小客車專用城市地下道路的設計凈高研究

張 毅

（上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，上海市 200092）

1 概述

城市地下道路建設是擴充城市道路容量，增加交通供給，解決交通擁堵的有效途徑之一，在各地越來越受到重視[1-3]。由于其建設成本高、建設條件復雜、施工難度大，橫斷面布置對工程成本和可實施性都具有重要影響，而設計凈高是影響橫斷面布置尺寸的重要因素，因此合理確定地下道路的設計凈高，對今后控制地下道路建設規(guī)模和工程投資等都具有重要意義。

當前行業(yè)標準《城市道路工程設計規(guī)范》（CJJ 37—2012）規(guī)定了小客車專用道路的設計凈高為3.5 m。實際上，國內外工程，如法國A86隧道，馬來西亞的SMART隧道，中國上海的外灘隧道、復興路隧道等最小凈高范圍都在2.55～3.2 m。目前這些道路運營狀況都良好，地下道路的設計凈高應該在充分滿足絕大部分車輛出行的需求和行車安全前提下，盡量降低設計凈高，采用較低凈空，減少工程規(guī)模和造價，因此有必要在《城市道路工程設計規(guī)范》（CJJ 37—2012）規(guī)定的基礎上進一步研究降低小客車專用道路的設計凈高標準的可行性。

本文在此背景下，針對小客車專用地下道路的特點，結合當前實際工程設計，以此為切入點，通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，結合實際工程案例，對小客車專用地下道路的設計凈高開展研究。

2 車輛外廓尺寸數(shù)據(jù)采集與分析

在研究小客車專用地下道路的設計凈高時，首先需要界定小客車所涵蓋的范圍。當前，我國對車輛的分類較多，《城市道路工程設計規(guī)范》（CJJ 37—2012）按車輛外廓尺寸，將設計車輛分為小客車、大型車和鉸接車等3種類型。住建部《城市客車分等級技術要求與配置》（CJ/T 162—2002）按長度將城市客車分為特大型客車、大型客車、中型客車、小型客車。我國車輛管理條例將不同機動車的車牌底色分為藍色、黃色、白色、黑色。從目前我國已運營的小客車專用道路來看，一般都是滿足藍牌車輛的運行，因此本研究將小客車的范圍界定為車牌底色為藍色的機動車輛。

車輛外廓尺寸是確定道路設計凈高的基礎，因此需對現(xiàn)有的車型尺寸進行充分調研，為技術指標的取值提供數(shù)據(jù)支持。對于城市地下道路，除了考慮正常使用車輛外，同時還應考慮發(fā)生事故后應急救援車輛的通行，保證運營道路發(fā)生事故后，應急救援能夠進入通道及時到達。

下面對車輛外廓尺寸進行統(tǒng)計分析。

2.1 普通車輛

藍牌照車輛的具體規(guī)定為：總質量在4 500 kg（不含）以下的貨車或乘座人數(shù)（除駕駛員外）20人（不含）以下和車身長度在6 m（不含）以下的車。具體包括以下車輛：小型貨車，車長小于6 m，載重小于4.5 t；小型客車，9座（含）以下；中型客車，10～19座。

本文分別調研了目前常用中、小型客車外形尺寸，對車輛基本參數(shù)資料進行了詳細統(tǒng)計分析。此外，考慮到隨著經(jīng)濟發(fā)展和居民生活水平的提高，人們對小汽車需求已不僅僅滿足于出行，同時對汽車品質和舒適性要求也越來越高，一些相對較大尺寸的小型車也逐漸被大量使用，如SUV、高級車型等。本文也調研了這類型車輛的外形尺寸，數(shù)據(jù)來源是通過互聯(lián)網(wǎng)上收集的各汽車廠商提供的車型數(shù)據(jù)，在這些車型基礎上改裝后的特殊車輛不包含在內。

共選取103個小型車樣本和45個中型車樣本，統(tǒng)計結果如圖1～圖4。從圖1和圖2可以看出，小客車寬度基本在2 m以下，其中大部分在1.8 m以下，其中寬度在1.8～2m的車型主要為SUV以及一些高級轎車類型，當寬度為2 m時，對應累積頻率高達96%。對于小客車的高度，從所調研的樣本來看都在2 m以下。從圖3和圖4可以看出，對于中型客車，其中部分車型寬度集中在1.9～2.1 m之間，部分車型寬度主要集中在1.7 m左右，其高度分布比較離散，都在3 m以下。

圖1 小型車尺寸分布

圖2 小型車尺寸累計頻率

圖3 中型車尺寸分布

圖4 中型車尺寸累積頻率

2.2 特殊救援車輛

地下道路設計應綜合考慮應急特殊車輛的通行需求，具體包括消防、救援、警用等車型。不同類型的消防車輛，外廓尺寸相差較大，但基本高度在3 m以下，部分含有云梯的車輛大于3 m，寬度通常在2.5 m以下，對于消防指揮、照明車，高度會更低，通常在2.5 m以下。救護車、警車通常是在中、小型客車基礎上，根據(jù)救護車和警車專業(yè)標準要求生產(chǎn)，仍然遵循《道路車輛外廓尺寸、荷載及質量限值》（GB1589）規(guī)定，因此其外廓和普通車輛相同。通常救護車高度都在3.0 m以下，高度在2.2 m以下；警車常用車型最大高度不超過3.0 m，最大寬度在2.0 m。

3 設計凈高的確定

3.1 相關小客車專用城市地下道路案例

國內上海外灘通道為設計車速40 km/h地下道路，采取設計凈高3.2 m，通行限高3.0 m設計標準，目前交通運行狀況良好[4]。圖5為外灘通道斷面設計。

圖5 外灘通道斷面設計

上海復興東路隧道全長2.79 km，設計速度為40 km/h，下層凈高為4 m，限高為3.8 m；上層凈高為2.6 m，限高為2.4 m[5]。圖6為上海復興東路隧道。

圖6 上海復興東路隧道

北京市正在籌劃的兩條特長地下道路，隧道總長均在11 km以上，其中對東二環(huán)特長地下道路擬采用3.2 m最小凈高，限高3.0 m，通過常用車型的比例和外形尺寸調查，可滿足90%以上車輛通行需求[6]。

馬來西亞吉隆坡的SMART地下隧道的特點是具有泄洪和交通雙重功能，總長9.7 km，其中2.8 km作為道路隧道。通過優(yōu)化，道路隧道內徑采用11.83 m，單管雙層布置雙向交通，橫斷面如圖7所示，設計凈高較低只有2.55 m，在實際運營中，限速 60 km/h，限高 2 m[7]。

法國巴黎的A86也是小客車專用的城市地下道路[8]，其斷面布置為單管雙層雙向2車道，另設一條緊急停車帶，限速70 km/h，車道寬度為10'（3.04 m），設計凈高為 8'4"（2.55 m），如圖8所示。

圖7 馬來西亞SMART地下隧道

圖8 法國A86隧道斷面

3.2 設計凈高確定

為保證車輛正常運行與安全，道路通常規(guī)定建筑限界，在一定高度和寬度范圍內，不得有任何障礙物侵入該空間范圍，設計凈高是該空間范圍的高度保證。

根據(jù)上述對小客車以及救護、消防等車輛外廓數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，小型車高度大部分在1.8 m以下，部分SUV以及一些高級轎車類型高度在1.8～2 m，中型車高度分布比較離散，總體都在3 m以下，不含云梯的消防車輛高度也基本在3 m以下，救護車和警車高度最高也不超過3.0 m。綜合考慮以3 m作為車輛限高值，這樣能保證小客車和應急救援車輛的通行。同時，隧道結構內部空間相對固定，不受雨雪等外部氣候條件的影響，也不受隧道結構沉降影響，在此基礎上主要考慮車輛豎向運動，增加0.2 m，最終設計最小凈高確定為3.2 m。由于3.2 m為建筑限界的凈高，在此上面還有風機等設備系統(tǒng)，因此實際空間高度遠不至3.2 m，因此不會給駕駛員造成空間壓抑感覺。

此外，通過調研國內外現(xiàn)有已運營小客車專用城市地下道路的設計凈高來看，在采取必要的交通工程和管理措施下，限定凈空，嚴格控制超限尺寸車輛駛入，可以實現(xiàn)低凈空下的地下道路正常安全運營。

4 相關驗算

由于地下道路空間封閉，在平曲線路段行車視距易受側墻影響，而在凹型豎曲線路段行車視距易受頂部影響，設計凈高是凹型豎曲線段頂部對視距影響的重要指標，設計凈高越低，對視距影響越大。本文研究認為小客車專用的城市地下道路設計凈高為3.2 m，比目前我國現(xiàn)行的《城市道路工程設計規(guī)范》（CJJ 37—2012）規(guī)定值要小[9]，因此有必要對這種低凈高下的凹型豎曲線段停車視距進行驗算，以保證停車視距能夠滿足要求。

地下道路的凹型豎曲線路段停車視距驗算，如圖9所示，其中L為凹型豎曲線長度；S t為停車視距；hmax為設計凈高，為3.2 m；h1為駕駛員目高，取1.2 m；h2為物高，取0.1 m。

圖9 凹型豎曲線段停車視距驗算

（1）L＜St

滿足行車視距要求時：

（2）L＜St

滿足行車視距要求時：

將 hmax取 3.2 m；h1取 1.2 m；h2取 0.1 m；分別代入式（1）和式（2）得:

比較式（3）和式（4），以式（3）作為有效控制，得到滿足停車視距的凹型豎曲線半徑為：

計算結果如表1。通過計算表明，即使凹型豎曲線采用規(guī)范規(guī)定的極限半徑時，對應的設計凈高為3.2 m也能保證停車視距的要求，因此本文認為小客車專用的城市地下道路采用3.2 m的設計凈高不會造成因凈高過低而引起地下道路頂部影響停車視距的問題。

5 結論

本文對小客車專用的城市地下道路的“小客車”范圍界定為車牌底色為藍色的機動車輛，以便于實際交通運營管理。通過對其數(shù)據(jù)尺寸調研，小型車高度大部分在1.8 m以下，中型車高度分布比較離散，總體都在3 m以下，不含云梯的消防車輛高度也基本在3 m以下，救護車和警車高度最高也不超過3.0 m，將3 m作為車輛限高值。在此基礎上考慮車輛豎向運動，增加0.2 m，最終將設計最小凈高確定為3.2 m。驗證了在極限凹型豎曲線下地下道路的設計凈高對視距影響，結果表明，在不同設計速度下，設計凈高為3.2 m時不會影響停車視距。該設計指標的研究應用，對今后減小地下道路建設規(guī)模，節(jié)約工程建設成本具有重要意義。建議今后進一步研究低設計凈高對駕駛員行車的舒適性影響的定量化研究。

表1 設計凈高對視距影響驗算

[1]Maunsell．North-South Bypass Tunnel Traffic and Transport[R].Brisbane:Brisbane City Council.2005:22-26.

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[4]羅建暉.上海外灘通道與地下空間總體設計[J].上海建設科技,2009(2)：4-8.

[5]陳鴻，曹偉飚.關于復興東路隧道幾個設計問題的討論[J].地下工程與隧道,2006(1):6-11.

[6]聶大華，周正全，崔新書，等.北京市特長地下道路最小凈高研究[A]，第十一次全國城市道路交通學術會議[C].北京：中國土木工程學會，2011.

[7]Ram Kumar M,KANNAPIRAN.A Study and Evaluation on SMART Project,Malaysia[D].Queensland:University of Southern Queensland,2005.

[8]林洋.巴黎A86公路西線隧道工程介紹[J].公路交通技術,2005,12(6):114-116.

[9]CJJ 37－2012,城市道路工程設計規(guī)范[S].