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[摘要]近年来随着城市化进程的加快，交通压力急剧增加，城市面临的交通压力越来越大，城市快速路作为城市快速交通走廊在越来越多的城市里出现。城市快速路建设为人类社会带来巨大的经济效益，同时也带来了一些问题。
[关键词]快速路；道路设计
1 快速路线形影响分析
道路作为交通的物理载体，其几何线形特征对道路的使用者产生了巨大的影响。城市快速路由于其速度较快，道路线形对车辆的影响更大，对交通安全产生重要的影响。
1.1线形安全分析
道路线形对交通安全的影响主要包括以下几个方面。
（1）平曲线
道路平曲线包括平曲线半径、曲线长度、曲率变化率（CCRs）及缓和曲线等要素，这些要素直接影响到驾驶员的心理、驾驶行为、车速及视距等，进而影响到交通安全。
从交通事故分布来看，平曲线段尤其是小半径曲线路段是交通事故发生的密集区。尽管道路设计工程师在设计平曲线时严格遵循汽车动力性原理和快速路设计的标准、规范，但是发生在平曲线路段的交通事故频率以及事故的严重性仍是比较大的，且不与驾驶行为相关联。
专家普遍的观点是随着平曲线半径的增大或者曲度减少，发生交通事故的危险性就会降低，但是关于它对交通事故的影响程度，目前还有很大的分歧。
总的来说，影响平曲线上交通事故的因素不仅仅有平曲线半径，还有发生交通事故时的行车时间、公路路面状况、行车速度、交通量以及公路的宽度等多种因素。
（2）纵坡
纵坡设计对交通安全的影响很大，坡长和坡度的大小与汽车的动力性能和制动性能有着紧密联系。在道路设计过程中，通常根据计算行车速度来确定坡度大小，而汽车运行速度不仅与发动机和汽车车身设计制造水平有关外，而且与道路所处地形、周围环境、车辆状况和驾驶员操作行为等密切相关。
联邦德国通过对事故与纵坡长度关系研究表明：在单方向行车的公路上，下坡路段事故要比上坡路段事故率高，且当坡度大于6%时，事故率明显比平均事故率高。
美国AASHTO通过对不同坡度下车辆运行特征进行研究，发现坡度在4%-5%之间时，小车（除较大重量/功率比外）上坡速度降低小，一般可忽略其影响，而下坡速度较水平路段速度高，但受具体道路条件的影响。相反，坡度对卡车的影响较大，上坡过程中卡车行驶速度受坡度、坡长、重量/功率比、初速度（即上坡前速度）、空气阻力、驾驶技术等多因素的影响。研究表明卡车下坡速度比水平速度增加约5%，而上坡速度则减少约7%。
1.2线形安全评价
微观的交通安全分析主要是以交通仿真和现场勘测为主。交通仿真和驾驶模拟器是对现实交通情况的无事故仿真，如何选取安全判断指标尚需深入地探讨。以交通冲突技术为基础的现场勘测，主要受调查人员的主观判断，调查时间、地点和交通情况等变化因素的影响，不同调查人员冲突判断能力不同，调查结果也不一样，如何提高调查的客观性和准确性尚待研究。
运行车速不仅与事故率大小有关，而且直接影响到事故的严重程度。交通事故发生的过程是一个能量转化的过程。在此过程中，汽车的动能通过刹车系统转化为轮胎的热能及车辆变形等机械能。根据能量守恒原理，运行车速越高，事故过程中能量的转化也就越多，在刹车性能一定时，引起车辆变形的机械能也就越大，对人体的伤害也就越大，后果也就越嚴重。
相关研究显示，某一路段的运行车速主要受驾驶人行为、交通特征（车辆状况）和道路状况3个方面的因素影响。驾驶人在公路上的行驶速度是根据自己对车辆性能的了解、对前方公路线形和路况等的直觉判断来调整的。他们可能不清楚行驶路段的设计车速田。运行车速理论的核心正是从这种实际行驶状态出发，针对不同车型，通过降低相邻路段的容许速度差，达到线形协调、消除安全隐患的目的。运行车速理论并不关注局部路段线形指标的高低，甚至这个指标是否突破规范最小值都不重要，因此，运行车速理论是从车辆性能和驾驶人行为的实际出发，能够充分保证路线线形与车辆实际行驶速度的协调。
根据运行车速，可以通过85%速度确定快速路线形安全性。
1.3快速路典型路段运行车速评价与分析
（1）车速离散与安全分析
根据运行车速理论，我们认为道路某一点的运行车速与设计车速的差值V85-Vd≤10 km/h的时候，该点所在路段的线形安全性较好；当10 km≤V85-Vd≤20 km /h的根据运行车速理论，我们认为相邻路段的运行车速差值 ≤10km/h的时候，运行速度协调性好，安全性较高；当10km/h≤ ≤20 km/h的时候，安全性中等；当 ≥ 20km/h的时候，安全性差。
（3）总体评价
基于以上分析，所调查的快速路路段从车速理论的评价角度来说其安全性都比较好，不存在较大的安全问题。这是由于快速路设计的线形标准要求较高，因此快速路本身的线形设计比较接近规范，线形对快速路安全的影响也就相对较小。
2 快速路出入口影响分析
2.1出入口交通安全评价
交通冲突技术将距离冲突发生的时间TTC（Time to Collision，简称TTC）作为评价事故风险的指标，TTC值越小，风险越大。指标定义如下：
将TTC作为出入口交通安全评价指标，运用美国FHWA开发的交通冲突分析软件SSAM对快速路出入口交通安全进行仿真评价。
仿真模型需要设置的包括：道路模型（车道数）、车辆模型、驾驶员要素的标定、流量要素、运行车速等。
（1）道路模型。快速环路按双向8车道设计，环路内其他快速路则按照双向6车道设计。快速路两侧各预留1个车道，起到减速车道、故障紧急停车、公交停靠、远期预留的作用。
快速路辅路通常包括单向2车道（条件不足则设1车道）与非机动车道。 （2）车辆模型。根据调查，某市快速路运行车辆包括公交车与小汽车两类。
（3）驾驶员要素。引用面向通畅研究中仿真模型的标定结果。让行规则，辅路让行主路。
（4）流量要素。根据快速路调查数据，单车道流量变化范围取1 200-300 pcu/h（自然数）之间。
（5）运行车速。快速路设计速度为80 km/h，地面道路、出入口匝道设计速度为40 km/h。选取快速路长直线中段，测量断面车速，可认为该速度分布与期望速度基本一致，在剔除影响分布特征数据之后，用该分布标定仿真速度分布参数。
2.2出入口安全分析
通过对不同流量下，不同设计要素、管理模式和行為模式下快速路出入的模拟仿真，分析不同要素对交通安全的影响程度。
（1）在变化的流量下（转向比例不变），平行式变速车道出口与直接式变速车道出口冲突程度接近。出口冲突较入口更多，尤其是在流量较大时，差距约2-3倍，这与驶入时换道冲突较少有关。
（2）对于直接式减速车道出口，减速车道过长反而会严重增加冲突次数，但是减速车道是必不可少的，因为减速车道对于降低匝道行驶速度至关重要。当减速车道长度小于200m，对于冲突数的影响不大，因此，在设计减速车道长度时，不应大于200m。
（3）对于直接式减速车道出口，匝道与主路的连接角度对冲突次数有一定影响，如匝道速度较高，则在流量较大的情况下冲突次数增高明显（提高25左右），但如将匝道速度降低至30km/h以下变化不明显。
（4）匝道坡度对冲突数有一定影响，但影响并不明显，如主线流量大于4500 pcu/h（自然数），有坡道的出口略大于（17%左右）无坡道出口。这种影响很大程度上是由于坡度对车速的影响。
（5）提前变道对于改变极为重要，提前100m换道可以降低冲突数20%左右（换道距离为300-600m时），应准确设置交通语言、渠化设计，使驾驶员提前完成变道。
2.3安全设计建议
为保证快速路出入口交通安全，建议采取下列措施。
（1）在减速带，可通过施划视觉障碍标线，使驾驶人产生路面变窄的错觉，促使其降低车速。
（2）对减速车道以外的多功能车道进行渠化，减少车辆变道次数。
（3）强制减速设计包括道钊减速带、热塑振动减速标线、水泥台减速带、路面凹形槽减速带、驼峰式减速带等多种形式。考虑城市快速路出口对减速程度要求并不高，因此建议采用热塑减速标线。
（4）严格按规范布置交通标志位置，安装交通标志，清晰、准确地设置交通标志内容。
（5）流入、流出角是直接式变速车道中线和主线的交角。出口端部应使车辆圆滑平顺而且安全地行驶，使匝道端点处主线与匝道线形协调，相互通畅而且便于识别。
（6）在加速车道汇入快速路主路路段，应采用虚线划分，以加大汇入段长度。
3 结语
城市快速路以通过性交通为主，平曲线、上下坡道、出入口处往往成为事故多发地点。本文应用交通冲突，结合快速路工程设计实践以及快速路交通调查相关基础数据，针对快速路线形设计、出入口设计的交通安全问题展开系统研究，提出相关设计参数和建议，为城市快速路交通安全设计提供参考。
[关键词]快速路；道路设计
1 快速路线形影响分析
道路作为交通的物理载体，其几何线形特征对道路的使用者产生了巨大的影响。城市快速路由于其速度较快，道路线形对车辆的影响更大，对交通安全产生重要的影响。
1.1线形安全分析
道路线形对交通安全的影响主要包括以下几个方面。
（1）平曲线
道路平曲线包括平曲线半径、曲线长度、曲率变化率（CCRs）及缓和曲线等要素，这些要素直接影响到驾驶员的心理、驾驶行为、车速及视距等，进而影响到交通安全。
从交通事故分布来看，平曲线段尤其是小半径曲线路段是交通事故发生的密集区。尽管道路设计工程师在设计平曲线时严格遵循汽车动力性原理和快速路设计的标准、规范，但是发生在平曲线路段的交通事故频率以及事故的严重性仍是比较大的，且不与驾驶行为相关联。
专家普遍的观点是随着平曲线半径的增大或者曲度减少，发生交通事故的危险性就会降低，但是关于它对交通事故的影响程度，目前还有很大的分歧。
总的来说，影响平曲线上交通事故的因素不仅仅有平曲线半径，还有发生交通事故时的行车时间、公路路面状况、行车速度、交通量以及公路的宽度等多种因素。
（2）纵坡
纵坡设计对交通安全的影响很大，坡长和坡度的大小与汽车的动力性能和制动性能有着紧密联系。在道路设计过程中，通常根据计算行车速度来确定坡度大小，而汽车运行速度不仅与发动机和汽车车身设计制造水平有关外，而且与道路所处地形、周围环境、车辆状况和驾驶员操作行为等密切相关。
联邦德国通过对事故与纵坡长度关系研究表明：在单方向行车的公路上，下坡路段事故要比上坡路段事故率高，且当坡度大于6%时，事故率明显比平均事故率高。
美国AASHTO通过对不同坡度下车辆运行特征进行研究，发现坡度在4%-5%之间时，小车（除较大重量/功率比外）上坡速度降低小，一般可忽略其影响，而下坡速度较水平路段速度高，但受具体道路条件的影响。相反，坡度对卡车的影响较大，上坡过程中卡车行驶速度受坡度、坡长、重量/功率比、初速度（即上坡前速度）、空气阻力、驾驶技术等多因素的影响。研究表明卡车下坡速度比水平速度增加约5%，而上坡速度则减少约7%。
1.2线形安全评价
微观的交通安全分析主要是以交通仿真和现场勘测为主。交通仿真和驾驶模拟器是对现实交通情况的无事故仿真，如何选取安全判断指标尚需深入地探讨。以交通冲突技术为基础的现场勘测，主要受调查人员的主观判断，调查时间、地点和交通情况等变化因素的影响，不同调查人员冲突判断能力不同，调查结果也不一样，如何提高调查的客观性和准确性尚待研究。
运行车速不仅与事故率大小有关，而且直接影响到事故的严重程度。交通事故发生的过程是一个能量转化的过程。在此过程中，汽车的动能通过刹车系统转化为轮胎的热能及车辆变形等机械能。根据能量守恒原理，运行车速越高，事故过程中能量的转化也就越多，在刹车性能一定时，引起车辆变形的机械能也就越大，对人体的伤害也就越大，后果也就越嚴重。
相关研究显示，某一路段的运行车速主要受驾驶人行为、交通特征（车辆状况）和道路状况3个方面的因素影响。驾驶人在公路上的行驶速度是根据自己对车辆性能的了解、对前方公路线形和路况等的直觉判断来调整的。他们可能不清楚行驶路段的设计车速田。运行车速理论的核心正是从这种实际行驶状态出发，针对不同车型，通过降低相邻路段的容许速度差，达到线形协调、消除安全隐患的目的。运行车速理论并不关注局部路段线形指标的高低，甚至这个指标是否突破规范最小值都不重要，因此，运行车速理论是从车辆性能和驾驶人行为的实际出发，能够充分保证路线线形与车辆实际行驶速度的协调。
根据运行车速，可以通过85%速度确定快速路线形安全性。
1.3快速路典型路段运行车速评价与分析
（1）车速离散与安全分析
根据运行车速理论，我们认为道路某一点的运行车速与设计车速的差值V85-Vd≤10 km/h的时候，该点所在路段的线形安全性较好；当10 km≤V85-Vd≤20 km /h的根据运行车速理论，我们认为相邻路段的运行车速差值 ≤10km/h的时候，运行速度协调性好，安全性较高；当10km/h≤ ≤20 km/h的时候，安全性中等；当 ≥ 20km/h的时候，安全性差。
（3）总体评价
基于以上分析，所调查的快速路路段从车速理论的评价角度来说其安全性都比较好，不存在较大的安全问题。这是由于快速路设计的线形标准要求较高，因此快速路本身的线形设计比较接近规范，线形对快速路安全的影响也就相对较小。
2 快速路出入口影响分析
2.1出入口交通安全评价
交通冲突技术将距离冲突发生的时间TTC（Time to Collision，简称TTC）作为评价事故风险的指标，TTC值越小，风险越大。指标定义如下：
将TTC作为出入口交通安全评价指标，运用美国FHWA开发的交通冲突分析软件SSAM对快速路出入口交通安全进行仿真评价。
仿真模型需要设置的包括：道路模型（车道数）、车辆模型、驾驶员要素的标定、流量要素、运行车速等。
（1）道路模型。快速环路按双向8车道设计，环路内其他快速路则按照双向6车道设计。快速路两侧各预留1个车道，起到减速车道、故障紧急停车、公交停靠、远期预留的作用。
快速路辅路通常包括单向2车道（条件不足则设1车道）与非机动车道。 （2）车辆模型。根据调查，某市快速路运行车辆包括公交车与小汽车两类。
（3）驾驶员要素。引用面向通畅研究中仿真模型的标定结果。让行规则，辅路让行主路。
（4）流量要素。根据快速路调查数据，单车道流量变化范围取1 200-300 pcu/h（自然数）之间。
（5）运行车速。快速路设计速度为80 km/h，地面道路、出入口匝道设计速度为40 km/h。选取快速路长直线中段，测量断面车速，可认为该速度分布与期望速度基本一致，在剔除影响分布特征数据之后，用该分布标定仿真速度分布参数。
2.2出入口安全分析
通过对不同流量下，不同设计要素、管理模式和行為模式下快速路出入的模拟仿真，分析不同要素对交通安全的影响程度。
（1）在变化的流量下（转向比例不变），平行式变速车道出口与直接式变速车道出口冲突程度接近。出口冲突较入口更多，尤其是在流量较大时，差距约2-3倍，这与驶入时换道冲突较少有关。
（2）对于直接式减速车道出口，减速车道过长反而会严重增加冲突次数，但是减速车道是必不可少的，因为减速车道对于降低匝道行驶速度至关重要。当减速车道长度小于200m，对于冲突数的影响不大，因此，在设计减速车道长度时，不应大于200m。
（3）对于直接式减速车道出口，匝道与主路的连接角度对冲突次数有一定影响，如匝道速度较高，则在流量较大的情况下冲突次数增高明显（提高25左右），但如将匝道速度降低至30km/h以下变化不明显。
（4）匝道坡度对冲突数有一定影响，但影响并不明显，如主线流量大于4500 pcu/h（自然数），有坡道的出口略大于（17%左右）无坡道出口。这种影响很大程度上是由于坡度对车速的影响。
（5）提前变道对于改变极为重要，提前100m换道可以降低冲突数20%左右（换道距离为300-600m时），应准确设置交通语言、渠化设计，使驾驶员提前完成变道。
2.3安全设计建议
为保证快速路出入口交通安全，建议采取下列措施。
（1）在减速带，可通过施划视觉障碍标线，使驾驶人产生路面变窄的错觉，促使其降低车速。
（2）对减速车道以外的多功能车道进行渠化，减少车辆变道次数。
（3）强制减速设计包括道钊减速带、热塑振动减速标线、水泥台减速带、路面凹形槽减速带、驼峰式减速带等多种形式。考虑城市快速路出口对减速程度要求并不高，因此建议采用热塑减速标线。
（4）严格按规范布置交通标志位置，安装交通标志，清晰、准确地设置交通标志内容。
（5）流入、流出角是直接式变速车道中线和主线的交角。出口端部应使车辆圆滑平顺而且安全地行驶，使匝道端点处主线与匝道线形协调，相互通畅而且便于识别。
（6）在加速车道汇入快速路主路路段，应采用虚线划分，以加大汇入段长度。
3 结语
城市快速路以通过性交通为主，平曲线、上下坡道、出入口处往往成为事故多发地点。本文应用交通冲突，结合快速路工程设计实践以及快速路交通调查相关基础数据，针对快速路线形设计、出入口设计的交通安全问题展开系统研究，提出相关设计参数和建议，为城市快速路交通安全设计提供参考。