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基于宽容理念的高速公路路侧设计技术研究.pdf

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上传者: 海边树2010 2012-05-10 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《基于宽容理念的高速公路路侧设计技术研究pdf》,可适用于高等教育领域,主题内容包含东南大学硕士学位论文基于宽容理念的高速公路路侧设计技术研究姓名:郑平申请学位级别:硕士专业:道路与铁道工程指导教师:陈飞摘要摘要现阶段我国公路建设主符等。

东南大学硕士学位论文基于宽容理念的高速公路路侧设计技术研究姓名:郑平申请学位级别:硕士专业:道路与铁道工程指导教师:陈飞摘要摘要现阶段我国公路建设主要考虑工程投资、服务理念及自然环境等因素缺乏对公路使用者的考虑尤其更是缺乏路侧方面的设计理念和方法路侧安全问题诱发的交通事故越来越严重。究其原因。路侧环境及其设施的设置不当对驶出路外车辆发生事故的后果影响较大。如路侧净区宽度不足、边沟宽大深、高路基陡边坡、不合理的护栏设计等。因此针对路侧安全问题本文开展以下研究:()本文以沪宁、宁通、苏嘉杭、京滓塘四条高速公路的事故统计资料为依据经过实地调研和数据统计分析路侧安全事故的特性寻找路侧事故形态分布的相关规律提取影响路侧安全程度的关键因素。()结合我国路侧实际情况提出宽容理念与土地节约理念的协调性措施依据国内高速公路的运行速度数据分析汽车驶出道路的各个参数运用经典物理学匀变速直线运动的位移方程建立我国路侧净区计算模型计算出净区宽度范围在此基础上提出净区横断面的优化形式。()从利于交通安全的角度分析不同形式宽容性边沟的适应性提出了边沟选型的建议得出了典型宽容性边沟水力半径计算方法。然后结合工程实例对几种边沟进行水力计算与形式比选。验证所提出的弧形边沟的排水能力优于三角形边沟的排水能力的结论。()针对解体消能设施的特点结合力学理论研究了解体消能交通标志设计的基本原理、设置条件、设置要求、设计要点初步提出支撑结构计算和设计的理论与方法研究了高速公路路侧护栏的设计条件、设置原则、设置方法以及护栏端头处置方法及其过渡措施。()应用本文建立的理论阐述了路侧宽容设计的内容与方法并对宁常高速公路进行系统地分析总结了路侧安全与道路设计的“人性化”理念在宁常高速公路设计中的具体应用。本文的研究成果可以帮助设计人员更加科学合理的进行路侧安全设计以减少路侧事故隐患降低路侧事故严重程度。本文的研究对高速公路设计建设有一定理论与现实意义。关键词:宽容理念路侧:边沟净区解体消能交通标志:护栏AbstractAbs仃actNowadaysourhighwayconstructionmainlyconsidersengineeringinvestment、serviceideaandentironmentandelsefactors.Itisshortofadvisementofhighway’usersespecially,itisshortofideaandmethodofroadsidedesigntrafficaccidentsareveryseriousbecauseofroadsidesafetyproblem.Impropersettingsofroadsidecirculnstaneeanditsestablishmentaffectafterefiectofoutsidevehicles订amcaccidents.Suchasshortageofwidthofroadsideclearzonesideditchiswide、largeanddeep.Roadbedishiaghandsideslopeissteep.Roadsidebarrierisunapt.ThereforeThepaperaimsatroadsidesafetyproblemitopensoutnetherresearch:()ThepaperisaccordingtoaccidentsdatumofShangHaiNanJing、NanJingNanTong、SuZhouJiaXhigHangZhou、BeiJingTianJinTangGufreewaysItanalysescharacteristicofroadsideaccidentsbyinvestigationonthespotandstatisticaldatum.Anditsearchscorrelativeruleofroadsideaccidentsdistributedmodality.Itdistillspivotalfactorsthataffectroadsidesafety.()Itbringsforwardharmoniousmeasuresbetweenforgivingareaandabstemiousglebeareatocombineroadsideactualinstance.Itanalysesparametervehiclesoutsideofhighwaysaccordingtodataofspeedandsetsupmodelofroadsideclearzoneaccordingtophysicsdisplacementequation.Itcalculateswidthrangeofroadsideclearzoneandbringsforwardoptimizeshapeofitstmnsect.()Thepaperanalysesadaptabilityofdifferentforgivingsideditchesonthebaseoftrafficsafetyandporwardadviceofchoiceofsideditch.Itsetsupmodeloftypicalforgivingditch’scalculationalmethodofwaterpowerradius.AndthenitthroughthecomparisonofealeulationresultsofdifferentprofilesideditchesTheresultssuggestthatabilityofdrainageofarcsideditchsurpassdeltoidsideditch.()Thispaperaimsatcharacteristicofbreakawaytrafficsignthenstudiesitsbasicprinciple、conditionandrequestofsetting、essentialofdesignitprimaryputsforwardcalculatedanddesigntheoreticsofsupportslructureThepaperstudiesdesigncondition、setting’Sprincipleandmethodaswellastreatmentoftailandtransitionalmeasuresofroadsidebarrier.()Itappliesthepaper’SroadsideforgivingdesigntheoreticsandmethodandsystemicanalysesNardingChangZhoufreewayThepapersumsupitsmaterialapplicationforroadsidesafetyandhumanismideaofhighwaydesign.TheproductionCallhelpdesignerdesignsaferoadsidescientificandreasonableSOastoreduceroadsidehiddentroubleanddebaseseveregradeofaccidents.Thepaper’Sresearchhavesomedefinitetheoreticalandpracticalforfreeway’design.Keywords:ForgivingidearoadsidesideditchclearzonebreakawaytrafficsignroadsidebarrierII东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知除了文中特别加以标注和致谢的地方外论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本文所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名:!f堑日期:zg:L圯东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外允许论文被查阅和借阅可以公布(包括刊登)论文的全部或部分内容。论文的公布(包括刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名:讧导师签名:陋日期:掣第一章绪论.论文研究背景第一章绪论不同的年代、不同的高速公路建设时期设计指导思想不同。随着社会的进步、经济的增长设计理念亦不断发展。当前我国正处在发达国家所经历的公路“大规模建设”时期但是路侧安全的建设速度并没有跟上高速公路的建设速度。在高速公路建设还处于量的急剧增长阶段时如何吸取国外高速公路建设与使用的教训总结我们多年高速公路建设所积累的经验承前启后实现可持续发展这要求我们公路建设者在设计理念上必须实现飞跃。世纪年代美国道路工作者提出了路侧宽容设计理念【】】。该思想产生的初衷是:作为道路使用者在行车过程中发生驾驶过错不可避免然而其发生的驾驶过错不应以其生命作为代价应该为驾驶员行车过错提供宽容的空间与措施最终实现拯救用路者的生命或减轻受伤的程度。传统的公路设计主要是针对行车道行车道以外的路侧区因不作行车之用往往被忽视人们仅期望“行车道”有良好的性能。随着高速公路建设的发展道路的行驶安全成为高速公路安全品质衡量因素和制约道路建设发展的重要条件。发达国家道路交通事故已成为人类重要的“致死疾病”。国外发展经验表明国民经济快速增长时期交通安全问题及景观环境问题比较突出随着我国公路交通运输业和运输基础设施的建设和发展带来的环境和道路安全问题也引起了人们的高度重视。近些年来国外一些发达国家在研究和治理交通安全问题时把路侧安全放在了一个应有的重要位置。年月日全国高速公路总里程突破万公里。到年底高速公路通车里程达到.万公里。可见我国高速公路建设的速度十分迅速。另据公安部公布的数据自年以来我国每年死于道路交通事故的人数已都约为万人到年这个数值已接近万足以显示我国交通事故的严重性如图I.所示。looooo籁吾Ul】年份图全国道路交通死亡人数统计图无论是交通事故次数还是死亡人数或受伤人数公路所占比例都高于城市道路并且严重性程度更高。年我国公路上发生的交通事故占总数的比例为.%.而受伤人数和死亡人数所占比例则分别达到.%和.%o而在所有的公路事故中高速公路事故率大大高于普通公路。据年公安部统计:全国高速公路发生交通事故起死亡人每百公里事故率是普通公路的倍。表.H是中国高速公路与普通公路交通事故情况比较。东南大学硕士学位论文表.中国高速公路与普通公路的事故比较表事哉数死亡受伤公路里程事故率死亡率受伤率(起)(人)(人)(km)(起/km)(起/km)(起/km)高速公路ll.普通公路..全部公路...我国的道路交通事故中发生在普通干线公路上的约有%、发生在高速公路上的约有%是车辆是单车事故由此造成的重、特大恶性交通事故占该类事故总数的比例达%以上我国每年有/的死亡事故发生在车辆与路侧碰撞的单车事故中。年高速公路交通事故统计表明单车事故占“.蝌”。~上半年沪宁高速公路共发生道路交通事故起在所有的事故形态中撞击路侧固定物占总数的.%。在近年半的时间里沪宁路共发生起坠车事故这些事故都是由于桥梁护栏的高度不够而导致的【】。杨莉、黄开宇将潭耒、耒宜高速公路的某一时间段发生的交通事故进行了分类统计。耒宜高速公路变通事故分类统计表明路侧事故共起占总事故的.%潭耒高速公路交通事故分类统计表明路侧事故共起占事故总数的.%。据美国有关统计资料口愠示路侧事故在公路事故中占了大约%的比例就是说每人死亡事故中就有人死于车辆驶离道路的事故。年欧洲委员会就报道了.%的死亡是单车事故的结果如果事故局限于重大的交通事故那么则有%的事故是单车事故(SVA:SingleVehicleAccidents)is。这些数据说明了路侧环境在伤亡和严重事故中起了很重要的作用。如何在车辆驶出路外时或发生交通事故时尽可能降低发生的事故严重程度成为我们面临的巨大挑战。年月全国公路勘察设计工作会议提出了“六个坚持六个树立”的公路勘察设计新理念。其核心就是要实现“安全”、“环境优美”、“节约资源”、“质量优良”、“系统最优”的目标。在现阶段条件下高速公路设计要体现以人为本的目标驾驶人的过错不应以生命为代价宽容和人性化的路侧净区可降低交通事故的概率、减轻交通事故损失。美国的“宽容路侧设计理念”已经被全社会和全行业广泛接受制定了《RoadsideDesignGuide》取得了交通事故死亡率明显下降的效果同时路侧景观及对环境的破坏也明显改善。我国土地资源紧张“人多地少”的基本国情道路设计原则突出强调“减少占地”所以美国路侧宽容设计理念还不能完全与我国实际情况接轨但缓边坡、低路基的设计思想已经被普遍推广并采用。目前我国在高速公路路侧安全领域还未进行系统的研究还没有一套用于路侧安全评估和防护的方法。长期以来由于缺乏一套科学的设计方法指导随着我国经济的发展我国高速公路的路侧安全、景观、环保问题越来越明显。如何在宽容理念与土地节约理念之间合理的确定路侧的相关设计指标具有重要意义再者就是宽容性交通安全设施的研究在国内罕见对于解体消能交通标志设计的研究较少相关的产品种类更是缺乏。如何有效地开展高速公路路侧安全工作目前仍处于探索阶段尤其是如何针对我国资源节约型公路建设的特点构造我国的路侧安全保障技术体系、标准与技术方案还需要大量的实质性的分析研究工作。.论文的研究意义..提升公路设计理念在公路系统的长期运营过程中交通事故的出现是不可避免的。但是不管事故发生的原因如何对路侧进行宽容性设计是提高道路安全性的重要举措。宽容性路侧设计理念是允许犯错误的车辆驶出公路同时在引发严重交通事故的地方提供良好的路侧安全设计减少交通事故的发生或减轻交通事故的严重程度。它的应用对丁我国公路设计理念的提升具有重要意义。第一章绪论..提高路侧安全水平研究路侧安全保障措施指导道路设计能使道路更人性化更符合道路使用者的要求从而能一定程度上减少事故或减轻事故的严重程度提高道路服务的舒适性和亲和力从而提高道路的交通安全水平。另外道路的交通安全水平的提高一是大大减少了交通事故既减少了人员伤亡又避免了大笔的经济损失二是提高了道路的通行能力和使用效率为社会创造更多的财富。还可以使道路使用者的身心得到改善所以从这方面说道路交通安全水平提高既有经济效益也有着社会效益。.国内外研究现状..国外研究现状路侧设计作为整个公路设计的一个组成部分它是~个相对比较新的概念。世纪年代才成为公路设计中的一个备受人们关注的方面。年代以后路侧安全设计才正式与公路项目相结合。路侧安全设计也就是对路侧区域进行安全设计又称路外设计。宽容性路侧设计理念允许犯错误的车辆驶出公路同时在引发严重交通事故的地方提供良好的路侧安全设计。年美国农业部的W.H.西蒙森和R.E.罗耶在一篇《改善道路边缘》的文章中提到驾驶员驱车在山区公路上行驶产生害怕心理感到不舒适。其原因是到路边坡高、陡驾驶员坐在驾驶位置上看不见坡脚所致。这种盲点的出现使驾驶员产生心理上的危险感【】。美国始于世纪年代花费年时间进行完善和推广到目前已经被全社会和全行业广泛接受的“宽容路侧设计理念”。围绕交通事故“不应该以人的生命为代价”美国宽容路侧设计理念提出了“路侧净区(ClearRecoveryne)”概念并将路侧净区设计作为完整设计中的一个重要组成部分。经过余年实践路侧设计的宽容理念已被提升为美国交通设计标准中的一个组成部分其主要设计理念包括:移除障碍物将不可移除的障碍物设计成为可穿越型障碍物重新确定障碍物的位置减小被撞击的可能性使用恰当的碰撞解体装置降低碰撞的严重程度使用有导向作用和撞击消能装置的护栏来防护障碍物:不设突出的拦水缘石、不设不可逾越的边沟等。年美国公路研究委员会(HighwayResearchBoard)发表了一个关于护栏、路障、标志立柱的研究报告收录了许多w梁护栏、新型公路护栏和护栏支撑开发测试的论文II。年AASHT出版了被公路界被誉为圣经的{(HighwayDesignandOperationalPracticesRelatedtoHighwaySafety})首次将强调关注路侧设计的危险要素推荐许多适当的防护措施】。AASHTO在年发布T{(HighwayDesignandOperationalPracticesRelatedtoHighwaySafety))第二版其中提出了宽容路侧设计最初的基本理论将解体消能支柱作为宽容设计的具体实现写入了该设计手册。世纪八十年代除了继续研究护栏外美国研究人员开始注意路边邮筒和路侧排水系统对路侧安全的影响其研究成果仍在美国使用。年美国的NCHRP报告评价道路安全设计的一种标准文件要求为使得道路达到最高等级的安全程度道路安全设计者必须考虑使用符合检验标准的护栏系统、端部处治、防撞垫、可解体消能装置和其他一些硬件设施。它建立了一套完善的碰撞试验体系用以对各种安全设施进行检验和评价与此同时对原有设施进行跟踪评价并不断追寻更多的事故影响因素以增进对交通安全的理解。碰撞试验早在年代初期就在美国提出后来又经过了一系列的研究和升级最终形成了现在通用的NCHRP报告”“。美国公路与运输协会(AASHT)认识到协同合作的必要性年国家公路合作研究计划发起了针对路侧安全的研究“提高路侧安全的战略计划”。美国于年出版了《路侧设计指南》(RoadsideDesignGuide)并于年发行了第二版该书在路侧宽容设计理念的基础上对路基坡度、排水设施、交通标志、防撞护栏等安全进行分析东南大学硕士学位论文提出了公路设计应遵循的主要原则成为美国现在公路设计最重要的指导规范之一将之用于公路建设的实践当中取得了较好的运行效果。年为了阐明路侧安全问题美国公路合作研究计划(NCHRP)成立了人的路侧安全专家组其使命就是研究提高公路路侧安全的方法。其中有两大基本任务是:()防止车辆驶离道路后发生侧翻或碰撞路侧物体。当车辆侧翻或撞到路侧固定物体时事故的严重程度和死亡概率会大增。路侧斜坡和沟渠的结构要能降低车辆侧翻的概率路侧固定物体尽量减少.如果必须则加以防护。()当侧翻和撞击固定物体事故发生后尽量减少伤亡程度。另外路侧设置合理的防撞设施可以吸收撞击的能量降低事故严重程度。美国、澳大利亚等发达国家认识到交通事故的规律性和提高行为安全、车辆安全是项长期艰巨的任务他们认为线形设计和路侧设计对提高道路交通安全具有不同效果:线形设计可消除特定的比如交通事故宽容的路侧设计可降低偶然交通事故概率。年欧共体成立了RISERRoadsideInfrastructureforsaferEuropeanRoads项目对路侧基础设施设计进行了系统的研究【提出了“宽恕”理念和“自定义道路”的概念。现在欧、美、日等发达国家对于道路周边环境条件对交通安全的影响以及二者之间的关系已经从理论研究与分析转变成针对由道路条件引发的交通安全问题的工程保障技术研究。..国内研究现状目前我国对于路侧设计技术的研究还是很少路侧设计规范或指南也没有形成宽容路侧设计理念在我国也很少得到应用。由于技术标准与用地特征的不同中国长期以来并没有在规范的层面沿用路侧净区的概念年出版的《公路项目安全性评价指南》中提出在条件许可时宜设置路侧净区【”。我国现有公路的边坡基本属于危险的边坡“具体表现在:我国公路多采用高路基形式同时由于用地条件限制边坡坡度较大我国人口众多土地资源相对不足绿化率低为了提高绿化率大多数道路边坡上均种植树木当树木的直径大于cm时就会给驶离行车道的车辆带来危险。如何在资源节约型高速公路建设中引入宽容设计理念解决路侧边坡安全问题成为一个不小的矛盾。为减少公路用地我国公路普遍采用梯形或矩形排水沟车辆进入该形式的排水沟将陷入其内。对于新型的碟形边沟的应用还很少特别是对于可逾越的植草边沟的设计研究更是少有。我国关于道路交通标志所做的研究非常有限在国家”七五”攻关中作过一些静态标志视认性的研究目前一些标志的规范基本上是参照日本、美国的规范交通标志基本没有采用解体消能装置安全隐患十分严重。从年开始我国陕西汉中地区公路管理总段对道路进行外观改善和景观设计【”。这些路段路基砌有护肩带、边沟浆砌、边坡刷修顺适行车中使人产生舒适优美的感觉。年我国交通部制定颁发了《公路标准化、美化工程》(简称GBM工程)。年交通部颁布了《新理念公路设计指南》关于路侧边坡、边沟形式、护栏端头处理等路侧要素的设计提出要求与建议。年编制完成的第一部《道路交通标志和标线》标准开创了标志规范的先河使得原本混乱的标志设计变得有章可循。但是随着交通科技的发展以及交通复杂程度的不断增加这部标准存在的问题显现出来如标志设计的位置、尺寸、颜色等均需更详细的研究以满足交通的需求。年以来北京深华达交通工程技术开发有限公司在昌平修建了大型车辆碰撞实验场针对高速公路建设上的实际需要系统地开展了新型安全护栏的实验研究。年交通部公路所唐垮诤【从对我国高速公路上使用的三种路侧护栏的碰撞性能进行分析从护栏的设置依据、形式选择、设置细节等三个阶段分别阐述了路侧护栏设计中应考虑的因素。年月月交通部公路科学研究所及路士安科技有限公司在北京联合举办了《道路交通安全技术》专题培训。期间来自美国联邦公路管理局的资深专家Stephens先生对宽容设计如何在路侧设施当中的应用作了深入细致的讲解。苎二兰堑堡年交通部公路科学研究所唐净璋研究员在《标志设置的路侧安全性考虑及对策》一文中详细阐述了解体消能设施的分类作用原理以及相关的设置影响因素和性能评价方法“”。唐玉斌张俊岭分析了汽车与公路指示牌立柱碰撞事故中车辆受损的原因提出了碰撞后快速脱离的新型指示牌立柱并利用有限元方法对汽车碰撞指示牌立柱进行仿真模拟试验。根据试验i正afl新型指示牌立柱能够在碰撞过程中通过剪切铆钉的方式来实现立柱与底座的分离能够在碰撞中减少车辆和乘员的的损伤程度。年兰剑李长城对断裂型基础可解体立柱的理论进行了分析并做了实验模拟运用艾氏冲击试验方法设计出符合解体要求的带有半“v”型环周切口的特殊螺杆。年通车的宁常高速公路首先将路侧宽容设计理念运用到高速公路的设计上低路基缓边坡、多种排水方式以及新型护栏的应用淋漓尽致的体现了宽容设计思想。虽然我国在路侧结构与空间的研究和实践上也取得了一定的进步但从整体水平上与国外相比仍然存在很大的差距。如何在保证公路建设发展的同时相应的提高公路交通安全水平做到安全、环保、经济、舒适完善和补充《公路工程技术标准》、《公路设计规范》中的公路横断面设计要求特别是对净空区、边沟、交通设施杆柱、路侧护栏等路侧安全做出具体的规定这在当前的大规模公路建设中显得尤为迫切。路侧宽容设计理念还是一种相对较新的设计理念在高速公路设计中很少得到应用距离形成较为成熟的技术标准尚需时日而且我国土地资源缺乏可供高速公路使用面积非常有限路侧安全设计及其优化更为困难。.问题的提出第一现行设计规范与方法的不足。我国现行的设计规范与方法对于路侧设施的设计的规范性、合理性等方面存在诸多问题往往关注较多的是其功能性而忽略其安全性导致了边沟、护栏等设施的安全隐患突出。第二路侧安全问题突出。我国长期以来没有把公路路侧安全当作重点研究内容尚没有对路侧事故特点与路侧防护方法进行过专项系统研究在路侧安全方面还存在许多问题。第三路侧宽容设计理念应用较少。由于我国的国情特点与土地资源紧张状况可供道路使用的面积非常有限宽容设计理念在我国很少得到应用。如何引入宽容设计理念建立资源节约型公路路侧安全保障技术具有重要的理论意义与现实意义。第四路侧设计技术系统性研究不足。我国高速公路在近年得到高速发展但由于基础薄弱路侧设计系统性研究不够。即使存在路侧宽容设计也只是针对某一要素进行路侧各要素综合设计的系统性并没有在路侧中得到体现。.论文主要研究内容l、数据采集与分析结合与年江苏省交警部门所采集到的原始数据从宏观统计分析的角度对高速公路公路的路侧事故规律进行了深入剖析着重对沪宁、宁通、苏嘉杭王条高速公路的安全事故资料进行了统计与分析得出了路侧事故数的比重、事故等级以及路侧事故形态分布特性并结合文献资料分析了路侧安全问题以及边坡高度、坡度路侧结构物与事故的相互关系。、路侧净区设计结合我国路侧实际情况提出宽容理念与土地节约理念的协调性措施依据国内高速公路的运行速度数据分析汽车驶出道路的各个参数运用经典物理学匀变速直线运动的位移方程建立我国路侧净区计算模型计算出净区宽度范围在此基础上提出净区横断面的优化形式。东南大学硕士学位论文、宽容理念下的边沟排水设计从利于交通安全的角度分析不同形式宽容性边沟的适应性提出了边沟选型的建议得到了典型宽容性边沟水力半径计算方法。然后结合工程实例对三角形边沟、流线形边沟以及矩形盖板边沟进行水力计算与形式比选验证所提出的弧形边沟的排水能力优于三角形边沟的排水能力的结论。、解体消能交通标志设计分析分析我国现有交通标志与解体消能交通标志区别证明解体消能交通标志在减轻事故严重度方面的优越性:通过对国外资料的分析归纳和解体消能标志的结构特点分析探讨解体消能标志的设计标准讨论解体消能交通标志的设置条件再通过材料力学与结构力学的知识以及我国现有交通标志的计算理论初步提出解体消能支撑计算和结构设计的方法。、路侧护栏设计分析和归纳护栏的基本原理、功能和分类在此基础上系统总结护栏的设置原则、设计要求、设计条件、形式选择的因素等设计理论体系。结合路侧宽容性要求研究护栏的端部处理以及护栏过渡段的处理强调路侧护栏设置的规范性与合理性。.技术路线论文研究的技术路线以理论分析、事故资料、设计资料为基础以结合路侧安全设计体现应用性为原则。l、以理论分析为基础。通过分析国内外高速公路路侧安全、路侧要素设计的相关文献资料采用归纳一演绎一归纳的研究方法选取路侧要素设计作为研究的重点。、以事故资料、现场调查资料和设计施工资料为基础。通过江苏省几条高速公路事故资料的采集和京津塘高速公路的事故资料分析事故形态的分布规律及路侧要素的安全性。、以结合路侧要素设计体现应用性为原则。从路侧安全的关键问题入手应用交通安全学、物理学、结构力学和材料力学等理论来描述路侧要素的设计方法设计要求从而确定路侧要素的设计指标设计条件等技术体系。本章小结路侧安全设计以及宽容理念的应用在路侧安全对策方面具有重要的作用。本文在追溯国内、外类似研究状况的前提下分析了课题研究的背景和意义提出了本论文具体的研究方向与内容描述了课题研究的内容和技术路线归纳了课题研究获得的主要成果。第=章路侧事故资料统计与分析第二章路侧事故资料统计与分析据公安部每年发布的交通事故白皮书对.年路侧事故(仅含翻车、坠车和撞固定物种形态的事故)进行统计一【将路侧事故数比重和路侧事故造成的死亡人数比重数据制图(如图)路侧事故约占总数的%但却造成了约%的死亡人数相比较而言路侧事故严重性较高。另据不完全统计在次死亡人以上的重特大恶性事故中由于车辆冲出路外坠落陡崖或高桥的路侧事故约占重大恶性交通事故的一半。由此可见进行科学的路侧设计减少路侧交通事故对于改善道路的安全性缓解当前交通安全所面对的严峻形势(特别是造成群死群伤的重、特大交通事故)提高我国公路交通安全总体水平具有重要意义。V栅筮年年年图.年路侧事故数与路侧死亡人数比重分析为进一步了解路侧事故规律的特点本文结合与年江苏省交警部门所采集到的原始数据从宏观统计分析的角度对高速公路公路的路侧事故规律进行了深入剖析以期能够为广大工程技术人员和路侧安全整治工程的决策者提供参考。本文分析所采用的数据全部来自交警部门的交通事故处理原始记录或案件卷宗或事故台帐事故记录详细多数记录含有简要的案情描述这为路侧事故的甄别提供了依据:此外此次采集的数据含有大量的简易程序处理事故记录(通常为轻微事故)这使得采集的数据更全面遗漏的事故数更少确保分析出的事故规律更可靠、准确。然而利用这些数据分析出的规律与采用公安部交通事故白皮书数据得到的结论有较大差异。.路侧事故定义由于此项研究是针对特定的事故类型即路侧事故路侧事故的筛选是最为复杂和耗时的一步。在路侧事故筛选的过程中首先需要明确的是路侧事故的定义及其特征。路侧事故”是指车辆驶离行车道侵入到路肩或路肩以外的区域与护栏、行道树、车辆、行人、标志设施杆柱等或与其他坚硬危险物发生碰撞的事故也包括翻车、坠入悬崖、深谷或水体和穿过对向车道驶向路肩及以外发生的事故。除与行车道以外的静止车辆或正常行驶车辆间的碰撞外路侧事故通常为单车事故。由上述定义我们可以发现路侧事故的特点根据其特点可进行路侧事故的判定”。)发生位置:行车道以外通常为路肩或路肩以外红线以内的区域。)车辆构成:通常为单车事故即表现为单车受损或乘员受到身体伤害但不排除单车事故的诱因为其他车辆比如较多的路侧事故是由避险行为造成的。)事故形态:路侧事故形态多表现为车辆与路肩上或路肩以外的各种坚硬危险物的碰撞此外还包括侧翻、坠车等。东南大学硕士学位论文.分析数据总体情况本项研究数据来自江苏地区包括沪宁、宁通、苏嘉杭条高速公路的交通事故资料以及江苏省高速公路交通事故的总体资料事故统计年份集中在~年。采集的数据是道路交通事故的总体资料对于路侧具体的事故类型比如撞击护栏、碰撞交通标志、驶入边沟等具体路侧事故形态未做统计主要从宏观角度定性的分析事故资料与路侧要素的相关性并且参照文献资料对比分析。.事故规律统计..车型从路侧事故的肇事车型分析通常小客车约占%~%大货车约占lO%~%。分析其原因:小客车速度快驾驶员在超车或避险过程中容易发生措施不当的事故如方向盘打过。另外小车以较高速度通过湿滑路面时也容易引起侧滑的事故尤其是在弯道处车辆转弯需要更大的横向力时。大车重心高在弯道处易发生侧翻事故另一方面制动距离增大或刹车失灵也是重载或超载货车发生此类事故的主要原因。需要指出的是:由于每条道路都可能在主要功能、服务范围、线形条件、交通量、交通构成、路侧特征等方面存在差异因此肇事车型构成也不尽相同。..事故等级表l给出了条高速公路的事故等级分类统计结果就总体情况而言道路事故中一般事故所占比例为.%可见事故主题是以一般事故为主特大与重大交通事故无明显差异。在两年中没有发现轻微事故特大与重大交通事故在高速公路事故中占有相当的比例这也是高速公路交通事故的一个特点。表.沪宁、宁通、苏嘉杭高速公路事故等级所占比例另一方面事故形态决定事故后果在这等级事故中路侧事故所造成的事故程度是相当严重的。撞固定物事故形态两年间造成了起特大事故起重大事故起一般事故无轻微事故由此可见路侧安全问题的严重性。所以从统计资料可以看出传统道路安全研究只重视“路内”而不重视“路外”的做法是极不科学的。图就是路侧事故等级起数与总的事故等级分布情况。对于路侧事故来说还包括撞静止车辆翻入路侧边沟驶入边沟事故等由此类推可以看出路侧事故等级是相当严重的。第二章路侧事故资料统计与分析器”~~~o~~一~’一~Ⅻ妇E瑚疋g键一总体事故ii穗l黉i一一爨弧酒鹣一墨l墨。~~圈一一。i蘩一~.铡..事故形态分布特大重大事故等级一般轻微图年间江苏省高速公路事故等级起数交通事故的形态分布也称为交通事故的类型分布是指正面相撞、侧面相撞、尾随相撞、撞固定物、对向刮擦、同向刮擦、碾压、翻车等各种形态的交通事故在所有交通事故终的统计特征。通过对交通事故的形态分布特征的统计分析可以帮助搞清各类交通事故的发生和造成损害的原因并有针对地研究和采取各种交通安全防护措施。为路侧结构物的合理设置提供依据也使得路侧安全保障措施更具有针对性。欧洲安全道路路侧设施项目对欧洲七个国家(奥地利、芬兰、法国、荷兰、西班牙、瑞典、英国)起单车事故进行统计分析%的事故是车辆撞击路侧物体表.就是撞击路侧物体的事故比例。表.路侧设施的事故统计数据分布所占事故比重(%)事故形态的等级所占比重(%)撞击物体全部损失死亡重伤轻伤树ll杆柱I护栏.边沟其他自然物体.I其他人造结构物.ll其他未知孙小端川等人对京津塘高速公路事故特点进行了统计分析表明路侧事故占事故总数的.%主要表现为边沟事故、撞击护栏事故、撞击其他固定物事故并且每起事故死亡人数所占比重很高如图所示。OOOOOOO耧霉辐静东南大学硕士学位论文图京津塘高速公路路侧事故特性笔者通过和两年间沪宁、宁通、苏嘉杭三条高速公路上交通事故资料从事故形态方面来分析这两年间三条高速公路交通事故的统计资科并且也对江苏省的高速公路事故形态进行了统计见图、图所示其中横轴数字"分别代表尾随相撞、撞固定物、侧面相撞、其他、同向刮擦、翻车、正面相撞、碾压九种事故形态。^印孳璺盏妊骝辑赫事故形态图年江苏省高速公路事故形态比重分布尾随相撞撞固定物侧面相撞翻车其他同向刮攘正面相擅碾压事故形态图年高速公路事故形态起数分布沪宁路由于统计资料的记述比较清晰所以从统计资料上来看其他不明的事故形态事故次数较少事故形态以追尾事故为主从图中可以看出撞固定物大约占全部事故的.%。这与道路的横断面形式是有很大关系的。因为沪宁路有中央分隔带在很大程度上避免了同向刮擦和对向刮擦其中正面相撞很大一部分原因是由于外地驾驶员不熟悉路况走错路而违章掉头引起的宁通高速帆隅溉砉慨|霉辨镪摊咖咖螂咖咖啪枷伽瑚。第二章路侧事故资料统计与分析公路事故形态分布与沪宁路的事故形态分布类似苏嘉杭高速公路事故形态分布尾随相撞占绝对比例侧面相撞、翻车、其他事故等差别不大。对于江苏省和年两年间的交通事故分布形态从图中可以看出追尾事故占最大比例撞固定物事故形态比重约为.%也占了较大比重翻车事故占.%。虽然翻车事故比重不大但引起的事故等级却是非常高的要引起足够的重视。路侧事故以撞固定物为主并且翻车事故、其他事故这三类事故形态中有一部分也为路侧事故所以就统计资料而言高速公路路侧事故约为%而且事故等级是相对严重的。很多路侧要素的设置影响到路侧事故形态的分布这就提醒设计人员有针对性在高速公路的设计、管理阶段对不同的固定物采取不同的办法可以移除、修正或保护。..驶出方向从驶出方向的角度分析右侧事故占绝对比例可见路侧安全改善的重点仍是右侧路肩以外的区域。.车辆侵入路侧原因分析车辆侵入路侧这一类型的原因在人的方面包括:司机疲劳驾驶或注意力不集中、超速、酒后或药后驾车:在车的方面包括:车辆设备老化零部件失灵在路的方面包括:道路抗滑性能低视距不足安全设施不齐全等:在环境方面包括:雨、雪、冰使道路太滑能见度低等。以京津塘高速公路的事故资料为例车辆侵入路侧的原因主要为人的因素。表现最为明显的是疲劳驾驶、占道行驶、右侧超车以及不规范的停车行为。车辆驶出路外造成极其严重的后果主要是由于路侧设施存在的种种不足。从我国几条高速公路的事故统计资料可以看出路侧事故类型以撞固定物为主而撞固定物又主要表现为撞击护栏、边沟、边坡、以及路侧固定物等设施。总结起来影响路侧安全的关键要素归纳如下:l、路侧防护设旅等级、类型与路侧特征不相符如:安全防护设施设置不当或防护能力不足、路侧边坡边沟设计不规范不合理存在较大的安全隐患、路侧净区没有保证从道路实际调查情况看我国还没有路侧净区的概念、护栏端头与护栏过渡段未进行特殊处理、高速公路几乎未设置解体消能设施或者交通标志的设置条件、设置原ⅢⅡ存在着不合理性。.路侧要素与事故关系分析()边坡高度与事故的关系陈乐生“”等人通过研究得出边坡高度在lOm以下的死伤率明显低于lOm以上的死伤率每起事故死伤人数随着边坡高度的增大而增大说明高边坡路段更容易造成群死群伤。我国高速公路路堤平均高度是.米左右边坡基本上为l:O.~l:.由于路基较高边坡较陡一旦发生翻车事故翻车事故所造成的死亡率高于道路交通事故的平均死亡率因此事故比较严重。因此在设计中要尽量避免翻车事故的可能性即慎重考虑高路基的选取问题。在高速公路上行车速度很快一旦车辆失控冲出护栏就会造成严重的事故。()边坡坡度与事故的关系事故中的边坡坡度与乘员伤亡的资料难以得到因此这里仅定性分析。不同的边坡坡度对车辆翻落时的速度有影响根据力学知识边坡坡度较小时车辆自重沿坡面的分力较小车辆下移的较小直到停止:当坡度较大时车辆自重沿坡面的分力较大车辆下移的速度逐渐加快直至翻滚到坡底或受到其他阻力时才能停止因此坡度越大对乘员的伤害越大。与边坡高度相比坡度对伤亡的影响应该更大因为坡度影响着车辆下滑和翻滚的速度和车辆受冲击的烈度。I东南大学硕士学位论文笔者从理论的角度研究边坡坡度的安全临界点。对于静止在边坡上的车辆来说下滑力为mgsin口摩擦:OYogmg。口当车辆开始滑移时msingmgcos由此可以得知当mg口一盯/atanof时车辆开始失稳就是危险边坡的临界值。而对于草皮边坡而言摩擦系数一般为.。所以反算坡度i为l:。根据计算机模拟和实验口”对小汽车:的路基边坡是不引起翻车的I临界值。但在l:的路基边坡上不能实施对失控车辆的恢复控制当有固定物(树木、桥墩等)坐落或邻近该边坡时具有潜在的危险性。据《美国公路手册》边坡坡度可以划分为三种情况:可恢复的不可恢复的危险的。可恢复坡度是l:或者更缓的坡度。不可恢复坡度通常介于l:~l:之间是可以被横越的但是驾驶员驶到坡底的时候将会刹不住车或者不能容易地返回到道路上去。危险坡度通常情况下陡于l:很容易引起车辆翻车的坡度。边坡的高度与坡度未必是引起车辆发生的事故的原因但是与事故发生的严重程度特别是驶出路外以及翻车事故的严重性是存在相关性的。()路侧构造物与事故的关系路侧构造物主要是考虑车辆碰撞的路侧交通设施或车辆翻下边坡时有可能撞到边沟等的构造物这类结构物引起的事故一般为撞固定物事故该项要素的伤亡关系难于比较应结合实际情况来考虑。上文统计分析已经表明路侧事故主要表现为撞固定物事故所以路侧安全设施形式以及防护设施类型与级别都与事故的后果有着相关性。但并不是所有的这些固定物都是危险的要视物体距行车道边缘的距离、物体的尺寸大小等具体确定。只能说路侧护栏、中央分隔带护栏、标志杆柱、边沟是潜在的危险物。文献【】表明路侧潜在危险物特性如表.所示。表.路侧潜在危险物直径危险的撞击速度危险物备注(m)(km/h)树木或树桩>O.>O.在某些国家照明杆柱>.路侧标志杆柱>.路侧岩石管道端头护栏端头从表能够看出路侧岩石、管道端头、护栏端头都是潜在的危险物而不管撞击的速度是多少。高速公路行车速度更大直径为.m的树木的危险性同样适用于我国所以对位于路侧净区内的岩石、树木、护栏端头等要移除或保护。()路侧净区与事故的关系年美国Stonex研究认为在路侧为平坡的情况下e/一%的车辆能在行车道边缘m的范围内重新获得控制。我国由于土地资源紧缺不可能按照美国的标准。但是路侧净区作为降低事故率的一种有效方式我国目前正在开展路侧安全净区的定量化研究。。。下面参照欧洲标准给出净区宽度与事故减少的关系如表.所示。表.净区宽度与事故减少的关系事故减少百分率(%)净区宽度(m)直线段曲线段llO.第二章路侧事故资料统计与分析从欧洲资料可以看出不管是在直线段还是在曲线段随着净区宽度的增加事故率明显减少。应该说这种情况在我国也具有适应性增加路侧净区同样能够减少我国的交通事故在沙漠地区或人烟稀少的荒芜地区可以考虑增加净区宽度。本章小结本章主要对沪宁、宁通、苏嘉杭、京津塘条高速公路的安全事故资料进行了统计与分析着重对事故形态分布进行了归纳与分析得出了路侧事故数的比重、事故等级以及路侧事故特征并结合文献资料分析了路侧安全问题以及边坡高度、坡度路侧结构物与事故的相关性得出:)高速公路路侧事故车型以小车为主事故等级主要为一般事故特大与重大事故也占有相当比例。)高速公路路侧事故形态主要表现为撞固定物翻车事故也占一定比重路侧事故比重约为%。)我国路侧安全问题主要体现在边坡、边沟设计的安全隐患路侧净区没有保证:护栏端头未进行特殊处理高速公路几乎未设置解体消能设施。)边坡高度越高。危险程度越大与高度相比坡度对事故的影响更大因为坡度影响着车辆下滑和翻滚的速度和车辆受冲击的烈度。东南大学硕士学位论文第三章路侧净区设计研究传统道路设计大多只是满足行车的要求对于防止事故发生考虑不够。路侧净区是一种理想的路侧安全环境建立路侧净区是防止路侧事故最为有效的措施也是宽容路侧设计理念的本质体现可以使不慎驶出路外的车辆能够自行驶回行车道。国内外研究经验表明设置路侧净区有利于减少交通事故频率、降低事故严重程度。美国在世纪年代早期随着州际道路和其他道路开始投入使用道路上事故的特点开始改变碰撞类型不再是车辆间的正向碰撞或刮擦而是车辆驶离道路撞到路侧的树木、桥墩、交通标志管线、沟渠和其他道路设施上。年AASHTO出版的《道路设计、建设、管理和运营中的安全问题()》p中指出:“为保证安全依据具体路段的实际情况设置无障碍的可返回区域是必要的。研究表明高速公路直行道路边缘外侧设计m或更宽的无障碍区域可以为%的失控驶离道路的车辆返回道路提供空间”。多数道路管理机构在道路外侧特别是大交通量道路外侧设置m宽的可返回路侧净区并移走、重新设置、重新设计或用护栏或防撞垫来防护路侧净区内的障碍物。然而很快出现了一些新问题在一些边坡坡度大的位置车辆会驶离直行道路更远的距离m的可返回区域依然不够安全而在多数交通量低、车速慢的道路上m的可返回区域则过于浪费从工程、环境和经济的角度来讲都是不合理的。对于我国设置m的路侧净区显然是不切实际的宽容性路侧净区设计与我国土地资

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