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道路规划设计 那些容易被忽视的交通工程理念

本站     2019-3-25 10:40:46    

实际上,道路的规划、设计是否合理,和交通工程中的一些基本理念的应用是否得当有密切关系,但这些基本理念往往容易被忽视。今天,交通言究社邀请公安部道路交通安全研究中心特约专家、浙江省交通规划设计研究院教授级高工郭敏,通过几个案例来讲讲其中涉及的交通工程基本理念以及相关应用。

案例一:大货车右转撞倒电动车

我们先来看一起与大货车相关的事故 ↓↓↓

动图中,打算左转的小汽车驾驶人在进入交叉口后一直在犹豫,先是往前行驶了一段距离,而后突然停止并开始倒车。小汽车驾驶人为什么倒车?因为有一辆直行大货车正在快速驶来,随即又有一辆右转弯的大货车驶来。此时,悲剧发生了,右转弯大货车撞倒了一辆与其平行行驶的电动车……这起事故中涉及哪些交通工程基本理念呢?

1.可穿越车头时距

上述事故中小汽车驾驶人在转弯时为什么会犹豫?这里涉及交通流理论的一个理念,即可穿越车头时距。具体来讲,可穿越车头时距是指可供车辆或行人安全穿越道路所需的间距。在双向多车道或双向两车道,且没有中央分隔带和信号控制的道路上,车辆需要多长时间才可以安全穿越道路?驾驶人又需要做出哪些判断呢?

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如图1所示:A车到达路口停止线后,驾驶人一般会观察左右两侧车辆,并需要判断两侧的可穿越车头时距,只有当两侧同时具有可穿越车头时距时,车辆才能安全过去,但同时做出判断会很困难,尤其在车流量达到一定程度时。在图1中的交叉口,A车驾驶人无法判断是否有足够的可穿越车头时距。

图1中的A车如果要左转需要多长时间呢?一般来讲,小客车左转需要6~7秒,车长不大于10米的大货车左转需要7~8秒。如果需要穿越多条车道,每增加一条车道,小客车左转的时间就会增加0.5秒,大货车左转的时间会增加0.7秒。

此外,A车在左转的过程中,会与左侧直行而来的车辆形成一个斜角,当斜角越来越小时,A车与左侧直行车辆基本上是面对面的行驶,彼此很难判断间距是多少。如果A车驾驶人此时面对直行过来的车辆不是小车,而是大货车,就更容易产生恐惧感了。同时,A车在左转过程中也很难判断其右侧车辆的情况。在上述事故案例中的小汽车驾驶人看到直行的大货车驶来时,感到害怕而选择倒车,这也说明这个路口,在目前阶段采用的交通控制方式并不合理。

同样,可穿越车头时距这一理念也适用于人行道的规划、设计。如图2-A所示,如果行人要穿越这条没有中央分隔带的道路,需要同时判断左右两侧的安全距离,如果在车流量很大时穿越会非常危险。而图2-B中的道路虽然也是双向的,但是对穿越道路的行人来讲,安全性相对高于图2-A,因为行人在穿越道路时只需判断来车一侧的距离即可。


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2.视距、视区

驾驶人在行车中需看清道路前方及周围的情况。驾驶人眼睛能够看到车辆前方的距离通常称为“视距”,眼睛能够看到的宽度通常称为“视区”。视距要看的够远,视区要看的够广,两者同时满足才能实现安全驾驶。

图3中的大货车驾驶人在驶近路口时应该看什么?又能够看到什么呢?我们希望大货车驾驶人能够看到图中标注的7个对象。但实际上他能看到吗?

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我们都知道大货车存在盲区。所谓盲区,就是驾驶人位于正常驾驶座位置,因其视线被车体遮挡而不能直接观察到的那部分区域。图4中标注的灰色区域就是大货车的4个盲区。

4.webp.jpg图4:大货车盲区示意图

在这一事故案例中,大货车驾驶人看不到图5中标注的阴影区域,这也是大货车正常行驶的盲区。

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同样,由于盲区的存在,大货车驾驶人也看不到图6中的小汽车、图7中的自行车骑行者。

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那么,大货车驾驶人在看什么呢?如图8所示,大货车驾驶人在行驶过程中会看车辆的行驶轨迹方向,即图中的阴影区域。在沿着行驶轨迹转弯的过程中,有经验的大货车驾驶人会观察车辆左右两边情况、打开车窗听周围的声音等,而没有经验的驾驶人基本上是顺着行驶轨迹直接转弯。

8.webp.jpg图8:大货车驾驶人的视区

行驶中的小汽车存在盲区吗?如何通过改变驾驶人的视区来避免盲区带来的危险呢?我们再来看一张国外的道路设计图:图9-A中蓝色小汽车与自行车并行,在运动状态下,很多小汽车驾驶人容易忽视、或无法清楚地观察到自行车的骑行轨迹。但是,如果自行车骑行者在小汽车行驶轨迹的斜前方,如图9-B所示,驾驶人就很容易看见了。道路的缘角处理、渠化设计扩大了小汽车驾驶人的视区范围,同时也扩大了自行车骑行者的视区范围,使骑行者可以看见旁边的小汽车以及行人怎么走,让他们能够互相看到彼此(图9-C、9-D)。

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此外,渠化设计后的道路也在机动车和自行车之间建立了一个缓冲隔离区域。这种隔离对小汽车的作用可能不明显,但对存在内轮差的大货车的作用却非常明显,可以阻挡大货车侵入非机动车行驶区域;还可以促使自行车骑行者减速,以免其直接冲向前方(图10)。

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3.施工作业区的路权分配

我们再回到上面的事故案例中,如图11所示,事故现场的施工作业区设置也不合理,对事故发生也存在一定影响:一是导致非机动车没有行驶空间;二是改变了大货车转弯的位置;三是吸引了大货车驾驶人的注意力,大货车驾驶人行驶到此处时,注意力几乎都集中在作业区,容易忽视其他需要关注的事项。施工作业区的设置首先应该为行人、非机动车提供行驶空间,同时要为其安全行驶建立安全路径,比如减少机动车的行驶路径,不阻挡非机动车的行驶路径,这样才能保障行人、非机动车的路权。

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4.道路使用者特征

我们在事故分析中,通常对道路使用者特征分析的较少,实际上了解道路使用者的特征很有必要,如货车转弯半径是多少?行驶速度是多少?遇有突发情况时的紧急制动距离是多少?雨天会不会漂移……建设道路是为道路使用者服务,如果不了解道路使用者特征,道路建设就无法做好。

图12中是一辆与事故案例中肇事货车类似的单厢货车,该车车长9.14米,转弯时最宽的位置需要4.57米。 那么,从图中单厢货车的转弯行驶轨迹来看,中间区域特别宽,这就是我们常说的“内轮差”。所谓“内轮差”就是车辆转弯时因前、后轮行驶轨迹不同,使得前轮转弯半径与内后轮转弯半径产生的差值。由于“内轮差”的存在,货车在转弯时,内后轮往往会侵入非机动车道或人行道,严重威胁非机动车、行人的安全。

12.webp.jpg图12:大货车的右转半径示意图

我们再来看图13,大货车转弯时的车轮轨迹几乎是紧挨着人行道的,如果要避免碰撞内侧非机动车、行人,就要从外侧沿较大的转弯半径行驶。

13.webp.jpg图13:货车转弯时的“内轮差”示意图

我们要充分了解和分析道路使用者的特征,并在道路规划、设计阶段就要根据其特征考虑如何避免一些问题带来的危险。比如针对货车转弯时存在“内轮差”问题,在道路的宽度、人行道转角等设计上,就要留出更大的空间来保证非机动车、行人的安全。

案例二:城市化地区的公路

我们看图14会觉得这一地区可能是镇、乡,也可能是一个相对城市化的地区。如图所示,这一路口有7条支路接入,这就导致这里必然会成为事故多发地。为什么呢?

14.webp.jpg图14:城市化地区的公路

1.无法判断该区域是城市还是农村,不了解道路使用者的出行模式

图中区域究竟是城市还是农村,这是第一个要解决的问题。城市和农村的道路使用者有不同的居住方式、生活方式以及出行方式。目前我们没有统一的判断标准来确定图中区域究竟处于城市还是农村,无法判断当地道路使用者的出行模式,也就无法确定应该按照城市道路标准还是应该按照农村道路标准建造道路。如果在这样的情况下,盲目建造道路,与当地道路使用者需求不匹配,就会带来极大安全隐患。同样,针对道路存在的问题,也很难提出针对性的解决方案。

2.存在级差较大的道路直接连接的问题

图14中这样的交叉口, 无论在道路设计、交通控制还是路权分配上都存在很大的问题,主要是因为在没有考虑周边路网、道路宽度、交通流量等条件的情况下,就将7条支路直接接入主干道。周边接入的支路的等级与主干路等级相差较大、速度相差很大,且接入的支路繁多,使主干道路上的车辆驾驶人难以看清支路上是否有车辆进入主路。将级差较大的道路直接连接会导致路网结构不合理,从而带来安全隐患。

对于这样的交叉口,同时考虑该区域又处在城市化过程中,应及早对路网进行必要的改善。改善思路可以从以下几方面入手:最多只能四路交叉,多出来的支小路应该在路网中归并;考虑到主干路距离生活区过近,可对干线等级进行评估,必要时可对主干路进行降级,调整横断面路权分配;在横断面的路权分配上要充分考虑道路使用者的类别和数量,给周边的行人、非机动车必要的路权,减少机动车车道的宽度。

案例三:城市畸形交叉口

图15中是一个畸形交叉口,图15-A为原来的路口设置。该交叉口存在的问题是驾驶人在这里不知道该如何行驶。图15-B是对该交叉口进行简单处理后的效果示意图,这种处理方式可能并不完美,但至少可以让驾驶人知道如何行驶,并同时能知道其他驾驶人会怎么行驶。

道路使用者既要知道自己该往哪里走,也要知道别人会怎么走。交通流线越简单,越有助于驾驶人做出准确的判断,也就会让驾驶更安全。大道至简,是交通工程设计的一个基本理念,不是设计者、管理者的“简”,而是道路使用者的“简”。

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案例四:危险的城市快速路互通式立交

图16是一个城市快速路互通式立交示意图,但这个城市快速路实际上设计的像主干路。为什么这样说呢?

16.webp.jpg图16:城市快速路互通式立交示意图

图17是从图16中单独截取的交织区示意图。我们来分析一下这个交织区:交织区域长度只有80米,车辆从左往右行驶会经过出口、入口、交织区、出口、入口。如果这条道路的设计时速是80公里/小时,整个交织区域的长度为200米左右,那么,驾驶人需要在十几秒内驶过出口、入口、交织区、出口、入口,他们来得及观察路况并采取措施吗?如果驾驶人来得及采取这一系列措施,我们可以推算出车辆在这个区域的实际行驶速度达不到80公里/小时,可能只有40公里/小时。在这样一段道路上行驶,驾驶人一般会做两个选择:减速和变道,而频繁的减速和变道就会带来主线拥堵,甚至会引发交通事故,所以说这个交织区不是堵点就是事故多发地,甚至两者兼具。

17.webp.jpg图17:交织区域示意图

驾驶人开车上路,无论是停止还是转向,都需要有发现(P,Perception)、判断(I,Intellection)、决策(E,Emotion)、执行(V,Volition)的过程(PIEV),这个过程需要时间。而在分合流和交织区的通行,对驾驶人而言需要的判断时间更长,操作更复杂。那么,应该如何保证驾驶人在行经分合流和交织区时畅通、安全呢?在许多互通设计手册里,会对每个节点间的间距提出最短间距要求;在一些道路通行能力手册里,还会对交织区最外侧车道的通行能力提供算法,以及计算对其他车道的影响;在交通流理论里,还有机动车变道带来的冲突的分析模型。那么,像这种图17这种情况应该如何处理呢?应该在外围设置一条集散路,让慢行车辆分离出去,减少交织,提高通行效率(图18)。

18.webp.jpg图18:交织区的处理方式


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