徐耀赐谈道路设计(如何制定合理的限速值)
徐耀赐谈道路设计(如何制定合理的限速值)期望速度营运速度(Operational Speed)的订定与政府管理部门的作为及企业本身的经营理念有关,全球各国无一定标准,且不同行业有明显差异。受营运速度限制的车辆中通常会配备速限器(Speed Limiter)与其他监测设备等相关设施,例如全球卫星定位系统(GPS)、卫星定位接收器、速度纪录仪等。其他速度释疑营运速度针对商用车辆,基于企业管理与社会责任,政府主管机关或企业本身会自行规定其辖下车辆可行驶的最高速度值。例如长途客运车不得超过100km/h,集装箱车不得超过90km/h等。
第五章 速度
上一期《自由流速度等在设计及交通管理中的用途》介绍了第五章速度5.4节,今天介绍5.5和5.6节,包括:营运速度的概念、期望速度的影响因素、撞击速度在道路交通工程设计领域中的应用、各种限速值的概念、超速的完整定义等内容。
5.5其他速度释疑
5.6道路限速的逻辑思维
其他速度释疑
营运速度
针对商用车辆,基于企业管理与社会责任,政府主管机关或企业本身会自行规定其辖下车辆可行驶的最高速度值。例如长途客运车不得超过100km/h,集装箱车不得超过90km/h等。
营运速度(Operational Speed)的订定与政府管理部门的作为及企业本身的经营理念有关,全球各国无一定标准,且不同行业有明显差异。受营运速度限制的车辆中通常会配备速限器(Speed Limiter)与其他监测设备等相关设施,例如全球卫星定位系统(GPS)、卫星定位接收器、速度纪录仪等。
期望速度
期望速度(Expected Speed)具有浓厚的人因(Human Factors)色彩,影响期望速度的因素非常复杂,牵涉驾驶人的心理状态,可归纳为下列各项:
☞ 道路等级:道路等级越高,期望速度越高。
☞ 车辆性能:驾驶人驾驶车辆的性能等级越高,期望速度越高。
☞ 运输任务:驾驶人运输任务不同,期望速度不同。有营利性质的车辆,期望速度通常较高。
☞ 路幅宽度:车道、路越宽,驾驶人的期望速度必越高。
☞ 道路几何线形:长笔直路段会自然诱使驾驶人提高车速。
道路交通工程设计者应深知,只有在交通状况正常,例如自由流或稳定车流状态下,驾驶人才会自然产生期望速度心态;反之,在严重拥堵或临近施工区时,驾驶人心中已有定见,此时的期望速度不具任何意义。
期望速度无法明确规定在道路交通工程设计规范、准则中,但在道路交通工程规划设计领域必须考虑,千万不要误导驾驶人使其期望速度远高于限速值。例如限速值不高之处,道路平面线形却是长笔直路段,且路幅较宽,路面纵坡平缓,路侧环境毫无压迫感,此时驾驶人自然会倾向以较高速度行驶,导致运行速度高于限速值。这种情况下,驾驶人如果被举报超速,可能心有不服,怨言不断,间接造成大量民怨,对道路交通主管机关与执法机关的形象都不利。
感知速度
感知速度(Perceived Speed,也称为Relative Optical Flow Speed),是驾驶人透过视觉感知而感受到的其他车辆相对速度。对于道路交通工程设计而言,感知速度应与前文提到的“相对速度”共同考虑。
感知速度与人因理论中的视觉因素有深厚关联性。以图5-17所示为例,视觉观测角度(简称视角)对感知其他车辆相对速度的影响较大,静止的A车可清楚感受到与其呈90度的C车的车速;当视角越小,不论同向或对向,对其他车辆速度的感知能力越差。两车在同一车道行进时,后车驾驶人对同向行驶的前车的视角为零,无法感知判定前车速度,为避免发生追尾撞击事故(Rear-End Crash),除非能安全变换车道,否则驾驶人应时刻与前车保持可随时刹停的合理间距。这种现象也适用于两辆对向行驶的车辆,两者都无法感知判定来车速度。
图5-17 视角对感知速度的影响
撞击速度
撞击速度(Impact Speed),是车辆撞击其他车辆或其他物体时的瞬间速度。其在道路交通工程设计领域中有众多应用,如:
☞ 检视道路安全防护设施的耐撞能力或防护等级,例如碰撞防护设施、防撞垫(Impact Attenuator Crash Cushion)及各式护栏结构等。
☞ 道路交通事故原因鉴定及事故重建(Crash Reconstruction)时,撞击速度是必须精准掌握的数据。
☞ 行人穿越道布设的可行性思考。以图5-18所示为例,某干线道路两灯控交叉路口间距过大,例如500米以上,行人无合法穿越道路的空间,由人因理论来看,行人极有可能冒险伺机穿越,因此,需要思考此路段中是否应布设行人穿越道?由前文提到的重点速度(Critical Speed)、存活速度(Survivable Speed)及此处所说的撞击速度综合思考,主干线的设计速度如为50~60 km/h或以上,则必须慎重考虑路段中布设行人穿越道是否合适,或另以人行天桥取代。
图5-18 路段中应否布设行人穿越道的思考
车队速度
车队(Platoon),指在长路段中车辆前后紧密跟随,任何车辆都无法加减速且无法变换车道,只能以低速度跟紧前车行进,此低速度即为车队速度(Platoon Speed)。
车队是交通严重拥堵时形成的一种状态,由道路容量分析(Roadway Capacity Analysis)的观点来说,其相对应的服务水平呈现强迫性车流状态F级。车队形成的原因与车流拥堵的成因类似,并非道路设计者、交通管理者所能全然预期,是偶尔会发生的实际现象,例如偶发事故。当然,道路路网内如产生“车队现象”的频率太高,代表某些道路可能有必要进行交通工程改善。
爬坡定速
爬坡定速(Crawl Speed)只适用于坡道长度过大的上坡路段设计,尤其是丘陵区、山岭区的高等级公路,为保证公路运输效能不至于下降太大,爬坡定速的校验不可忽略。一般而言,道路设计规范都会详实规定,针对某些道路型态,在某设计速度前提下,最大容许的纵坡值(通常以%表示)必有限定,其背后原理即是爬坡定速。简单来说,爬坡定速是该道路设计车辆(Design Vehicle)在特定要求马力的情况下,可保持车辆固定爬坡行进的速度。爬坡定速值必然小于平地时的车辆平均行车速度,两者若差异过大,代表上坡路段右侧可能需要布设重型车专用爬坡车道。
道路限速的逻辑思维
任何道路必有限速值,那么,限速的依据是什么?如何制定合理的限速值?限速值的信息应如何传递给驾驶人?这些都是道路交通工程与执法机关应关注的重要议题。
速度环境的复杂性
道路上各种车流形成的各种速度特征或现象可统称为“速度环境”。速度环境复杂性的主要原因在于道路上各式车辆的运行速度不止随时空环境变化,也因不同驾驶人的自身特性而大不相同。图5-19所示即是影响驾驶人速度选择的各种不同因素,相互交叉影响,其复杂性显而易见。
图5-19 影响驾驶人速度选择的各种因素
道路上车辆的运行速度具有下列特性:由驾驶人自行选择,其他人无法掌控;不同的驾驶人选用不同的运行速度;没有任何单一速度值可代表某道路上车辆应采用的运行速度值;驾驶人凭对道路状况的直接感觉,根据自身经验而采取其认为最合宜的运行速度,驾驶人对道路设计的技术内涵无从知晓,也没必要了解,因为道路设计责任与驾驶人无关。
驾驶人自行选择的运行速度可能违背道路设计的安全考虑,即驾驶人自行选择的速度可能比道路安全工程设计考虑的安全速度高,以致形成安全隐患。基于此,道路交通工程主管机关或执法机关有责任告知驾驶人清晰的运行速度限制值,即限速值。
限速法规与限速种类
限速法规
世界各国国情不同,与限速相关的法律或法规也有差异,不过道路交通工程实务上,常用的交通限速法规根据适用情景不同可大致分为下列三大类:
☞ 绝对限速值法规(Absolute Speed Limits Law)。任何车辆,凡运行速度超过法定限速值,一旦被执法机关正式查出,都必须接受法律规定的罚则,无可辩解。
☞ 基本限速值法规(Basic Speed Limits Law)。任何驾驶人在驾驶过程中,都有注意车前状况的责任与义务。在某特定道路状况下,即使车速在法定限速值以下,但车速却明显超过当下道路交通状况所容许的条件。
☞ 可辩解限速值法规(Presumed Speed Limits Law,Presumptive Speed Limits Law,Prima Facie Speed Limits Law)。即使有超速实据被执法机关举证,但若不接受裁罚,当事人仍有权利向当地交通法庭申请当庭辩护。
前述三种不同法规中,第一种“绝对限速值法规”最普遍,其可能硬性规定于相关法律条文中,或是以交通控制设施的型式布设于道路范围内,驾驶人可明视之处。第二种“基本限速值法规”主要针对“与当下道路状况不匹配的驾驶速度”,若发生事故,必须进行严谨的事故鉴定,甚至事故重建才能清楚鉴别肇事者当时车速是否合宜,及其可能必须承担的事故责任。第三种“可辩解限速值法规”在全球各国中较少用,此种法规通常在特别注重人权的国家或地区采用。
各种限速值种类
☞ 法定限速值(Statutory Speed Limits),由政府依法颁布相关交通法规,应用于不同等级、不同道路型态(高速公路,城市中的快、慢车道等)。驾驶人应注意,即使道路旁侧无限速标志,仍应遵守法定限速值的约束。
☞ 公示限速值(又称标志限速值,Posted Speed Limits,PSL),通常以警告标志(路侧或置顶式,Overhead Sign)、路面标字的型式向驾驶人传递此限速值。当法定限速值有变化,就必须重新设立公示限速值的标志或标识文字。图5-20所示即是典型的公示限速值。
图5-20 典型的公示限速值
☞ 绝对限速值(Absolute Speed Limit),指不论涉及任何条件或状况,绝对不容许驾驶人超过的限速值。一旦被执法机关举报或导致事故,超速当事人都必须受罚扣分,且负事故连带法律责任。前述的法定限速值与公示限速值都属于绝对限速值范畴,执法机关拥有绝对的执法权。
☞ 忠告速度(Advisory Speed)与建议速度(Suggested Speed),忠告或建议速度为限速值众多型式之一,警告或建议驾驶人在此处用比此限速值更小的速度行驶,其原因可能是道路几何线形的限制、路面状况、视距不佳或其他特殊因素(例如已临近施工区)。建议速度通常归类为警告类标志,不能作为执法的依据。图5-21所示为美国常见的典型建议速度标志。道路交通或执法机关布设建议速度标志必有正当合理的原因,驾驶人绝不可忽视建议速度的存在,不遵守建议速度而导致事故也须负担相关法律责任。
图5-21 美国常见的典型建议速度标志
☞ 环境限速值(Environmental Speed Limits),根据环境保护(例如空气质量指针,PM 2.5浓度等)标准制度而定的不同限速值。此种限速值通常只适用于特定地区,例如高科技科学园区的厂商可能有无尘的高标准要求。
☞ 特殊状况限速值(Special Conditions Speed Limits,SCSL),在某些道路交通状况下,必须针对驾驶人运行速度进行实时性的提醒、建议,甚至警告,例如:事故区、施工区、临近学校儿童出入频繁区;道路几何线形变化可能出乎驾驶人意料,如受地形限制而形成的急弯道;车流拥堵路段或事故区域,以可变信息标志(Changeable Message Sign,CMS)提醒、警告驾驶人减速至此限速值内;天候状况异常时,以可变信息标志告知驾驶人降低运行速度。
☞ 最小伤害度限速值(Injury Minimization Speed Limit),此种限速值将安全性远置于道路交通易行性(Mobility)之上。道路系统安全限速值主要根据碰撞事故中会造成死亡或受伤的人体承受撞击的能量而定。凡是住宅区、行人出入频繁商业区、邻近学校区等的限速值都是以保障行人安全为优先,车辆的运行速度已非重点。
☞ 固定与动态限速值。固定限速值(Fixed Speed Limits),限速标志、标字自布设开始就保持固定,除非撤除,否则一直存在且内容永不改变。道路交通工程中采用的限速值绝大部分都属于此类。动态限速值(Dynamic Speed Limits),限速值可能因特殊需要而调升或调降,依道路交通状况(例如车流量)而异,且绝大部分都以电子显示,所以道路交通工程界也有人称为“电子标志(Electric Sign)”,图5-22所示即为典型的动态限速值案例。
图5-22 典型的动态限速值显示
☞ 重型车限速值(Heavy Vehicle Speed Limits),针对平均行车速度较低、体积大、载重量大或危险品载运车辆设定的限速值。由于与小汽车易形成突出的速差现象,一旦发生事故易造成群死群伤,因此设定的限速值必然比小汽车低,为了安全起见,甚至必须限定某些车种只能行驶特许的道路。
☞ 变化限速值(Variable Speed Limits,VSL),属于主动交通管理(Active Traffic Management,ATM)领域中的一部分,前述动态限速也是变化限速值其中一种,依道路路网车流状况而适时调整限速值,同时兼顾安全与车流顺畅。凡变化限速值布设都须配套数量不少的电子侦测设备,例如:车辆侦测器(Vehicle Detector,VD)、可变信息标志(Changeable Message Sign,CMS)等。建构主动交通管理相关设施所须经费不低,后续养护维修量大,通常只用于车流量庞大的大城市区域路网。
☞ 车种差异化限速(Differential Speed Limits),指在同一道路上,针对不同车种制定不同的最大容许可运行速度。通常针对小型车限定一个最大限速值,而对大型车设定一比小型车限速值小的最大可运行速度值。图5-23所示是典型案例。
图5-23 典型的车种差异化限速标志
☞ 限速区间(Speed Zone),经过严谨的工程研究,在一条已有法定限速的某一道路区间可制定适合此区间的限速值,道路交通工程界也有人称为Modified Speed Limit。限速区间应在某一长度以上,依不同规范而稍有不同,其限速值通常小于该道路的法定限速值。图5-24所示是典型案例。
图5-24 典型的限速区间
执法速度
执法速度(Enforcement Speed)是执法机关正式查处驾驶人车速超过限速值的某一速度值,执法速度必大于该道路的法定限速值。如图5-25所示,执法速度与法定限速值的差异值在道路交通工程领域称为“执法容忍区间(Enforcement Tolerance)”,例如某高速公路的公示限速值为100km/h,但执法机关在驾驶速度110km/h以上时才会正式签送罚单。
图5-25 执法速度与超速的关系
各执法机关的执法容忍区间可能有差异,全球无一定标准,不过最常见的是高、快速公路约为10km/h左右,市区与乡区道路为5km/h左右。
超速
“超速”(Speeding),一般驾驶人的固有认知是车速过快,“明显”超过法定限速值。事实上,这种认知并不完整。
美国道路交通交通安全管理局(National Highway Traffic Safety Administration,NHTSA)对超速的定义为:“The driver behavior of exceeding the posted speed limit(PSL) or driving too fast for conditions.(驾驶人超过标志速度限制或在特定条件下行驶过快的行为。)”
欧洲经济合作与发展组织(Organization for Economics Cooperation and Development,OECD)与欧洲运输部长会议(European Conference of Ministers of Transport,ECMT)对超速的定义为:“Speeding encompasses excessive speed (driving above the speed limit) or inappropriate speed(driving too fast for the condition but within the limits).(超速包括超速(超速行驶)或不适当的速度(在这种情况下行驶过快,但在限制范围内)。)”
综上所述,可知“超速”的完整涵义有两大项:驾驶人操控车辆的速度“明显”超过法律规定的法定限速值;在某些特定道路状况(例如路侧人群众多或车流拥堵)下,驾驶人操控车辆的运行速度虽在法定限速值内,但从道路交通安全的观点来说,此运行速度已明显不合理。
道路交通执法机关必须深入了解,处罚超速的真正目的在于守护交通安全,降低交通事故伤亡率。此外,交通执法机关尤其应该注意,超速执法具有浓厚的艺术性,在未影响道路交通实质安全的前提下,有时可用劝导、警告代替罚款。
判断道路的限速值订定是否合理,须经长期观察,且有大量交通数据支撑,以完整的工程研究(Engineering Study)作后盾,制定限速值的逻辑思维可能无法放诸四海而皆准。以图5-26所示为例,瑞典为了推动道路交通零死亡愿景(Vision Zero),制定限速值的指导思维随着年代背景而改变,由最早期以速度为准演变至20世纪90年代以伤亡准则为依据。
图5-26 欧洲瑞典限速制定准则的演进[1]
针对车辆的超速,必须考虑车辆类型,即不同类型车辆的超速动机可能不同,如发生事故,其严重程度也截然不同。尤其应注意大型营运车辆的经营环境,世界卫生组织(World Health Organization,WHO)的《速度管理》(Speed Management)”[2]研究报告明确指出:“Commercial drivers pressured to speed and race.(营运车辆驾驶人可能为增加个人收入而不自觉地超载和超速。)”其原因可能源于人性深处的自私性,不过对于政府相关主管机关而言,应从社会稳定、交通安全及人性特质各层面深入关注,充分了解运输企业的经营环境是否与道路交通安全的原理背离。
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