基于通行安全的農(nóng)村公路線形設(shè)計(jì)研究

摘要 該文從通行安全角度出發(fā)探究了農(nóng)村公路的線形設(shè)計(jì)要點(diǎn)。在平面線形設(shè)計(jì)中，重點(diǎn)討論了視距、平曲線的曲率與轉(zhuǎn)角、連續(xù)彎道個(gè)數(shù)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)；在縱斷面線形設(shè)計(jì)中，主要探究了坡度大小和豎曲線的設(shè)計(jì)要點(diǎn)；在橫斷面線形設(shè)計(jì)中，側(cè)重分析了路面寬度與超高的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。并總結(jié)了平面線形與縱斷面線形組合設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)，在設(shè)計(jì)中綜合考慮國家相關(guān)規(guī)定與農(nóng)村地形地貌等實(shí)際情況，兼顧了設(shè)計(jì)方案的合理性和公路建設(shè)成本，確保公路建成以后能夠保證行車安全、降低農(nóng)村公路交通事故的發(fā)生率。

關(guān)鍵詞 農(nóng)村公路；平曲線半徑；線形設(shè)計(jì)；交通事故率

中圖分類號 U412 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2025）04-0034-03

0 引言

在深入推進(jìn)“四好農(nóng)村路”建設(shè)過程中，以保障通行安全作為出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)進(jìn)行農(nóng)村公路線形設(shè)計(jì)，對保障行車安全和延長公路使用壽命有積極幫助。線形作為公路工程設(shè)計(jì)的核心之一，大體可分為平面、縱斷面、橫斷面3種線形，不同線形的設(shè)計(jì)中需要考慮的側(cè)重點(diǎn)存在差異，例如平面線形設(shè)計(jì)中需要考慮平曲線半徑，縱斷面線形設(shè)計(jì)中需要考慮坡度、坡長等。另外，平面線形與縱斷面線形的組合等，也都是設(shè)計(jì)人員必須考慮的重點(diǎn)。只有合理設(shè)計(jì)公路線形，才能讓農(nóng)村公路的安全性、經(jīng)濟(jì)性得到兼顧，切實(shí)發(fā)揮農(nóng)村公路對鄉(xiāng)村振興的支持作用。

1 農(nóng)村公路平面線形設(shè)計(jì)

1.1 行車視距

足夠的視距可以讓駕駛員更加準(zhǔn)確地判斷公路行車環(huán)境，并且有足夠多的時(shí)間進(jìn)行避讓、超車、停車等操作，對保證行車安全有積極幫助。農(nóng)村公路受到河流、山體等因素的影響急彎路段較多，加上公路兩側(cè)多樹木、農(nóng)作物，導(dǎo)致會車視距達(dá)不到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，這些路段發(fā)生交通事故的概率會明顯升高。通常來說，視距越大，發(fā)生交通事故的概率越小，兩者呈正相關(guān)。行車視距由3部分組成，分別是停車視距、會車視距，超車視距，其中會車視距的長度至少要達(dá)到停車視距的2倍，在地形相對寬闊處應(yīng)設(shè)置具有超車視距的路段。不同等級農(nóng)村公路的行車視距見表1。

1.2 平曲線的曲率與轉(zhuǎn)角

當(dāng)汽車駛?cè)牍窂澢螘r(shí)會受到離心力的作用，如果曲率較大且車速較快，則汽車很容易發(fā)生滑移甚至是側(cè)翻，因此在農(nóng)村公路的平面線形設(shè)計(jì)中必須合理確定

平曲線半徑。當(dāng)曲率在10 m-1以下時(shí)，對交通事故的影響不明顯；當(dāng)曲率超過10 m-1后，隨著曲率的增加農(nóng)村公路曲線段發(fā)生交通事故的概率也會明顯上升。除了曲率外，轉(zhuǎn)角也是農(nóng)村公路平曲線路段設(shè)計(jì)中必須考慮的因素，一般來說當(dāng)平曲線轉(zhuǎn)角小于20°時(shí)，對駕駛員視距的影響可以忽略；反之，如果平曲線轉(zhuǎn)角超過了20°，由于農(nóng)村公路兩側(cè)建筑物、農(nóng)作物、綠化樹木的遮擋導(dǎo)致駕駛員的視距出現(xiàn)不同程度的縮短，這種情況下發(fā)生交通事故的概率也會隨著轉(zhuǎn)角的增大而明顯上升[1]。

為保證行車安全，當(dāng)農(nóng)村公路的轉(zhuǎn)角較小時(shí)應(yīng)盡量延長平曲線，避免讓駕駛員產(chǎn)生前方道路急轉(zhuǎn)彎的錯覺，從而作出正確的轉(zhuǎn)彎操作。以農(nóng)村的三級公路為例，如果設(shè)計(jì)速度為60 km/h，平曲線的極限最小半徑不得小于125 m，一般最小半徑不得小于200 m；如果設(shè)計(jì)速度為40 km/h，平曲線的極限最小半徑不得小于60 m，一般最小半徑不得小于100 m。

1.3 連續(xù)彎道個(gè)數(shù)

山區(qū)農(nóng)村公路的彎道數(shù)量較多，如果連續(xù)出現(xiàn)多個(gè)彎道會增加駕駛難度。另外，平曲線半徑與農(nóng)村公路的行車安全有密切關(guān)系，平曲線半徑越大，駕駛員的視野越開闊，能夠接受更多信息，從而作出正確、合理的駕駛決策，降低交通事故的發(fā)生率。對于不同的平曲線半徑，1 km內(nèi)設(shè)置的曲線（彎道）數(shù)量會對交通事故率產(chǎn)生影響，其概率見表2。

由表2數(shù)據(jù)可知，在平曲線半徑相同情況下，1 km內(nèi)曲線數(shù)量越多，則百萬車1 km內(nèi)發(fā)生事故的次數(shù)越低。因此，在條件允許的情況下農(nóng)村公路設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)盡量減少彎道數(shù)量；如果需要設(shè)置彎道，也要結(jié)合地形盡量增加彎道半徑，從而保障農(nóng)村公路的行車安全[2]。

2 農(nóng)村公路縱斷面線形設(shè)計(jì)

2.1 坡度大小

在一些地勢起伏的山區(qū)農(nóng)村，公路上存在較多數(shù)量的長坡、陡坡。行駛在農(nóng)村公路上的車輛既有普通汽車，也有農(nóng)用車、載重貨車，坡度設(shè)計(jì)對農(nóng)用車和載重貨車的影響明顯。在上坡時(shí)，由于需要連續(xù)爬坡導(dǎo)致車輛發(fā)動機(jī)高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，容易出現(xiàn)過熱現(xiàn)象或者是爬坡動力不足的情況，影響駕駛安全；在下坡時(shí)，由于需要長時(shí)間減速、制動，容易降低制動效能，也會誘發(fā)交通事故。因此，道路縱坡的坡度大小是影響交通安全的重要因素，也是農(nóng)村公路縱斷面線形設(shè)計(jì)的重點(diǎn)之一。鑒于農(nóng)村公路以自行車、摩托車、農(nóng)用拖拉機(jī)等動力較弱的車輛為主，坡度不宜太大。以自行車為例，當(dāng)公路坡度超過4%時(shí)騎行者會感覺到非常吃力；摩托車、農(nóng)用拖拉機(jī)雖然能克服更大坡度的縱坡，但是在雨雪天氣下坡度太大容易發(fā)生打滑現(xiàn)象，也會危及駕駛安全。除此之外，坡度大小還會影響農(nóng)村公路的排水能力，如果坡度太小會導(dǎo)致路面積水排水不暢，滲透到地下會削弱路基的穩(wěn)定性，縮短農(nóng)村公路壽命[3]。因此在設(shè)計(jì)農(nóng)村公路坡度時(shí)必須綜合考慮安全性與經(jīng)濟(jì)性。我國現(xiàn)行的《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B01—2014）對不同等級農(nóng)村公路的最大坡度有明確規(guī)定（見表3），為農(nóng)村公路坡度設(shè)計(jì)提供了參照。

2.2 豎曲線

在公路設(shè)計(jì)中，不同坡度之間的過渡曲線稱為“豎曲線”，具體又可分為凸曲線和凹曲線2種類型。農(nóng)村公路受到地形地貌的影響，相鄰兩個(gè)坡段之間存在較大的坡度差，加上公路等級較低通常使用較小的豎曲線半徑，導(dǎo)致視距不連續(xù)，容易讓駕駛員產(chǎn)生一種“懸空”的感覺，無法作出正確駕駛操作進(jìn)而引發(fā)交通事故。對于凸形豎曲線，當(dāng)豎曲線半徑值較小時(shí)正在爬坡的駕駛員存在較大的視野盲區(qū)，無法觀察到坡段對面行駛的車輛（圖1左），這種情況下雙方駕駛員均無法作出正確操作，很有可能在坡段頂點(diǎn)處發(fā)生碰撞事故；對于凹形豎曲線，下坡時(shí)駕駛員的視線更貼近路面，行車視距較短。另外許多農(nóng)村公路會在凹形豎曲線處修建橋梁，也會影響駕駛員的視野，無法觀察到對向車輛（圖1右），加上下坡時(shí)車輛動能較大、速度較快，容易因?yàn)閯x車不及時(shí)而發(fā)生碰撞事故。

通過上述分析可知，在農(nóng)村公路的豎曲線設(shè)計(jì)中既要保證半徑足夠大，同時(shí)還要盡可能地增加豎曲線的長度，讓駕駛員的視距變長，從而獲取更多的公路信息，作出正確的駕駛操作[4]。根據(jù)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B01—2014）相關(guān)規(guī)定：設(shè)計(jì)速度為40 km/h的農(nóng)村三級公路，凸形或凹形豎曲線的最小半徑通常為700 m，豎曲線最小長度為90 m；設(shè)計(jì)速度為30 km/h的農(nóng)村三級公路，豎曲線的最小半徑為400 m，最小長度為60 m。

3 農(nóng)村公路橫斷面要素分析

3.1 路面寬度

在農(nóng)村公路設(shè)計(jì)中，路面寬度與道路交通事故率為負(fù)相關(guān)。路面越寬，駕駛員的視野越開闊，可以獲取的路面信息越多；即便是遇到危險(xiǎn)情況，寬闊路面上提供的有效操作空間也更多，因此對保證行車安全有積極幫助[5]。但是在實(shí)際中，受到地形地質(zhì)、建設(shè)成本等因素的影響，農(nóng)村公路的路面寬度受到很大限制。例如，正常情況下農(nóng)村公路的單車道路基寬度應(yīng)達(dá)到4.5 m，而地形困難處可以將該值縮短到4.0 m，個(gè)別情況下甚至使用寬度為3.5 m路基。但是對于路基寬度不足4.5 m的，需要在合適路段設(shè)置錯車道以便于會車時(shí)進(jìn)行避讓。另外，對于穿過建制村街道路段可以根據(jù)實(shí)際交通量和地形條件，適當(dāng)加寬路基寬度，以滿足客車等大型車輛的通行和會車需要。

3.2 超高設(shè)計(jì)

當(dāng)車輛在農(nóng)村公路的平曲線路段行駛時(shí)會受到離心力的作用，并且半徑越小、速度越快，所受離心力越大。為了保證行車安全，在農(nóng)村公路的平曲線路段設(shè)計(jì)中，通常會將路面做成“內(nèi)低外高”的斜坡形式，路段內(nèi)側(cè)與外側(cè)的高度差即為“平曲線超高”。在理想情況下，超高提供的摩擦力能夠完全抵消離心力，從而保證公路在曲線路段上行駛的安全性與舒適性。假設(shè)汽車處于勻速行駛狀態(tài)，在曲線段上所受離心力為定值，這種情況下平曲線超高保持不變。但是在實(shí)際中，平曲線的曲率以及汽車行駛速度都會不斷變化，因此在設(shè)計(jì)超高時(shí)也需要綜合考慮曲率、設(shè)計(jì)速度等因素。

4 農(nóng)村公路線形組合設(shè)計(jì)

4.1 平面線形組合

公路的平面線形主要分為直線、圓曲線以及緩和曲線3種類型，在農(nóng)村公路設(shè)計(jì)中需要使各種平面線形協(xié)調(diào)搭配，才能保證行車安全。在平面線形組合設(shè)計(jì)中應(yīng)避免以下情況：（1）道路交角不得太小，一般來說在8°以上。如果道路交角偏小，會導(dǎo)致公路轉(zhuǎn)角處的曲線長度看上去比實(shí)際短，容易讓駕駛?cè)藛T產(chǎn)生誤判并急打方向，不利于行車安全。（2）不得在兩條同向的或反向的平曲線之間加入短直線。如果是同向情況，駕駛?cè)藛T可能會將兩條曲線看成一條，從而作出錯誤操作；如果是反向情況，不能充分設(shè)置超高和加寬，難以實(shí)現(xiàn)反向變化的平穩(wěn)過渡，也會危及行車安全。（3）盡量避免出現(xiàn)連續(xù)急彎線形，尤其是在坡度較大的情況下，會造成駕駛?cè)藛T快速或反復(fù)地打方向盤，不僅增加了操作難度，而且行駛過程中受到的離心力也會更大，容易讓駕駛?cè)藛T產(chǎn)生眩暈和駕駛疲勞，增加交通事故的發(fā)生率。

4.2 縱斷面線形組合

公路的縱斷面線形主要有直線和豎曲線2種類型，前者又可分為上坡與下坡，后者則可以分為凹形與凸形。與平面線形組合設(shè)計(jì)一樣，在農(nóng)村公路的縱斷面線形組合設(shè)計(jì)中也要盡量避免以下情況：（1）不得出現(xiàn)多個(gè)短坡路段連在一起的線形，其目的是防止在短距離內(nèi)出現(xiàn)多個(gè)重復(fù)的凹凸縱面。如果有連續(xù)的凹凸縱面，會讓駕乘人員在超重和失重兩種感覺之間頻繁切換，嚴(yán)重影響行車舒適性；（2）連接相鄰兩個(gè)縱坡的豎曲線半徑不得太小，理論上來說豎曲線半徑與行車視距呈正相關(guān)，如果豎曲線半徑太小會導(dǎo)致駕駛?cè)藛T的視距變短，不能掌握前方路況，在遇到突發(fā)情況時(shí)沒有充足時(shí)間作出正確操作，進(jìn)而增加發(fā)生交通事故的概率。

4.3 平面線形與縱斷面線形組合

當(dāng)農(nóng)村公路穿過一些地形復(fù)雜區(qū)域時(shí)，往往需要將平面線性與縱斷面線形加以組合，保證兩種線形的協(xié)調(diào)對保障交通安全有積極幫助。線形組合設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)包括以下三點(diǎn)：（1）盡量避免在長直線上設(shè)計(jì)陡坡，長直線雖然能提供更加開闊的視野和更大的超車視距，但是由于線形過于單調(diào)，容易讓駕駛?cè)藛T出現(xiàn)精神松弛和心理疲勞情況，導(dǎo)致反應(yīng)變得遲鈍從而不利于行車安全；（2）不得在長直線上插入小半徑的凹形豎曲線，這種設(shè)計(jì)會讓處于下坡路段的駕駛?cè)藛T產(chǎn)生錯覺，認(rèn)為前方上坡路段的坡度更大從而作出加速沖坡的操作，以過快速度沖過坡頂造成“跳車”現(xiàn)象，嚴(yán)重影響駕駛安全；（3）避免將轉(zhuǎn)彎半徑較小的平曲線與陡坡連接起來，如果兩者組合會在農(nóng)村公路上出現(xiàn)“急彎+陡坡”路段，如果是下坡很容易讓汽車在快速轉(zhuǎn)彎時(shí)發(fā)生滑移，發(fā)生沖出公路的行車事故。

5 結(jié)語

農(nóng)村公路是實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村振興的重要基礎(chǔ)設(shè)施，但是在農(nóng)村地區(qū)修建公路除了要考慮資金、地形外，還要把通行安全擺在優(yōu)先位置，這就對公路設(shè)計(jì)提出了嚴(yán)格要求。在進(jìn)行農(nóng)村公路線形設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員首先要開展調(diào)研，了解沿線的地形地貌，熟悉公路建設(shè)要求，在此基礎(chǔ)上從保障行車安全角度出發(fā)分別對農(nóng)村公路的平面線形、縱斷面線形、橫斷面線形進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。在保證設(shè)計(jì)方案合理、可行的前提下為后續(xù)農(nóng)村公路建設(shè)提供參考，切實(shí)提升公路行車安全。

參考文獻(xiàn)

[1]寶然，唐琤琤，狄勝德.小交通量農(nóng)村公路線形誘導(dǎo)標(biāo)設(shè)置研究[J].公路交通科技， 2023（8）：146-153.

[2]李力.基于Vissim交通仿真的農(nóng)村公路線形設(shè)計(jì)安全性評價(jià)分析[J].城市道橋與防洪， 2020（12）：21-23.

[3]李榮，汪舟舟，毛驛洲.干線公路與農(nóng)村道路交叉口安全隱患排查及對策分析[J].江西警察學(xué)院學(xué)報(bào)， 2021（4）：57-61.

[4]湛明剛.農(nóng)村公路事故多發(fā)路段交通安全技術(shù)研究[J].黑龍江交通科技， 2022（8）：45-46.

[5]吳曉燕.農(nóng)村公路路線選形的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法探討[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)， 2023（1）：121-123.

收稿日期：2024-08-21

作者簡介：李夢晨（1992—），男，本科，工程師，研究方向：公路設(shè)計(jì)。