中国公路设计，竟然没有考虑“人因工程”吗？

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引言

很长时间以来，总有专家、学者批评中国公路设计缺少对“人因工程学”的考虑，即没有充分考虑用路者（驾驶人）的行为特征和心生理特征，没有考虑驾驶人对外界环境信息感知、处理分析和判断决策的能力极限，进而批评中国公路设计不合理、不安全。当然，这类批评首当其冲的是中国公路设计标准规范。

那么，中国公路规范真的没有考虑人因工程因素吗？——答案很明确！当然有考虑！只是中国公路规范在编制修订时，以具体指导工程设计方法和过程为目标，没有像国外规范那样对各类设计指标、参数的来源、依据进行教科书式的详细说明而已。

为了回应和消除上述质疑，本文从直接控制公路几何设计一系列关键设计指标切入，说明中国公路设计考虑了哪些“人因工程”因素。

一、停车视距

汽车在公路上高速行驶过程中，忽然发现前方有障碍物，为了避免发生碰撞事故，驾驶人必须立即采取紧急制动措施（刹车）停车——这是车辆在公路行驶时最典型的安全场景。公路设计规范选择该场景下保证人、车安全为目标，提出了控制公路整体几何指标的强制性安全指标——“停车视距”。停车视距主要由驾驶人“反应距离”、车辆“制动距离”和安全距离3部分相加而成

▲图1 停车视距构成示意图

根据调查研究，注意力集中、警觉的驾驶人从发现前方路面障碍物、到采取制动措施的反应时间往往只需0.2秒~0.3，而老年人和反应迟缓的驾驶人最多需要约1.5。公路停车视距指标为了照顾老年人等人群特征，给驾驶人预留了更充分的反应时间（2.5~3.0）。以时速120公里为例，为驾驶人预留了约100米的反应距离。

尽管在紧急制动时，车辆和路面条件能够提供7.0米每平方秒以上的最大加速度，但停车视距指标却采用了3.4米每平方秒的纵向减速度来推算车辆实际制动距离。这是因为，当纵向减速度大于3.4米每平方秒时，司乘人员就会因为冲击力过大，出现晕车、呕吐等不舒适的感觉。

以上内容表明，为什么汽车紧急制动距离只有40米~60米，而高速公路设计的停车视距却长达200。因为作为安全控制的关键指标，停车视距指标兼顾了不同人群反应特征，又从司乘人员舒适性的角度预留了更多的安全冗余。

二、横向力系数、圆曲线最小半径与超高

汽车在公路行驶过程中，另一个典型的安全场景是：车辆通过弯道时，如果速度过高，离心力过大，可能导致车辆倾覆。

根据汽车运动学方程和实验对比，当车辆在弯道行驶时的横向力系数大于0.40时，车辆行驶非常不稳定，有倾覆的危险；当横向力系数在0.20~0.40区间时，驾驶人能感受到曲线存在，但没有倾覆的危险；当横向力系数小于0.10时，车辆弯道通行时司乘人员几乎感觉不到曲线的存在，很平稳。

▲图2 横向力系数与舒适性、安全性的关系

根据以上试验数据，只要控制横向力系数小于0.40，就能保证车辆弯道通行的稳定性和安全性；而且，从0.40到0.10之间存在很大的指标变化区间。但是公路规范却选择以横向力系数小于0.12为设计基准，并以此控制高速公路的圆曲线最小半径和超高设计。而实际上，与其他国家比较，我国公路设计整体指标偏高（偏于安全），极少出现采用圆曲线最小半径的情况。这意味着绝大多数公路弯道路段的横向力系数小于0.05。

以上情况说明，公路规范早就超越了车辆稳定性（安全性）的要求，从追求驾驶舒适性角度的选择采用了更高的设计标准和指标。

三、车道宽度与车道侧向安全余宽

根据调查，公路通行的代表车型包括：小型客车、大型客车、载重汽车、铰接列车（五轴或六轴半挂车）等。这些车型中，车体宽度的最大值是2.55米（如：铰接列车）。而我国公路规范规定高速公路的车道宽度采用3.75，远大于各类车辆的车身宽度。

▲图3 弯道路段车道宽度的构成示意图

这是因为车道宽度在确定时，不仅考虑到驾驶人在实际操控过程中的行为特点，即普通人在驾驶过程中均存在一定幅度的横向摆动现象；而且，公路规范还要求在两车道之间预留了车辆并行（或对向行驶时）的安全距离（一般为0.6米~1.0）。

对于时速60公里及以上的公路，公路规范还强制性要求在车道两侧预留了0.5米~1.75米（高速公路右侧普遍预留3.0米）的侧向安全距离（即车道侧向安全余宽）。其目的在于，消除车辆在狭窄空间中、高速穿行时驾驶人出现的精神紧张，有效降低了驾驶人的心理、生理负荷（度）。

四、其他“人因工程”因素

在公路规范和公路设计中，考虑“人因工程”因素的地方还有很多，如：

• 平面线形设计中要求采用回旋线的目的在于消除驾驶人从直线进入圆曲线时可能出现的轨迹偏移现象；

• 按照驾驶人方向盘操作时间，要求回旋线的最小长度大于3秒行程；

• 在所有出口设置偏置加宽的目的，在于为驾驶人在出口前预留更多的安全冗余距离；

• 为了防止夜间对向车辆灯光对驾驶人视线影响，公路在中分带位置设置了防眩板；

• 公路标志牌上字体高度与驾驶人在不同速度下的识认能力相关；

• 路基外侧预留净空区是为了减小车辆意外驶离车道后造成的事故严重程度；

• 隧道进出口考虑到驾驶人的视线明暗变化，要求线形连续。

......

五、“人因工程”本来就是公路设计的底层逻辑

通过以上内容可知，遵循“人因工程学”要求，公路路线设计从公路线形要素组成，到停车视距、超车视距、识别视距，再到圆曲线最小半径、超高与横向力系数，以及车道宽度与侧向余宽等一系列控制性要素和指标中，充分考虑了驾驶人和用路者的行为特征、心特征和生理特征；公路设计在保证行车安全性的同时，更进一步考虑到了不同驾驶人群特征和对行车舒适性等的更高需求，兼顾了驾驶人对外界环境信息感知、处理分析和判断决策的能力。

应该说“人因工程”原本就是公路几何设计最底层、最基本的逻辑，直接决定了几何设计的一系列控制要素和关键指标，进而决定一条公路的整体通行条件。

六、公路设计能包容“分心驾驶”行为吗？

据笔者了解，对公路规范未考虑“人因工程”的质疑声音，最具体的诉求是希望公路设计能更多考虑（甚至包容）驾驶人、行人一些常见的违法违规行为。例如：开车过程中打电话、看视频、发微信等分心驾驶行为。

显然，类似分心驾驶行为在当前环境下，确实是一种非常普遍的现象。但我们能因为“非有意或恶意违法、普遍现象、法不责众”，就包容分心驾驶等违法违规行为吗？不能！即便抛开法律和安全危害先不说，仅从公路设计角度讨论，做不到！

以开车过程中打电话、发微信短信为例，这些行为导致驾驶人注意力分散，甚至视线离开前方路面的时间可能是2秒、3秒，也可能是8秒、10秒，或者更长。可能很多人都遇到过这种现象：有车辆在路口红灯转绿灯后，却迟迟没有起步，甚至所有车辆都已经通过路口了，单单一辆车还停在原地。因为驾驶人在等红灯时低头看手机，时间过去了30秒、50秒，甚至1分钟以上，竟浑然不知！

如果切换到高速公路场景中，在限速120公里的情况下，车辆1秒钟行驶的距离是33米，6秒钟通过的距离是200米以上。这么快的速度、这么远的距离，哪个国家的公路规范能包容分心驾驶行为呢？要知道，汽车在公路奔驰，其行驶轨迹、速度等等完全由驾驶人控制；驾驶人必须随时注视前方，通过眼睛跟踪前方道路条件变化，才能及时做出加速、减速、换道等一系列驾驶操作，才能保证行车安全。

众所周知，公路交通系统是一个由“人、车、路、环境”等共同构成的复杂系统。根据安全系统工程要求，为最大限度减少各类事故，在确保系统中车辆、道路等静态部分始终处于安全状态的同时，更要保证系统中唯一具有主观能动性的——“人”（包括驾驶人、行人等）的安全行为，必须严格遵守交通法规所确定的行为规范。

七、避免过分强调“人因工程”导向

近期，笔者注意到正在修订的公路行业标准，参照世界道路协会（PIARC发布的一些材料，新增突出强调“人因工程”的内容，甚至增加了关于“包容分心驾驶行为”的设计原则要求。对此，笔者持反对意见，理由如下：

首先，通过以上对公路几何设计关键控制指标、参数来源和依据的讨论，“人因工程”本来就是公路设计的最底层逻辑。这些关键控制性指标，已经从“完成驾驶任务基本需求”到“适应不同人群行为特征和心生理特征”，充分考虑到了“人因工程”中相关因素。

其次，今天行业标准强调“人因工程”，只能停留在“凸显概念”的层面，并不能、也无法做出任何实质性改变。因为在世界范围内，公路设计的原理、方法相同，公路几何设计指标、参数也基本一致。没有哪个国家的公路标准能够“包容分心驾驶行为”，也没有路线设计能够保证违法违规行为的安全性。

笔者担心，公路标准提出“包容分心驾驶行为”，会产生严重的“长尾效应”。特别是在我国当前处于工业化快速发展期，各类安全事故时有发生，公众安全意识和安全系统管理有待大幅提升的大背景下，公路标准宣称“包容分心驾驶行为”，对行业良性发展恐有害而无益，甚至可能会“遗患无穷”！

以因某知名电动汽车厂商最近发生的一起严重自动驾驶致死事故为例，相关行业终于痛定思痛，一夜间把整个“自动驾驶”行业打回到十年前的“辅助驾驶”定位之上！同时，禁止厂商在宣传中使用“自动驾驶、智能驾驶、智驾、解放双手”等用词和说法；央视及多家媒体连续报道宣讲“智驾≠自动驾驶”“自动驾驶分为六级，现阶段都是L2级”；多地高速公路增加“慎用智驾、勿用自动驾驶功能”等警示语动态提示......本质上，这些现象应该都是之前厂商直接或间接宣传“支持分心驾驶”引起的“长尾效应”。

本文仅为个人观点和认识，欢迎留言、讨论和交流！

中交第一公路勘察设计研究院

郭腾峰

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责编：闫可欣

校对：苗挺节

审核：余大鹏 陈露

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