關于公路停車視距橫凈距計算公式修正的探討

劉幫權

(四川公路工程咨詢監(jiān)理有限公司，四川 成都 610041)

停車視距橫凈距是指道路平曲線段(彎道)內(nèi)側，駕駛者對前方障礙物的視線(成直線)與沿車道的視線(成弧線)之間的最大橫向間距，是駕駛員為保證前方視距而對應的橫向凈空范圍。在該視野范圍內(nèi)，影響視線的全部障礙物應予以清除，包括平曲線段內(nèi)側的樹木和建筑物等；遇有挖方邊坡阻礙視線時，則應按橫凈距計算值和視線高開挖視距臺，以滿足道路視距需要，保證行車安全。

目前，最大橫凈距的確定方法主要有兩種：一種是繪制視距包絡圖，由該圖量取橫凈距，確定邊坡或障礙物清除范圍；另一種是根據(jù)計算公式進行計算，輸入相關主要參數(shù)得到所需理論數(shù)據(jù)。實際設計中，由于公路項目路線各平曲線的運行速度不完全相同，對應停車視距也不同，若采用繪制視距包絡圖的方法，基本上每條平曲線均需單獨繪制，工作量極大。而采用公式計算靈活方便，因而該方法應用更廣泛。

1 不同版本《公路路線設計規(guī)范》對橫凈距的相關規(guī)定

JTJ 011-1994《公路路線設計規(guī)范》對平曲線內(nèi)最大橫凈距給出了明確的計算公式，隨后修訂的2個版本關于停車視距橫凈距確定的規(guī)定如視點位置、物點位置等均發(fā)生了變化，而最大橫凈距計算公式未列入規(guī)范，也未再進行修訂或更新。各版規(guī)范關于橫凈距計算的主要變化見表1。

表1 《公路路線設計規(guī)范》中橫凈距計算關鍵參數(shù)的變化

目前，在公路設計、安全性評價中仍基本沿用JTJ 011-1994中的計算公式。由于JTG D20-2006與JTJ 011-1994相比僅視點位置發(fā)生了變化，汽車軌跡線即視點軌跡線與障礙物目標仍位于同一軌跡線，JTJ 011-1994中公式仍可參考。但JTG D20-2017中汽車軌跡線即視點軌跡線與障礙物目標軌跡線的相對位置發(fā)生了變化，視點位于車道寬度的1/2處(即車道中心線)，障礙物目標點位于路面兩側對應的車道邊緣線，物點與車輛行駛軌跡線不在同一軌跡線上，發(fā)生了較大變化(見圖1)。在這種情況下，JTJ 011-1994中計算公式已不再適用，需修正后使用。

圖1 新舊規(guī)范視點、物點主要差異示意圖(曲線內(nèi)側為中分帶)

2 公式的修正

采用公式法計算平曲線最大橫凈距時，需根據(jù)曲線長L與視距S的大小關系和是否設回旋線等情況綜合考慮。下面僅就曲線長L大于視距S且不設回旋線的情況進行公式推導。

如圖2所示，在圓心、視點、物點形成的三角形中，視點與物點連線(駕駛員視線)上對應三角形的高，可采用正、余弦定理計算得出。推導得最小橫凈距h為：

h=Rs-

(1)

式中：h為最小橫凈距(m)；Rs為曲線內(nèi)側行駛軌跡的半徑(m)；Wd為行車軌跡至路面邊緣寬度(m)；θ為視距線所對的圓心角(°)，θ=180S/(πRs)且θ>arccos(Rs-Wd/Rs)。

圖2 JTG D20-2017中視距橫凈距計算示意圖

根據(jù)式(1)，當θ

3 應用

3.1 滿足小汽車停車視距的最小曲線半徑計算

《公路路線設計規(guī)范》規(guī)定了各等級公路的最小停車視距長度，當平曲線內(nèi)側不能保證視距時應進行處理，如加寬中間帶、路肩或按所需橫凈距開挖視距臺等。對于設中分帶的高等級公路，當平曲線內(nèi)側為中分帶時，如橫凈距不足，則處理困難。根據(jù)相關資料，如果僅靠規(guī)范規(guī)定的極限最小半徑和一般最小半徑控制路線設計，難以滿足停車視距要求，需對滿足停車視距的最小曲線半徑進行相應計算，作為路線設計的參考。下面就設中分帶的高等級公路根據(jù)最小停車視距計算其控制曲線最小半徑。

(1) 當平曲線內(nèi)側為中分帶時，如果曲線內(nèi)側橫凈距h滿足h≤C值寬度+路緣帶寬度+1/2行車道寬度，則小汽車停車視距滿足規(guī)范最小要求(見圖3)。

圖3 中分帶側標準橫斷面橫凈距及視點位置示意圖

(2) 當標準橫斷面橫凈距剛好等于上述臨界寬度值時，所對應的曲線半徑可根據(jù)式(1)反算得出，在路線設計敷設曲線時，平曲線按該最小半徑進行控制，則其最小停車視距可滿足規(guī)范要求。

如表2所示，各版規(guī)范中，JTJ 011-1994、JTG D20-2006的計算值相差不大，而JTG D20-2017的計算結果與前兩版的差別較大，主要原因在于物點位置發(fā)生了變化。行駛過程中，當駕駛員發(fā)現(xiàn)前方行車道路面邊緣的障礙物(包括運動的障礙物如小動物等)時即采取措施，相對來說，反映時間更充裕，采用JTG D20-2017更安全。

表2 滿足最小停車視距的圓曲線半徑

3.2 滿足對應運行速度條件下小汽車停車視距的最小曲線半徑計算

對于特定的項目，其公路等級、設計速度、標準路基寬度是確定的。但路線設計時，各路線要素組合不同加上其他運行條件不同，其運行速度也不相同，對應的小客車停車視距長度要求也不同。在橫凈距一定的條件下，可根據(jù)式(1)計算滿足對應運行速度條件下小汽車停車視距的最小曲線半徑。以某一級公路為例，設計速度為80 km/h，中分帶寬度2 m，C值寬度0.25 m，路緣帶寬度0.5 m，行車道寬度3.75 m，計算得中分帶側標準橫斷面橫凈距為2.625 m。根據(jù)JTG D20-2017條文說明中公式7-6計算各運行速度對應的最小停車視距，再根據(jù)式(1)計算最小曲線半徑，結果見表3。

表3 滿足對應運行速度條件下小汽車停車視距的曲線半徑

進行運行速度計算后，若各曲線在確定的運行速度條件下其半徑大于表3中對應的最小曲線半徑，則其橫凈距滿足要求，路基不需特殊處理。

3.3 最小橫凈距計算及處理

在實際設計過程中，由于地形、地質(zhì)、地物等條件限制，雖然通過多種方式對最小圓曲線進行設計控制，還是有部分圓曲線停車視距難以滿足要求。需按規(guī)范進行計算和處理：先對全線進行運行速度計算，根據(jù)各曲線的運行速度計算所需小汽車停車視距；再根據(jù)計算的停車視距確定路線平曲線彎道處所需最小橫凈距。

停車視距不足路段的處理：1) 調(diào)整平縱設計指標。對于特定的項目，其公路等級、設計速度、標準路基寬度是確定的，但路線設計時各路線要素組合不同，加上其他運行條件不同，其運行速度也不相同，對應的小客車停車視距長度要求也不同，橫凈距隨之不同。影響運行速度的最主要因素為路線平、縱面設計，當個別彎道內(nèi)側橫凈距不能滿足視距要求時，在客觀條件允許的情況下，宜優(yōu)先考慮優(yōu)化調(diào)整路線平、縱面設計，使該彎道橫凈距滿足要求，并使平、縱技術指標與前后路段協(xié)調(diào)。2) 通過中央分隔帶進行處理。在中分帶寬度不變及滿足護欄和防眩設施布置的前提下，改變中央分隔帶內(nèi)護欄和植物等的布置位置或改變相關設施的布置形式，如植物防眩改為防眩板，使橫凈距凈空范圍內(nèi)無遮擋，以滿足設計要求，保證其停車視距。3) 其他方式，如根據(jù)彎道轉角大小，分別采用減小彎道外側行車道平曲線半徑或減小分隔帶寬度并增大外側行車道平曲線半徑等方式進行處理。

4 結語

該文主要根據(jù)JTG D20-2017對障礙物目標點位置的規(guī)定，以平曲線長L大于視距S且不設回旋線的情況為例，對傳統(tǒng)橫凈距計算公式進行修正，并就設中央分隔帶的公路分別計算滿足規(guī)范最短停車視距要求的最小曲線半徑及滿足對應運行速度要求最小停車視距的曲線半徑。JTJ 011-1994、JTG D20-2006的計算值相差不大，而JTG D20-2017的計算結果與前兩版的差別較大，主要原因在于物點位置發(fā)生了變化。行駛過程中，當駕駛員發(fā)現(xiàn)前方行車道路面邊緣的障礙物時即采取措施，相對來說，反映時間更充裕，采用JTG D20-2017更安全。

當然，橫凈距在不同情況下的計算公式還需作進一步研究。在此將最小橫凈距計算公式的問題提出來，提供大家參考、討論，以進一步修正、完善相關公式，為路線設計提供參考。