报告纪要：德国道路交通设计规范体系介绍
主讲人：Roland Weber教授
日期：2022年1月17日
讲座专家介绍：Roland Weber，博士、教授。1997年在德国伍珀塔尔大学完成了博士学位，研究交叉口设计对通行能力的影响。2005年成为德国联邦道路交通研究所（BASt）的交通规划、道路设计和交通安全部门的负责人，主要研究项目涉及道路设计中的安全分析，道路主要特性与碰撞指标之间定量关系分析。2009 年成为“道路资产管理专家中心”的负责人，并参与 ERA-NET道路项目“有效资产管理以面对未来挑战”、“道路可持续性和节能管理计划”。Weber教授是德国道路与交通工程学会（FGSV）多个工作组的委员，参与制定了多部规范，如道路安全审计实施规范、普通公路设计规范、自行车设施设计规范，并成立了道路安全手册研究工作组。
报告整理：高越、张琪、李克平、虞笑晨、王雪松
会议截屏：
1 绪论
本次讲座，Roland Weber教授重点介绍了德国道路交通设计规范体系。首先对德国道路交通安全发展历程进行简单回顾，随后从道路交通相关组织机构的发展、不同道路等级的设计规范等方面对技术现状进行介绍，并以普通公路为例对设计规范的确定进行详细说明。
图1 绪论
2 德国道路交通安全概述
2.1德国和中国的比较
Roland Weber教授从地域和人口两个方面将德国和中国进行对比（图2）。不论是地域面积还是城市人口，德国相对于中国都较小。
图2 地域面积、城市人口对比（德国-中国）
2.2道路规划、设计和运营的目标
从道路规划、设计和运营目标来看，德国和中国存在一些共同特征。如图3所示，道路设计首先要保证交通安全；其次，要为所有的交通参与者提供较好的服务水平；第三，要考虑交通对环境的影响，尽量减少交通对环境的负面影响；最后，道路建设费用和管理维护费用也是重要考虑因素之一。近年来，随着对交通安全的认识越来越强，很多国家和地区把安全放在首位。
图3 道路规划、设计和运营的目标
2.3道路交通安全的前提
道路交通安全的前提包括安全的交通参与者的交通行为、安全的运载工具（车辆）、安全的道路设计和合适的通行速度（图4）。只有上述四个因素均达到一定交通安全水平，共同发挥作用，才能实现交通安全。
图4 道路交通安全的前提
2.4道路交通安全发展历程
德国道路交通安全发展历程如图5所示，上世纪70年代，德国道路交通事故死亡人数达到顶峰，年死亡人数接近2万人；90年代以后，两德统一，由于统计数据增加了原东德道路交通事故死亡人数和车辆数据，道路交通事故数据出现跳升；此后，尽管德国车辆保有量和行驶里程数在不断增长，2020年德国道路交通事故年死亡人数反而下降至3千多人。
为分析交通死亡事故原因，德国在交通安全领域进行了大量研究，从20世纪70年代开始重视酒精对交通事故的影响，并重视保险带（安全带）和摩托车驾驶员头盔佩戴义务；其次，是对公路进行速度控制，1972年引入公路最高限速100km/h，1974年引入联邦高速公路建议速度130km/h，即德国联邦高速公路不设统一的限速，而是采用建议最高速度，意味着超过这一速度，驾驶员如果涉及交通事故，就须承担共同责任；另外，车辆的制动防抱死系统、电子稳定性控制系统等安全系统也会影响交通死亡事故；最后是道路设计方面，自2000年起，德国道路设计规范已进行了相应的改进和调整，对交通安全起到很大作用。
图5 德国道路交通安全发展历程
3 德国道路交通技术规范及相关机构
3.1道路与交通研究协会（FGSV）
德国有专门的组织机构，即道路与交通研究协会（FGSV）（图6），来制定其技术规范体系。该协会把道路交通领域工作的技术人员和各种研究所、大学、机构都组织在一起，进行道路交通安全等方面的研究工作。参与协会工作的有工程师、专家、大型交通设施建筑公司、高校教授，还有道路交通管理部门和管理人员，共约2500名专家，分为不同方向对交通管理、道路交通建设等各个方面开展研究工作，针对管理和建设领域中出现的问题进行讨论研究。
图6 道路与交通研究协会（FGSV）
3.1.1技术规范的分级
技术发展的最新成果最终都体现在技术规范文件中。德国的技术规范按重要性分为R1、R2、W1、W2四个等级（图7）。最高等级为R1，R1表示规范内的内容必须要执行或应该要执行，如《高速公路设计规范》、《普通公路设计规范》、《城市道路设计规范》；R2表示规范中规定的内容建议要执行，如《自行车设施设计推荐》和《行人（路线）标志说明》，R1和R2的技术规范都是在某个专业委员会进行研究、分析、编制，并在整个协会进行共同讨论最终确定发布；W1为如何去落实更高等级规范中所提出的要求提供相关手册性资料，如《P+R和B+R设施指南》、《公共交通枢纽设计指南》；最低等级W2是各个分委员会关于某一类问题的认识的文本，不一定要在整个协会进行共同讨论最终发布，而是作为分委员会独立的意见和观点，如《涡轮式环岛设计工作文件》、《关于道路工程在（国际）合作中再教育问题的工作文件》。
图7 德国技术规范等级
3.1.2不同阶段相应的技术规范
技术规范贯穿道路交通路网规划、规划与设计、施工、运营四个阶段，其中规划与设计包括初步规划、初步设计和施工设计（图8），不同阶段均有相应的规范进行指导。
图8 不同阶段相应的技术规范
首先是路网规划规范，规定了连接道路网中两个区域或点时如何规划道路设施；其次是设计，设计规范可以按不同类型道路分为《高速公路设计规范》、《普通公路设计规范》、《城市道路设计规范》这些相应的具体规范；道路设计和建设完成后，道路交通安全护栏、标志标线等相关设施以及运行管理工作也有相应的规范（图9）。
图9 规划、设计、道路设施、道路运营的技术规范
3.2德国公路管理机构
德国的公路路网有明确的等级划分，由高到低分别为联邦高速公路、联邦公路、州际公路、乡镇道路四级。道路网中，有22.2%的道路属于联邦公路（图10）。
前面提到的道路交通技术规范，需要经过联邦交通部和州交通部协商协调，最终由联邦交通部发布，指导各个层面交通规划和建设。技术规范发布时，会由联邦交通部部长发布公函，提请州交通部参照联邦交通部根据道路与交通研究协会提议的技术规范来执行，这样的机制使得德国从联邦到州实行相对统一的技术规范。
图10 德国道路管理机构
3.3道路交通安全事故成因
如图11所示，德国2020年有人员伤亡公路交通事故的原因分析中，81%的事故与驾驶员错误的驾驶行为相关；道路设施、天气因素及其他事故原因造成的事故，占相对较小的比例。因此，需要从驾驶员的驾驶行为方面考虑道路设施建设维护，避免其造成错误的驾驶行为。
图11 道路交通安全事故成因
3.4四个交通安全基本原则
3.4.1四个交通安全基本原则内容
我们要遵循四个国际公认的交通安全原则和要求，来改善驾驶员的安全感受，一是不要对驾驶员产生过度的负担或要求；二是不要给驾驶员造成突然性的印象；三是不要给驾驶员造成错觉；四是避免给驾驶员相互矛盾的指示，即交通设施和指示标志应保持一致（图12）。
图12 四个交通安全基本原则内容
3.4.2四个基本原则实施的前提条件
从四个基本原则出发，道路在横断面、线形、交叉口和设施方面的设计应满足以下三点，使得行驶速度控制在一个安全的范围内：一是驾驶者可以（通过道路的特征）选择与道路功能相符合的行驶速度 （即道路的自解释功能）；二是道路设计应保持前后连贯统一；三是不同功能的道路，标识和各种设计要素应具有可识别性（图13）。
图13 道路横断面、线形、交叉口和设施方面的设计要求
因此，在道路设计过程中，应尽量减少道路类型，各种道路类型之间相互协调，使驾驶员易于感受到不同类型道路间的区别（图14）。
图14 四个交通安全基本原则的结果
3.5路网等级体系及设计规范
如图15所示，从国土规划的层面上看，德国国土规划也有明确的等级体系，最高等级为中心城市，国土规划等级体系也影响道路等级体系的划分。
图15 国土规划和道路等级体系
道路交通路网规范对连接不同规模的城市的道路等级做出相应的规定（图16），如高速公路连接大城市，联邦公路连接中等城市及以上。
相对其他道路来说，高速公路是一个封闭独立的系统；普通公路是在建成区外建设和运行的，交通流特征与其他道路不同；城市道路主要考虑城市的形态。值得注意的是，当联邦公路作为城市主干路穿越城市时，需要同时考虑联邦公路和城市道路的交通流动态特性，管理速度一般较高。
图16 道路分级分类
根据道路连接的城市类型以及道路等级两个维度，可以得出所要建设或维护的道路等级（图17），并且在具体的道路等级中，需要规定其功能要求。
首先要确定规划道路所属等级，针对不同道路等级，形成不同道路等级的技术规范，本次讲座着重介绍普通公路设计规范（即LS）。
图17 不同道路等级技术规范
4 普通公路设计规范
4.1交通事故道路类型分析
如图18所示，在2020年有人员伤亡的交通事故中，69%发生在城市道路，25%发生在普通公路，6%发生在高速公路；2020年有人员死亡的交通事故中，58%发生在普通公路，30%发生在城市道路，12%发生在高速公路。
图18 2020年有人员伤亡和死亡的交通事故道路类型
如图19所示，2020年有人员死伤亡的交通事故中，发生在联邦州公路的交通事故的占比最高，占34%；联邦公路占比次之，占24%；联邦高速公路、乡、镇公路、其他道路分别占比17%、16%和9%。
从每1000公里的死亡事故数来看，高速公路是事故发生的主要道路类型；从每十亿车辆里程的死亡事故数来看，高速公路公路的死亡率又较低，说明死亡事故并没有集中在高速公路上。因此在进行道路交通死亡事故分析时，需要综合考虑所有等级道路。
图19 不同道路类型的死亡事故数
4.2道路设计等级的定义
设计等级是在新的规范体系，即《普通公路设计规范》中引入的重要设计指标。道路设计主要是根据设计等级来确定而不是道路等级，这是因为尽管有些道路连接功能是省际的，但是当车流量较大，希望获得更高的安全性时，就需要用更高的设计等级来设计低等级的道路（图20）。
图20 道路设计等级与道路连接功能的关系
4.3不同道路设计等级的特征设计元素
针对不同的交通事故类型，考虑不同道路基础设施的影响（图21）。首先，行驶事故与空间线形设计有关；由于行驶事故包括车辆与路侧障碍物的碰撞，路侧净空是否符合安全要求也很重要；对于减少行驶方向上的交通事故，一方面是道路横断面有无超车道，另一方面是横断面是否足够宽可以分离不同类型的交通流，其中最典型的是自行车道形式；对于转弯事故，则需要更重视交叉口的设计安全；对于行人横穿所造成的事故，则需要安全的行人过街设施。
图21 不同交通事故类型对应的道路基础设施标准
如图22所示，最终确定每个道路设计等级的特征设计元素，包括空间线形、横断面形式、交叉口形式和运行形式（指不同交通参与者是否在同一个平面上）。
图22 确定道路设计等级的特征设计元素
4.3.1空间线形
由图23可见空间线形设计中两个连续圆曲线半径间的组合关系以及所造成的速度差，当第二段圆曲线半径R2（纵坐标值）远小于第一段圆曲线半径R1（横坐标值）时，会产生很大速度差。由于较大的速度差会造成急刹车，导致较多的事故集中在该处。
图23 连续圆曲线半径组合和事故的关系
因此在德国道路设计中的一个重要因素是相关圆曲线半径设计，一方面，两个连续圆曲线半径的组合应在图24中白色区域，若第一段圆曲线半径为300米，第二段圆曲线半径应在200至500米左右。另一方面，在一段直线后使用圆曲线，也有相应的使用范围。从驾驶行为角度考虑，直线段越长，所能达到的速度越高，因此所需要的圆曲线半径越大。在一段200米长的直线段后，车速一般可以达到100公里/时以上，这时圆曲线半径至少要300米左右。
图24 圆曲线半径设计要求
根据各道路设计等级对应的规划速度，规定了相应的半径范围和圆曲线最小长度标准值（图25）。
图25 各道路设计等级对应的线形标准值
4.3.2横断面形式
由图26可见不同横断面与平均事故率和平均事故（经济）损失之间的关系，不同横断面的平均事故率和平均事故（经济）损失率有较大差异。随着横断面的拓宽，平均事故（经济）损失率呈下降的趋势。
图26 不同横断面的平均事故率、平均事故（经济）损失率
根据不同横断面及事故率情况，确定不同道路设计等级所需的道路横断面类型（图27）。最高等级的普通公路服务于长距离、大运量的交通运输，因此采用中间绿线标识带表示其道路等级，整个路段中始终有超车道；二级公路用双实线来分隔对向车辆，仅有部分路段具有超车道；三级公路的横断面更窄，用虚线来分隔对向车辆，超车需使用对向车道；四级公路中不同方向的车辆间没有隔离的标线，车辆在行驶过程中需要根据实际会车情况自行调整速度。如果二级及以上普通公路交通流量很大，也可以采用中间绿线标识带来分离对向车辆；如果四级公路的日车流量较大，也可以采用高一等级的标准来进行设计。
图27 不同设计等级的标准横断面类型
4.3.3交叉口形式
如图28所示，T型交叉口比十字型交叉口更安全，最安全的交叉口形式是环形交叉口，在T型交叉口和十字型交叉口中，有左转保护相位的交叉口平均事故率和平均事故（经济）损失率均较低，交通安全得到明显改善。
图28 不同交叉口类型的平均事故率、平均事故（经济）损失率
根据上述分析，需要确定不同设计等级道路交叉口形式（图29）。一级公路的交通流量大，车速快，相交道路只允许采用匝道形式连接；二级公路首先采用T型信控交叉口形式，同时应设置左转保护相位；三级公路可以采用环形交叉口或有信号控制的十字型交叉口形式，由于环形交叉口需要用地面积较大，还需要考虑用地情况；四级公路一般采用优先权控制的十字型交叉口。
图29 不同设计等级道路的交叉口形式
不同设计等级道路交叉时，采用的交叉口形式如图30所示。
图30 不同设计等级道路交叉的交叉口形式
4.3.4自行车交通引导形式
自行车交通在道路设计中也不容忽视。不同年份间公路和城市道路自行车死亡人数波动较大（图31），其中原因包括：一是2018至2019年日照时间较长，自行车骑行人数较多，造成事故自行车死亡人数也随之上升；二是2014年起德国电助力自行车普遍使用，尤其在老年人群体中，使自行车死亡人数也越来越多。
图31 公路和城市道路的自行车死亡人数
如何设计自行车交通引导形式在道路设计中至关重要。在一级公路中，由于机动车交通需求很大，自行车道与主车道完全分离；在二级公路中，有沿着公路的专用自行车道；三级公路可以允许自行车在主车道上行驶或采用专用的自行车道，其中考虑因素包括行驶车速、车流量以及附近是否有学校；四级公路因为速度相对较低，车流量也较小，一般允许自行车与机动车在车道上混合行驶。
图32 不同设计等级道路自行车交通引导形式
以三级公路为例，自行车道设计标准和要求如图33所示。当行人流量和自行车流量超过一定阈值，需要设置专门的自行车道。由于德国在政策上更倾向于推广自行车交通，如果在联邦道路上不设置自行车道，反而需要给出相应理由。
图33 三级公路自行车道的设计标准和要求
4.3.5确定各道路设计等级的设计要素
综合上述因素，最终确定不同设计等级道路的特征设计要素，如图34所示，一级公路的曲线半径较大，横断面较宽，通过绿线标识带将对向交通分离，具有超车道，同时交叉口以匝道的形式实现车辆进出；二级公路的线形与地形更适应，道路中央始终有标线分隔对向车辆，在一定路段具有超车道，自行车不允许在主车道上行驶，交叉口采用信号控制的T型交叉口形式；三级公路的线形规划更加蜿蜒曲折，道路横断面更窄，自行车道形式视车辆数和限速情况而定，交叉口采用环形交叉口或信号控制的十字型交叉口；四级公路的线形完全与地形相适应，圆曲线半径很小，横断面很窄，没有标线分隔对向车辆，所有车辆混合行驶，交叉口采用优先权方式控制的十字型交叉口。
图34 确定道路设计等级