高速公路提速改造工程交通安全設施的設計分析

張海恬 張 靜

(蘇交科集團股份有限公司 智能交通設計研究所，南京 210017)

1 項目概況

G25 長深高速公路浙江段(金麗溫高速公路)起于金華二仙橋， 終于溫州南白象， 全長234km， 橋梁里程約70km，隧道里程約40km，從2002 年到2005 陸續通車。金麗溫高速公路金華東至縉云段(運營樁號：K2494+000～K2561+987)， 設計速度100km/h， 現狀一般路段限速100km/h，隧道段和其他特殊點段限速80km/h。 為提升金麗溫高速公路的行車安全， 保證小客車標志速度調整后的交通安全需求， 有必要根據擬提速改造路段的道路條件、安全設施設置現狀，結合交通事故統計數據等，從交通安全設施角度有針對性地提出相關設計改造意見。

2 調研分析及安全性評價

2.1 路線技術參數的調研分析

(1)平曲線半徑和曲線間直線長度

金麗溫高速公路金華東至縉云段最小圓曲線半徑為700m，路面橫坡為2%，滿足設計速度120km/h 條件下的道路設計要求。 金麗溫高速公路金華東至縉云段現超高條件下從100km/h 提高到120km/h 時， 參照計算出的120km/h 速度條件下的橫向力系數均小于0.20， 基本上可以滿足運行安全的要求， 但是司乘人員的舒適度有所下降[1]。 因此，有理由認為該因素不應該成為該路段提速的限制因素， 可在曲線半徑較小的地方增設相應的警示性提醒標志和采取必要配套的地面標線來降低部分點段實際的行駛速度。

K2515+252.747 處反向曲線間直線長度為150m，K2524+041.768 處反向曲線間直線長度為140m，K2528+020.792 處反向曲線間直線長度為230m，K2528+972.983處反向曲線間直線長度為232.382m， 不滿足設計速度120km/h 規范要求。 在設計規范中，曲線間直線長度指標并非硬性的指標，結合圓曲線半徑來看，兩處圓曲線的半徑均較大， 可通過交通工程手段來提醒駕駛員的注意來提高行車的安全系數。

(2)路基橫斷面寬度

金麗溫高速公路整體式路基寬度為26m， 分離式路基寬度為13m， 均滿足100km/h 和120km/h 速度條件下路基橫斷面寬度的規范要求， 路基橫斷面滿足提速后設計標準。 現狀道路整體式路基采用的C 值均為25cm，僅滿足設計速度≤100km/h 的要求。 若與提高至0.5m 相比，在通行能力及交通安全影響上并沒有本質區別，而且從工程實施角度考慮，對中分帶護欄設置位置進行改造將增加工程投資，并可能涉及管線遷移工程，改造期間還將影響道路通行能力，故對中分帶側向余寬(C 值)不作更改[2]。

(3)豎曲線和視距

金麗溫高速公路全路段最大縱坡為4.0%， 不滿足120km/h 的設計速度規范要求。 縱坡指標對載重汽車的影響較大，但對于小客車的影響相對較小，考慮對長度超過300m 的縱坡路段設置交安設施。

金麗溫高速公路共有19 處凸形豎曲線，5 處凸形豎曲線最小半徑為8000m， 不滿足110km/h 速度條件下豎曲線的規范要求， 考慮到對凸形曲線進行主體升級改造難度較大， 可考慮采用增設警示性安全設施的方式來實現提速的可能性。 規范對豎曲線半徑的要求是在物高0.10m 的條件下計算得到的， 但高速公路上夜間行駛駕駛員主要觀察前車的尾燈，尾燈高度一般為0.6m，據視距要求對豎曲線進行檢查，設計速度100km/h、停車視距160m 時， 凸形豎曲線半徑最小為3660m； 而設計速度120km/h、 停車視距210m 時， 凸形豎曲線半徑最小為6300m[3]。因此，道路主線凸形豎曲線半徑均滿足120km/h速度下視距要求，亦滿足110km/h 速度下視距要求。單從凸形豎曲線對視距影響分析， 小客車的標志速度調整至110km/h 是可行的。

2.2 互通立交及服務設施的調研分析

金麗溫高速公路范圍內共有7 處互通式立交， 互通式立交主線設計速度為100km/h， 現狀互通樞紐進出口匝道普遍存在匝道駛出入漸變率較大， 加減速車道及漸變段長度不能滿足提速后的規范要求， 主線在分流處的豎曲線半徑需要滿足識別視距的最小要求， 變速車道漸變段長度存在小于規范值要求。 從省內的其他高速公路(例如金麗溫、黃衢南等)速度提升運營實際效果看，互通區加減速車道長度保留現狀， 也未影響互通式立交的整體運營安全。因此，當變速車道漸變段長度也小于規范值要求，可通過施劃標線等手段，占據部分主線硬路肩，以達到漸變段延長長度的要求，滿足提速后要求。

2.3 隧道的調研分析

金麗溫高速公路全線共有6 座短隧道， 設計速度為80km/h，不滿足設計速度100km/h 條件下的規范要求。借鑒金麗溫高速公路麗溫段的運營經驗(設計速度80km/h，長度小于1000m 隧道的標志速度均提高至100 km/h)，對于短隧道可考慮提高標志速度20km/h 至100km/h。 因此，在通透性可以保證的情況下可提高標志速度，而6 處隧道為連續的隧道群，要完善相應的安全保障措施。

2.4 路基段護欄的調研分析

金麗溫高速公路整體式路基路側護欄設置A 級波形梁護欄，部分路段設置SB 級、SS 級護欄；中分隔帶采用單柱單面分設型鋼護欄， 部分路段設置Am 級波形梁護欄，均滿足100km/h、120km/h 速度條件下的規范要求。但考慮到現狀護欄使用年限較久， 而且有交通事故碰撞護欄的行為， 有必要針對事故數據情況對事故多發路段和險要路段的護欄進行加強設計。

3 交通安全設施的設計

3.1 護欄設計

(1)波形梁護欄設計

針對事故易發路段路側護欄防撞等級欠佳等現象，利用原有護欄進行加強改造。 采用在原有雙波普通型護欄上采用加高一層波形梁護欄， 新增護欄立柱間距為4m，布設時與原有的護欄立柱錯位布置。 新增立柱規格為φ140×4.5×2500(mm)，立柱打入深度為1.4m。 護欄端頭采用D-I 端頭。 如加強路段的現有護欄立柱間距為2m，與4m 間距路段連接時，加強護欄的立柱在該處的間距為3m，前后段間距仍按4m 排布。 布設后，波形護欄立柱間距為2m， 護欄較原來的抗沖擊能力得到顯著提升。同時，改造后雙波板為兩塊，新增雙波板在發生碰撞時可承受部分撞擊力。因此，加強后的護欄防撞能力相較于原有護欄有了大的提升。

對于部分處于小半徑、大縱坡及互通、服務區出入口路段的中分帶護欄，采用立柱加密的措施進行結構加強。布設時，與原有的護欄立柱錯位布置。橫隔梁采用與現狀護欄同規格的槽鋼。 新增立柱規格為φ140×4.5×2150mm，立柱入土深度為1400cm。 當遇中分帶內埋有通信管道或立柱無法打入至指定深度時， 護欄立柱采用混凝土基礎。

對于部分填挖交界處的波形梁護欄端頭， 護欄未深入挖方段20m，按規范進行改造。 對于路側為報警亭，缺失護欄的位置，采用波形梁護欄對其進行封閉。對于橋梁和路基護欄過渡處護欄，對連接過渡段進行改造，在靠近橋梁處4m 位置，波形梁護欄底部增加一層波形板，并在上下游設置圓頭式護欄端頭。 針對部分現狀橋梁護欄混凝土部分高度不滿足波形梁護欄搭接要求路段， 采用在橋梁護欄與波形梁護欄之間增設3m 長SA 級混凝土護欄過渡段的形式進行處理。

(2)混凝土護欄設計

對于隧道入口路段，因受制于路面寬度變化、光線亮度等原因，容易產生交通事故。 考慮將路側護欄改造為F型混凝土護欄，防撞等級為SA 級，路側護欄以拋物線型向洞口壁延伸，并滿足隧道建筑界限的要求。混凝土護欄的鋼筋保護層厚度為4cm。 針對新增混凝土護欄與隧道建筑界限(檢修道)C 值的處理，采用C30 素混凝土沿隧道檢修道頂面向混凝土護欄設置50cm 長的過渡段。

3.2 交通標志和標線設計

(1)限速標志調整

對原有單柱式限速標志進行拆除， 重新設置分車型限速標志，標志結構采用雙柱式；對于現狀基礎及立柱完好的雙柱式結構，采用更換標志版面方式進行處理。對匝道限速標志采用逐級減速方案， 在減速車道漸變端起點附近增設80km/h 匝道限速標志，采用單柱式結構，標志板下緣距離路面高度為2m，標志板反光膜為Ⅳ類。

(2)隧道入口路段

對隧道群第一個隧道入口前以及石城山隧道入口前地面文字和標識進行清除，并進行重新施劃。通過施劃彩色防滑標線、禁止變道振動實線、縱向減速標線以及對硬路肩進行視線誘導的渠化標線等措施(如圖1)，對行車速度的過渡進行有效控制。

(3)客貨分道路段

客貨分道標志包含 “貨車靠右行駛”、“分道預告標志”、“貨車禁入左側車道標志”及“分道解除標志”，采用單懸臂支撐結構， 標志板反光膜均為Ⅳ類。 在長度超過300m 的縱坡相對較大路段， 上坡路段施行客貨分道行駛，以增加上坡路段道路的通行能力，并避免客貨車之間較大的速度差導致的安全隱患。

(4)互通、服務區路段標線

根據省內其他高速公路提速后的事故統計， 發現互通出口匝道存在事故易發的情況， 本次對互通出口匝道的標志標線進行重新布設， 完善信息指引， 規范車輛行駛，合理進行速度過渡銜接。 針對提速后，互通/服務區的加減速車道長度不滿足要求的情況， 通過對標線進行渠化來滿足要求[4]。 占用部分硬路肩，對車道邊緣線進行渠化，延長加、減速車道的長度，使之滿足規范要求。

圖1 隧道入口路段標線設計圖

對互通、服務區出口匝道的標志標線進行重新布設，完善信息指引，規范車輛行駛，合理進行速度過渡銜接。對于進口匝道，因加速車道上的車速與主線的差異性大，為防止車輛在車速慢時過早進入主線引發交通事故，在出口標線的起始50m 范圍內設置實線， 禁止車道變道。同時， 為減少主線上車輛的交織對匝道上的車輛匯入主線產生干擾， 對匯流區域內200m 長度的車道分界線由虛線調整為振動實線，線寬15cm。

(5)小半徑、大縱坡和區間測速路段

對于大縱坡路段，在下坡路段設置縱向減速標線，通過視覺刺激，加強控速。金麗溫高速公路全線共有大縱坡路段7 處，經現場調研，已有5 處大縱坡路段設置有縱向減速標線， 僅需針對剩余兩處大縱坡路段增設縱向減速標線， 并對長度超過300m 的大縱坡路段中分帶護欄進行立柱加密。 對提速路段采取區間測速，共設置兩段，左幅一段，右幅一段，每段區間測速路段設置預告標志、起點指示標志和終點指示標志3 塊標志牌。

3.3 其他安全設施設計

為加強提速路段的運營安全，還需對隧道反光環、隧道立面標記、立柱貼反光膜、輪廓標等安全設施進行完善設計[5]。

為加強隧道內的輪廓顯示， 確保車輛在隧道內的安全運行，在隧道內設置反光環，反光環采用L30mm 角鋼為骨架，與隧道內壁采用膨脹螺栓進行連接，迎車面貼V類反光膜。反光環應按等間距進行設置，一般路段間距為200m， 適當位置可加密， 隧道進出洞口后20m 各設置1道。 對隧道洞口重新設置立面標記， 加強洞口的視線誘導。為加強提速路段的視覺誘導，采取對全線波形護欄立柱上貼反光膜的措施。反光膜采用紅色、白色兩種顏色組成，呈上下分布，每種顏色反光膜尺寸15cm×15cm；反光膜下緣距離地面高度為10cm，粘貼方向應與司機視線方向保持垂直；反光材料為V 類反光膜；反光膜設置間距每8m 設置一處， 加減速車道及彎道路段等可視情適當加密。為加強視線誘導，采用在改造的混凝土護欄上設置輪廓標的措施。 輪廓標采用LDS 線性輪廓標，距離路面高度為60cm，設置間距為12m。

4 結論

(1)通過對路段內涉及的限速標志進行調整，一般路段小客車標志速度提高至110km/h， 隧道群小客車標志速度提高至100km/h；

(2)充分利用現有條件，從加強視線誘導、改善停車視距、合理控速、提前警示等方面提高局部指標較差路段的行車條件；

(3)隧道路段采用規范出入口的地面標線設置，提高護欄過渡段的防撞等級以及加強對隧道內輪廓的顯示；

(4)通過對事故多發路段事故原因、形態的綜合分析，從加強視線誘導、加強護欄等級、設置控速和警告設施等措施改善路段的行車條件，降低事故的發生。