浅谈现代公路设计理念

浅谈现代公路设计理念
摘要：对国内外公路的设计新理念和方法，对公路的线形一致性设计、线形安全性评价和灵活性设计思想等方面进行了探讨，指出高速公路线形指标的均衡性、一致性、线形的连续性以及线形和环境景观的协调性才是满足汽车高速及安全行驶的重要保证。

关键词：公路线形,设计理念,灵活性设计思想
道路交通安全是一个世界性的问题，在我国尤显突出。

随着我国机动化水平的发展和城市化程度的提高，城镇郊区的交通事故不断增加。

引发交通事故的原因很多，包括人(驾驶员、行人)、车(机动车、非机动车)、路(道路状况、几何条件)、环境(气候条件、道路环境)等。

从交通事故的统计和分析来看，虽然造成交通事故的原因是多方面的，但是线形设计是否合理是关系到高速公路安全性问题的根本问题。

高指标的公路并不一定是安全的公路。

高速公路线形指标的均衡性、一致性、线形的连续性以及线形和环境景观的协调性才是满足汽车高速及安全行驶的重要保证。

因此，要在充分学习和理解的基础上，引入国外一些先进的设计理念和方法，用以弥补我国传统公路设计方法的一些缺陷和不足。

1 线形的一致性设计
1.1 连续性设计理念
道路线形的连续性是路线设计的基本要求之一，连续的道路设计应确保驾驶员能够沿着路线以他们期望的速度行驶。

但我国目前所使用的
技术标准和设计规范中虽已提出线形连续性，但对连续性的标准没有明确提出。

目前国内外对于线形连续性的研究很多，主要分为：基于速度的研究、基于安全的研究、基于驾驶员操作难易的研究。

1.2 基于运行速度的线形一致性设计
运行速度又称行驶速度，是指在良好的气候条件和正常的交通条件下，一般驾驶员驾驶汽车沿某条道路行驶时实际采用的车速。

它是一个随机变量，不同驾驶员在行驶过程中随所驾驶的车辆及行车路段的不同，其运行车速往往不相同，通常用第85个百分位上的车辆行驶速度来表示。

利用运行车速评价路段的连续性好坏的方法主要有以下两
种：
1)设计速度与运行速度的一致性。

设计速度与运行速度的一致性评价是根据在某个单独路段上运行车速与设计速度之间速度差的绝对值进行评价，这种方法的目的在于确保设计速度与驾驶员实际行驶速度保持一致，使得线形几何设计能够较好地满足驾驶员实际的操作，对于单一路段路线几何元素的安全评价起着重要的作用。

2)运行速度之间的一致性。

对于整个路线来讲，分析其整体的连续性同样是相当重要的。

运行速度之间的一致性评价是根据两个连续路段上运行车速之间速度差的绝对值进行评价，这种安全评价方法提供了整个道路上连续路段的连续性评价，相比较与上面单一路段评价方法，保证了各连续路段之间的连续性和一致性。

这种方法是目前使用最普遍的安全评价方法，在大部分北美地区，这种方法已经成为道路线形连续
性评价的基本法则运用于设计之中。

国外学者Lamm.et.al(1999年)推荐的以上两种安全评价方案是建立在两个假设基础之上的。

1)两种安全评价方案计算得出的数值应该在一个范围之内。

2)通过事故分析和比较评价，将此两种评价方案连续性等级分为好、中、差三个级别(见表1)。

基于运行速度的线形设计方法是以运行速度作为设计车速进行线形设计的方法，它的基本设计思路是：根据前期可行性研究确定的公路计算行车速度标准，采用计算行车速度概念进行公路线形初始设计，在此设计的基础上根据不同的几何要素进行路段划分，通过运行速度预测模型推算各路段运行速度，并以上述的线形连续性和速度的一致性作为路线设计质量评价原则，检验和修正初期的平纵几何设计，然后根据调整后的路线平纵线形和运行速度，最终确定曲线超高、加宽、视距等设计指标，即在现有设计步骤中增加一个设计检验阶段，在此阶段运用运行速度概念对初始设计进行检验和调整，使其满足安全行车的要求。

2 线形安全性评价
不同国家的研究人员对公路安全性评价有不同的定义，但总的来说，公路安全性评价是从预防交通事故、减少事故的严重性人手，由独立的、有资质的人员对公路建设项目的全过程，即工程可行性研究、初步设计、施工图设计、运营阶段等各个阶段和环节进行全方位的安全审查，以确定任何潜在的不安全隐患或任何会对公路使用者构成威胁的运营安排，并提出改善建议。

公路安全性评价是针对公路行车安全进行的
一个系统的评价程序，它将公路行车安全和降低交通事故的概念引入公路工程可行性研究及设计工作中。

2.1 线形安全性评价的主要思路
安全性评价是以道路使用者为出发点，所以评价内容包括了与交通安全有关的路线、路基、路面、桥梁、隧道、路线交叉、交通工程及沿线设施等方面。

其中，路线设计部分对交通安全的影响最为显著，同时也与其他评价内容存在密切联系。

《指南》中提供了设计阶段和运营阶段的安全评价方法和标准，基于运行速度的公路线形安全性评价主要是指在设计阶段，利用运行速度对公路线形进行整体协调性分析，并对路线各个设计指标进行评价修正的过程。

《指南》中对公路线形一致性评价的主要依据是：1)相邻路段运行速度的协凋性;2)同一路段运行速度与设计速度的协调性。

其评价方法与标准与文中所举路段连续性评价相同，主要的思路是分别预测小客车和大型货车的运行速度采用相邻路段运行速度的差值或同一路段运行速度与设计速度的差值
作为路线协调性的评价指标。

当评价结果为较差时，应按《指南》规定对该路段的相关技术指标进行安全性验算或者重新调整平、纵面设计。

我国的公路设计是依据现行的国标、行标进行的，但标准的制订或多或少基于交通安全、可行性、环境和经济性的平衡去考虑，并且标准规范并非总是最先进的，因此评价者有时必须超前于设计标准的规定去做一个合理的安全评价。

此外，公路特别是高速公路的定量化评价还是
一个难题，现有的方法均还存在这样或那样的不足，仅采用《指南》中提供的单一评价方法难于满足实践的要求。

为了取得更为全面、客观、有效的评价结果，在安全性评价过程中，尽量采用定量与定性、理论与实践相结合的评价方法。

3 灵活性设计思想
公路设计的一个重要特点就是每个项目都具有其特殊性。

一对于每一个公路建设项目而言，其所处的地理位置、地形条件、沿线社会环境特点、公路使用者的需求、遇到的机遇与挑战等各异，无论是新建公路还是改建公路，都没有固定的设计模式，都将面临着在改善公路行车条件与安全和寻求将设计融入周围的自然与人文环境之间的矛盾，但其寻求与环境协调和统一的目标是一致的。

因此设计理念的创新十分重要。

发达国家在环保景观设计上做了大量的研究和实践，积累了丰富的经验，值得借鉴。

美国联邦公路管理局充分认识到在保护甚至是加强建设环境、自然风景、人文历史及社会资源的同时为公众提供安全、高效的交通运输服务是他们面临的一个巨大的挑战，有鉴于此，其出版的公路设计的灵活性(Flexibility in Highway Design)-书提出了公路设计灵活性的设计理念，并专门阐述如何贯彻公路设计的灵活性。

灵活设计的目的是针对不同公路、不同路段的不同特点给出切合实际的设计方案。

强调的是公路的个性、环境的个性，因此设计灵活性也体现为公路的个性环境设计。

灵活设计、创作设计，包含两个层面的内容：合理选用技术标准，灵活运用设计指标，严格按照现行组合的设计原则进行设计。

灵活性设计的核心是让设计者创造性地灵活运用他们的专业知识
与判断能力。

这种灵活性在有效发挥公路功能与运营安全的同时，还可使公路建设适合自然与人文环境。

我国地域广阔，各地地理地质条件不同，社会经济发展水平各异，为保证公路交通网畅通的使用效率，需要有全国性的公路技术标准的规范。

但要正确理解和执行标准、规范，切忌不分强制性标准还是推荐性标准，照抄照搬。

要充分考虑工程项目所处的自然、地理、地质条件的特点，尊重每一个区域的特殊性和差异性，在满足安全性、功能性条件下，通过对工程方案和技术经济进行比选，合理确定技术标准，灵活运用技术指标。

4 结语
近年来，我国的公路行业技术标准和规范引入了运行速度和安全性检验的概念，并颁布了专门性的指南来指导公路建设的安全性评价，线形设计的合理性显得更加重要。

要积极学习借鉴发达国家的设计理念，将新的设计理念融合到现有的设计程序中去。

但同时也要考虑到工程的实际情况，并不是所有的新理念新方法的实施都合理、都具有可操作性，而要给予建设者一定时间逐渐来理解和接受新的理念和方法，另外也要让新的理念和方法得到充分的实践验证，以确保其适用性。