關于高速公路路線設計安全性評價的研究

吳高南

（中國市政工程中南設計研究總院有限公司，湖北 武漢 430010）

0 引言

由于高速公路行車速度較高，一旦出現路線設計不合理的問題，極易引發特大、重大交通事故，進而威脅到人民的生命與財產安全。鑒于此，當前應積極做好路線設計安全性評價等工作，合理選取評價標準與方法，提高行車過程的安全性、舒適性。

1 安全性評價的作用與標準分析

1.1 安全性評價的重要作用與意義

就安全性評價工作而言，對于提升高速公路路線設計的合理性有著重要的意義。通過開展安全性評價，能夠對路線的各項參數進行準確掌控，進而保證路線參數選取的合理效果。其次，基于安全性評價工作，能夠最大限度的確保高速公路工程施工質量滿足建設方面的要求與標準，進而提升高速公路運營期間的安全性。路線設計過程中，經常由于自然環境、人為方面等0.2因素，使得路線設計缺乏安全性，進而導致交通安全事故發生頻率的增大[1]。通過采取科學有效的設計標準與方法，能夠有效化解這一問題。除此之外，對于路線設計的安全性評價，還要從車輛行駛的安全性角度出發，對線路做出系統性的規劃，同時還要對周圍的自然環境做出綜合考慮，基于上述多種因素對路線設計的安全性做出客觀評價。

1.2 安全性評價標準

1.2.1 空間曲率

作為安全性評價的一項重要指標，空間曲率對路線設計有著重要的影響。在開展安全性評價工作期間，要深入研究事故發生概率和空間曲率指標之間存在的關系，以此為基礎構建二者之間的關系模型（圖1）。從圖1 中可以看出，隨著空間曲率的增加，事故率也在不斷增大。構建關系模型過程中，應當對具體時間做出全面的分析，并將評價標準作為支撐點，對相關高速公路項目的路線情況與信息做出全面的收集與處理。需要注意的是，信息數據的處理要針對不同車型具體分析，在此基礎上結合評價標準對路線設計的安全性做出判斷。

圖1 空間曲率和事故率關系

1.2.2 平縱組合

高速公路屬于典型的線性帶狀工程，所跨越的范圍較廣，沿線的地質條件較為復雜，這也為路線選擇與設計造成了一定的影響，最終可能導致路線安全性的降低。鑒于此，在開展路線設計安全性評價工作期間，要對沿線的不同地形要素的組合狀況做出全面、深入的調研，借助透視圖等方法對各項指標的安全性進行評判[2]。這一過程中，如果發現平縱線性組合情況較差，應當對兩者之間的參數指標進行調整，進而保證縱面、平面之間有著良好的平衡關系，這也將提高路線設計的安全效果。高速公路平面線型組合類型如圖2 所示。

圖2 高速公路平面線型組合類型

1.2.3 運行速度

通過進行運行速度安全性評價，能夠有效減少高速公路安全事故的發生。因而，評價期間，不能將評價范圍聚焦在一條具體的路線上，同時還要從全局、整體的角度進行安全性方面的考慮。這一過程中，要重點對路線之間的差數值做出深入的研究，并借助差異化的評價方法對線路設計的安全性做出評判。

1.2.4 可行性標準

對于可行性標準而言，它是安全性評價的重要內容與標準。在開展路線設計安全性評價工作期間，要嚴格遵守這一標準，同時，對于評價期間發現的不合標準的位置，要及時做出修改，以此提高路線設計的安全性，并確保各項設計參數滿足安全性要求。比如，評價期間要重點關注曲線之間的長度等參數[3]。

2 高速公路路線設計安全性評價要點分析

2.1 平面線型評價

2.1.1 直線

首先，直線作為平面線型的重要組成部分，如果高速公路路線出現了長直線，將導致駕駛員在行車期間產生單調、乏味的情緒，并且會增加行駛期間的疲勞感，這對于行車過程極為不利。鑒于此，設計過程中應當對直線長度進行有效的控制；其次，短直線（斷背曲線）在路線中也較為常見。如果路線中的同向曲線間插入了短直線，那么行駛過程中容易產生錯覺，且從線型角度來看，線路不具有連續性[4]。為解決這一問題，可采用卵形曲線。

2.1.2 曲線

首先，設計期間不能在長直線的盡頭插入小半徑的曲線。同時，相鄰的曲線之間半徑之比不能出現過大的問題，可以將半徑比控制在0.2～0.8 之間。如果線路中存在連續的多個平曲線，那么曲線的半徑要不斷的增加或減小，且半徑之間的比值應控制在1.5 左右，以滿足曲率均衡變化等方面的要求。其次，路線設計期間，對于曲線半徑的設計要考慮到地形、地質以及外界環境等因素的影響，確保各種線型的合理應用。研究發現，當曲線半徑超過3000m，那么橫向力系數之間相差較小，行車期間會產生不舒服的感覺。但是，隨著曲線半徑的降低，這一不舒適感將會減輕。當曲線半徑小于3000m 時，應重點做好安全性評價（表1）。

表1 圓曲半檢驗

2.1.3 緩和曲線

對于緩和曲線的評價，首先應當在長度方面滿足超高漸變的最小長度要求；其次，應當對速度增加過程中，橫向加速度變化率進行考慮。一般情況下，緩和曲線參數要控制在R＞A≥R/3 之間，且半徑增大的情況下，緩和曲線的參數要適當減小。

2.2 縱斷面線型評價

具體設計期間，有的設計人員更偏向于將3%的縱坡納入緩坡的范圍，這一做法是不正確的，這主要是因為3%也受到坡長等因素的限制。一般來說，緩坡的最大值不能超過2.5%。針對某一坡度而言，設計坡長不能大于設計規范所規定的最大坡長數值；如果受到地形等因素的限制，連續采用超過3%的縱坡，那么復合坡長不能大于設計規范所要求的最大坡長數值。此外，對于長大下坡問題，路線設計以及安全性評價過程中都應引起足夠的重視，由于長大下坡對于重型車輛有著極為不利的影響[5]。如果高速公路存在連續的長大下坡，將導致制動設備過熱，進而引發相應的交通事故。路線設計過程中，應盡可能選擇縱坡平緩的線型方案。在受到地形等因素的限制下，如果必須采用連續下坡的方案，那么應當設置相應的避險車道，尤其在山區高速公路的設計工作中，這一點尤為重要。應選擇合適位置設置大型貨車避險車道，以提高山區高速公路的安全水平。就我國的國家級標準而言，連續下坡長度不應超過3km。相關學者通過研究之后，對于平均坡度與路線長度之間的關系建議采用下表數據。雖然在設計過程中對于縱斷面平均坡度、長度之間有著相關的參考值可以借鑒，但具體設計期間還要考慮經濟性方面的因素，如表2 所示。

表2 平均縱坡與路線長度的關系

2.3 平縱線型組合評價

首先，對于平縱組合評價而言，要借助透視圖進行視覺連續性的檢查，同時還要確保平縱面線型的各項技術指標有著良好的均衡效果。如果發現平面、縱面的指標較差，那么應當對二者進行優化設計，提高組合效果。比如，當平面、縱面指標都比較高，那么可以適當放寬平縱組合之間的參數要求。其次，如果平曲線的半徑超過了6000m，且縱面坡差不足1%，設計期間可以不考慮平縱組合的相關要求。對于高速公路而言，平縱線型組合評價極為重要，可采用平包豎的線型方式。此外，組合過程中要對合成坡度進行考慮，確保合成坡度不超出規范的要求。

2.4 視距評價

為提高高速公路通行速度與駕駛體驗，通常會在路中央設置分隔帶，并對其進行綠化處理。如此一來，便可以提高車輛行駛過程中的穩定性、安全性效果。在此背景下，視距評價就成了路線設計安全性評價中的一項關鍵指標。對于視距評價而言，首先需要對通行車輛的具體類型做出考慮。其次，不同設計速度對于視距的規定也不同。其中，表3 為設計速度與停車視距之間的關系[6]。此外，設計過程中，如果發現圓曲線的半徑較小，且對向車道之間設置了綠化、護欄等障礙物，那么駕駛人員的視線就會受到遮擋與影響。在這種背景下，視距的安全距離就會降低，進而使得安全事故的發生概率增大。鑒于此，在開展路線設計安全性評價工作期間，要確保景觀物與障礙物之間處于垂直安放的情況。除此之外，車道的橫凈距應當將設施面作為界限，保證視距滿足最佳安全距離等方面的要求，以此提高車輛行駛期間的安全效果。

表3 設計速度與停車視距的關系

2.5 運行速度評價與檢驗

對于運行車速而言，其本質上是通過改善相鄰兩個路段之間的指標組合情況，進而減少容許速度差，使得行車期間的安全隱患得以消減。鑒于此，為提高高速公路路線設計的安全性，不應過于關注全線（局部）的平縱指標情況，而應當將重點放在整體線型的連續性等方面，確保相鄰路段有著良好的銜接效果。對于高速公路而言，經常出現相臨路段速度相差20km/h 的情況。對于此類情況，要從線型方面做出調整，并適當提升、降低指標，確保困難路段的設計效果。一般來說，借助運行車速進行路線連續性評價的方法主要有兩種：①設計速度和運行速度之間的一致性評價方法。②也可采用運行速度之間的一致性評價方法。采用上述兩種方法進行連續性評價期間，可以將連續性的等級劃分為3 個等級：好、較好以及不良。對于大型貨車而言，首先要對運行速度進行計算，如果發現計算數值少于設計速度20km/h，那么，在頻繁超車的情況下極有可能引發交通事故。

3 結語

路線設計的水平不僅對高速公路的運行效率有著直接的影響，同時也影響到行車期間的安全性。因而，當前應加強對路線設計的研究，并積極做好路線設計安全性評價等工作，重點從平面線型、縱斷面線型以及平縱組合等角度，對其做出客觀的評價。同時，還要結合評價結果，及時消除安全隱患，提高高速公路通行的安全性。