一种山区干线公路T形交叉口交通安全设计方法

摘要

本发明涉及一种山区干线公路T形交叉口交通安全设计方法，根据交叉口路侧转向车辆的碰撞能量，进行路侧防护等级划分，并设置相应的新型混凝土护栏结构；护栏由人字形防撞柱与独立混凝土矮基础组成，通过调整人字形防撞柱间距、尺寸、嵌入路基深度以满足交叉口路侧不同防护等级，达到防护交叉口转向车辆的目的；人字形防撞柱与车道边缘线的夹角设为5～15°，以增大对转向车辆的防护面积。防撞柱外层套上PVC管，防撞柱及混凝土矮基础均设置红白相间的逆反射立面标记线，以增加交叉口视认性；在被交路离交叉口3～6m处开始设置3～4组振动减速带；交叉口各方向30～50m范围内路侧增设振动边线。本方法适于山区无信号控制T形交叉口，其中主干路为二级或一级公路。

说明书

技术领域

本发明涉及一种山区干线公路T形交叉口交通安全设计方法，采用该设计方法保障山区 干线公路T形交叉口的行车安全。

背景技术

山区干线公路交叉口交通流特性复杂，交通安全设施缺乏，是交通事故多发点。对于山 区干线公路而言，交通流整体不大，因此多为无信号控制交叉口，研究表明两个T形交叉口的 事故率之和约为一个十字形交叉口的43%，将十字形交叉口改建为T形交叉口是无信控交叉口 的改善方法之一，因此T形交叉口是最普遍的山区交叉口设计形式。山区干线公路T形交叉口 交通事故多发的主要原因包括：1）主线公路等级高、车速快，交叉口位置和形式不易被驾驶 员发现；2）被交路车速快，在地方驾驶员缺乏交通安全意识（缺少让行意识），被交路交通 流快速出入主线，对主线交通造成极大干扰；3）路侧防护差，受经济与自然条件限制，全线 设置高等级防护（如波形梁护栏）成本过高，一般采用防护能力较差的砌体结构；4）另外， 路权不明、视距不足、安全设施缺乏、渠化设计不完善等都是交通事故的诱发因素。

现有山区干线公路T形交叉口控速、诱导、路侧防护设施设置不足。现有山区T形交叉口 事故形态主要为撞固定物及冲出路外，事故原因为超速及驾驶员疏忽大意，其道路原因是交 叉口安全设施设置不足，难以达到显示交叉口位置、形式以及合理控速、路侧防护的功能。 交叉口位置和形式显示方面的安全设施主要包括线形诱导标、突起路标、轮廓标等，考虑到 建设成本以及维护保养的问题，绝大部分T形交叉口缺乏此类安全设施。

错视觉控速及振动减速设施的广泛应用。振动减速设施在美国、日本及欧洲等发达国家 已是一项比较成熟的技术，应用非常广泛。道路强制控速设施技术近年来在国内业界取得了 很大认同，很多地区公路管理部门和养护单位已经在影响比较大的公路事故多发路段大量使 用强制减速措施进行强制的车速控制。目前在国内、国外广泛被采用的公路强制减速设施主 要有：热塑振动减速标线、道钉减速带、驼峰式减速带、水泥台减速带等。

逆反射材料及技术已日趋成熟。近些年来，反光膜、反光片、反光漆等逆反射材料的应 用越来越广泛，成本越来越低，这就为山区干线公路T形交叉口采用逆反射材料夯实了基础。 逆反射技术最大特点是充分利用车辆前灯的亮光，通过逆反射材料的表面结构，为驾驶员感 知，从而改善驾驶员的安全视距，优化道路沿线交通设施的视认效果，让驾驶员获得更多的 反映时间、更舒适的驾驶感受，并及时判断路况和获取指示信息，以便及时采取正确的安全 措施，避免交通事故的发生。它是以物理手段调动人的主观能动性，提高行驶安全，是一种 节能环保的低成本道路安全解决方案。

国内现有山区干线公路安全设施设置中往往重点关注路面减速设施，如薄层铺装、振动 减速、视错觉减速等。而一般高等级公路由于交通量大，设计车速高，且具有通行优先权， 如采用振动减速带，则对主线车速一致性与行车舒适性有一定干扰，并且容易引起车辆振动、 跳车，对车辆运行效率不利，国内一般不推荐在主干路设置振动减速带，因此主干路应采用 主动诱导与路侧防护相结合的交通安全设计策略。

另外由于山区公路路侧道路线形差，车辆较容易驶出路外，并造成群死群伤，因此更需 要路侧防护，以阻挡车辆驶出路外，同时由于经济自然条件限制，目前普遍采用以钢结构为 主的波形梁护栏不现实，成本高，维修养护较为困难，采用以混凝土、砌石为主的低成本防 护结构。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：

本发明针对现有山区干线公路T形交叉口安全设施设计不合理，超速普遍，交叉口位置 及形式难以被驾驶员及时发现，撞固定物、翻越路外事故多发的特点，提供一种山区干线公 路T形交叉口交通安全设计方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种山区干线公路T形交叉口交通安全设计方法，主干路和被交路交叉结合成T形；其 特征在于：

根据T形交叉口路侧转弯车辆碰撞能量大小将路侧危险程度分为三级，然后根据危险程 度分别设置不同防护能力的防撞护栏；防撞护栏由竖直设置的人字形防撞柱与下部的独立混 凝土矮基础组成新型混凝土防撞护栏，人字形防撞柱相对于车道边缘线设置倾角5°～15°；通 过调整人字形防撞柱间距、尺寸、嵌入路基深度以满足交叉口路侧不同防护等级，达到防护 交叉口转向车辆的目的；人字形防撞柱为钢筋混凝土结构，防撞柱外层套上PVC管，防撞柱 及混凝土矮基础均设置红白相间的逆反射立面标记线，以增加交叉口视认性；在被交路离交 叉口3～6m处开始设置多组振动减速带；交叉口各方向30～50m范围内路侧增设振动边线。

按上述技术方案，人字形防撞柱防护能力从大到小分为Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型，按照人字形 防撞柱高度递减、锚入深度递减和护栏间距递增；人字形防撞柱两支撑之间夹角为45～60°； Ⅰ型人字形防撞柱柱高为1.5～1.8m，直径为15～17.5cm，插入混凝土矮基础以下30～35cm； Ⅱ型人字形防撞柱柱高为1.2～1.5m，防撞柱直径为12.5～15cm，插入混凝土矮基础以下 25～30cm；Ⅲ型人字形防撞柱柱高为0.8～1.2m，直径为10～12.5cm，插入混凝土矮基础以下 20～25cm；各人字形防撞柱上部柱体与下部支撑结构的节点离地面高度均为0.6～0.75m。

按上述技术方案，交叉口各方向30～50m范围内沿主干路和被交路两路各路侧增设振动 边线，振动边线与人字形防撞柱共同组成路侧被动减速防护系统。

按上述技术方案，人字形防撞柱与独立混凝土矮基础设置逆反射斜条纹立面标记线，条 纹方向与转向车辆前进方向一致；人字形防撞柱采用高强级反光膜，独立混凝土矮基础采用 工程级反光膜。

按上述技术方案，在被交路上距交叉口或停车让行线3～6m处开始设置3～4道振动减速 带，减速带宽度0.3～0.5m，振动减速带采用当地碎石嵌于水泥板制成。

按上述技术方案，独立混凝土矮基础为人字形防撞柱的基础，基础结构为片石混凝土， 混凝土矮基础平面为梯形且平面放置，其中靠近路内的一侧为梯形较长的底边，远离道路的 外侧为梯形较短的底边；梯形较长的底边长为1.5m～2.0m，较短的底边为道路外侧长为 0.75～1.0m；独立混凝土矮基础的宽度为0.6～0.8m；独立混凝土矮基础置于路面以下部分为 10～15cm，露出路面以上部分为20～25cm。

按上述技术方案，安装时，先安装独立混凝土矮基础并插入PVC管，再现浇安装Ⅰ型人 字形防撞柱、Ⅱ型人字形防撞柱、Ⅲ型人字形防撞柱；

然后，在被交路路面安装路面横向振动减速带，并施画停车让行标线；

最后，在交叉口各方向30～50m范围内行车道边线外侧施画纵向振动边线。

按上述技术方案，本方法适于山区无信号控制T形交叉口，其中主干路为二级或一级公 路。

相对于现有技术，本发明的有益效果如下：

1）在交叉口各向路侧设置人字形防撞柱及混凝土矮基础，同时增加逆反射材料，在驶入 交叉口过程中，逆反射信息将急剧增大，有利于驾驶员准确视认交叉口位置和形式，并提醒 进入交叉口的车辆提早减速。

2）人字形防撞柱与独立混凝土矮基础组成新型混凝土护栏，比传统的片石混凝土护栏遮 挡高度低，通透性能好，比混凝土立柱、片石混凝土护栏防撞能力强。同时矮基础梯形平面 有助于增大与路面结构的咬合力，以增大基础的抗滑移、抗倾覆能力。

3）在被交路设置多道振动减速带，其结合人字形防撞柱的视知觉减速，有助于保障被交 路车辆在停车让行线之前安全停车。

4）在交叉口各方向30～50m范围内增设振动边线，有助于与人字形防撞柱共同组成路侧 防撞系统。

5）本方法综合考虑视知觉控速与振动知觉控速，从主动、被动安全两方面全面改善驾驶 员的速度感知，是一种典型的人因工程改善方法，容易为驾驶员理解执行。

6）本方法采用低成本的反光材料及振动减速带，不涉及大规模道路基础设施，投资少， 易施工（能就地取材），易维护，不易被盗，能确保山区干线公路交叉口行车的安全性与舒适 性。

附图说明

图1：T形交叉口路侧危险程度分级示意图；

图2：T形交叉口安全设施设计平面示意图；

图3：三种人字形防撞柱设置示意图；

图4：人字形防撞柱侧面设计图；

图5：人字形防撞柱安装在独立混凝土矮基础上的俯视安装位置图；

图中：1-Ⅰ型人字形防撞柱；2-Ⅱ型人字形防撞柱；3-Ⅲ型人字形防撞柱；4-独立混凝 土矮基础；5-路面横向振动减速带；6-振动边线；7-停车让行标线；8-人字形防撞柱上部柱体； 9-人字形防撞柱下部支撑。

具体实施方式

如图1-5所示，本发明针对现有山区干线公路T形交叉口安全设施设计不合理，超速普 遍，交叉口位置及形式难以被驾驶员及时发现，撞固定物、翻越路外事故多发的特点，考虑 山区干线公路交通流特性，结合利用主动诱导与被动防护的方法，构建低成本山区干线公路 T形交叉口多级安全防护体系。首先根据路侧转弯车辆碰撞能量大小将路侧危险程度分为三 级，然后分别设置不同防护能力的护栏。主干路车流在进入交叉口前，通过独立混凝土矮基 础及人字形防撞柱等提供的逆反射信息及时发现交叉口位置及形式，以便提前减速、变道； 被交路车流则在进入交叉口前，通过护栏逆反射信息及时发现交叉口位置、形式及主线车流， 并通过振动减速带进行强制减速，以确保在停车让行线前安全停车；主干路、被交路车辆驶 出车道边缘线后，通过路侧的振动边线、人字形防撞柱来达到阻挡车辆驶出路外，降低驾驶 员及车辆损伤的目的。

如图1所示，首先根据路侧转弯车辆碰撞能量大小将路侧危险程度分为三级，碰撞能量 与车辆碰撞角与车速的平方乘积线形正相关，防撞护栏的设置与交叉口路侧危险程度分级保 持一致。通过调整人字形防撞柱间距、尺寸、嵌入路基深度以满足交叉口路侧不同防护等级， 达到防护交叉口转向车辆的目的。

防撞护栏由人字形防撞柱与独立混凝土矮基础组成新型混凝土护栏，主要防护交叉口转 向车辆，混凝土矮基础平面为梯形，其中靠近路内的一侧为较长的底边，远离道路的外侧为 较短的底边。

根据《高速公路交通安全设施设计规范DB33/704-2008》中护栏防护能力规定，车辆碰 撞能量E根据下式计算：

$E=\frac{1}{2}{\mathrm{mv}}^2{\sin }^2\theta$

其中：E代表碰撞能量；m代表车辆质量；v代表车辆速度；θ代表碰撞角。其中对于文 本中主干路可取速度可取一级公路低限值60km/h，被交路可取40km/h。

对于交叉口护栏主要防护交叉口转向车辆驶出路外，根据转弯车辆与交叉口路侧的碰撞 能量将交叉口路侧防护等级划分为三级。具体分级：转弯处（平曲线及延长线上）分为I级、 Ⅱ级和Ⅲ级，主干路（正对交叉口）上分为Ⅱ级和Ⅲ级，具体分级情况和依据如表1。

表1交叉口路侧防护等级划分

注：计算设车辆碰撞速度为1，被交路转弯车速为1，则主干路转弯车速采用1.5的扩大系 数，则所得结果即为碰撞能量系数。

按照《高速公路交通安全设施设计规范DB33/704-2008》规定，公路护栏碰撞车辆碰撞角 度不超过20°，因此针对被交路上驶入交叉口车辆（会与主线上护栏相撞）设置的最小防护角 度为20°；对于主路驶入交叉口车辆（会与平曲线及延长线上护栏相撞），由于车速更高，路 侧防护等级更高，因此根据碰撞能量计算采用2.25的扩大系数。交叉口路侧防护等级大小为I 级＞Ⅱ级＞Ⅲ级，详见表1、图1。每一级防护等级所对应不同的碰撞角度范围，同时相应护 栏体高度及护栏支撑结构锚入混凝土基础以下的深度有所差异，以与路侧防撞能力相一致。

如图1-3所示，防撞护栏防护能力从大到小可分为Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型，按照人字形防撞 柱高度递减、锚入深度递减和护栏间距递增。具体如图2所示，在主干路直边侧，正对交叉 口的位置设置Ⅰ型，然后在Ⅰ型两侧对称设置Ⅱ型，Ⅱ型外侧延伸设置Ⅲ型；主干路与被交 路形成的弯道区域；弧度最大处设置Ⅰ型，然后在Ⅰ型两侧对称设置Ⅱ型，Ⅱ型外侧延伸设 置Ⅲ型。如图4，人字形防撞柱两支撑之间夹角为45～60°。如图5所示，防撞柱相对于车道 边缘线设置倾角5°～15°，以增大其与转向车辆前进方向的夹角，提高防护面积。

本发明中，防撞柱结构为钢筋混凝土结构，Ⅰ型人字形防撞柱柱高为1.5～1.8m，直径为 15～17.5cm，插入混凝土基础以下30～35cm；Ⅱ型人字形防撞柱柱高为1.2～1.5m，防撞柱直径 为12.5～15cm，插入混凝土基础以下25～30cm；Ⅲ型人字形防撞柱柱高为0.8～1.2m，直径为 10～12.5cm，插入混凝土基础以下20～25cm。人字形防撞柱上部柱体与下部支撑结构的节点离 地面高度均为0.6～0.75m。Ⅰ型人字形防撞柱之间的间距为3m（相邻柱中心的距离），Ⅱ型与 Ⅱ型或Ⅰ型防撞柱之间的间距为4m，Ⅲ型与Ⅲ型或Ⅱ型人字形防撞柱之间的间距为5m。

本发明中，独立混凝土矮基础为人字形防撞柱的基础，基础结构为片石混凝土，基础平 面为梯形，较长的底边为道路内侧，长为1.5m～2.0m，较短的底边为道路外侧长为0.75～1.0m， 基础宽度为0.6～0.8m，独立混凝土矮基础置于路面以下部分为10～15cm，露出路面以上部分 为20～25cm，。

本发明中，在被交路上距交叉口或停车让行线3～6m处开始设置3～4道振动减速带，减 速带宽度0.3～0.5m，间距为4m，其强制减速与人字形防撞柱的视知觉减速结合，目的在于保 障车辆在停车让行线之前安全停车，为降低造价，振动减速带可采用当地碎石嵌于水泥板制 成。

本发明中，交叉口各方向30～50m范围内路侧增设振动边线（主干路取大值，被交路取 小值），与人字形防撞柱共同组成路侧被动减速防护系统。对于因超速穿越路侧边线的车辆， 利用路侧振动提醒以及人字形防撞柱，以耗散能量，减少对车辆及驾驶员的伤害，并使其能 到正常道路上来。考虑到驾驶员操纵行为的随机性及车辆性能的下降，少量车速过快的车辆， 将越过振动边线，甚至撞上护栏。

本发明的方法中，人字形防撞柱与独立混凝土矮基础设置逆反射斜条纹，条纹方向与转 向车辆前进方向一致，线宽间距均为15cm，倾角为60°，人字形防撞柱，采用高强级反光膜， 独立混凝土矮基础采用工程级反光膜；人字形防撞柱为钢筋混凝土结构，其外层套上PVC管， 以增大夜间逆反射效果，防撞柱兼具主动诱导与被动防护功能，人字形结构有助于加强防撞， 逆反射倾斜条纹则有助于视觉诱导及视错觉控速。护栏主要为转向车辆提供诱导功能。

由此，本发明采用多道防护体系保障山区干线公路T形交叉口的行车安全。主干路上， 通过人字形防撞柱与独立混凝土矮基础的诱导功能，路侧振动边线的振动警示功能，人字形 防撞柱与独立混凝土矮基础的防撞功能构建以诱导为主、防撞为辅的主路防护体系；被交路 上，则通过振动减速带的强制减速功能，人字形防撞柱与独立混凝土矮基础的诱导及防撞功 能，路侧的振动边线构建以控速为主、防撞诱导为辅的被交路防护体系。

具体施工时，1）先清除交叉口视距三角形内的连续障碍物，安装独立混凝土矮基础4， 并插入PVC管，再现浇安装Ⅰ型人字形防撞柱1、Ⅱ型人字形防撞柱2、Ⅲ型人字形防撞柱 3；2）在被交路路面安装路面横向振动减速带5，并施画停车让行标线7；3）在交叉口各方 向30～50m范围内行车道边线外侧施画纵向振动边线6。

本发明的多道防护体系适用时需注意以下事项：

1）适于山区无信号控制T形交叉口，其中主干路为二级及以上等级公路，被交路为二级 及以下等级公路，且主干路转向交通量较小的T字形交叉口。

2）主干路、被交路需要设置相应的标志：交叉口通行优先权标志、交叉口预告、警示标 志。

3）如交叉口处于较大纵坡或者视线不良路段上，则人行防撞柱则应该适当增加高度，以 起到对交叉口良好视线诱导的功能。

4）本方法中逆反射材料安全设施应注意保养、维护，当其反光系数降低到设计数值的 70%以上时，应注意更换反光膜。

5）本方法中人字形防撞柱应特别注意定期检查维护，及时更换损坏的防撞柱。

相对于现有技术，本发明的有益效果如下：

1）在交叉口各向路侧设置人字形防撞柱及混凝土矮基础，同时增加逆反射材料，在驶入 交叉口过程中，逆反射信息将急剧增大，有利于驾驶员准确视认交叉口位置和形式，并提醒 进入交叉口的车辆提早减速。

2）人字形防撞柱与独立混凝土矮基础组成新型混凝土护栏，比传统的片石混凝土护栏遮 挡高度低，通透性能好，比混凝土立柱、片石混凝土护栏防撞能力强。同时矮基础梯形平面 有助于增大与路面结构的咬合力，以增大基础的抗滑移、抗倾覆能力。

3）在被交路设置多道振动减速带，其结合人字形防撞柱的视知觉减速，有助于保障被交 路车辆在停车让行线之前安全停车。

4）在交叉口各方向30～50m范围内增设振动边线，有助于与人字形防撞柱共同组成路侧 防撞系统。

5）本方法综合考虑视知觉控速与振动知觉控速，从主动、被动安全两方面全面改善驾驶 员的速度感知，是一种典型的人因工程改善方法，容易为驾驶员理解执行。

6）本方法采用低成本的反光材料及振动减速带，不涉及大规模道路基础设施，投资少， 易施工（能就地取材），易维护，不易被盗，能确保山区干线公路交叉口行车的安全性与舒适 性。