有关设计理念探讨课件.ppt

1、有关设计理念探讨有关设计理念探讨合理的线形 减少事故隐患宽容的路侧 减少事故损失路侧安全隐患树木公用设施立柱防撞护栏混凝土护墙防撞防护垫不可穿越的排水设施沟渠路堤处理：处理：清除清除使其可穿越使其可穿越搬移搬移使其可解体使其可解体防护防护承担风险承担风险宽容设计的实现：需要将路侧净区范围内各种天然或人为障碍物进行清除或改善结构设计，尽量减少车辆行驶中面临的不安全因素。二、路侧设计路侧净空区 横向边坡坡度排水边沟路侧隔离墩/栏中央分隔带护栏路侧绿化树木标志牌柱1、路侧净区1 1）路侧净区概念）路侧净区概念 路侧安全净区是指公路行车方向最右侧车道以外、相对平坦、无障碍物、可供失控车辆重新返回正常行

2、驶路线的带状区域，是从行车道边缘开始，车辆驶出路外后能够驶回车道的一个宽度范围。路侧净区宽度路侧净区宽度行车道行车道路肩路肩边坡边坡 当路侧净区宽度的要求得不到满足时，必须设置路侧护栏等安全设施，以提高行车安全。2、边坡缓和设计 1）边坡坡度 可恢复的 缓于1:4 不可恢复的 1:4 1:3 危险的 陡于1:32）路侧净区宽度 与交通量、运行速度、填（挖）方、曲线半径、边坡坡度等因素有关。（美）高速公路行车道边缘以外不少于9m公路项目安全性评价指南规定：u填方边坡陡于1:3.5的边坡上不能行车，不能作为有效安全净空区；u当填方边坡在1:3.5和1:5.5之间时，驾驶员就有较多的机会控制车辆下坡

3、，故可利用12宽度的边坡作为安全净空区；u当边坡坡度缓于1:6时，整个坡面宽度均可作为安全净空区。2）边坡缓和设计边坡整饰3、边沟设计l边沟排水设计的原则与要求 排水系统设计充分考虑原有地形、地貌，尽量不破坏原有水系，因地制宜逐段进行现场设计，做到“宽、浅、隐、绿”，外形美观流畅，有条件地段将排水工程设置在视线之外，提高行车安全和景观效果；灵活选用边沟形式；l边沟断面形式流线型边沟宽容性边沟的典型代表，是目前国际比较提倡的一种边沟形式。矩形盖板边沟管网边沟(山区高速公路，用圆形预制管代替边沟的形式）组合式边沟 在路基外侧开挖矩形或三角形或弧形的土沟，其表面铺设12层隔渗层，面层铺设草皮，与边坡

4、绿化相呼应的形式；高速公路低路基内侧土路肩取消，设置现浇混凝土沟，其间填充等粒径卵石，并设置集水管与中间带排水暗沟相连。组合式边沟在土质路堑地段、干旱少雨地区的路段以及隧道口路段具有较广的适应性，与边坡绿化相呼应，路容景观好，利于行车安全。浅碟形草皮边沟，增加侧向有效宽度4、中央分隔带设计 双向行驶的车辆容易闯入对向车道，造成二次交通事故；夜间行驶时对向车辆造成的眩光，对行车很不利。三、解体消能交通标志1、解体消能结构的工作原理 解体消能交通标志的消能方法是减弱标志柱的某个部位或断面，在车辆碰撞标志柱时，这些有意减弱的部位发生破坏，使标志柱和板按预计的形态屈服，从而避免二次事故并减轻事故严重度

5、。2、解体消能标志的设置条件1）支柱位于路侧净区以内，无护栏防护；2）当在事故黑点处设置警告或禁令标志时，最好设置成解体消能式；3）应尽量使其受控车辆撞击的概率减至最低；4）由于路侧环境或者经济原因，支柱不能移动或者重新布置不切实际；5）标志牌不是很粗或者很重，悬臂式或门架式标志不宜设成解体消能式；6）在支柱后面有一个安全的恢复地区或者没有路侧危险物；7）解体消能设施不应位于排水沟附近、陡坡上或其它车辆碰撞点远高于正常碰撞点的位置处，否则有可能导致解体消能基础处的弯矩过大、束缚了解体消能设施的破坏机理；8）支柱的位置和标志解体后的产物不应该对行人、其它车辆和临近的物体造成危险。宽容的交通工程设

6、施宽容的交通工程设施 路侧净区宽度路侧净区宽度 10 10 米米 以上以上边坡坡度缓于边坡坡度缓于 1:41:4路侧净区内不设突出的拦水缘石、护栏，采用宽浅边沟形式，路侧净区内不设突出的拦水缘石、护栏，采用宽浅边沟形式，行道树栽植在净区以外行道树栽植在净区以外2.2基于运行速度的设计方法一、交通安全 （）道路交通安全事故（）道路交通安全事故=贫穷贫穷！据世行资料显示，在不发达国家和地区，道路交通事故造成损失占国内生产总值的1%5%！在发展中国家，每年由于交通事故造成的直接经济损失高达1000亿美元！（）道路交通安全事故（）道路交通安全事故=全球疾病全球疾病！在全球:每年全球有因近4000万人在

7、交通事故中受伤，死亡人数高达120万人，每天有3000人丧命在路上，每3分钟就有一个儿童因交通安全事故而失去生命！而这其中多于80%的死亡人数发生在发展中国家！全世界全世界,每每3 3分钟分钟就有就有一个儿童一个儿童因交通安全事故而失去生因交通安全事故而失去生命命 !u中国道路交通安全状况由于中国经济的迅猛增长，道路里程和机动车数量逐年显著增加，道路交通事故近二十年几何级增长，中国已经成为全球道路交通事故死亡绝对数最高的国家！每年有超过10万人因道路交通事故死亡，占全球死亡人数的15%，而中国的机动车保有量仅占全球的2%！地区地区道路名称道路名称路段位置路段位置主要隐患主要隐患近年交通事故情况

8、近年交通事故情况北京北京八达岭高速八达岭高速公路公路(进进京方向）京方向）55km55km至至50km50km长下坡且弯多，长时长下坡且弯多，长时间使用制动，导间使用制动，导致制动失灵。致制动失灵。19981998年年1111月以来，发生事月以来，发生事故故170170起，死起，死4343人，伤人，伤111111人。人。河北河北207207国道国道（南行）（南行）386km386km至至388km388km连续下坡转弯连续下坡转弯20022002年以来，发生事故年以来，发生事故4848起，死起，死2020人，伤人，伤2020人。人。山西山西运三高速公运三高速公路路22km22km至至12km1

9、2km连续下坡转弯。连续下坡转弯。20022002年以来，发生事故年以来，发生事故1717起，死起，死2020人，伤人，伤2020人。人。内蒙古内蒙古110110国道国道（东行）（东行）321km321km至至325km325km坡长路陡，弯道，视坡长路陡，弯道，视距不足距不足20032003年年7 7月以来，发生事故月以来，发生事故1414起，死起，死9 9人，伤人，伤1919人。人。黑龙江黑龙江301301国道国道(西向）西向）122km122km至至126km 126km 连续下陡坡急弯。连续下陡坡急弯。0202年以来，发生重大以上年以来，发生重大以上事故事故1010起，死起，死2121

10、人，伤人，伤2424人。人。地区地区道路名称道路名称路段位置路段位置主要隐患主要隐患近年交通事故情况近年交通事故情况黑龙黑龙江江301301国道国道(西向）西向）122km122km至至126km 126km 连续下陡坡急弯。连续下陡坡急弯。0202年以来，发生重大以上年以来，发生重大以上事故事故1010起，死起，死2121人，伤人，伤2424人。人。福建福建316316国道国道103km103km至至95km95km1010公里下坡，极限弯、公里下坡，极限弯、极限坡。极限坡。20022002年以来，发生事故年以来，发生事故5353起，死起，死3434人，伤人，伤4040人。人。江西江西320

11、320国道国道1115km1115km下坡连续急弯，车流下坡连续急弯，车流量大；视距为量大；视距为2020米。米。0202年以来，发生事故年以来，发生事故2525起，起，死死2020人人河南河南107107国道走马国道走马岭坡道岭坡道（北向）（北向）936km936km至至938km938km路面狭窄，坡陡且长，路面狭窄，坡陡且长，标志设置缺乏、标志设置缺乏、且不合理。且不合理。20022002年以来，发生事故年以来，发生事故7676起，死起，死1212人，伤人，伤8686人。人。湖北湖北318318国道（西国道（西行向）行向）1358km-1358km-1362km1362km长陡坡、急弯、

12、一侧长陡坡、急弯、一侧悬崖。悬崖。20002000年以来，发生重特大年以来，发生重特大事故事故1313起，死起，死1818人，伤人，伤1313人。人。湖南湖南永慈线永慈线（西行）（西行）39km39km加加500m500m连续下坡转弯连续下坡转弯 20032003年年,发生发生1 1起特大事故，起特大事故，死死1212人，伤人，伤2121人。人。地区地区道路名称道路名称路段位置路段位置主要隐患主要隐患近年交通事故情况近年交通事故情况广东广东京珠高速京珠高速公路粤北公路粤北段（南行）段（南行）39km39km至至52km52km下坡近下坡近1313公里，重公里，重载车辆长时间制动，载车辆长时间制

13、动，造成事故；造成事故；20032003年年4 4月开通至月开通至8 8月，月，事故事故4040起，死起，死2727人，伤人，伤5757人。人。四川四川321321国道国道（大纳公（大纳公路）路）157km157km至至159km159km连续弯道，陡坡，连续弯道，陡坡，最陡处坡度达最陡处坡度达9 9，20022002年以来，发生事故年以来，发生事故105105起，死起，死6 6人，伤人，伤1313人。人。陕西陕西长武县亭长武县亭口坡二级口坡二级公路公路,南行南行1650km1650km至至1654km1654km为连续坡道组合，为连续坡道组合，平均坡度平均坡度5 5。重。重载车辆刹车失灵载车

14、辆刹车失灵近近2 2年发生事故年发生事故7676起，死起，死3131，伤，伤4242人。人。甘肃甘肃天谗公路天谗公路（东行）（东行）75km75km至至63km63km长下坡，连续长下坡，连续S S形形弯道，车辆连续使弯道，车辆连续使用制动刹车失灵。用制动刹车失灵。20012001年以来，发生事故年以来，发生事故5151起，死起，死7272人，伤人，伤9696人。人。宁夏宁夏101101省道省道（双向）（双向）354km354km至至361km361km弯多、坡陡。弯多、坡陡。20012001年以来，发生事故年以来，发生事故1010起，死起，死4 4人。人。新疆新疆312312国道国道（西行）

15、（西行）3732km3732km至至3750km3750km1818公里长下坡，下公里长下坡，下坡终点处为急转弯，坡终点处为急转弯，且外超高不够。且外超高不够。20022002年以来，发生事故年以来，发生事故7 7起，死起，死1010人，伤人，伤1111人。人。与此同时，在许多发达国家，尤其在最近的20年里，尽管机动车数量逐年增加，但道路交通事故却逐年下降。经合组织其他成员国导致交通事故产生的原因 导致交通事故的因素有很多，包括人、车、路（道路状况、几何条件）、环境（气候条件、道路环境）等，在影响交通安全的诸因素中，公路线形本身的安全是一个至关重要的因素。公路线形设计是公路总体设计、总体布局的

16、关键。线形是公路的骨架，其设计合理与否，直接影响到公路运行安全。从交通事故的统计和分析看，线形设计是否合理是关系到高速公路安全性的根本问题。设计速度在公路设计中的局限性 设计速度是指气候正常、交通密度小、汽车运行只受道路本身条件几何要素、路面、附属设施等影响时，一般驾驶员能保持安全而舒适地行驶的最大行驶速度。（1）线形设计要素与实际行车速度不相符（2）线形要素之间的组合设计不合理（3）设计车速和实际行车速度的不相容 利用运行车速作为车速基本参数设计和评价公路几何线形，其优点如下：（1）利用运行车速作为计算车速，确保线形各几何元素能满足汽车行驶的需要 （2）利用运行车速来评价相邻路段车速的差距，

17、保证汽车在连续路段上行驶的连续性和一致性 （3）与实际行车速度相符 公路线形是直线与曲线连接而成的空间立体线形。线形设计的合理与否，直接影响汽车行驶的安全性。面对复杂的地形、地貌、地质条件，工程量艰巨、环境保护工作难度大等因素，如何使得公路设计做到安全、经济、舒适、美观、利于环境保护，公路路线设计指标的选取以及线形指标的均衡性对交通安全将起着举足轻重的作用。1.长直线 在运用直线线形并决定其长度时，必须持谨慎态度，不宜采用过长的直线。公路路线设计规范（JTG D20-2006）（以下简称规范）对长直线没有量化，从理论上讲，合理的直线长度应根据驾驶员的心理和视觉效果等方面来确定，各国对长直线的限

18、制都是从经验出发，通过调查来确定的。针对我国的实际情况，定线时要避免追求长直线，又要因地制宜，灵活运用。2.曲线半径 平曲线线型应适合地形的变化，曲线半径不可过大或过小。统计表明，1012的交通事故发生在平曲线处，并且半径愈小的路段上，发生交通事故也愈多。英国学者格兰维尔通过实验调查研究了道路平曲线的曲率和道路交通事故率的关系，其结果如下表和下图所示。曲率01.923.945.969.91014.915事故率(次/百万车km)1.621.862.172.368.459.26曲率与道路交通事故率的关系 对于高速公路建议应尽量少采用600m半径以下的平曲线，只有在不得以的情况下才采用半径400m的

19、平曲线。但在任何条件下均建议，对于半径20KM/H，考虑提高该路段的设计速度和标准；方法2：不用降低这一路段的平纵指标，对视距、超高等按照运行速度验证加强；方法3：较短时，可考虑选用较低指标；几点认识：3、当平面指标较高，处在大半径曲线或直线路段时（视为直线段），速度仅受纵坡影响。设计中坡度或坡长尽量避免取极限值，同时注重平均纵坡值和相对路段坡长的设置，不宜出现个别陡坡或长大纵坡。一般行车道3.75M，路缘带50CM，硬路肩2.5M，有些项目是平、纵指标能满足100KM/H，但横断面宽度无法满足，所以降低了等级。平纵可以再降低（如典型的沿溪线）；2、当路线纵坡较缓（i3），运行速度仅受平曲线半

20、径影响，平曲线在取值时则应尽量避免取最小值和极限值，而采用一般值且注意曲线长度值尽量长一些，保证速度变化的渐变长度要求；1、平、纵、横均采用一般值平、纵、横均采用一般值，包括横断面组成宽度。4、一般路段为了顺应地形，常出现小半经与较大纵坡路段配合，只要平纵组合得当，平纵指标配合均衡，应该是安全的理想线形；5、对于长大下坡路段的中段，在速度增加过程中，适当布设半径为600-1000m的圆曲线可起到降低运行速度、提醒驾驶员减速等安全措施。6、运行速度测算成果可以十分有效的确定长大纵坡路段降温设施、紧急避险车道和爬坡车道位置的设置。7、对于大型独立桥梁和隧道进出口限速时，应注意速度的连续性。运用运行

21、速度进行检测时，因模型的不完善，常常出现运行速度变化较大的情况，从这个角度出发不宜强调速度差值满足20Km/h的要求，建议应主要考虑视距的检测和标志标牌设置的设计(如进行必要的限速或工点提示)。8、超高设置时宜根据不同车型的运行速度测算超高值，在严格分车道行驶路段中考虑分车道设置超高的可能。针对改扩建项目的设计方法针对改扩建项目的设计方法安全更是关注的问题重点首先对旧路要按照新的拟建标准进行安全分析和评价；与交通事故统计资料、平纵横指标结合提出改扩建路线方案；对新方案完成后再评价和优化六、与运行速度相关的安全检验1）视距的概念（高速公路停车视距）2）设计视距（设计速度所要求的视距）3）运行视距

22、（运行速度所要求的视距）4）空间视距（几何条件所能够提供的实际最大视距）5）视距的检测方法（视距包络图、仿真分析测算）全三维精确道路模型实景仿真分析与评价11设计视距空间视距山区高速项目中可能出现视距的几种情况隧道出口线形组合不当左偏小半径曲线超车道小半径竖曲线右侧横净距不足处置措施：护栏位置移动、左侧路缘带变宽 调整使用较大竖曲线 平曲线采用满足视距要求的指标根据运行速度重新分析超高设置。运行速度高于设计速度时，加强超高 正返向设置不同的超高 超高设置中需要兼顾车型比例的影响根据运行速度计算汽车行使过程中的横向力变化（横向力系数）。尤其对于超高频繁过渡的路段 从行车的安全、经济和舒适性方面研

23、究结果指出，值一般取在0.035-0.17范围之间。七、与运行速度相关的其他问题1、方案确定（施工图阶段）后运行速度问题的处置措施 大型构造物附近的限速 互通区域的限速控制 限速要考虑运行速度的速差（考虑连续性）设置强行限速标志、标线 加强超高2、运行速度的适用性 对于设计速度120KM/H的项目的敏感性；对于特长纵坡问题的敏感性（但是可以明确判断速度变化位置，进行爬坡车道设置、避险车道设置、以及降温设施设置等）；互通式立交匝道区的适用性 低等级公路项目的适用性3、运行速度分析检验是以现行的标准、规范的设计体系为前提的 设计指标总体首先要满足标准和规范；可以发现指标衔接、速度突变所可能引起的安

24、全盲点；不能用来支撑超出规范的设计 我们认为：有些设计者提出“某某设计中个别线形指标或技术参数不满足规范但行车安全没问题”这种说法是不正确的。4、基于运行速度理念的安全设计体系是在逐渐发展和完善过程中 西部项目课题重点在进行研究：西部地区公路运行速度特征与应用模型的研究；基于运行速度理念的公路安全设计体系研究；应用等最新技术（数字化、三维设计、虚拟仿真等）作为支撑基础；“注重安全、以人为本”是我们公路设计理念的发展趋势。2.3 公路路线设计需进一步研究和注意的问题 一、汽车行驶轨迹与公路平面线形方面1、目前国际上普遍采用回旋线作为缓和曲线，在使用精度范围内，回旋线可以 满足公路线形设计需要，且

25、数学公式简单，没有必要再寻求更精确的缓和曲线数学表达式，而应重点研究平面三要素的合理组合应用问题，如直线的最大长度、曲线间的直线长度、直线与圆曲线半径的协调配合等。2、从路基和边坡稳定性考虑，研究平面线形三要素与工程数量、填挖高度的关系。3、从行车安全考虑，研究平面线形三要素与交通事故的关系，以指导公路线形设计。4、从生态环境考虑，研究公路线形与环保、生态、气候、地质等的问题，研究特殊地区和不良地质地区的公路平面线形。二、汽车动力性能与公路纵坡度方面1、公路最大纵坡与汽车的动力性能密切相关，但由于汽车系统动力学研究的滞后，使公路最大纵坡缺乏理论支持。目前关于最大纵坡的规定是通过调查得到的，需要

26、在理论上根据系统动力学研究确定，然后通过实际调查数据加以修正。2、针对低等级的山区公路，根据工程和运营的经济性，以及行车的安全性，规定了平均纵坡5.0%5.5%，且任意连续3km的平均纵坡不大于5.5%。对于目前大量建设的高速公路，最大纵坡只有5.0%左右，显然过去的规定已不适用高速公路，迫切需要研究山区高速公路的平均纵坡规定。3、随着公路隧道大量修建，以及长大隧道的出现，隧道内路线纵坡值也引起广大学者重视，目前正在研究的是基于汽车尾气排放的隧道内最大纵坡的研究。三、汽车加、减速行程与公路坡长限制方面1、现行技术标准中关于最大坡长的限制是针对整体式断面制订的，当地形条件限制或为了减少开挖数量而

27、采用分离式断面时，单方向只有上坡行驶或下坡行驶，因上、下坡汽车行驶特性不同，最大坡长限制也应不同，针对分离式断面的坡长限制问题需进一步研究。2、从上坡恢复损失的速度和下坡缓和制动、保障行车安全考虑，陡坡之间缓坡的大小和长度需进一步研究。3、根据汽车的动力性能，载重汽车在长大陡坡上上坡行驶时，因克服较大的坡度阻力，使行驶速度显著下降，在高速公路上会造成通行能力下降，服务水平降低，超车机会增多而影响行车安全。解决的方法是在长大陡坡的右侧设置爬坡车道，使重型车分离行驶，减少对正线车辆的干扰。但目前爬坡车道的设置条件主要是引用国外的规定，结合我国实际情况，研究符合实际、可操作性强的确定方法是必要的。四

28、、汽车行驶稳定性与公路平纵控制指标方面1、平、纵控制指标是保证安全的极限值，一般设计采用的指标均小于极限值，正常行驶状态下可以保证汽车行驶的稳定性。但在超高、超载、超速情况下可能出现行车危险。目前在我国的公路上，超高装载现象比较少，而超载和超速现象比较严重，引起的交通事故占到80%左右。因此，治超问题是目前急待解决的难题。2、汽车行驶的纵向稳定性，是在汽车等速上坡正常行驶情况下推导的稳定条件，即假定惯性阻力为零，上坡车速低略去了空气阻力和滚动阻力。显然，最不利的情况是汽车下坡行驶且紧急制动时更易发生纵向滑移或倾覆的事故，这是以后应研究的问题。3、公路平、纵线形初定以后，采用什么方法检查和评价设

29、计成果，保证汽车行驶的平顺和安全，实现公路线形的连续性设计，是目前急待深入研究的问题。运行速度的预测方法、评价方法与评价标准等，还需进一步完善。4、在公路设计阶段，当路线平、纵、横技术指标确定后，对设计路线如何限速、在何处限速、限速多少的问题需要研究。五、汽车制动性与公路视距和避险车道方面1、隧道内因行车条件与洞外的变化，使得驾驶员的视觉和心理也与洞外产生一定差异，驾驶员的反应时间可能受到影响，因此隧道内停车视距也会与洞外不同，需要深入研究。2、对于视距的要求是通过平面的视距曲线和纵断面的竖曲线半径保证的，当公路修建通车后，实际上是一个立体视距保证问题，平面或纵断面可能满足视距的要求，但在立体

30、视距中有可能不满足。3、在高速公路上，由于中央分隔带宽度内设有防撞护栏、绿化或防眩设施等，汽车在邻接中间带的超车车道上行驶时，可能因驾驶员视线受到阻挡而存在停车视距不足问题，给交通安全带来隐患。这种情况在山区高速公路小半径平曲线与凸形竖曲线组合时经常存在，但未引起人们的重视，如何保证足够的停车视距，还需要进一步研究。4、避险车道是近几年在我国公路上采用的设施，处于探索阶段，关于避险车道的设置地点、设置条件、设置长度、设置型式、设置数量等问题，还需要深入研究。六、汽车外廓尺寸与公路横断面方面1、在山区高速公路建设中，常会遇到沟谷狭窄的地形或横坡较陡的山坡地带，若按正常的路基横断面布设，会产生高填方、高边坡，使开挖工程量很大，造成边坡稳定性差、破坏自然生态环境等严重问题。除采用整体式横断面外，尽量采用分离式横断面，合理缩减路肩宽度或中间带宽度。对于分离式横断面设置、合理最小路肩宽度以及紧急停车带的设置等问题还需要深入研究。2、我国中间带的宽度及护栏高度是引用国外的规定制定的，需要结合我国通行车辆和用地使用实际，通过试验研究确定。谢谢！