公路路線改建設計的技術建議研討

楊鵬飛

(黃岡市公路規劃勘測設計院)

1 某公路改建工程線路設計的背景概況

某全長224.5 km 的公路工程，以《公路工程技術標準》和《公路線路設計規范》為依據，擬通過改建施工，將公路的速度標準提升到80 km/h，同時保證整段線路的所有工程指標，都在100 km/h 的行車標準范圍之內。在設計過程中，對設計速度的檢查工作，由相關部門執行，同時用80 km/h 和100 km/h 兩種標準進行安全評價，其中主要的技術指標如下。

(1)平曲線最小半徑:右線434 m，左線416 m，設計速度80 km/h 時的一般值400 m，極限值250 m;設計速度100 km/h時的一般值700 m，極限值400 m。

(2)直線最大長度:采用值15/9 處，設計速度80 km/h時推薦值在1 600 m 以內;設計速度100 km/h 時推薦值在2 000 m以內。

(3)同向平曲線間最短直線:采用值473 m，設計速度80 km/h時推薦值480 m;設計速度100 km/h 時推薦值600 m。

(4)反向平曲線間最短直線:采用值160 m，設計速度80 km/h時推薦值160 m;設計速度100 km/h 時推薦值200 m。

(5)最大縱坡及坡長:采用值4.5/515% /m，設計速度80 km/h時推薦值5/700% /m;設計速度100 km/h 時推薦值4/800% /m。

(6)最短坡長:采用值250 m，設計速度80 km/h 時推薦值200 m;設計速度100 km/h 時推薦值250 m。

(7)凸型豎曲線最小半徑:采用值5 000 m，設計速度80 km/h時一般值4 500 m，極限值3 000 m;設計速度100 km/h時一般值10 000 m，極限值6 500 m。

(8)凹型豎曲線最小半徑:采用值3 100 m，設計速度80 km/h時一般值3 000 m，極限值2 000 m;設計速度100 km/h時一般值4 500 m，極限值3 000 m。

(9)停車間距:采用值1 100 m，設計速度80 km/h 時推薦值1 100 m;設計速度100 km/h 時推薦值160 m。

2 案例公路改建工程線路設計的技術建議

基于以上案例公路改建工程線路設計的背景概況，在對該工程的線路進行設計時，需要從平面線形設計、縱斷面設計、平縱結合設計、視距設計等方面展開研討，具體的技術建議如下。

2.1 平面線形設計

根據上文的技術指標，繪制出右線和左線的平曲線半徑分布圖，以明確工程圓曲線的半徑選用范圍，按照規范設計速度100 km/h 時極限值的規定，將圓曲線半徑的最小值控制為415.3 m，其余路段的平面線形指標，基本都大于600 m，所占線路比例為94%左右，這些路段的安全系數均達標，僅需要重點分析圓曲線半徑在600 m以內位置的行車安全性和最大安全行駛速度。首先是基于行車速度協調和司機舒適感的視角，羅列出圓曲線半徑、橫向力系數、超高I值、舒適性速度、預測性速度等的參數，作為分析小平曲線半徑與行車安全保障關系的依據。其次是平曲的組合，考慮到公路所處位置屬于山嶺重丘地形，應該在劃分出交點號后，定值交點樁號，然后分別明確各個交點樁號的轉角值、半徑、曲線類型、半徑比和相關結論等，經分析，相鄰卵形曲線半徑比以0.2～0.8 為佳;S 型曲線半徑比以2 為佳;連續路段半徑比在1.5 以內為佳。通過對曲線半徑比的調整，確保曲線的均衡變化控制在合理的范圍內。再次是長直線路段，其中80 km/h 設計速度時的長度控制在1.6 km 以內，100 km/h時控制在2.0 km 以內，但本工程的長直線路段長度，總共有9 個位置在2 km 以上，而且受到山區本身地形特征的限制，這種超過2.0 km 的長直線長度，可能會影響行車時司機的車距目測，尤其是在隧道路段，需要將隧道內外50 m 標線，換成震動標線，并增加輪廓誘導，這樣就能夠提醒司機反光和越線，避免司機對車道邊緣的錯誤判斷。最后是短直線路段，按照設計的標準，同向曲線之間的最小直線和反向曲線之間的最小直線長度，分別為6 倍行車速度和2 倍行車速度，其中80 km/h 設計標準的最小長度，分別為460 m 和140 m;100 km/h 設計標準時的最小長度，分別為580 m 和180 m。其中超過100 km/h 設計標準路段之間的短直線，應該設置提醒作用的交通標準，以便及時提醒司機控制好行駛速度，確保行車的安全。

2.2 縱斷面設計

縱斷面的設計，工程分為坡度設計、坡長設計、長下坡設計三方面內容，按照80 km/h 的設計速度，本工程的縱坡坡度最大不能超過4.5%，但實際上，本工程有最大坡長1 100 m的路段坡度為3%，最大坡長900 m 的路段坡度為4%，最大坡長700 m 的路段坡度為5%，因此，為避免連續長大下坡路段的安全事故，在綜合汽車上坡動力性能因素的基礎上，重點設計長大下坡的安全性，通過縱面的設計，減少路線縱坡對行車速度的影響，尤其是在連續上坡位置，有效避免車輛之間的速度差，大大提高了路段的通行能力。除此之外，針對長下坡路段，應該考慮車輛的連續剎車制動因素，車輛在連續剎車制動時，制動器的溫度會逐漸上升，使得制動性能減弱，甚至可能出現失控，并引發交通事故，從側面要求根據公路路線坡長，控制好平均坡度，譬如本工程的左線和右線，坡長6.5 km 的平均坡度為2.81%，坡長6.8 km 的平均速度為2.49%，坡長6.6 km 的平均速度為2.69%，坡長13.8 km 的平均速度為2.35%，坡長6.5 km 的平均速度為2.36%。另外，還要在安全措施中納入避險車道的設計，供以出現制動失效后車輛的強制減速避險。

2.3 平縱結合設計

在平面設計和縱斷面設計的基礎上，分別明確固定指標的最小值，但以上設計僅針對單一的受限指標，即未能針對平縱疊加的情況，對于后者，安全隱患的發生概率更高。本工程中的平縱線形受限因素在兩種或兩種以上的，主要有四種情況，這四種情況下的平縱結合設計方法分別為:首先是彎坡組合路段，該路段的坡度在2.6%～3.7%之間，平曲線半徑為792 m，而對于平曲線后接半徑600 m 的路段，呈S 形曲線，在下坡和小半徑組合，行車的危險系數可能會提升，因此需要設置視線誘導設施，以避免在90 km/h 行駛速度時出現交通事故;其次是大縱坡路段，路段坡度－3.8%，屬于半徑840 m 的平曲線路段，設計時的速度預測值為95 km/h，建議設計時鋪裝路面薄層;再次是陡坡急彎路段，坡度為－4.0%和－3.5%，路段平曲線分別為800 m 和850 m，要求在急彎的位置，增設視線誘導設施，并在路面鋪裝薄層;最后是連續曲線路段，該路段有三種以上的曲線半徑，其坡度在3.5%左右，要求分別控制好小客車行駛速度和貨車行駛速度，尤其是曲線入口位置，應提前設置“建議速度”和“連續彎道”的組合提醒標志，以及在豎曲線位置，設置視線誘導裝置，提醒駕駛員按照規定的速度行車。本工程的平縱結合設計，最大縱坡坡度、橫坡坡度、合成坡度分別為4.5%、3%和5.4%，在規定10.5%規定坡度以內，基本可判定平縱結合設計符合合成坡度的要求。

2.4 視距設計

首先是貨車停車視距，貨車停時的視高位2 m，橫凈距為8.875 m，根據行駛速度計算，半徑300 m 的可提供視距為146 m，以75 km/h 的行駛速度、0.17 縱向摩阻系數、－0.005坡度計算，需要設計122 m 視距，其視距差值為24 m，而半徑200 的可提供視距為120 m，同樣以75 km/h 的行駛速度、0.17縱向摩阻系數、－0.005 坡度計算，需要設計122 m 視距，其視距差值為－2 m。由此可見貨車75 km/h 行駛速度時的視覺，可作為視距設計的衡量標準，但需要通過設計審核，以確保設計視距能夠滿足安全行車需求。再次是中央分隔帶視距，主要通過植樹綠化的方式，控制內側車道行車時的視距影響，中央分隔帶的標準橫凈距為2.625 m，其中600 m半徑的可提供視距為112 m，而500 m 半徑的可提供視距為103 m，在本工程中，總共有5 個位置的中央隔離帶視距不符合要求，應該在對這5 個位置的地標線進行針對性設計之后，壓縮硬路肩的寬度，以增大中央分隔帶的橫凈距，這樣就能夠滿足標準設計速度時的視距要求。再次是豎直線視距設計，鑒于工程在線形設計時，某些路段的半徑取值太小，而導致凸型豎曲線的通視距離不足，在此分別按照100 km/h的設計速度和80 km/h 的設計速度確定停車視距，前者停車視距為160 m，凸型豎曲線極限最小半徑為6 500 m，后者停車視距為110 m，凸型豎曲線極限最小半徑為3 000 m。另外，通過現場的勘察和地質分析，基于工程經濟性和行車安全性的視角，對于未能達到理想通視視距的路段，可增設“限速80”、“視距不良、慢行”等醒目標志，這樣就能夠在一定程度上解決行車視距不良的問題，并以45 m 為單位距離，設計3 道振動型減速標線和振動標線。

3 結束語

綜上所述，公路改建工程線路設計，平曲線最小半徑、直線最大長度、同向平曲線間最短直線、反向平曲線間最短直線、最大縱坡及坡長、最短坡長、凸型豎曲線最小半徑、凹型豎曲線最小半徑、停車間距均為設計的主要指標，路線設計時，應該按照這些技術指標，分別平面線形、縱斷面、平縱結合、視距等設計工作。

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