视距在忻阜高速公路交通安全性评价中的应用_廖军洪

第 5 期(总第200 期)
山西交通科技
2009 年 10 月
SHANXI SCIENCE ＆ TECHNOLOGY of COMMUNICATIONS
No．5 Oct.
视距在忻阜高速公路交通安全性评价中的应用
廖军洪1,2，刘 杰2 ,唐王争王争 3，邵春福1
（1.北京交通大学，北京 100044；2.山西省忻阜高速公路建设管理处，山西 五台 035500； 3.交通运输部公路科学研究院，北京 100088）
根据设计文件，忻州至河边段最小平曲线半径
图3 忻阜高速公路动态视距图（部分路段）
4 结语
为保障忻阜高速公路运营后的交通安全，充分 发挥科技示范作用，忻阜高速公路初步设计阶段和 施工图设计阶段实施了交通安全评价。视距是线形 设计指标的综合体现，与驾驶员操作行为密切相关， 是评价线形设计安全性的重要手段之一。为更客观、 全面地评价忻阜高速公路线形设计，在采用平曲线 视距和竖曲线视距的基础上，还利用相关研究成果， 从驾驶员三维动态视距角度分析了平纵组合设计安 全性，为优化线形设计工作提供了参考。视距评价结 果表明，忻阜高速公路平纵线形单项指标和平纵组
为保障运营后的交通安全，充分发挥其科技示 范作用，忻阜高速公路在初步设计阶段和施工图设 计阶段实施了系统的交通安全性评价。视距是公路
几何线形设计的宏观体现，也是衡量驾驶员视觉信 息量的重要指标之一，驾驶员的操作行为与有效视 距密切相关。因此，在忻阜高速公路平纵线形评价中 采用了基于视距的评价方法。为更客观地评价忻阜 高速公路平纵线形的连续性和一致性，采用了基于 驾驶员特性的三维动态视距。
角制约因素。国内外研究表明，通过投影方式计算视
距的方法无法体现公路线形的空间三维特性，不能
充分反映驾驶员在车辆行驶过程中的有效视距的变
化情况。因此，有必要利用具有空间性和动态性的三
维动态视距（如图1所示）来评价空间道路线形的安
全性。
图1 三维动态视距示意图
为更准确地计算车辆行驶过程中驾驶员的动态 视距，评价平纵几何线形组合设计的安全性，主要按 以下过程实施三维动态视距评价：
中图分类号：U491.2
文献标识码：B
文章编号：1006-3528(2009)05-0046-04
0 引言
交通安全是交通运输行业永恒的主题，也是以 人为本、以车为本理念的直接体现。随着公路行业的 发展，道路使用者对交通安全提出了越来越高的要 求。为满足道路使用者日益增长的安全需求，对于已 经运营的公路，主要通过对事故黑点进行安全改善 以提高安全水平，对于新建或改扩建公路，主要通过 将主动安全理念融入设计中，尽可能通过优化线形 设计消除交通安全隐患，保障公路的本质安全。公路 交通安全性评价，作为一种以保障公路运营期间交 通安全为目的，从公路使用者安全性和舒适性的角 度，对公路项目设计方案或公路现有运营状态中影 响行车安全的潜在风险因子进行评估论证，判断公 路运营后发生交通事故的可能性及其严重程度，并 提出安全对策措施的交通安全工作。由于在提高公 路交通安全水平方面有重要意义，且投资回报较高 （尤其是设计阶段的公路交通安全性评价），已经在 国内新建和改扩建公路中得到了广泛应用。
d)超车视距 在双车道公路上，后车超越前车 时，从开始驶离原车道之处起，至可见逆行车并能超 车后安全驶回原车道所需的最短距离。 1.2 国外视距分类[3]
a)停车视距 在通常的道路环境中，驾驶员发 现障碍物后能够及时停下来需要的安全距离。停车 视距由驾驶员发现障碍物至开始刹车时车辆行驶距 离和刹车过程中车辆行驶距离组成。
b)会车视距 在同一车道上两行驶的车辆互相 见到，而又来不及错让时，必须双方采取停车所需要 的最短安全距离。会车视距由驾驶员双方在反应时
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收稿日期：2009－09－29；修回日期：2009－10－03 作者简介：廖军洪（1980— ），男,四川成都人，助理研究员，北京交通大学在读博士研究生；
忻州至阜平高速公路忻州—长城岭段 （以下简 称忻阜高速公路）路线位于山西省的北中部，自西向 东分别穿越忻定冲积平原、文山、东冶盆地、五台盆 地边缘、凤凰岭、清水河河谷到长城岭止。路线全长 约124.121 km，忻州至河边段，设计速度采用100 km/h， 路基宽26 m；河边至长城段，设计速度采用80 km/h， 路基宽为24.5 m. 本文将根据前述视距计算方法，对 忻阜高速公路路线设计进行评价。根据标准规范规 定，忻阜高速公路视距评价标准采用停车视距，设计 速度为100 km/h时，最小停车视距为160 m，设计速 度为80 km/h时，最小停车视距为110 m. 3.1 平曲线视距评价
a)获取平纵线形设计基础数据 平面线形数据 主要包括交点桩号、交点坐标、直缓点、缓圆点、圆缓 点、缓直点桩号等，纵断面线形数据主要包括变坡点 桩号、变坡点高程、竖曲线起点、竖曲线终点、竖曲线 半径、纵坡等。
b)推算线形控制点三维坐标 在获取线形基础 数据后，根据设定的步长等参数，推算路线上各点三 维坐标，形成三维线形控制点序列。
度；δ为车前灯光束扩散角。
2.3 三维动态视距评价
平曲线和竖曲线视距仅从三维空间线形平面投
影和竖直面投影角度分别计算了静态视距，进而评
价公路平面或纵断面线形设计的安全性。在平曲线
视距评价中主要考虑了平曲线半径和横净距对视距
的影响，而在竖曲线视距评价中主要考虑了竖曲线
长度、相邻坡段坡差、车前灯高度和车前灯光束扩散
全。竖曲线视距计算方法如下。
2.2.1 凸形竖曲线
当曲线长度大于等于ST时，满足视距要求的最
2
小曲线长度为Lmin=
2（姨
ST ω
h1 +姨
= h2）
ST ω 4
；当曲线长
度小于ST时，满足视距要求的最小曲线长度为Lmin
=2ST-
4 ω
.
式中ST为竖曲线能提供的视距；Lmin为竖曲
线长度；h1为视高；h2为物高；ω为坡差。
摘要：视距是公路线形设计的宏观体现，与驾驶员操作行为密切相关。为更科学、客观地评
价忻阜高速公路线形设计的安全性，在介绍国内外视距分类及常用评价方法的基础上，充分考
虑了公路线形的空间特性，引入了基于三维动态视距的评价方法，从静态和动态视距角度对忻
阜高速公路线形设计进行了评价。
关键词：公路；交通；安全；评价；视距
e)三维动态视距评价 在计算驾驶员三维动态 视距的基础上，绘制三维动态视距图，并根据相关标 准规范要求，确定视距不良路段。 2.4 视距总体评价
根据前述计算方法，即可计算出平曲线视距、竖 曲线视距和平纵线形组合设计能够提供的有效视 距。根据标准规范规定，高速公路、一级公路的视距 采用停车视距，二级公路、三级公路、四级公路的视 距应满足会车视距要求，其长度应不小于停车视距 的2倍。受地形条件或其他特殊情况限制而采取分道 行驶措施的地段，可采用停车视距。
考虑到平曲线视距、竖曲线视距和三维动态视 距均与平纵线形主要设计指标密切相关，并且直接 影响驾驶员的操作行为。因此，建议对于不满足视距 的路段，应优化线形设计，使其满足三类视距的要 求，在条件受限时必须采取交通工程措施，加强视线 诱导，结合强制减速措施，将车辆行驶速度控制在线 形能提供的视距范围内。
刘 杰（1961— ），男,山西原平人，技术部部长，高级工程师，1988年毕业于西安公路学院； 唐王争王争（1970— ），女，安徽肥东人，交通工程部副主任，研究员，1995 年毕业于同济大学； 邵春福（1957— ），男，河北沧县人，交通工程系主任“、城市交通复杂系统理论与技术教育部重点实验室”主任， 教授，1991 年毕业于日本京都大学。 2007 年交通部西部交通建设科技项目。
根据公路等级和设计速度，则可从规范中查出 要求的最小视距值。进而通过实际视距值和要求视 距值的对比分析即可确定视距不良路段。由于标准 规范中的指标有主次之分。主要指标是指对安全、功 能有重大影响的指标，如最小圆曲线半径、最大纵 坡、视距等；次要指标是指在满足安全的前提下，主 要影响美学或舒适性的指标，如曲线间直线长度等。 主要指标在设计中原则应予以保证。
1 公路视距概述
视距是指从车道中心线上驾驶员能看到的沿该 车道中心线的最远距离。为满足驾驶员不同操作行 为的需求，国内外将视距分为不同类别。 1.1 国内视距分类[1-2]
a)停车视距 汽车在道路上行进，驾驶员突然 发现前方路上有障碍，不能绕越，需要及时在障碍前 停车时，能保证安全的最短距离，称为停车视距。停 车视距由驾驶员在反应时间内车辆仍继续行驶的距 离、驾驶员开始制动刹车直至车辆完全停下来的行 驶距离和车辆停止后与前方障碍物保持的必要安全 距离组成。
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廖军洪，等：视距在忻阜高速公路交通安全性评价中的应用
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间内，制动开始生效前车辆继续各自行驶的距离、双 方车辆制动生效停下来的制动停车距离和停止后两 车之间所必需的安全距离组成。
c)错车视距 在没有明确划分车道线的双车道 道路上，两行驶汽车相遇，发现后即采取减速避让措 施安全错车所需的最短安全距离。
b)决策视距（Decision Sight Distance） 当道路中 突然出现不易理解的信息源或突发情况 （如视线受 限、障碍物等）时，驾驶员识别存在的安全隐患、选择 适宜的运行速度和行驶路线，并采取安全、有效的驾 驶操作所需要的最小安全距离。由于驾驶员需要采 取减速、改变车辆行驶方向等操作而不仅仅是停车， 因此决策视距要求的距离比停车视距大。
根据忻阜高速公路平纵线形设计文件，利用辅 助工具，生成了全线三维线形图（如图2所示），设置动 态视距计算参数后，按1 m间距计算了车辆在100 km/h 下有效动态视距（部分路段视距图如图3所示）。经审 查，车辆行驶过程中驾驶员有效动态视距均满足停 车视距要求。
图2 忻阜高速公路三维线形图
3 忻阜高速公路视距评价
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