有安全稳定性的设计方法。但实际设计时，设计人员为提高道路工程的安全性，通常采用大半径圆曲线或是直线作为公路的线形形式。这两种设计方法如果没有得到很好的控制，山区道路就非常容易出现塌方、滑坡等灾害。针对这一问题，设计人员应严格遵循安全设计的原则目标来控制平面线形的设计安全效果。具体来说，设计人员首先要对山区道路的建设地点进行相关的地形地质考察。其次，再根据汽车的行驶轨迹来提高道路线形设计的安全合理性。最后，将这两方面影响因素进行综合考虑，从而设计出科学有效的平面线形设计。

3.3.2 纵断面线形安全设计

在进行山区道路纵断面设计的过程中，先要考虑的是最大纵坡的影响问题。一般情况下，设计人员大多采用过缓坡度设计方式来保证纵断面设计的安全性。经调查显示，在实际的设计应用中，过缓坡度设计方式会延长克服高差所需的展线距离，这就在很大程度上增加了工程的造价。当山区道路的纵坡较大时，行驶车辆就必须通过降低运行速度来提高行车安全。在此过程中，就容易出现超车困难的问题，小汽车和其他快速行驶车辆的自由度就会受到影响。这种情况，就会增加山区道路安全事故的发生率。因而，设计人员在进行断面设计的过程中，要慎重使用最大纵坡。

此外，设计时还要充分考虑纵坡的长度设置。因为，车辆在实际运行中，尤其是大型载重货车需要道路提供一个稳定的坡长来支撑其安全行驶。山区道路的设计人员，要想提高纵坡长度的设计效果，必须对前后纵坡情况、交通构成以及其他影响因素进行综合考虑，只有这样才能使其发挥出灵活性作用。值得注意的是，相关标准规定的最大值可作为设计人员进行纵断面设计的指导依据。

3.3.3 设置紧急避险车道

经调查，山区道路在使用的过程中，大型货车超载、客车超载是常见的问题现象。这些问题的存在，是人们没有将山区道路的使用安全性重视起来的原因。如果这些问题始终得不到控制，当超载的车辆行驶至下坡段时，就要通过长时间的刹车来保证安全运行。在此过程中，车辆的刹车毂温度会升高，且轮胎也会与地面产生激烈的摩擦，进而造成温度升高。长此以往，会导致车辆的制动性能逐渐衰减，从而影响行车安全性。在这种情况下，设计人员在进行道路设计时，可通过设置紧急避险通道来降低安全事故的发生概率。具体来说，就是当车辆的驾驶人员发现车辆存在制动问题时，就可将失控的车辆驶入避险车道来避免人员和财产出现伤亡和损失。

4 结语

综上所述，随着对山区道路建设力度的加大，其建设的安全设计标准也在不断提高。因此，需要设计人员在明确山区道路设计过程中存在的安全影响因素基础上，来提高山区道路的设计质量以保证其后期安全使用性。具体来说，就是通过准确划分路侧安全等级、准确筛选路侧稳定性因素以及合理采用安全设计指标来提高道路使用的安全性。

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