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线形设计特点和性能之间的关系
理查德·科克利、理查德·斯托姆和蒂姆·纽曼
线形设计的目的是为一段一级公路或者高速公路提供必要的三维框架，通过为驾驶者提供适当水平的机动性或安全性改良来解决标识性问题。线形设计涉及工具应用，方法，尺寸和标准的确定，尺寸和其他设计标准是达到目的的一种手段，最后的目标是交通性能，包括机动性，可达性，安全性，以及良好的维修状态。每个阶段在公路设计和公路设计标准中开发和应用的方法和模型都应该客观上与运输绩效的一个或多个衡量指标有关，这一指导原则的含义是三重的，首先，设计师的思维必须从基于维度的方法转变，以性能为基础的方法。其次，传统哲学设计方法是将最低设计标准视为适当的产生所需的性能。第三，在传统的设计实践中，目标是满足这些标准，而不是具体提供给定的服务和安全水平。本文讨论一种专注于设施性能的设计方法而不是传统的基于尺寸的标准。传统的项目开发过程依赖于应用程序三个方面的设计标准和标准道路：横截面，水平对齐和垂直对齐。项目设计标准通常基于AASHTO的A政策高速公路和街道几何设计（1）及其配套研究文件，如“设计标准州际系统政策”（2）和路边设计指南（3）。根据项目，本地和州指导也可能适用。大多数人的推测是这样的这些标准直接与设施的性能有关，但情况并非总是如此。 例如，AASHTO的基础水平曲线是驾驶员的舒适度，与任何运营效率或安全性无直接关系的数据驱动研究。停止视距和垂直曲线的基础不是碰撞数据研究而是运动一个简单的模型（司机看到一个物体在道路和制动停止），进行研究以确定挖掘模型的参数。停止视距是由两个组成部分：感知和反应时间2.5秒的行程距离，以及11.2英尺/秒平方减速的停止距离。 无论交通量或需要停止的可能性如何，这些标准都用于所有类别和类型的道路。
了解以数据驱动、可量化的安全方法评估项目设计的运行性能和效益需要了解驾驶员行为、环境、交通和其他特征之间的关系，以及这些关系对车祸频率和严重程度（伤害和死亡）的影响。然而，大多数设计标准（水平和垂直线形以及车道和路肩宽度）是多年前制定的，不知道几何结构对车祸的影响。一些标准，如路边设计，多年来已被完善，以纳入碰撞经验或风险分析。在最近承认《公路安全手册》（HSM）（4）所涵盖的实质性安全研究和知识之前，超越这些有限应用的进展是困难的。随着最近对实质性安全的了解，这种方法正在改变。
R. Coakley, CH2M, 135 South 84th Street, Suite 400, Milwaukee, WI 53214.
R. Storm, CH2M, 1295 Northland Drive, Suite 200, Mendota Heights, MN 55120.
T. Neuman, Bednar Consulting, 8735 West Higgins Road, Suite 400, Chicago,
IL 60631. Corresponding author: R. Coakley, richard.coakley@ch2m.com.
Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board,
No. 2588, Transportation Research Board, Washington, D.C., 2016, pp. 80–88.
DOI: 10.3141/2588-09 Coakley, Storm, and Neuman
通常用于道路设施设计的标准和标准通常是在不考虑相关设计要素变更的安全影响。许多道路特征影响设施的实质安全。这个以下各节给出了设计要素的实质性安全示例，包括适用的控制标准以及其他突出的设计和操作决策。
设计控制和标准
设计标准将指导设计人员找到合适的解决方案，从而决定项目的成功。应使用工程判断，而不是全面遵守标准，为每个项目设定适当的标准。设计师在选择设计标准时有选择。对于选择，项目区域的上下文将影响选择并提供一个成功的设计。
从更广泛的角度来看，项目设计的上下文敏感性和裁剪的概念适用于所有项目。上下文敏感性解决方案和设计（CSS-CSD）的概念被视为标准实践，期望CSS和CSD原则作为项目的标准部分应用。交通运输项目的建设背景为设计控制和标准的确定奠定了基础。上下文敏感的设计原则和应用这些原则时的一致性提高了用户有效操作和与其他车辆和模式安全交互的能力，最大限度地减少了人为错误和相关车祸的风险。
一旦定义了项目背景，应确定设计标准和控制措施，以便在要设计的项目背景下建立适当的项目细节。设计速度、服务水平（LOS）和交通量以及设计车辆的确定都是影响设施运行的决定。应确定这些决定，以便项目的运行和预期性能符合设施的预期用途，并服务于预期目标用户。
所选的设计标准向设计人员传达了他们在开发解决方案时应采用的方法。该标准还向其他利益相关者传达了机构对道路及其预期功能的期望。CSS概念包括在项目需求被定义的时候，尽早将利益相关者引入到项目开发中。利益相关者的投入应该有助于指导设计师为项目设定标准，并随着设计的进展做出权衡决策。
水平校准
超高有助于提高驾驶员的舒适度通过抵消车辆通过曲线时所经历的横向加速度。最大超高率取决于气候、环境慢行车辆的面积和频率。北方各州，在冰雪条件盛行的地方，有最大的超高6%到8%的比率，以避免车辆横向滑动的问题，当天气条件恶劣，导致行驶缓慢时。对于不存在冰雪条件的州，AASHTO规定超高率高达12%（1）的设计指南。
水平曲率超高对越野车祸有显著影响。路面的摩擦系数也会影响越野车祸，
尤其是对于轮胎状况不佳的车辆。一般来说，更平的曲线更安全。但是，设计师必须注意，在相同的偏转角度下，一条较平的曲线再长一点。所有这些因素都有更大的影响当重型车辆的重心较高时。
高速路线需要在曲线上超高，为驾驶员提供舒适感和控制车辆的能力。在大型车辆比例较高的道路上，急弯路段可能需要加宽通过弯道的车道。以适应大型车辆的偏离轨道。曲线上车道的正确设计降低了因车辆无法停留在其车道内而导致的车祸频率。在城市地区，由于速度较低，车道和交叉口之间的距离更近，超高的使用也不多。水平对中的设计是为了提供一个允许视线通过曲线内部的偏移量。设计的一致性对于避免违反驾驶员的预期很重要。长切线后的紧密曲线往往会导致预期违规，导致车道偏离事故。
横断面
许多来源为任何道路改善项目的典型路段的设计提供了投入。周边土地利用，无论是城市还是农村，所服务的开发类型，以及接入点数量，对设计都有显著影响。不同类型的用户影响在项目的典型章节中需要组件类型。在某些情况下，郊区或农村地区的行人或自行车可以使用路肩。为了提供更多的行人，需要人行道或人行道。对于自行车可能需要共用道路或自行车道。此外，在高速交通区，隔离或屏障可能会降低涉及行人和骑自行车的人。
交通研究通常确定为道路路段和交叉口的车辆交通提供的行车道数。设计的服务水平随项目背景而变化。在大城市地区，比在农村或小城市地区更能容忍拥挤，因此设计服务水平可能更低。在农村地区，项目通常设计为B级或C级服务水平。在城市地区，设计服务水平通常是c或d，但可以是偶数更低，取决于交通需求和可用的路权。在城市环境，路权成本通常要高很多，使增加容量的成本更高。
在项目的设计寿命期内，全天的交通分布和预计的交通增长将直接影响将提供的车道数量。在某些情况下，将不鼓励增加交通量，因此本项目故意不提供增加的通行能力，而将重点放在提高机动性上，如信号配时和协调，以缓解拥挤状况。然而，设计人员应始终注意，拥堵程度可能会对多次车祸的频率产生重大影响。
设计标准框架
发展：车道宽度和路肩
随着车辆尺寸和速度的增加，车道宽度的设计值逐年增加。对于许多机构，
12英尺车道宽度被视为标准最小值。然而，研究表明，增量宽度对安全性能的贡献最小。对于某些道路类型（双车道道路和高速公路），其他道路类型（集散道路、地方道路和城市干道）不存在。12-11英尺（或11-10英尺）车道的增量效益主要与运营效率和能力有关。
成本效益的基本原则和安全性能的知识应制定车道宽度政策。正确认识到相对重要性在运输过程中车道宽度对其他道路特征的影响。除了在更多的农村、高速环境中的最高等级道路外，设计政策应该有利于或促进以下道路使用更窄的车道
原因：
bull;车道的设计宽度影响项目的整个长度，包括路权占地面积和建设成本。
bull;可以更好地利用额外1或2英尺的车道宽度，路肩宽度，提供自行车道，
或更大的路边物体偏移量。
bull;在车道宽度影响驾驶员速度行为的范围内，设计政策应促进使用与期望速度一致的车道宽度，在许多情况下，速度较低。
bull;通过与现有路线和横截面连接，每个项目结束。该机构可能多年来没有重建道路的计划。道路中间宽度较大、两端宽度较小的横截面可能成本更高，并产生相反的效果。
图1提供了上下文框架，对于Strawman道路，请键入车道宽度设计标准。农村地区的当地道路在本质上是低交通量的，设施的通行能力不能驱动设计和降低运行速度。车道宽度为9到10英尺就足够了。特种车辆（如农业联合收割机）的操作可能需要更大的宽度，但这些可能包括道路和路肩的总宽度，并且可能仅限于沿着曲线加宽。
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道路类型 |
农村的自然地带，农村地区 |
城郊带 |
一般城区，城市中心区，城市核心地带 |
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地方的 |
基于车辆运行特性的总道路宽度；至少9英尺的车道就足够了 |
最小10英尺；考虑自行车的附加宽度 |
10-11英尺宽；自行车、街道停车场、公共汽车和装载区的尺寸更大 |
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收集器 |
基于提供最小服务水平和反映预期碰撞风险的道路总宽度；10英尺车道应足以满足大多数交通量范围 |
10-12英尺；考虑自行车的附加宽度 |
10-11英尺宽；自行车、街道停车场、公共汽车和装载区的尺寸更大 |
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主干线的 |
10-12英尺的范围可根据交通量、环境而定。 （地形、卡车、环境）； 基于碰撞风险和维护成本，路肩尺寸为2英尺或更高 |
10-12英尺；考虑自行车的附加宽度 |
10-11英尺宽；自行车、街道停车场、公共汽车和装载区的尺寸更大 |
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高速公路 |
大多数情况下，车道宽度为12英尺；在极端情况下，可以考虑限制11-11.5英尺 |
12英尺车道宽度；全右路肩 |
11-12英尺车道；考虑路肩的总宽度，并根据通行权、维护和性能分析制定最佳解决方案。 |
图1 按上下文划分的道路类型车道宽度设计的Strawman框架。
在现行的AASHTO政策（1）中，车道和路肩宽度基于性能分析。安全性能研究的基础先于在HSM（4）中流行的、现在被认为是最先进的碰撞分析方法。尽管框架和方法反映了安全性能，但可能需要根据当前研究中的最佳实践更新和修订研究结果。
该制度包括当地、集散地和主干道类型的所有土地使用环境，在本质上应被视为多式联运，设计师可选择许多横断面特征，包括自行车道、街道上停车场、中间带、装载区和公交车站。在这种情况下，横截面设计只能进行整体评估（即，通过考虑所考虑元素的宽度需求和交互作用）。NCHRP项目03-112《城市和郊区干道车道宽度决策中的操作和安全考虑》才刚刚开始。该项目应解决知识缺口，并为此类道路提供基于性能的输入。
几何设计过程框架应
1。承认12英尺以上的车道宽度不能识别安全性能效益；
2。认识到在道路通行权范围内，道路宽度的可用性总是有限的，需要选择和权衡；
3.反映出这样一个事实：车道宽度较窄，为10-11英尺可提供较大的灵活性，以满足其他需要特征。
城市快速路在所有类型的区
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资料编号：[761]
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