淺談海外公路圓曲線加寬設(shè)計方法

榮紅磊RONG Hong-lei

（北京中咨華安交通科技發(fā)展有限公司，北京 100081）

1 項(xiàng)目概述

柬埔寨10 號公路（1551）在國家公路網(wǎng)規(guī)劃中為連通馬德望省、菩薩省和戈公省的國道。目前本項(xiàng)目公路現(xiàn)狀等級低，無路面鋪裝，且部分路段道路狀況差，處于晴通雨阻的狀態(tài)。本項(xiàng)目的建設(shè)可以完善柬埔寨西部地區(qū)公路網(wǎng)，有效提高柬埔寨西部公路的標(biāo)準(zhǔn)等級和整體服務(wù)水平。本項(xiàng)目采用中國標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，道路等級為三級公路，K0+000~K85+000 設(shè) 計 時 速60km/h，K85+000~K196+480 設(shè) 計 速 度30km/h，路基寬度9 米，路面寬度8 米，主要采用瀝青雙表處路面，為了保證回頭曲線位置道路耐久性，回頭曲線位置采用混凝土路面。

2 主要問題

圖1 柬埔寨工程部提供的回頭曲線處車輛會車模擬軌跡圖

本項(xiàng)目采用中國規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計，根據(jù)《公路路線設(shè)計規(guī)范》當(dāng)圓曲線半徑小于或等于250m，應(yīng)設(shè)置加寬。根據(jù)本項(xiàng)目特點(diǎn)，本項(xiàng)目圓曲線加寬類別采用第3 類，回頭曲線處加寬值采用路線規(guī)范提供的2.5 米，加寬方式采用圓曲線內(nèi)側(cè)加寬。按照此加寬設(shè)計原則完成施工圖設(shè)計方案，并提交相關(guān)圖紙以便柬埔寨工程部審查審查。審查過程中柬埔寨工程部提出，本項(xiàng)目回頭曲線加寬較小，加寬車道寬度無法滿足WB-19 型車輛對向行駛，并要求設(shè)計方進(jìn)行核查和修改。

3 原因分析

收到柬埔寨工程部意見后，設(shè)計單位迅速組織相關(guān)技術(shù)人員與柬工程部相關(guān)人員進(jìn)行聯(lián)系，并對此問題進(jìn)行解釋與原因分析。經(jīng)分析，其主要原因?yàn)榧砥艺臀覈捎玫你q接列車車型存在較大差異。我國路線設(shè)計規(guī)范中采用的典型車輛采用的為全長18.1 米的鉸接列車，而柬埔寨常見的鉸接列車為全長21.03 米的WB-19 型掛車，車型如圖3、圖4 所示。由于兩種車型尺寸差異較大，中國規(guī)范《公路路線設(shè)計規(guī)范》關(guān)于圓曲線加寬部分內(nèi)容無法適用于WB-19 車型，為了滿足車輛轉(zhuǎn)彎需求，需要根據(jù)WB-19 車型幾何參數(shù)對圓曲線加寬值進(jìn)行計算。

圖3 中國規(guī)范采用的鉸接列車

圖4 柬埔寨采用的WB-19 型掛車

圖2 柬埔寨工程部提供的R=25 回頭曲線加寬建議值

4 計算方法

由于《公路路線設(shè)計規(guī)范》及條文說明僅提供了圓曲線加寬的參考表格，未提供圓曲線加寬的計算方法。本文對規(guī)范第3 類加寬計算方法進(jìn)行補(bǔ)充完善，以便于其他道路從業(yè)者對鉸接列車加寬原理有所了解。

為了方便理解和計算，本文做出如下假定：牽引車的主動輪為后輪組，掛車的掛臂位于牽引車主動輪中心位置。

由圖5 可得式（1）及式（2）

由式（1）和式（2）消去R1可得牽引車加寬值b1

而式（3）從第二項(xiàng)開始數(shù)值很小，對最終加寬計算結(jié)果影響較小，可忽略不計，那么可得牽引車的加寬值b1。

式中：A1——牽引車保險杠到鉸接點(diǎn)的距離（m）；

A2——鉸接點(diǎn)至牽引車最后軸的距離（m）。

其他符號可見圖5 所示。

圖5 鉸接列車加寬計算模型圖

而實(shí)際觀測中，汽車轉(zhuǎn)彎加寬還與車速有關(guān)，一個車道擺動加寬值b′計算的經(jīng)驗(yàn)公式為

式中：v——汽車轉(zhuǎn)彎時行駛速度（km/h）；

因此可得出鉸接列車在圓曲線轉(zhuǎn)彎時的加寬值如式（6）所示：

值得注意的是，以上計算方法計算的為單車道車輛轉(zhuǎn)彎所需的加寬值，由于本項(xiàng)目為雙向兩車道，為了滿足車輛對向行駛和會車要求，所計算加寬值應(yīng)考慮2 條車道同時進(jìn)行加寬。

為了確保計算方法的準(zhǔn)確性，采用我國規(guī)范鉸接列車代表車型進(jìn)行驗(yàn)算，不同圓曲線半徑的加寬值的計算結(jié)果和我國規(guī)范完全一致，由此可證明本文總提到的計算方法是準(zhǔn)確可靠的。

本文根據(jù)柬埔寨工程部提供的鉸接列車（WB-19 型掛車）進(jìn)行計算，經(jīng)計算，其計算結(jié)果與柬埔寨工程部模擬的加寬數(shù)值基本相同，但計算加寬值略微大于柬方提供的加寬值，對比結(jié)果見1 所示，經(jīng)分析，原因?yàn)榧砉こ滩縿赢嬆M過程中未考慮不同車速引起的車道擺動加寬值b′的影響，對此我方技術(shù)人員向柬埔寨工程部技術(shù)人員介紹了相關(guān)內(nèi)容，得到柬埔寨工程部的認(rèn)可，并且對中國規(guī)范表示肯定。

表1 加寬計算對比表

根據(jù)以上公式本文的計算方法，本文總結(jié)了WB-19型掛車在雙車道公路中不同圓曲線下的加寬建議值，以方便相同車型的國家在圓曲線加寬設(shè)計中使用。（表2）

表2 WB-19 型掛車雙車道路面加寬值推薦表

5 加寬方式選擇

通常曲線加寬應(yīng)遵循車輛的行駛軌跡，車輛在平曲線上轉(zhuǎn)彎，車輛后輪偏向于圓曲線內(nèi)側(cè)，所以《公路路線設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定，圓曲線上的路面加寬應(yīng)設(shè)置在圓曲線的內(nèi)側(cè)，以保證車輛行駛的連續(xù)性。本項(xiàng)目一般路段均采用曲線內(nèi)側(cè)加寬，但由于本項(xiàng)目部分段落位于山區(qū)，由于柬埔寨相對落后，路面上以機(jī)械性能較低的二手車為主，為了保證車輛的爬坡能力，雖然本項(xiàng)目為三級公路，設(shè)計速度30km/h，但最大縱坡按照6%控制（規(guī)范要求最大縱坡為8%）。因此部分段落為了克服高差，爬坡段設(shè)置了多處回頭曲線，由于回頭曲線位置通常地形復(fù)雜，回頭曲線處的道路橫斷面通常為“半填半挖”，同時回頭曲線前后伴隨高填方和深挖方，需要設(shè)置支擋結(jié)構(gòu)以確保路基的穩(wěn)定。若采用規(guī)范中規(guī)定的圓曲線內(nèi)側(cè)加寬，往往路基方案安全風(fēng)險較高，甚至部分工點(diǎn)普通的路基擋墻方案無法確保路基穩(wěn)定。但項(xiàng)目造價情況又無法支持采用更昂貴的特殊路基處理措施。由于施工圖方案已經(jīng)基本完成，此時調(diào)整平面線位設(shè)計工程量較大，為了確保路基方案安全性和經(jīng)濟(jì)方案的可行性，結(jié)合柬埔寨工程部的加寬意見，本項(xiàng)目對回頭曲線進(jìn)行雙側(cè)加寬，提交設(shè)計圖紙給柬埔寨工程部，得到了柬埔寨工程部的批復(fù)。

6 加寬過渡段設(shè)置

加寬的變化自然、平順，避免突變?！豆仿肪€設(shè)計規(guī)范》對于加寬過渡段的規(guī)定分為兩種情況，分別為設(shè)置回旋線或超高過渡段時，加寬過渡段長度應(yīng)采用與回旋線或超高過渡段長度相同的數(shù)值；不設(shè)回旋線或超高過渡段時，加寬過渡段長度應(yīng)按漸變率1:15 且長度不小于10m的要求設(shè)置。而本項(xiàng)目設(shè)置了回旋線和超高過渡段，但由于加寬數(shù)值遠(yuǎn)大于規(guī)范規(guī)定的數(shù)值，對于部分半徑較小的圓曲線，若采用全回旋線長度作為加寬過渡段，加寬漸變率大于1:15，加寬過渡較快，易因駕駛員反應(yīng)不及時而發(fā)生后輪脫離行車道發(fā)生交通事故。本項(xiàng)目為了避免加寬過度較快，加寬漸變率大于1:15情況存在，對加寬漸變率大于1:15 的段落采用在進(jìn)入回旋線之前開始加寬，以保證加寬過渡段長度。舉例說明，半徑R=30m 回頭曲線，超高值為6%，回旋線長度Ls=45m，單側(cè)加寬值為7.5÷2=3.75m，加寬漸變率采用1:15，所需的加寬段最小長度為56.25m＞Ls，故對于半徑R=30m 的圓曲線加寬過渡段長度按照56.25m 取值，而不是采用全回旋線45m取值。

7 結(jié)論

隨著我國援建政策的實(shí)施，本著“授人以魚不如授人以漁”的初衷，公路建設(shè)作為最重要的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，一直都是援建的重要項(xiàng)目，而鉸接列車由于運(yùn)輸體積大，運(yùn)輸平均成本較低等特點(diǎn)，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著不可替代的作用。為使公路滿足鉸接列車的運(yùn)輸需要，掌握鉸接列車在圓曲線轉(zhuǎn)彎時所需的加寬值就變得尤為重要，而由于各國國情不同，各國的鉸接列車型號不盡相同，我國規(guī)范中關(guān)于鉸接列車的加寬推薦值不能完全適用于所有國家車型，本文補(bǔ)充了規(guī)范中第3 類圓曲線加寬的計算方法，并提供了WB-19 車型不同半徑圓曲線加寬推薦值，以及加寬中加寬方式和加寬漸變段的設(shè)置方法，以便公路從業(yè)者更容易掌握規(guī)范中圓曲線加寬方面的內(nèi)容。