高速公路中央分隔帶停車視距檢驗(yàn)與改善設(shè)計(jì)方法

田 華，呂大春，朱松悅，龔 浪

(廣西交科集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530007)

0 引言

根據(jù)國家《交通強(qiáng)國建設(shè)綱要》和《綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》要求，提高交通基礎(chǔ)設(shè)施的安全性成為交通建設(shè)的重要目標(biāo)。在項(xiàng)目實(shí)際設(shè)計(jì)中，即使高速公路平面和縱面等幾何指標(biāo)滿足規(guī)范要求，駕駛員視線范圍三維空間內(nèi)仍然可能存在視距不良的情況，易造成交通事故。為最大程度降低事故傷害，高速公路停車視距檢驗(yàn)與改善設(shè)計(jì)成為交通安全容錯(cuò)設(shè)計(jì)的重要手段之一。以往設(shè)計(jì)對(duì)于路側(cè)邊坡、標(biāo)志牌、構(gòu)筑物等行車道右側(cè)物體遮擋行車視線的情況較為重視，近年來逐漸開始研究中央分隔帶護(hù)欄和綠化植物對(duì)行車視線的遮擋問題，對(duì)左向轉(zhuǎn)彎車輛行駛時(shí)停車視距范圍內(nèi)視線是否被遮擋進(jìn)行檢驗(yàn)，并形成了多種不同的中央分隔帶停車視距改善設(shè)計(jì)方法。

本文結(jié)合多個(gè)高速公路項(xiàng)目中央分隔帶停車視距檢驗(yàn)與不同的設(shè)計(jì)方法實(shí)例，對(duì)停車視距檢驗(yàn)與改善設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了研究，可以為類似項(xiàng)目提供參考。

1 中央分隔帶對(duì)駕駛員視距的影響

為了保證安全，汽車行駛時(shí)駕駛員應(yīng)能看到前方一定距離的路面，一旦發(fā)現(xiàn)有障礙物，應(yīng)該能有足夠的時(shí)間采取措施避免事故，這一最小的長度為行車視距。行車視距主要包括停車視距、會(huì)車視距、超車視距三種類型。高速公路由于有中央分隔帶且同向車道數(shù)均在兩個(gè)車道以上，無對(duì)向來車，一般無須考慮會(huì)車視距和超車視距問題。停車視距主要包括駕駛員在反應(yīng)時(shí)間內(nèi)行駛的距離和開始制動(dòng)到汽車完全停止所行駛的制動(dòng)距離。通常按式(1)計(jì)算：

(1)

式中：f1——縱向摩擦阻力系數(shù)，依車速及路面狀況確定；

t——駕駛者反應(yīng)時(shí)間，一般取2.5 s(判斷時(shí)間1.5 s、運(yùn)行時(shí)間1.0 s)。

根據(jù)計(jì)算所得，文獻(xiàn)[1]規(guī)范規(guī)定的高速公路停車視距取值如表1所示。

表1 高速公路停車視距取值表

規(guī)范中規(guī)定，在進(jìn)行停車視距檢驗(yàn)時(shí)，視點(diǎn)位置和障礙物的位置取車道寬度的1/2處(即車道中心線)；小客車視點(diǎn)高度取高出路面1.2 m，貨車取2.0 m，障礙物的高度取高出路面0.1 m。

如圖1所示，當(dāng)汽車左轉(zhuǎn)彎時(shí)，如圓曲線半徑過小，會(huì)存在中央分隔帶護(hù)欄或者綠化植物遮擋視線的情況，造成駕駛員看不到前方的障礙物從而容易引發(fā)事故。如果行車軌跡線與視距線之間范圍內(nèi)沒有護(hù)欄或者綠植，則可以滿足停車視距的檢驗(yàn)要求[2]。

圖1 視距寬度圖

2 視距檢驗(yàn)方法

由式(1)、式(2)可以計(jì)算出左向轉(zhuǎn)彎車輛行駛時(shí)停車視距范圍內(nèi)視線不被遮擋情況下，平面設(shè)計(jì)中線曲線半徑不同時(shí)所需要的橫凈距h大小。以設(shè)計(jì)速度為100 km/h，路基寬為26 m的高速公路為例，中央分隔帶寬度為2 m，左側(cè)路緣帶為0.75 m，建筑限界余寬值為0.25 m(護(hù)欄與中央分隔帶邊緣線距離)，行車道寬度為3.75 m，根據(jù)表1取停車視距S停=160 m，最大橫凈距h可以根據(jù)式(2)計(jì)算得出[3]：

(2)

式中：h——最大橫凈距，m；

RS——行車軌跡線半徑值，其值為R+3.625，m；

R——平面設(shè)計(jì)中線曲線半徑，m；

S?！＼囈暰?，m。

由圖1、圖2及式(2)可知，正常情況下，行車軌跡線至遮擋物(波形鋼護(hù)欄邊)的距離為3.75/2+0.75+0.25=2.875 m。由式(2)可以推算出車輛左轉(zhuǎn)彎時(shí)停車視距范圍內(nèi)視線不被遮擋時(shí)，即不需要對(duì)中央分隔帶進(jìn)行視距改善設(shè)計(jì)的平面圓曲線最小半徑R=1 109 m。

根據(jù)規(guī)范，當(dāng)設(shè)計(jì)時(shí)速為100 km/h時(shí)，圓曲線最小半徑(一般值)為700 m[1]。當(dāng)700 m

表2 滿足停車視距要求的橫凈距加寬值一覽表

3 現(xiàn)狀中央分隔帶調(diào)整設(shè)計(jì)方案

為滿足汽車左轉(zhuǎn)彎時(shí)停車視距范圍內(nèi)視線不被中央分隔帶內(nèi)物體遮擋，結(jié)合以往和目前高速公路實(shí)際設(shè)計(jì)情況，歸納總結(jié)出4種中央分隔帶調(diào)整設(shè)計(jì)方案。

3.1 方案一

受造價(jià)控制，早期高速公路為滿足停車視距要求，普遍采用改變中央分隔帶型式綠化為硬化、中央分隔帶種樹改為設(shè)置混凝土防撞護(hù)欄、移動(dòng)混凝土防撞護(hù)欄設(shè)置位置的方法來保證停車視距。同樣以設(shè)計(jì)速度為100 km/h、路基寬26 m的高速公路為例，如圖2、圖3所示，假定左側(cè)來車方向?yàn)樽筠D(zhuǎn)彎，當(dāng)將中央分隔帶形式由綠化植物+波形護(hù)欄改為整體式混凝土護(hù)欄時(shí)，可滿足停車視距的橫凈距增加了0.45 m。根據(jù)式(2)計(jì)算可得，當(dāng)平面設(shè)計(jì)中線半徑958.5 m≤R<1 109 m時(shí)，方案一可以滿足汽車左轉(zhuǎn)彎時(shí)停車視距范圍內(nèi)視線不被中央分隔帶內(nèi)物體遮擋。

圖2 中央分隔帶標(biāo)準(zhǔn)圖(cm)

圖3 方案一示意圖(cm)

方案一的缺點(diǎn)是整體式混凝土護(hù)欄夜間防眩效果差，夜間行車視線易受對(duì)向車輛燈光影響。目前在建的高速公路大部分均采用植物綠化提高防眩和景觀效果，除特殊路段外，不再使用中央分隔帶整體式混凝土護(hù)欄。

3.2 方案二

如圖2、圖4所示，方案二是在方案一的基礎(chǔ)上將進(jìn)一步將整體式混凝土護(hù)欄移動(dòng)至中央分隔帶右側(cè)邊緣，可滿足停車視距的橫凈距增加了0.9 m。根據(jù)式(2)計(jì)算可得，當(dāng)平面設(shè)計(jì)中線圓曲線半徑843.4 m≤R<1 109 m時(shí)，方案二可以滿足汽車行駛時(shí)停車視距要求。

圖4 方案二示意圖(cm)

方案二缺點(diǎn)同方案一，且中央分隔帶整體式混凝土護(hù)欄離右側(cè)行車道較近，左右側(cè)車輛側(cè)向凈距不一致，相對(duì)而言，會(huì)給右側(cè)正常行駛車輛帶來一定的壓抑感。

3.3 方案三

當(dāng)平面設(shè)計(jì)中線圓曲線半徑700 m≤R<843.4 m時(shí)，僅僅通過移動(dòng)中央分隔帶整體式混凝土護(hù)欄已經(jīng)不能滿足增加橫凈距要求。如圖2、圖5所示，除了將整體式混凝土護(hù)欄移動(dòng)至中央分隔帶右側(cè)邊緣外，還需通過加寬左側(cè)路緣帶寬度方能滿足停車視距要求。根據(jù)式(2)計(jì)算可得，當(dāng)平面設(shè)計(jì)中線圓曲線半徑R為最小半徑(一般值)700 m時(shí)，加寬值C為0.77 m。

圖5 方案三示意圖(cm)

方案三缺點(diǎn)同方案二，同時(shí)，由于需要加寬左側(cè)路緣帶，內(nèi)側(cè)行車道邊緣會(huì)發(fā)生漸變，但加寬值<1 m，對(duì)車輛行車影響較小。

3.4 方案四

當(dāng)項(xiàng)目造價(jià)較為充裕時(shí)，為保證防眩和景觀效果，中央分隔帶仍然采用綠化植物+波形鋼護(hù)欄型式，如圖2、圖6所示，可直接通過加寬左側(cè)路緣帶寬度來滿足停車視距要求。根據(jù)式(2)計(jì)算可得，當(dāng)平面設(shè)計(jì)中線圓曲線半徑700 m≤R<1 109 m時(shí)，左側(cè)路緣帶加寬值為0～1.67 m之間。加寬值較大。

圖6 方案四示意圖(cm)

此時(shí)，由于需要加寬左側(cè)路緣帶，且加寬值較大，內(nèi)側(cè)行車道邊緣會(huì)發(fā)生漸變。如圖7所示，即從直緩點(diǎn)(ZH加寬值0)→緩圓點(diǎn)(HY加寬值C)→圓緩點(diǎn)(YH加寬值C)→緩直點(diǎn)(HZ加寬值0)，行車道兩側(cè)邊線會(huì)向偏離中央分隔帶方向(行駛時(shí)車輛右側(cè))偏出，而此時(shí)車輛正在向左側(cè)轉(zhuǎn)彎(方向盤向左轉(zhuǎn)動(dòng))，行車道的引導(dǎo)方向與車輛正常行駛的方向相反，會(huì)給駕駛員帶來一定的不適感。

圖7 方案四加寬示意圖(cm)

4 優(yōu)化中央分隔帶調(diào)整設(shè)計(jì)方案

以上4種中央分隔帶調(diào)整設(shè)計(jì)方案存在防眩景觀效果差、行車道引導(dǎo)方向與駕駛員期望行駛方向不一致等不同問題。為盡可能滿足駕駛車輛的平順性要求，對(duì)中央分隔帶調(diào)整設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了優(yōu)化提出了方案五。以左側(cè)來車方向左轉(zhuǎn)彎時(shí)為例，在中央分隔帶視距不足路段，采用將中央分隔帶右側(cè)加寬、中央分隔帶保持2 m寬度不變、整體右移的方式來保證左側(cè)左轉(zhuǎn)彎車輛停車視距要求，如圖8和圖9所示。

圖8 方案五示意圖(cm)

圖9 方案五加寬示意圖

中央分隔帶調(diào)整設(shè)計(jì)采用方案五時(shí)，左側(cè)左轉(zhuǎn)彎車輛仍然沿著原來的緩和曲線-圓曲線-緩和曲線行駛，行駛軌跡平順安全。右側(cè)右轉(zhuǎn)彎車輛沿著緩和曲線加寬漸變段-圓曲線全加寬段-緩和曲線加寬漸變段行駛，雖然與車輛行駛軌跡不一致，但由于加寬漸變段在右側(cè)，此時(shí)車輛也在向右側(cè)行駛(方向盤向右轉(zhuǎn)動(dòng))。行車道兩側(cè)標(biāo)線的引導(dǎo)方向與車輛正常行駛的方向相同，車輛行駛較為平順安全。該方法目前已使用在在建的高速公路上，經(jīng)實(shí)踐和檢驗(yàn)評(píng)價(jià)良好。

5 結(jié)語

早期高速公路建設(shè)時(shí)受投資控制，為滿足左向轉(zhuǎn)彎車輛行駛時(shí)停車視距范圍內(nèi)視線不被遮擋的要求，多采用中央分隔帶型式綠化變?yōu)橛不?、移?dòng)混凝土防撞護(hù)欄位置、路緣帶漸變加寬等單一或多種聯(lián)合方式進(jìn)行中央分隔帶設(shè)計(jì)，但不可避免地產(chǎn)生防眩景觀效果差、行車道引導(dǎo)方向與駕駛員期望行駛方向不一致等不同問題。為盡量使行車道誘導(dǎo)線與車輛行駛軌跡相符合，優(yōu)化提出將中央分隔帶對(duì)向路緣帶漸變加寬，中央分隔帶保持2 m寬度不變、整體右移的方式來保證左側(cè)左轉(zhuǎn)彎車輛停車視距的方法。目前公路交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進(jìn)入新階段，特別是目前全國各地都開展了高速公路限速論證，對(duì)高速公路限制速度普遍相對(duì)于原設(shè)計(jì)速度提高了一級(jí)或二級(jí)，對(duì)車輛在道路上的行駛安全提出了更高的要求。優(yōu)化設(shè)計(jì)方案研究能夠?yàn)楹笃诟咚俟房辈煸O(shè)計(jì)提供借鑒。