基于運行安全的山區(qū)高速公路路線設(shè)計探討

李 波，梁 靚

(江西省公路科研設(shè)計院，江西 南昌 330002)

基于運行安全的山區(qū)高速公路路線設(shè)計探討

李 波，梁 靚

(江西省公路科研設(shè)計院，江西 南昌 330002)

與傳統(tǒng)的設(shè)計方法相比，運行速度法能夠確保行車安全。山區(qū)高速公路路線設(shè)計，是在車輛運行安全的前提下，對車輛的實際運行速度進(jìn)行研究，并滿足安全環(huán)保等要求。文章結(jié)合具體工程實例，探討基于運行安全的山區(qū)高速公路路線設(shè)計方法。

運行安全；山區(qū)高速公路；路線設(shè)計

0 引言

傳統(tǒng)的公路路線設(shè)計采用的是設(shè)計速度法。這種設(shè)計方法會導(dǎo)致實際車輛的運行速度與線形指標(biāo)相脫離，在具體的行駛過程中，就會對行駛的安全產(chǎn)生一定的威脅[1]。山區(qū)高速公路路線設(shè)計，是在車輛運行安全的前提下，對車輛的實際運行速度進(jìn)行研究，本文結(jié)合具體工程實例，對路線設(shè)計方案進(jìn)行探討，以滿足安全環(huán)保等要求。

1 工程概況

本工程為某山區(qū)高速公路建設(shè)項目，該工程的山地部分海拔高度在700～1 150 m之間。地形高差較大，山勢陡峭。重車比例達(dá)到45%。本工程全線內(nèi)按照雙向四車道進(jìn)行設(shè)計。設(shè)計行車速度為80 km/h。路基的寬度為24.5 m。大中橋一共有12座，隧道一共為9座，橋隧占路線總長的59%。

2 山區(qū)高速公路的運行速度和設(shè)計速度

在設(shè)計速度確定的情況下，其他相關(guān)因素比如超高、視距以及縱坡曲線等均得到了相應(yīng)的調(diào)整和適應(yīng)。但是經(jīng)過大量的實踐可知，這種設(shè)計方法無法確保線形標(biāo)準(zhǔn)的一致性。在實際的運行過程中，車輛的行駛速度會根據(jù)條件的變化而發(fā)生變化。

運行速度的設(shè)計方案應(yīng)考慮駕駛?cè)藛T的心理交通需求。將車輛的實際行車速度當(dāng)作線形的設(shè)計速度，這樣可以確保路線的相關(guān)因素與設(shè)計速度相匹配，從而得到一致的均衡設(shè)計。

如果公路的設(shè)計速度與運行速度之間差值>20 km/h，則對于車輛的行駛會帶來危險。因此對于受到條件限制的路段，應(yīng)對其運行速度進(jìn)行檢驗。

3 運行速度的運用和檢驗

本工程在設(shè)計行車速度時，充分考慮了大貨車和小客車行駛的平均速度，行駛的速度安排在80 km/h，確定的平曲線控制指標(biāo)R在600～2 000 m之間。運行速度的運用和檢驗是在對沿線結(jié)構(gòu)物和路線越嶺高度進(jìn)行充分研究的基礎(chǔ)上，確定的幾何參數(shù)，對重點路段K13+800～K21+600進(jìn)行運行速度斷面圖的繪制，如圖1所示。根據(jù)圖1可以對該路段的運行速度進(jìn)行檢驗。

通過對圖1進(jìn)行分析可知，小客車的運行速度經(jīng)歷了五個速度階段的變化，分別為小半徑曲線路段的減速變化，陡坡路段的加速變化，隧道路段的穩(wěn)速變化，下坡路段的加速變化以及最后一個路段的穩(wěn)速。在整個路段內(nèi)，小客車的最大運行速度達(dá)到了100 km/h，最小運行速度則達(dá)到了84 km/h。

圖1 運行速度斷面圖

大貨車、小客車的運行速度基本相同，但是大貨車的最大速度和最小速度分別是75 km/h、56 km/h。與設(shè)計速度相比，大貨車會相對低5～24 km/h。

根據(jù)該運行速度斷面圖的分析，可知本路段相關(guān)參數(shù)可以滿足車輛的安全行駛[2]。

4 超高及加強

根據(jù)相關(guān)規(guī)范可知，在一般地區(qū)內(nèi)，應(yīng)按照8%的最大超高值對曲線的超高值進(jìn)行計算。對于不同的設(shè)計速度，均有一個超高與之相對應(yīng)。如果該公路的行駛車輛以小客車為主，則應(yīng)適當(dāng)?shù)丶訌姵咴O(shè)計，如果行駛車輛是以大貨車為主，則應(yīng)根據(jù)車輛的實際運行速度以確定合適的超高，從而確保大貨車的運行安全。

由于在本工程中，重型車輛相對較多，占到總車輛的50%左右，所以在本工程中，大貨車的運行速度會相對低一些。如果調(diào)高了橫坡度，會使小客車的運行速度上升，但是這樣會給大貨車的行車安全帶來影響。所以在一般的路段，仍按照設(shè)計速度進(jìn)行超高的設(shè)計，而僅在兩個路段的下坡方向?qū)Τ哌M(jìn)行加強設(shè)計[3]，這是因為這兩個路段的縱坡較大，為了確保鉸接貨車在彎道上剎車的穩(wěn)定性，對超高進(jìn)行了1%的提高。

5 連續(xù)縱坡

如果某些路段的平均縱坡較大，則車輛在上坡的過程需要連續(xù)使用低速擋，這會引起水箱出現(xiàn)開鍋的問題，而在下坡時也容易出現(xiàn)剎車失靈的問題，因此需要對路線的平均縱坡進(jìn)行控制。

如果不可避免地需要設(shè)置長大下坡和上坡路段時，則需要合理設(shè)置足夠長度的倒坡和緩和波段，或者設(shè)置合理的避險車道。

在所選定的路線方案中，某一路段的地勢較為險峻，需要在斷崖絕壁上進(jìn)行線纜的布置。在該處山嶺地面的標(biāo)高為800 m。路線左側(cè)有一河流通過，該河流底部的標(biāo)高值在400～250 m之間，相對高差達(dá)到了400 m以上。因此在該路段進(jìn)行構(gòu)造物的施工極為困難。針對該路段的施工條件，本工程將原有的K線方案改變成C線方案。該方案采取了提前降坡，并利用了隧道進(jìn)行越嶺，將平行于斷崖絕壁的路段調(diào)整為垂直布線的方案。這樣不僅能減少環(huán)境的破壞，還能防止由于施工而帶來的自然地質(zhì)災(zāi)害，而且有效地提高了行車的安全性。

在本工程的K14+14～K18+500路段內(nèi)，路線的總長度為3 434 km。該路段的平均縱坡達(dá)到了3.15%。為了保證行車的安全，需要在本路段設(shè)置一些降溫水池和一些避險車道，這樣做的主要目的是防止大貨車在具體的行駛過程中因為剎車引起交通事故。

6 視距檢驗

在充分考慮車輛停車視距的情況下，需要對該路段設(shè)計行車速度下的停車視距進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。如果某些路段無法滿足車輛行車視距的要求時，則需要對該路段車輛的停車視距進(jìn)行檢驗。

K13+860～K15+050路段為本工程的重點路段，因此對該路段的小客車和大貨車進(jìn)行停車視距檢驗。進(jìn)行視距檢驗采用的設(shè)計速度為80 km/h。通過對比，根據(jù)小客車實際運行速度85～95 km/h，停車視距為140 m，對此路段進(jìn)行了相應(yīng)橫凈距核算。如表1所示為KK13+860～K15+050的停車視距檢驗情況。

表1 KK13+860～K15+050的停車視距檢驗表

通過對表1的數(shù)據(jù)的分析可知，如果是正常行駛，路面狀況正常，在速度為80 km/h的情況下，大貨車和小客車停車的視距都能滿足要求。但是當(dāng)小車運行速度采用40 m 計算停車視距時，對于平曲線路段，路基的橫斷面布置應(yīng)予以適當(dāng)?shù)募訉挿娇蓾M足安全視距的要求。

7 隧道線形

在充分考慮隧道的布置情況、車輛的實際運行速度等多方面因素的基礎(chǔ)上，需要對隧道進(jìn)出口路段的平縱面線形及其組合進(jìn)行檢驗[4]，如果隧道進(jìn)出口的平曲線半徑在1 000～2 000 m之間時，則特長隧道的半徑應(yīng)控制在3 000 m以內(nèi)。通過這種方式可以有效地限制車輛的超速行駛，從而確保隧道內(nèi)車輛的行車安全。

在本工程的K21+000～K30+048路段內(nèi)，共存在1座橋梁和2座特長隧道相連，構(gòu)成了直線+同向曲線平面線形，其中橋梁部分為直線段，而隧道部分則為連拱形式。在該路段的優(yōu)化設(shè)計中，將特長隧道出口的偏角控制在14°。隧道進(jìn)出口附近兩同向曲線的半徑分別控制在1 700 m和1 300 m。

8 結(jié)語

結(jié)合公路安全運營情況表明，針對傳統(tǒng)設(shè)計速度法進(jìn)行公路路線設(shè)計的缺陷，采取基于運行安全理念設(shè)計公路路線具有重要意義。文章通過結(jié)合某山區(qū)高速公路項目，針對山區(qū)公路地形變化較大特點，通過采取運行安全理念進(jìn)行該路線連續(xù)縱坡、視距等方面的合理設(shè)計。從該公路竣工投入使用效果表明，事故發(fā)生率低于同類型公路，所采取的路線設(shè)計理念是可行的。

[1]劉曉明.基于運行安全的山區(qū)高速公路路線設(shè)計[J].公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版)，2011(4)：90-92.

[2]余景順，林國濤，蘇永和.基于運行安全的山區(qū)高速公路路線設(shè)計及實例[J].公路，2005(1)：24-29.

[3]何橋敏.基于運行速度的公路安全性評價[J].公路與汽運，2013(1)：59-61.

[4]陳俊彥.基于運行速度的高速公路線形安全評價研究[J].交通建設(shè)與管理，2015(8)：82-85.

Discussions on Route Design of Mountain Expressway Based on Operational Safety

LI Bo，LIANG Liang

(Jiangxi Highway Research and Design Institute，Nanchang，Jiangxi，330002)

Compared with the traditional design method，the running speed method can ensure the driving safety.The route design of mountain expressway is to study the actual running speed of vehicles under the premise of safe vehicle operation and to meet the requirements of safety and environmental protection.This article discussed the route design method of mountain expressway based on the operation safety in combination with specific engineering example.

Operational safety；Mountain expressway；Route design

李 波(1983—)，工程師，研究方向：公路橋梁設(shè)計。

U412.36+

A

10.13282/j.cnki.wccst.2016.12.004

1673-4874(2016)12-0014-03

2016-10-25