道路设计原理及安全评价方法.pptx

道路的历史道路的历史1906年修建第一条公路（广西友谊关年修建第一条公路（广西友谊关龙州）龙州）1949年全国公路通车里程仅年全国公路通车里程仅8.07万公里万公里1959年达到年达到50多万公里多万公里 1978年底达到年底达到89万公里万公里 1999年，全国公路里程达到年，全国公路里程达到135万公里万公里 2001年底，全国公路通车总里程为年底，全国公路通车总里程为169.8万公万公里，居世界第四位里，居世界第四位 2002年底，全国公路总里程达到年底，全国公路总里程达到176.5万公里万公里 2007年底，全国公路总里程达到年底，全国公路总里程达到357.3万公里万公里我国高速公路的建设我国高速公路的建设1988年，我国第一条高速公路沪嘉高速公路(185公里)全长375公里的沈大高速公路和143公里的京津塘高速公路1999年底，全国高速公路通车里程已达11605公里。2001年底，全国高速公路里程达到1.9万公里，超过了加拿大，仅次于美国，居世界第二位。2007年底，全国高速公路里程达到5.3万公里。道路运输的特点道路运输的特点铁路、公路、水运、航空及管道“要想富，先修路”，“公路通，百业兴”“点到点点到点”道路设计内容道路设计内容几何设计几何设计：平、纵、横。结构设计结构设计：路面、路基、桥涵、隧道等工程实体的设计人、车、路、环境的相互关系人、车、路、环境的相互关系公路分级汽车专用公路汽车专用公路 高速公路（小客车的年平均昼夜交通量为25，000辆）一级公路（小客车的年平均昼夜交通量为10000辆25000辆）二级公路（中型载重汽车的年平均昼夜交通量为2000辆7000辆）一般公路一般公路 二级公路（中型载重汽车的年平均昼夜交通量为20005000辆）三级公路（中型载重汽车的年平均昼夜交通量为2000辆以下）四级公路（中型载重汽车的年平均昼夜交通量为2000辆以下）各级公路的主要技术指标各级公路的主要技术指标道路的技术标准道路的技术标准 各级公路的各项技术指标的决定因素：(1)路线在公路网中的任务、性质；路线在公路网中的任务、性质；(2)远景交通量及交通组成；远景交通量及交通组成；(3)地形和其他自然条件；地形和其他自然条件；(4)设计速度设计速度(或称计算行车速度或称计算行车速度)。道路勘测设计的阶段道路勘测设计的阶段一、公路工程可行性研究一、公路工程可行性研究二、设计任务书二、设计任务书三、设计阶段三、设计阶段 1、两阶段测设 2、一阶段测设 3、三阶段测设道路勘测设计的依据道路勘测设计的依据 一、设计车辆一、设计车辆（小客车、载重汽车、半挂车、铰接车）二、设计车速二、设计车速(“作为道路设计依据的汽车速度”)三三、交交 通通 量量（设计交通量ADT、设计小时交通量、交通量折算)四四、通通行行能能力力（基本通行能力、可能通行能力、设计通行能 力）年平均日交通量与小时交通量关系曲线年平均日交通量与小时交通量关系曲线汽车的行驶特性汽车的运动方程式汽车的运动方程式 汽车的行驶条件汽车的行驶条件 汽车行驶的必要条件(即驱动条件)汽车行驶的充分条件 汽车的行驶稳定性汽车的行驶稳定性 汽车行驶的纵向稳定性（纵向倾覆、纵向滑移）汽车的行驶稳定性汽车的行驶稳定性汽车行驶的横向稳定性汽车行驶的横向稳定性（横向倾覆、横向滑移）平面设计平面设计 汽车行驶轨迹的几何特征：汽车行驶轨迹的几何特征：连续的和圆滑的连续的和圆滑的，即在任何一点上不出现错头和破折；其曲率是连续的其曲率是连续的，即轨迹上任一点不出现两个曲率的值。其曲率的变化率是连续的其曲率的变化率是连续的，即轨迹上任一点不出现两个曲率变化率的值。平面线形三要素平面线形三要素 直线直线，曲率为零的线形圆曲线圆曲线，曲率为常数的线形缓和曲线缓和曲线，曲率为变数的线形直直 线线 直线的特点直线的特点 直线的运用直线的运用 不受地形、地物限制的平坦地区或山间的开阔谷地；市镇及其近郊，或规划方正的农耕区等以直线条为主的地区；长大桥梁、隧道等构造物路段；路线交叉点及其前后；双车道公路提供超车的路段。采用长的直线线形时，应注意的问题：采用长的直线线形时，应注意的问题：在长直线上纵坡不宜过大，因长直线再加下陡坡行驶更易导致高速度。长直线与大半径凹形竖曲线组合为宜，这样可以使生硬呆板的直线得到一些缓和(图35)。道路两侧地形过于空旷时，宜采取植不同树种或设置一定建筑物、雕塑、广告牌等设施，以改善单调的景观。长直线或长下坡尽头的平曲线，除曲线半径、超高、视距等必须符合规定外，还必须采取设置标志、增加路面抗滑能力等安全措施。“长直线长直线”的量化的量化 德国和日本规定直线的最大长度德国和日本规定直线的最大长度(以米计以米计)为为20V，前苏联为，前苏联为8km，美国为，美国为180s行程。行程。对不同路段，对驾驶人员和乘客调查其心理对不同路段，对驾驶人员和乘客调查其心理反应和感受（反应和感受（100kmh）(1)位于城市附近的道路 (2)位于乡间平原区的公路 (3)位于大戈壁，大草原的公路直线的最小长度直线的最小长度 同向曲线间的直线最小长度（同向曲线间的直线最小长度（6V）反向曲线间的直线最小长度（反向曲线间的直线最小长度（2V）圆圆 曲曲 线线 圆曲线半径圆曲线半径 1横向力系数横向力系数（0.110.16）(1)危及行车安全 (2)增加驾驶操纵的困难 (3)增加燃料消耗和轮胎磨损 (4)行旅不舒适 2最大超高最大超高最小半径的计算最小半径的计算极限最小半径的计算极限最小半径的计算一般最小半径一般最小半径不设超高的最小半径不设超高的最小半径缓和曲线缓和曲线 缓和曲线的作用缓和曲线的作用 曲率连续变化，便于车辆遵循曲率连续变化，便于车辆遵循离心加速度逐渐变化，旅客感觉舒适离心加速度逐渐变化，旅客感觉舒适超高横坡度逐渐变化，行车更加平稳超高横坡度逐渐变化，行车更加平稳与圆曲线配合得当，增加线形美观与圆曲线配合得当，增加线形美观缓和曲线的性质缓和曲线的性质 推证说明，汽车匀速从直线进入圆曲线推证说明，汽车匀速从直线进入圆曲线(或相反或相反)其行驶轨迹的弧长与曲线的曲率其行驶轨迹的弧长与曲线的曲率半径之乘积为一常数。半径之乘积为一常数。(回旋线回旋线)缓和曲线的最小长度缓和曲线的最小长度 旅客感觉舒适旅客感觉舒适 超高渐变率适中超高渐变率适中 行驶时间不过短行驶时间不过短 回旋曲线参数的确定回旋曲线参数的确定 按离心加速度的变化率离心加速度的变化率、车辆在缓和曲线上的行驶车辆在缓和曲线上的行驶时间不过短时间不过短、超高变化率适中超高变化率适中等条件，都可以得出回旋线的最小参数。具体到一个弯道的值应该根据线形顺适与美具体到一个弯道的值应该根据线形顺适与美观的要求，按圆曲线半径的大小来确定。观的要求，按圆曲线半径的大小来确定。平面线形设计平面线形设计平面线形设计一般原则平面线形设计一般原则平面线形应直捷、连续、顺适，并与地形、平面线形应直捷、连续、顺适，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调地物相适应，与周围环境相协调。行驶力学上的要求是基本的，视觉和心理上行驶力学上的要求是基本的，视觉和心理上的要求对高速路应尽量满足。的要求对高速路应尽量满足。保持平面线形的均衡与连贯。保持平面线形的均衡与连贯。长直线尽头不能接以小半径曲线。长直线尽头不能接以小半径曲线。高、低标准之间要有过渡。高、低标准之间要有过渡。应避免连续急弯的线形。应避免连续急弯的线形。平曲线应有足够的长度平曲线应有足够的长度。平面线形要素的组合类型平面线形要素的组合类型 基基本本型型 S型型(两个反向圆曲线用回旋线连接的组合)卵型卵型(用一个回旋线连接两个同向圆曲线的组合)凸型凸型(在两个同向回旋线间不插入圆曲线而径相衔接的组合)复合型复合型(两个以上同向回旋线间在曲率相等处相互连接的形式)C型型(同向曲线的两回旋线在曲率为零处径相衔接的形式)行车视距行车视距 停车视距停车视距会车视距会车视距错车视距错车视距超车视距超车视距 纵断面设计纵断面设计 纵坡及坡长设计纵坡及坡长设计纵坡设计的一般要求纵坡设计的一般要求1纵坡设计必须满足标准标准的各项规定。2为保证车辆能以一定速度安全顺适地行驶，纵坡应具有一定的平顺平顺性性，起伏不宜过大和过于频繁。尽量避免采用极限纵坡值，合理安排缓和坡段，不宜连续采用极限长度的陡坡夹最短长度的缓坡。连续上坡或下坡路段，应避免设置反坡段。越岭线垭口附近的纵坡应尽量缓一些。3纵坡设计应对沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水等综合考虑，视具体情况加以处理，以保证道路的稳定与通畅。4一般情况下纵坡设计应考虑填挖平衡，尽量使挖方运作就近路段填方，以减少借方和废方，降低造价和节省用地。5平原微丘区地下水埋深较浅，或池塘、湖泊分布较广，纵坡除应满足最小纵坡要求外，还应满足最小填土高度要求，保证路基稳定。6对连接段纵坡，如大、中桥引道及隧道两端接线等，纵坡应和缓、避免产生突变。交叉处前后的纵坡应平缓一些。7在实地调查基础上，充分考虑通道、农田水利等方面的要求。最大纵坡最大纵坡 在确定最大纵坡时应以国产典型载重汽车作在确定最大纵坡时应以国产典型载重汽车作为标准车型为标准车型高原纵坡折减高原纵坡折减 在高海拔地区，因空气密度下降而使汽车发在高海拔地区，因空气密度下降而使汽车发动机的功率、汽车的驱动力以及空气阻力降动机的功率、汽车的驱动力以及空气阻力降低，导致汽车的爬坡能力下降。低，导致汽车的爬坡能力下降。汽车水箱中的水易于沸腾而破坏冷却系统。汽车水箱中的水易于沸腾而破坏冷却系统。竖曲线竖曲线竖曲线的形式可采用抛物线或圆曲线，在使竖曲线的形式可采用抛物线或圆曲线，在使用范围二者几乎没有差别，但在设计和计算用范围二者几乎没有差别，但在设计和计算上，抛物线比圆曲线更为方便。上，抛物线比圆曲线更为方便。竖曲线的最小半径竖曲线的最小半径 缓和冲击缓和冲击 时间行程不过短时间行程不过短 满足视距的要求满足视距的要求 爬坡车道爬坡车道 爬坡车道是陡坡路段正线行车道外侧增设的爬坡车道是陡坡路段正线行车道外侧增设的供载重车行驶的专用车道。供载重车行驶的专用车道。路线方案比选路线方案比选路线方案比选路线方案比选关于制定我国道路安全战略的构想我国近年来交通事故数据的分析我国近年来交通事故数据的分析2004年4月7日是世界卫生组织确定的以“道路安全防患未然”为主题的第55个“世界卫生日”。之所以就连世卫组织也如此重视表面上不甚相关的交通安全问题,显然是交通安全已经成为全球性话题。世界卫生组织的研究结果也表明,道路交通事故比空难、海难事故严重得多,造成的死亡人数甚于战争,造成的经济损失约占各国GDP的1%至30%。我国道路交通安全形势更不容乐观。我国交通事故率高,交通事故死亡率更高。据统计,2006年我国发生交通事故378781起,造成89455人死亡,43万人受伤。我国汽车保有量约占全世界的2%,但道路交通事故死亡人数却占全世界的15%,多年高居世界第一。据统计,我国道路交通事故次数为美国的39%、日本的83%、欧盟的63%,但交通事故死亡人数却为美国的2.8倍、日本的12.3倍、欧盟的3倍。目前,我国汽车保有量已超过3400万量,且每年以20%的速度在增长,如果政府及大众不对交通安全问题予以足够的重视,我国的交通安全状况将更加堪忧。领导和媒体经常使用的最有害的流行观点是，不断的机动化进程导致了事故和伤亡人数的必然增长。其实交通事故急剧增长的真实原因是我们在安全教育、工程设计以及法规执行三个方面缺乏系统的对策。要控制好交通安全，就必须让不同层次的各级政府明白，产生交通安全意识是最有效的配方，并需要建立合理的道路安全管理机构。制定符合我国交通安全现状的道路安全战略制定符合我国交通安全现状的道路安全战略建立道路安全体系（1）改善道路安全管理机构(交警部门)（2）建立道路安全信息数据库系统(公安系统)（3）加强执行道路安全审计工作(中国工程建设标准化协会公路工程委员会在2003 年7月提出了公路项目安全性评价指南（征求意见稿）。)（4）持续而系统地培训道路安全专家的计划改善道路安全的措施（1）驾驶员（2）速度（3）事故黑点（4）行人和非机动车驾驶员（5）交通安全信息的发布与交流。关于制定我国道路安全战略的构想关于制定我国道路安全战略的构想道道 路路 安安 全全 评评 价价 方方 法法道路交通安全的影响因素道路交通安全的影响因素人对道路交通安全的影响(观察、判断、操作)车辆对道路交通安全的影响(设施、使用性能、使用时间）道路对道路交通安全的影响（足够强度的路面、温度和湿度、曲线的半径和转角、弯道超高、弯道加宽、视距、交叉路口等）环境对道路交通安全的影响（气候条件（雨、雾、能见度），沿路植被、建筑、城镇，人的交通意识，社会的经济状况，交通立法，医疗条件等）道路交通安全措施评价道路交通安全措施评价是指对道路交通管理中所采用安全措施效果的检查。主要从定性和定量两个方面进行。道路交通安全措施的评价方法道路交通安全措施的评价方法成本效果分析法（cost-effectiveness analysis）它是在一定时期内，为了达到某一安全目标，对具有相同安全功能的各种备选的安全措施的成本从小到大进行排列，以成本最低的安全措施为选择标准的一种技术。它只考虑确定或达到安全目标，所采用安全措施应付出的代价，而不考虑这些安全措施的经济效益。其使用的前提条件是：在给定的有限的社会资源情况下（或决策者所涉及的管辖范围内），希望得到最大的安全效益目标；或是在确定的安全目标下，达到该目标所花费的代价最小。道道 路路 安安 全全 评评 价价 方方 法法成本效益分析法（cost-benefit analysis）它是指在安全措施的寿命期内，将所有安全措施的成本和效益按照一定的贴现率折算为成本现值和效益现值，然后计算所有的效益现值与成本现值之比，即效益成本率。如果该比率大于1，则该安全措施有采用的价值。比值越高，说明效益与成本相比回报率越高。它是一种在一定时间内，用于比较评定某项安全措施成本和效益的技术，它直接验证安全措施的成本与效益是否相称，侧重于从定量方面对安全措施进行评价。这项技术源自于对公共基础设施工程如大坝、公路等经济上的可行性研究。比较分析法（comparative analysis）它是指把二个或二个以上的安全措施加以对比，说明它们在某些安全性能方面的相似、差异及原因。比较研究可以对安全措施从时间、空间、进程、内容、形式、内部结构、外部联系等不同角度进行。例如它可以把同一时间、不同地点的相同安全措施加以对比分析，也可把同一地点、不同时间所采用的不同的安全措施加以对比。通过对相关安全措施的比较分析，有助于人们认识各种安全措施之间的联系、区别以及它们在不同环境中的效果。道道 路路 安安 全全 评评 价价 方方 法法道路安全评价基本原理道路安全评价基本原理满足用户驾驶期望;(设施的安全使用)满足视距要求;减小速度差;利用交通控制措施，管理交通冲突点;(信号灯、标志、标线、轮廓标以及各种交通岛等等。)考虑冲出路外事故，设计宽容公路;管理道路开口;考虑紧急状况、管理运营风险等等。道路安全设计理论体系的发展历程道路安全设计理论体系的发展历程道路安全检核的发展历程与体系框架安全检核的概念产生于八十年代的英国。1987年，英国政府制订了力争在2000年将交通事故伤亡数降低三分之一的发展战略，为达到这一目标，有关安全检查的理论研究、方法探索、立法程序等都相继开展起来。翌年，公路安全检核方针问世，安全检核有了系统的体系、方法与程序的支持。澳大利亚、新西兰都是启动工程项目安全检核程序时间较早、发展较成熟的国家。澳大利亚的许多州在不同层次上开展了安全检核工作，并致力于制订国家的安全检核指南手册。在新西兰，于1992年进行了多次实验性的项目安全检核，取得技术和经验方面的积累。到1993年，有20%的州级公路项目被要求必须进行安全检核。美国提出正式的安全检核的名词不算早，但相关的工作先前已在进行，包括危险区段的识别与改造，各种交通设施的安全性能等。这些工作提高了安全检核思想的受重视程度。在国家级Highway Safety Pnam Guidelines)(公路安全系统指南)中非常强调安全管理系统的重要作用。之后有关专家认定了“国家机构应将安全检核引人到安全管理系统中”。北京工业大学交通工程研究所与湖北省公路规划设计研究院合作，于1999至2000年完成了湖北省公路规划/设计安全审查程序。道路安全设计理论体系的发展历程道路安全设计理论体系的发展历程徽观道路交通事故预侧数学模型的发展历程与核心成果这部分研究以数理统计分析为主要手段，研究道路设计要素(平面设计、纵断设计、横断设计以及中央隔离、路侧设计等)与道路交通事故的相关关系，建立微观的数学模型。由于这种模型的自变量为道路设计要素，而得以在道路设计阶段，即可利用模型计算出一个“潜在的”道路事故数，具有预测的性质，所以，这类模型总称为事故预测模型。一类是基于理论假设的模型。例如表述竖曲线区段事故数与设计指标关系的模型，它通过理论分析，设定事故的影响因素，继而标定模型参数。另一类是基本由统计分析所得的经验公式，较为成熟的包括Zeeger的平曲线安全水平研究，模型代表事故数A与平曲线曲率D，长度L以及缓和曲线要素之间的关系，模型是由大量数据经过统计分析标定的，是经验公式，适用于一定的环境与道路之中。道路安全设计理论体系的发展历程道路安全设计理论体系的发展历程道路安全设计决策支持体系的框架结构道路安全设计理论体系的发展历程道路安全设计理论体系的发展历程道路安全设计体系的发展展望道路安全设计体系的发展展望分析事故产生机理加强体系智能化促进体系的规范化道路安全设计理论体系的发展历程道路安全设计理论体系的发展历程