高速公路安全设计理念及程序
引言
公路安全的概念人们通常理解为“道路交通安”或理解为行人和车辆的安全。长期以来,人们在“人-车-路-环境”构成的公路系统的安全性研中,往往偏重于对动态因素“人-车”的安全分析,忽视了对相对静态因素“道路-环境”的安全分,更缺乏对“人-车-路-环境”这一综合体系的全分析。另外,目前我国在高速公路设计的过程,并没有体现对安全的考虑,只是在完成设计后,行专家评审,凭经验判定设计的可行性及安全性,乏理论研究与预测。尤其在山岭地区,由于自然环的特殊性以及工程地质的复杂性,山区高速公路设肯定会带来一系列的安全问题,如果仅采取事补救的措施来保证公路安全,那么,类似于环境领中的“先污染,后治理”的恶性循环就会紧随其后,且难于根治。
为了提高公路总体安全水平,解决目前“公路设计”与“安全分析”相剥离的不合理做法,提出高速公路安全设计的理念及程序,认为公路设计除了应首先保证道路上通行人员和车辆的交通安全外,更应该完善工程自身结构物的安全设计以及环境安全设计,以期达到系统地降低综合成本（施工、养护、管理、环境代价等)、更大地发挥高速公路经济效益的目的,有助于实现高速公路可持续发展。
1 相关问题的研究与分析
1.1 目前高速公路安全设计研究 1.1.1 道路交通安全的研究[1,2]
我国高速公路始建于1988年10月,经过十几年的飞速发展,到2004年底已建成高速公路3.3万km,超过了建国初期所有铺有路面的公路通车总里程(3.2万km),总里程居世界第二,取得了令人瞩目的成就。尽管如此,与发达国家相比,我国高速公路路网密度、地区分布不均衡性以及服务水平等还存在巨大差距,尤其是针对公路安全的研究还处于起步阶段。我国关于公路安全的统计始见于1951年,当时仅对交通事故进行了统计,但由于统计制度不完善,各项统计数据规律性不强,并且认为80%~90%的交通事故是由人的因素造成的,包括驾驶员的操作失误、麻痹大意或违章驾驶等。到了20世纪90年代末期,国内一些学者注意到了设计因素对交通安全的影响,如:北方工业大学的刘小明教授等,针对道路交通事故的生成机理、驾驶员的驾驶行为进行了研究,并建立了驾驶行为模型,从中可以发现道路设计方面的缺陷,从而甄别事故多发点。同济大学的郭忠印、方守恩等人结合新疆路网黑点改造工程,研究了设计对交通安全的影响,提出了事故多发路段位置的鉴别与改进方法等。由于我国高速公路建设起步较晚,道路交通安全事故统计数据的样本数量还很少,不足以进行统计分析其规律性。
国外,针对道路交通安全的研究较早,并且提出了较完善的安全审查理念,如:英国1987年开始安全审核研究工作,到1996年IHT出版了道路安全评价指南(Guidelines to Road Safety Audit ofHighway),明确规定了安全审查的实施方法和实施规程,并提出了评价清单。澳大利亚1992年制定了国家道路安全战略,开展大量研究工作,由AUSTROAD建立了道路安全评价指南,确定了“道路安全以人为本,遵守为用户设计”的原则,强调在设计中考虑所有用户。美国1995年提出安全审核报告《Road Safety Audit: A New Tool for Accident Prevention》,这份报告对安全性和道路及其环境的影响、保证安全性的设计参数取值都做了详细的论述。
1.1.2 公路自身结构物安全的研究
关于结构物的研究:自从有道路出现以来就已经开始。随着高速公路的建设,目前国内外关于高速公路路基、路面、大桥、隧道等结构物的设计理论及设计方法的研究论文非常多,取得了丰硕成果,一般从自然条件、气候条件、工程地质、水文地质、建筑材料和结构力学等方面进行分析,在前期调查的基础上,通过综合考虑进行结构物的安全设计。如:考虑工程地质条件,采用植物防护、工程防护或两者相结合措施,确保路基稳定。考虑路线所穿越地区的沿线气 候、水文条件以及筑路材料和交通组成等条件,采取不同的路面结构形式与之相适应。考虑荷载作用,基于材料力学、结构力学、风力学、地震学等因素而进行桥梁结构的安全设计等。尽管如此,目前国内高速公路结构物早期破坏现象仍然很严重,如路面车辙、网裂。路基不均匀沉陷。边坡及其他结构物失稳等。其根本原因是设计中对结构物安全的考虑不周。
1.1.3 环境安全的研究[3]
环境保护是我国的一项基本国策,为了实施可持续发展战略,保护生态环境,我国于1989年颁布实施了《中华人民共和国环境保护法》。我国公路交通部门自1985年开始接触公路建设工程的环境保护工作,于1987年开始进行公路建设工程的环境影响评价,在以后的几年内交通部先后颁发了《公路建设工程环境影响评价规范》(试行)、《公路环境保护设计规范》、《公路工程基本建设工程设计文件编制办法》及《公路工程国内招标文件范本》等,并于1997
下达编制了《公路绿化规范》,这些“规范”、“办法”和“范本”均对我国高速公路的环境保护起到了积极的推动和指导作用。同时,近些年在高速公路规划、设计、施工与养护管理的工程实践过程中,采取了切实有效的环境保护措施,取得了丰富的经验,获得了良好的效果。
在设计理念方面,交通部颁发的《公路勘察设计典型示范工程咨询要点》明确提出公路设计要遵循“安全、环保、舒适、和谐”的设计理念,提出服务社会
原则、尊重地区特性原则、整体协调性原则、自然性原则。认为公路景观环境要素包罗万象,景观设计的重点不应将精力集中在耗费大量人力、物力、财力的人造景观上,而应重点体现对原有景观资源的保护、利用和开发,以及公路主体与原有自然及社会环境的相融,设计中应体现“不破坏就是最大的保护”的理念。
由于发达国家公路建设起步早,在高速公路建设对环境安全的影响认识值上得我们借鉴,在美国,从上个世纪30、40年代就意识到保护环境的重要性,并开始推行一些环境保护措施。50年代以后,随着高速公路的大量修建,公路建设对环境的影响越来越受到社会的关注,为此美国开始制订法律要求新建公路必须进行环境保护和绿化。1969年美国通过了“国家环境政策法案”(National EnvironmentalPolicy Act,NEPA),其中对公路建设中的规划、设计、施工与营运各阶段的环保要求都做了明确规定。目前,该法案已经被欧洲等发达国家借鉴使用。日本的环境影响评价开始于1970年初,1984年8月内阁颁布了“关于环境影响评价”的文件,中央各省及不少都、道、府、县、市都有各自的评价条例或评价纲要,没有国家一级的文件和法律。日本的环境影响评价工作受美国影响较深,对公路环境影响评价有如下规定:(1)进行环境影响评价,保护环境是企业的职责。(2)为使调查和评价做得科学合理,由知事制定编制预评价书的指导方针,企业据此进行调查、预测、评价,知事审查企业提出的评价书,组织公众提出审查意见。(3)召开听证会,广泛提取居民意见。
在环境安全影响评价方法上,国外普遍采用地理信息系统作为平台,进行辅助评价和环境设计,一般有定性评价、数学模型评价、系统模型评价和综合评价,多数采用综合评价法。这种方法是对影响环境安全的各要素及其变化过程进行预测,研究开发活动和环境安全之间的相互影响关系,为高速公路建设的决策提供依据。
1.2 存在问题
公路安全问题是一个综合“人-车-路-环境”的系统工程,包括结构安全、环境安全和交通安全等子系统。尽管我国针对各子系统进行了大量的研究,也取得了广泛的成就,但与国外相比,这些成果仍带有很大的片面性、局限性和滞后性,对公路安全设计缺乏指导意义。主要表现在以下几方面。
(1)对公路的安全研究与公路设计相脱节,缺乏交互平台,不能实现信息共享。
现有公路的设计,尤其是高速公路的设计,均应符合规范与技术标准的要求,但当运营一段时期之后,往往出现了交通事故明显集中的“事故多发段和事故多发点”。一方面,长期、大量的交通安全统计资料缺乏有效、实用、方便的管理