城市快速路交通安全評價要點探析
——以上海北橫通道為例

文圖｜朱康 吳佳華 王俊驊

快速路是城市交通安全需要重點關(guān)注的場景，開展快速路交通安全評價有利于保障城市交通系統(tǒng)高效安全運行。作為連接上海長寧、虹口、楊浦等多個行政區(qū)的東西向交通主動脈,北橫通道是申城環(huán)內(nèi)“三橫三縱”骨架性主干路網(wǎng)的重要“一橫”，全線長19.1km，為多點進(jìn)出的超長地下快速路，分為西段工程和東段工程，凈空3.2m，限高3m，同時還需要實現(xiàn)與中環(huán)路高架、南北高架路等的銜接，其道路線形設(shè)計、樞紐互通立交的交通組織復(fù)雜。本文以上海北橫通道為例，根據(jù)北橫通道的道路設(shè)計資料及BIM 模型，構(gòu)建了高仿真度交通場景，利用駕駛模擬技術(shù)采集車輛運行數(shù)據(jù)，使用基于規(guī)范和行車特征的評價方法開展交通安全評價，提出其交通安全評價要點包括道路線形指標(biāo)規(guī)范符合性檢查、視距檢查、運行速度分析、速度一致性檢查以及交通安全設(shè)施評價，為城市快速路交通安全評價提供參考。

圖1 北橫通道總體布置圖

圖2 北橫通道西段入口預(yù)告標(biāo)志及交通管理措施

一、規(guī)范符合性檢查

（一）線形指標(biāo)檢查。北橫通道主線設(shè)計車速為60km/h，對應(yīng)的不設(shè)超高的圓曲線極限值為600m，地下道路最大縱坡極限值為6%。依據(jù)這兩個線形指標(biāo)，將道路分為一般路段與極限設(shè)計指標(biāo)路段。參考《公路項目安全性評價規(guī)范》（JTG B05—2015）以平面和縱坡為主要劃分依據(jù)的路段劃分方式，將北橫通道東段工程劃分為22 個路段，詳見圖3 和表1，其中A 代表上層，B 代表下層，i 列為上層路段的坡度值。

表1 北橫通道東段工程路段劃分表

圖3 北橫通道東段工程路段分段示意圖

按照表1中北橫通道東段上、下層劃分的22個路段，從平面、縱斷面、平縱組合以及橫斷面的線形指標(biāo)四個方面，對主線和匝道進(jìn)行規(guī)范的符合性檢查。經(jīng)核查，北橫通道東段工程線形要素均滿足規(guī)范要求。

（二）視距檢查。北橫通道為超長地下快速路，視距條件受側(cè)墻、頂板等影響較大。在交通安全評價中，要對全線進(jìn)行視距驗算，并對視距不良處采取合理的改善措施。北橫通道采用單向交通行駛，因此，交通安全評價主要驗算停車視距。停車視距由反應(yīng)距離、制動距離及安全距離三部分組成，《城市道路工程設(shè)計規(guī)范》（CJJ 37—2012）要求的最小停車視距如表2 所示。

表2 停車視距

1.主線平曲線視距校核。地下道路最不利橫凈距一般取曲線最內(nèi)側(cè)車道中心距離隧道建筑限界的間距。北橫通道東段工程地下道路采用盾構(gòu)方案，機(jī)動車道采用單向三車道疊層布置，道路橫斷面布置為：0.5m（路緣帶）+3.0×3（單向三車道）+0.5m（路緣帶）=10.0m（機(jī)動車道），如圖4 所示。根據(jù)圖中橫斷面布置計算得到實際橫凈距為2.0m，按設(shè)計速度60km/h 計算得到主線路段的小客車停車視距和需求橫凈距如表3 所示，其中，α 為中心線轉(zhuǎn)角，SD 為停車視距，Rs 為視點半徑，ls為前緩和曲線長度，ls'為后緩和曲線長度，L 為平曲線長度，L’為圓曲線長度。表3 中計算得到的最大需求橫凈距與實際橫凈距2.0m 相比均滿足要求。此外，本文按照駕駛模擬器實驗獲得的運行速度V85，對主線路段的小客車停車視距和需求橫凈距進(jìn)行驗算，發(fā)現(xiàn)當(dāng)運行速度超過80km/h 時，部分平曲線路段無法滿足視距需求。因此，為保障北橫通道東段工程運行安全，應(yīng)對極限設(shè)計指標(biāo)路段進(jìn)行嚴(yán)格限速。

表3 解析法停車視距驗算結(jié)果

圖4 地下道路主線盾構(gòu)段橫斷面

2.主線豎曲線視距校核。根據(jù)縱斷面設(shè)計圖紙，共有9 個坡段，10 個變坡點，分別為P0（x0,y0），P1（x1,y1），……P10（x10,y10），以地下道路中線起點為坐標(biāo)原點，建立坐標(biāo)系如圖5 所示。

圖5 視距檢查的動態(tài)直線算法示意圖

依據(jù)各坡段點坐標(biāo)，即可得到路面表面折線的分段方程如下：

對于路面上任意視線起點Ps（xs,ys+H），視線終點為Pe（xe,ye+h），xe=xs+SC，ye=y(e)|x=xs+Sc。其中，H 為視高1.2m，h 為物高0.1m，SC為小客車停車視距，此時視線方程為：

考慮地下道路箱體頂板對路面道路視線遮擋的作用，按照凈空3.2m，將路面表面折線方程式（1）向上平移3.2m 得到頂板折線方程。隨著視線起點沿路面縱向移動，視線方程（2）不斷變化，只需判斷不斷變化的動態(tài)視線方程與相應(yīng)的路面、頂板直線方程是否有交點，即可判斷出全長范圍內(nèi)是否滿足視距標(biāo)準(zhǔn)要求，具體算法流程圖如圖6 所示。根據(jù)上述方法，按照設(shè)計速度60km/h 時的停車視距70m 對北橫通道東段工程豎曲線進(jìn)行視距驗算，均滿足要求。

圖6 算法流程圖

二、速度一致性檢查

采用速度協(xié)調(diào)性分析對快速路線形一致性進(jìn)行評價，包括相鄰路段線形一致性和同一路段設(shè)計速度與運行速度協(xié)調(diào)性。本文利用駕駛模擬器獲取的車速信息進(jìn)行路段的車速一致性分析。根據(jù)《公路項目安全性評價規(guī)范》（JTG B05—2015），對按平曲線劃分的路段增加曲中點作為特征點，并對各分段的車速變異系數(shù)Cv、斷面車速差ΔV85、車速降低系數(shù)SRC、超限速差U 等指標(biāo)進(jìn)行計算與評價，各指標(biāo)計算公式如表4 所示。

表4 車速一致性評價指標(biāo)

（一）運行車速計算。道路交通安全評價最基本的一項內(nèi)容是進(jìn)行運行車速計算，且所有的指標(biāo)都是基于車速進(jìn)行的，車輛行駛的速度變化可以很好地反映線形的連續(xù)性。圖7 為北橫通道東段各斷面上下層85 分位運行車速和平均車速的分布圖。

圖7 斷面運行車速圖

由圖7 可知，在北橫通道東段駕駛模擬實驗中，駕駛?cè)嗽谌€多數(shù)路段以超過設(shè)計速度60km/h 的速度行駛，其中在K13+640.59 和K17+674.95 處車速變化劇烈，一定程度上反映了這兩處線形變化不連續(xù)。為詳細(xì)分析線形，通過計算主線各路段的85 分位車速，再根據(jù)V85計算得到各車速特征值。

（二）車速一致性評價。參考所有路段第85 分位的運行車速特征值和基于運行車速特征指標(biāo)的道路線形設(shè)計一致性評價標(biāo)準(zhǔn)，提出車速一致性評價標(biāo)準(zhǔn)如表5所示。計算得到北橫通道東段主線各路段運行車速一致性評價結(jié)果如表6 所示。

表5 車速一致性評價標(biāo)準(zhǔn)

表6 運行車速一致性評價結(jié)果

由表6 可以看到，北橫通道東段主線運行車速整體偏高，斷面車速差大小較合適，說明線形設(shè)計質(zhì)量較好。但運行車速與設(shè)計車速差值過大，過大的超限速差會導(dǎo)致超車和被超車頻率增加，易引發(fā)交通事故。此外，彎坡組合路段和縱坡路段存在車速離散性偏大和超速的現(xiàn)象，應(yīng)加強(qiáng)速度控制。

三、交通安全設(shè)施評價

北橫通道與中環(huán)路高架、南北高架路形成立體交叉，分別為北虹路樞紐互通立交和天目路樞紐互通立交。由于北橫通道限高3m，而相交的中環(huán)路限高4.3m、北翟路地道限高4.3m、南北高架路限高4m，如圖8、圖9 所示。若有超高車輛闖入北橫通道地道，輕則造成交通擁堵，重則造成設(shè)施設(shè)備損壞，不僅影響道路設(shè)施安全運行，也會給行車安全帶來隱患。因此，需對交通安全設(shè)施，尤其是交通管理措施，進(jìn)行交通安全評價。

圖8 北虹路立交道路限高情況

圖9 天目路立交道路限高情況

改善措施：一是加強(qiáng)北橫通道各主線及匝道入口的限高禁令標(biāo)志和限高設(shè)施，原則上按照“提示、警告、阻攔”三級設(shè)防，分別以“柔性、半剛性、剛性”三種型式設(shè)置限高設(shè)施，切實保障北橫通道設(shè)施安全運行。二是規(guī)范設(shè)施樣式，根據(jù)國標(biāo)中限高設(shè)施設(shè)置的相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一采用黃黑配色V 類熒光黃色反光膜，進(jìn)一步提高夜視、警示效果，滿足醒目、易維護(hù)、夜視性好、美觀等要求。三是加強(qiáng)地圖導(dǎo)航推送，將北橫通道限高信息納入地圖導(dǎo)航軟件，提醒用戶注意行車安全。