1、公路安全性评价与安全设计（交流材料）交通部公路科学研究院周荣贵2010 年 3 月1公路安全性评价与安全设计要点1、引言改革开放三十年来，特别是 1998 年以来的近 10 年，公路交通实现了跨越式发展，高速公路里程年均增长 5 千公里，截至 2009 年底，全国公路总里程达到 373.02 万公里，其中高速公路 6.5 万公里，初步形成了以北京为中心，横贯东西、纵穿南北、覆盖全国、连接周边的等级公路网络。我国的公路建设只用10 余年的时间就走过了西方发达国家（半个世纪）的发展历程，取得了举世瞩目的成就。然而与我国高速公路建设成就不和谐的是交通安全形势不容乐观。特别是地形复杂地段和互通立交区域
2、内，交通事故的绝对量与相对水平居高不下，事故严重程度和人财物损失也相对较大。据资料统计，国外高速公路每百公里事故发生率仅为普通公路的 1/3，每百公里的事故死亡率仅为普通公路的1/21/10，而交通流量却是普通公路的 10 倍左右。高速公路被认为是安全程度最高的公路。但是，目前我国高速公路交通事故的发生率、死亡率与国外发达国家同类型公路的交通事故相比要高出很多。高交通事故不但给国家和人民生命财产造成巨大的经济损失，还破坏了公路的基本服务职能，使得国民最基本的安全出行需求无法保障，给交通行业带来了极大的负面影响。通过对交通事故调研及生成机理的研究发现：公路交通事故的发生与道路使用者、道路设计、交
3、通流与车辆、交通环境等影响因素有着系统的关联。如果产生交通事故的几个因素同时存在，则交通事故难以避免。但如果（消除）其中一个诱因特别是消除道路本身的安全隐患，就会有效地阻止交通事故的发生或极大地降低事故的严重程度，从而改善公路的整体交通安全水平。公路是一条三维空间的带状实体，一旦路线的几何参数确定并按设计规范建成通车后，其安全性能即安全空间也就确定了。换言之，正是由于道路设施能提供一定的安全空间，那么在良好的道路环境、驾驶行为与车辆状况下，是可以保障行车安全的；但当道路系统中环境、驾驶员与道路设施等其他因素产生变化时，就会使道路交通原有的安全空间缩小，使交通事故风险上升。如果2产生交通事故的几
4、个因素同时存在，则交通事故难以避免。在交通管理部门提供的交通事故报告中，引起交通事故的最主要原因是由于机动车驾驶员失误，比例高达 87%，而道路因素不足 1%。如果由此而得出结论，认为道路条件在交通事故中的作用是微不足道的，这不仅不符合事实真相，并且还会使道路工作者忽略自己的责任，在道路设计时过多地强调降低工程造价，而忽视为道路交通提供足够的安全保障。 在人、车、路及环境构成了交通系统中，一起交通事故的发生，往往是由两个或者多个因素共同作用的结果。除醉酒和疲劳驾车外，只是由于驾驶员一方面的错误，决不会引起最严重的事故。理论上，要求驾驶员对各种道路因素的变化应立即有所反应，而且在某种程度上要有所
5、预见，如果道路设计中存在突变，即设计连续性不好，这种要求是苛刻的，特别对于陌生的驾驶员来说是不可能的。因为人不是完美的，驾驶员对前方道路风险的感知是基于目前的道路状况的，不是凭空设想的，再加上部分驾驶员开车存在侥幸心理，无意识地更加降低了对风险的感知能力。这样一旦遇到紧急情况，在高度紧张状态下，就极有可能犯错误，出事故。基于以上情况， （对）事故成因中的“人为失误和错误” 的事故成因进行深层次分析，发现除少量事故是真正由于驾驶员粗心引起的以外，大量的事故是由于复杂困难的行驶条件引起的，而困难的行驶条件则与道路规划、设计以及养护有关。部分地区高速公路存在人、车、路不协调的事故黑点路段就是例证。事
6、故机理分析表明：道路因素是引发事故的最深层次的原因，它会直接和间接引发事故。良好的道路条件在很大程度上可以减少事故的发生，不良的道路条件则可以促使事故的发生。前苏联学者通过对境内公路 13,000 余起道路交通事故进行分析，在仔细考虑了事故发生地道路的特征后，得出这样的结论：不良道路条件的影响是 70%交通事故发生的直接或间接原因。欧洲联合经济委员会在关于预防道路不幸事件问题的研究中也同样指出，70%的事故是由于道路的缺陷所致。即使是由人的因素导致的事故，也隐含着 40%左右的道路因素。同时，大量事故多发地点的存在，同样证明了道路因素在事故的发生中起到相当重要的作用。道路在保证交通安全方面的作
7、用十分明显，其投入、效益比为 15:1 40:1。开展道路安全设计研究，将很大程度地可以降低事故的发生率，3提高道路的服务水平。复杂的道路条件引起的事故比例事故的主要原因 由不利道路因素促使 事故发生的百分比驾驶员的不良生理状况（如疲倦、生病、醉酒） 40驾驶员的操作失误、错误（如不正确的超车等） 41驾驶员的判断错误（制动距离判断失误等） 34长期的资料积累、大量的研究成果显示，公路路线设计方案以及设计要素的取值，将通过与驾车人、交通环境的互动作用而影响到行车安全。安全特性不佳的道路设计，将使得公路运营后产生不利安全行车的潜在道路因素，有些发展成为“事故黑点” 。实践表明：一些不“违规”的设
8、计，往往在承载实际的驾驶行为时产生出功能偏差，车辆的实际运行速度要远高于路段设计速度，产生了高车速与低线形的矛盾。图 1 是国内 60km/h 山区高速公路存在的一处事故“黑点”，该处道路线形是 600 米长直线末端接半径为 125 米的平曲线，纵坡坡度为 1，指标满足规范的要求。但据连续三年交通事故资料统计，此处发生事故占平曲线上事故数的 21，虽然在曲线前设置了 60km/h 的限速标志，但事故仍屡有发生。观测表明：弯道前的车辆实际行驶速度达到 96km/h，远远超出了该曲线60km/h 的设计速度标准，撞击外侧的桥梁护拦的事故时有发生。因此。超速行驶是事故发生的主要原因。但如果进一步分析
9、事故原因,我们会发现“曲线前的长直线直接诱发了驾驶员的高速行驶”，而标志设计过于平和，缺少针对性,没有告知前方危险的道路条件，也没有速度干预措施，加上大部分司机对前方道路风险的感知能力较差，不会主动降低车速。就出现了按 60km/h 设置超高的弯道，无法适应车辆以96km/h 的高速行驶，而一旦遇到紧急情况，忙中出错就会出现撞击护拦事故。而在增设了警告、线形诱导标志和施化震动减速标线后，事故明显减少。4图 1 某事故黑点国外的研究表明：要提高道路交通安全状况，关键的一步就是进行交通安全评价, 认清其安全水平, 明确改善对象, 进而制定相应有效的安全改善措施。安全评价作为现代安全管理模式，最能体
10、现以人为本和预防为主的理念，对交通安全所起的技术保障作用日益突显，成为消除隐患、防范事故的一项治本之策。公路安全性评价是从公路使用者行车安全的角度对公路设施的规划、研究、设计成果或现有公路路况影响行车安全的潜在因素进行评价。我国公路设计是依据现行的国家标准、规范进行的，对于设计者而言，标准规范是非常重要的工具和依据，但标准、规范的制定总是基于特定时期的经济发展水平与人们的认识，从投资、环境和安全等几方面综合平衡考虑，并与工程实践有一定的滞后性，无法保证标准、规范总是最先进的。因此，设计人员的主要任务不是仅局限保证设计工作符合特定的道路标准和相关规范，而应有超前于标准规范的规定去做一个公路安全评
11、价概念和方法就是在这样的背景下逐步形成的。实施道路安全性评价，目的在于重视基础设施以确保所有规划、设计的道路设施尽可能安全地发挥作用。换言之，无论是在新建设施还是已有设施上，使道路使用者的事故危险性降至最低。实现“预防优于治理”的安全设计理念。因为设计方案从一开始就做得很安全合理，不仅可以挽救许多人的生命，避免重特大事故的发生，同时也会成倍减少后期的工程处治费用。尽管初期投入费用会有所提高，但可避免或减少以后用于治理安全缺陷的费用。国内外的共识是，应该在设计阶段，即针对公路设计方案与设计要素的取值等开展专项的安全特性分析，评估其潜在的安全水准，发现设计的安全缺陷，5推荐具有更佳安全水平的设计，
12、或提供改良措施的建议，使路线的整体设计具备更强的安全特性，杜绝事故隐患。目前，美国、英国、澳大利亚等国都系统开展了该项工作，并且制订了相应的手册或指南，世行和亚行贷款项目安全性评价也是必须的。 我国这一方面的研究工作与国外发达国家相比虽然相对滞后，但在交通安全保障方面也已经开展了以预防为主的道路交通安全评价工作。2004 年，交通部颁布了公路项目安全性评价指南 （下称指南）是我国第一部全国范围内施行的公路安全评价的规范性文件，对工程项目设计与运营阶段的路线平、纵、横线形指标、路基、路面与桥涵构造物、互通立交、交通工程设施等分项工程，从设计符合性、运行速度协调性、设计速度协调性等方面提出了安全性
13、评价指标，并建立了运行速度计算方法、路侧净空区宽度计算方法等定量分析方法。以指南为依据，国内许多省份近年都相继开展了高速公路安全性评价工作。其意义在于：1）提高公路的安全水平与运营效率；更好地预防和减轻公路交通事故，形成更安全的公路网；2）强化公路安全设施的应用与安全管理；体现“以人为本、为车服务”的设计理念；3）快速转换交通流，发挥高速公路的功能和特点，保证出入口畅通，使全线服务水平保持一致； 4）系统全面的交通安全评价，是我国公路建设和管理水平向现代化过渡的标志。2、安全评价方法与内容2.1 评价方法概括说来，目前用于交通安全评价的方法主要有两类：一是基于数据统计和分析的评价方法，如交通事
14、故统计分析方法、交通冲突分析方法、运行速度6差分析方法；二是基于现场观测和专家打分的方法，该种方法主要是通过构建合适的评价指标体系，在现场踏勘的基础上，由评分专家按照一定的打分规则对交通设施存在的安全隐患进行打分，并通过相应的数学处理，得到安全评价结论。2.1.1 事故数据分析方法交通事故数据是反映交通设施安全水平的重要指标，采用事故数据分析法进行交通安全评价一直是国内外交通安全评价的首选方法，根据统计得到的原始事故数据，以事故数、事故率为指标，可以方便的进行交通安全评价。该种方法的缺点主要有：1）事故数据获得的周期过长，使得安全评价的时效性差，特别是当改善措施实施后，不能在短时间内获取满足分
15、析需要的事故数据，因此往往无法判断改善措施的实施效果；2）事故数据的统计和录入存在较大误差，使得用于安全分析的原始数据不能够真正反应交通设施的实际安全状况；3）事故数据只是交通设施平均安全状况的体现，不能够直接反应其存在的安全隐患，使得后续的交通安全改善工作往往缺乏足够的针对性。此外，由于我国的道路交通安全工作起步较晚，对事故数据的积累不足以满足微观分析的需要，因此在工程应用中，较多采取非事故的评价方法。2.1.2 交通冲突分析方法和事故分析法相比，交通冲突分析方法有着数据获取周期短、样本量大的明显优势，且交通冲突与交通事故之间的相关性已经得到验证。因此，理论上说交通冲突分析方法是研究交通安全
16、问题较为合理的手段，但值得考虑的是，常规的冲突观测方法（人工现场观测和录像观测）在实际应用时会受到较大限制，特别是需要采集的冲突样本量较大时，而目前我国高速公路监控系统尚处于起步建设阶段，依据监控设备实现冲突数据的自动记录和判读在现阶段还不具备可操作性。2.1.3 运行速度差分析方法运行速度差分析方法是近年来国内外普遍推广采用的一种交通安全评价方7法，其基本假定是车辆的运行是连续的，且运行速度的变化和事故之间有着某种必然的联系。因此，通过采集不同路段单元典型断面的车速，得到车辆运行速度的变化趋势，可以作为评价其交通安全状况的一种手段。国内外的研究成果表明，当车辆在 2 个连续断面运行车速差的绝
17、对值 时，认为车辆hkmv/10在该路段范围内运行安全状况较好；当 时，安全状况一般；/210当 时，安全状况较差。hkmv/02.1.4 交通安全诊断的方法交通安全诊断的方法是在现场踏勘的基础上，对预先设定的能够综合反映交通设施安全状况的指标进行打分，进而对可能存在的安全隐患进行鉴别，并以此完成安全评价工作的一种方法。但如何从普通路段、进出口匝道众多的指标中，选择能够反应整体安全性的指标是交通安全诊断方法的关键环节。该种研究方法的优点是可操作性强，一定程度上克服了事故数据不足和冲突数据较难大规模采集的弊端，同时还能充分发挥专家经验，得到的相关结论还可以为交通安全改善工作提供直接依据，其不足之
18、处在于，专家打分存在较大的主观性，因此，安全评价的结果在准确性和可信度上会受到一定程度的影响，此外，大量数据的分析处理对数学方法和工作人员的要求较高，不利于评价方法的推广和普及。2.2指南中的评价内容2004 年，交通部颁布了公路项目安全性评价指南 （下称指南）是我国第一部全国范围内施行的公路安全评价的规范性文件，对工程项目设计与运营阶段的路线平、纵、横线形指标、路基、路面与桥涵构造物、互通立交、交通工程设施等分项工程，从设计符合性、运行速度协调性、设计速度协调性等方面提出了安全性评价指标，并建立了以运行速度为中心的评价方法和指标体系。2.2.1 评价原则指南中明确了交通安全的基本评价原则：即
19、分别预测小客车和大型货车的8运行速度 ，采用相邻路段运行速度的差值 作为路段协调性较好的评价指85v 85v标。当| |10Km/h，运行速度协调性好；当 10Km/h| |20Km/h，运行 85v速度协调性较好，条件允许时宜适当调整相邻路段技术指标使运行速度的差值小于 10Km/h；当| |20Km/h，运行速度协调性不良，相邻路段需要重新调85v整平、纵面设计。为了检验设计与实际运营后的一致性情况，还需对同一路段的设计速度与运行速度的差值进行评价。当同一路段设计速度与运行速度的差值大于 20km/h时，应对该路段的相关技术指标进行安全性验算。2.2.2 评价内容根据公路项目安全性评价指南
20、提出的评价内容，结合具体项目特点，应在以下 14 个方面予以关注。 标准符合性检查 设计的一致性 设计指标的连续性 线形组合与路基横断面优化设计 互通立交区的安全 路侧安全设计 出入口管理 交通安全设施 考虑所有道路使用者 照明 气候条件 交通组成与驾驶特性 车辆运行特点 交通适应性分析在目前已开展公路安全性评价的国家，评价阶段大都分为可行性研究、初步设计、施工图设计、试通车及运营等五个阶段。由于我国公路基本建设阶段划分及各阶段内容深度与其它国家不尽一致，同时我国公路安全评价的研究也9刚刚起步，所以指南暂分为可行性研究、设计、运营等三个阶段。工程可行性研究、设计阶段的评价工作宜在政府主管部门对
21、项目正式批复前完成；运营阶段评价工作宜在竣工验收前完成。2.2.2.1 可行性研究阶段可行性研究阶段主要从技术标准、技术方案和环境影响三个方面进行评价。 技术标准规模适应性- 公路功能、等级的选用- 设计速度- 路基宽度、高度 不同技术方案的安全水平 起讫点及出入口：综合路网 施工期间的交通组织2.2.2.2 设计阶段设计阶段评价在国外评价指南中一般按初步设计和施工图设计两个阶段分别编写。根据交通部颁公路工程基本建设项目设计文件编制办法要求，初步设计和施工图设计文件编制内容基本相同，只是深度上有所差别，因此，在评价时，可根据设计深度的不同应分别考虑评价的重点内容。 路线评价范围：设计速度与运行速度之差大于 20km/h 的正常路基段评价内容：平面及超高、视距、中央分隔带，安全设施，植树等纵断面、爬坡车道，紧急避险车道、横断面最小值采用平纵组合 路基路面评价内容：路侧安全净空区按照运行速度及平面线形标准计算路面评价抗滑能力与运行速度的适应性，以及排水设施、交通特点与路侧边沟型式的关系、路缘石（可越式、半
