淺議山區公路路線特點和交通工程安全設施設計原理

邵高強，朱 凱

(中國市政工程西南設計研究總院)

目前我國的公路建設已經從平原區進入了山區，作為地方人民群眾生產生活的重要基礎設施，公路建設可加快當地的經濟發展，促進人民的富裕。然而公路的建設是否體現了“安全、環保、舒適、和諧”的新理念，在保證行車安全的同時，是否能最大程度為當地群眾的生活提供最大便利和安全保障，如何最大限度的降低工程造價，保障行車的安全性，將人、車、路、環境達到和諧統一，都需要將主體工程與交通工程安全設施統一的進行規劃，以達到行車上安全，經濟上合理的目的。同時，交通部頒布的《公路工程基本建設項目設計文件編制辦法》(交公路發［2007］358號)已將交通工程安全設施納入路線內容部分，這勢必對今后的公路建設提出一個大的方向，安全設施與道路路線設計的統一對提升公路的整體使用功能有了更高的要求。

1 在設計過程及后期檢查中對成果進行符合規范性檢查

符合規范性檢查主要從道路幾何設計的平面、縱面及橫斷面著手進行，以道路設計速度80 km/h和60 km/h，路基寬度12 m和10 m為例分析。

1.1 平面

看公路平面設計是否滿足規范主要結合項目的特點和實際的自然情況考察以下幾個要素。(1)長直線過長的直線會使司機行車單調乏味、增加疲勞感、分散注意力，很難準確目測車距，影響行車安全。(2)短直線路段同向曲線之間插入長度不夠直線，成為斷背曲線，此類曲線容易產生把直線和兩段曲線看成反向彎曲的錯覺，容易導致判斷失誤，反向曲線之間的直線過短，對于有超高、加寬的反向曲線，將不能實現反向變化的平穩過渡，導致行車隱患。(3)同向連續多個平曲線的過渡:不設緩和曲線時，小圓半徑大于不設超高的圓曲線最小半徑，或小圓半徑滿足復曲線中小圓臨界圓曲線半徑且滿足下列條件之一。①小圓按最小回旋線長度設置回旋線時，大圓與小圓的內移值之差小于0.10 m時;②設計速度大于或者等于80 km/h，大圓半徑小圓半徑之比小于1.5;③設計速度小于80 km/h，大圓半徑與小圓半徑之比小于2時，設緩和曲線時，相鄰圓曲線半徑之比宜在0.2～0.8之間。(4)反向連續多個平曲線的過渡相鄰曲線半徑比控制在1～2為宜，連續路段的多個平曲線，其半徑值呈由大到小逐減或由小到大逐增的布置，半徑比應小于1.5，才能達到曲率的均衡變化。

1.2 縱面

公路縱面設計符合規范與否，主要結合項目的具體特點和實際情況審查以下幾個方面:(1)縱坡坡度設計最大縱坡不能超過規范規定的最大縱坡值;(2)坡長對于某一坡度，設計坡長不能超過規范規定的最大坡長;同時從良好的視線誘導和行車舒適性考慮，滿足最小坡長的規定;(3)高填方路段過高的填土會造成不合理的過多占地;(4)沿溪線的縱坡不可太低，否則易造成河流洪水期的公路水毀。

1.3 橫斷面

橫斷面主要審查路基橫斷面寬度、爬坡車道、觀景平臺、公交車?？空炯霸诼芳缟显O置的防護設置是否侵入公路建筑限界，是否滿足會車視距的橫凈距。

(1)路基橫斷面寬度。

從通行能力、運行速度及車輛橫向偏移，及公路運營期間非汽車交通混合行駛的狀況等方面考慮，我國規定設計速度等于80 km/h，行車道寬度不小于3.75 m，設計速度等于40 km/h行車道寬度不小于3.50 m，硬路肩寬度分別取1.5 m和0.75 m路基寬度分別選用12 m和10 m比較適宜。

(2)爬坡車道。

是否設置爬坡車道主要考慮行車速度對通行能力的影響，如導致通行能力降低或行車速度過低，則需設置爬坡車道。以便提高山區高速公路的服務和安全水平。

(3)觀景平臺、公交車?？空尽?/p>

觀景平臺、公交車?？空镜脑O置主要考慮當地旅游和群眾的生活便捷需要，在實際的操作設計中，采用了3.5 m的寬度。

(4)路側建筑限界的檢查。

主要檢查路側土路肩的擋土墻、護欄及路側設置的標志是否侵入公路建筑限界。

1.4 視距、合成坡度、超高

(1)視距。

視距主要分為中央分隔帶視距和路側視距，此項目的視距主要為路側視距，且為會車視距(會車視距為停車視距的2倍)，對于小半徑大偏角處的道路來說，基本上不可能使內側車道保證有足夠的視距，所以只有通過橫斷面上開挖視距臺，并且配合限速標志來改善視距。

(2)合成坡度。

合成坡度的評價按《指南》中提供的方法進行。實際操作中，最大的縱坡坡度及最大的超高橫坡度兩者都取極限值時，合成坡度值低于規范規定的要求時，公路整個路段就都滿足合成坡度的要求。如項目位于山區且多段路線位于橫坡較陡的傍山路段，故山區段最大的合成坡度，控制在8%，同時考慮道排水的要求，最小的合成坡度控制在0.5%。

(3)超高。

車輛在曲線半徑上行駛時會產生橫向力，這個橫向力由橫向力系數和超高共同承擔。根據最大超高值和最大橫向力系數可以求出極限最小曲線半徑。求出最小曲線半徑后，對于大于最小曲線半徑的曲線半徑以及一定的設計速度，超高和橫向力系數之間應當有一定的分配方式，即橫向摩阻系數和應用的超高率之間有著一個邏輯上的關系。按曲線半徑以適當比例分配，可以求出任意曲線半徑下的橫坡值和橫向力系數值。設計中采用的是超高和橫向摩阻系數與曲線半徑成曲線關系的方法來進行分配。

2 綜合評價檢查

2.1 平縱面線形組合的原則

高速公路平縱線形的組合主要從以下幾個方面進行考慮。應保證視覺上的連續性，平曲線與豎曲線應完全對應，且平曲線應比豎曲線長，若平曲線與豎曲線錯位，其相位不應超過平曲線長度的1/4(可通過平、豎曲線的曲率圖零點進行判別)，且保證駕乘人員在路上所看到的空間線形不超過兩個，豎曲線不超過三個，避免豎曲線的頂點設在平曲線的起點附近(凸曲線是駕駛人員從視覺上感覺公路似乎斷頭，凹曲線底部易產生排水的問題);避免一個平曲線內設置3個以上的豎曲線(否則會使駕駛人員把公路看作是多段似的)。

應保持線形在視覺上、心理上的均衡，平豎曲線應配合均衡。當平曲線半徑小于1 000 m時，豎曲線的半徑宜取平曲線的10～20倍，當平曲線半徑大于1 000 m時，豎曲線的半徑宜取平曲線半徑的20～50倍，這樣可獲得較好的視覺效果。避免豎曲線與平曲線之比小于6倍的組合。

應根據路面排水和汽車行駛動力學的要求，選擇適當的合成坡度。過大的合成坡度對汽車行駛安全沒有保證，過小的合成坡度在平曲線起點附近會產生排水的問題。應考慮公路與周圍環境的協調。如果線形與所經過的環境不協調，會加大工程的造價，又不能給駕乘人員一個安全數較高的視覺環境。

2.2 組合設計的一般控制

平曲線的曲率要與縱坡相適應，避免急彎與平坡、陡坡、長坡道與長直線和緩和曲線的組合。

同一平曲線內避免縱斷面上的頻繁變化，否則會使駕駛人員在一定距離內看到一系列凹凸起伏的路線，一般豎曲線個數以不超過3個為宜。

避免凸曲線的頂部、凹曲線的底部與急彎組合。前者的行車是危險的，它使駕駛人員不能看到平面線形的變化，特別在夜間當燈光束直射前方空間時更加危險。后者從遠處看前面的路段好像縮短了似的，而且在坡道處往往因車輛速度較快而造成不穩定的行駛，特別在夜間更加危險;避免將豎曲線設在反向平曲線的短直線段內或較長直線接平曲線起點附近;避免凸形豎曲線設在平曲線的起點附近;避免豎曲線與平曲線錯半個相位;避免將豎曲線的頂點與反向平曲線的拐點重合;避免豎曲線與小于一般最小半徑的平曲線組合或者小于一般最小半徑的豎曲線與平曲線組合。

2.3 綜合分析

在評價過程中，還需研究并采用平縱橫組合的方法，即對長直線、大縱坡、短直線、高填方、小豎曲線半徑、小半徑、曲線過渡、小轉角進行綜合分析。綜合分析的思路是在以上對平面縱面進行分析的過程中，對每種可能存在危險的情況預留一定的保障和余量，比如2 km以上的直線作為長直線，但當查數據時，將1.8 km以上的直線均算作長直線。從單一因素考慮，符合規范的要求不屬于潛在危險，但當兩種或兩種以上的接近規范規定值的因素共同作用時，其綜合作用效果就可能超過安全容許值，成為潛在的危險路段，需先對其進行主體工程上的處理。

3 交通工程安全設施的配合

在實際操作當中，結合上述評價檢查的結果，結合山區二級公路的特點和造價控制和布線的結果，對線形相對緊迫和視距相對不良，且主體工程調整困難的路段及靠近村莊的路段，綜合考慮駕乘人員的心理、視覺的因素，設計者可通過在合適的位置設置警告標志、視線誘導標志、路面標線、震動標、護欄等一系列的安全設施，對主體工程進行配合補充，從最大的程度上體現“安全、環保、舒適、和諧”的新理念，從而達到經濟上合理，使用上安全的設計要求。

通過采用以上評價檢查步驟及方法，對山區二級公路進行了路線設計成果的檢驗和評價，最大限度地提高公路的使用品質，大大提升行車的安全，最大限度的保障道路使用者的安全。

［1]公路工程施工監理規范(TJT 077-95)［S］.

［2]雷俊卿.公路工程監理培訓教材·合同管理［M］.北京:人民交通出版社，1999.