基于行車安全的公路線形設(shè)計

趙小明

（北京華路祥交通技術(shù)有限公司太原分公司，山西 太原 030032）

1 路線線形設(shè)計

1.1 平面線形設(shè)計

公路平面線形設(shè)計不但要滿足相應(yīng)的技術(shù)指標，還應(yīng)綜合考慮平面線形對行車安全的影響。

路線平面線形主要由直線、圓曲線、緩和曲線3種要素構(gòu)成。平面設(shè)計時應(yīng)合理安排，結(jié)合地形因地制宜地布設(shè)路線。直線的長度不宜過長或過短。從行車的安全和線形美觀來看，過長的直線，線形呆板，行車單調(diào)，易使駕駛員產(chǎn)生疲勞，也容易發(fā)生超車和超速行駛，行車距離難以估計，安全性較差，往往是發(fā)生車禍較多的路段；直線長度過短，在視覺上容易形成反彎的錯覺，使線形缺乏連續(xù)性。合理地利用圓曲線，不但能夠較好地適應(yīng)地形，同時還能收到行車安全、工程經(jīng)濟和視覺舒順的良好效果。車輛在曲線上行駛時，存在橫向力。當橫向離心力大于正常行駛所需的摩擦阻力時，則車輛就會滑移，誘發(fā)交通事故。調(diào)查結(jié)果表明，影響運行速度的最大平曲線半徑為1 000m，即當平曲線半徑大于1 000m時，該曲線不再對車輛的運行速度產(chǎn)生影響。據(jù)有關(guān)方面統(tǒng)計，10%~20%的交通事故發(fā)生在平曲線上。設(shè)計時，應(yīng)該在滿足規(guī)范標準的前提下，選擇較大的圓曲線半徑。一般情況下，應(yīng)盡量選用極限最小半徑的4~8倍或超高為2%～4%的圓曲線半徑。圓曲線半徑不宜超過10 000m。因為如果半徑過大，其幾何性質(zhì)與直線無多大差異，也對施工不利。緩和曲線是兩種不同曲率線形之間設(shè)置的一種曲率逐漸變化的曲線。其線形符合汽車轉(zhuǎn)彎時的行車軌跡，使平面線形更為靈活，具有平面線形緩和、行車緩和、超高和加寬緩和的特點，有助于行車安全。緩和曲線長度除滿足最小長度外，還應(yīng)滿足超高加寬緩和段所需長度。

平面線形3種要素之間要合理搭配，在滿足設(shè)計要求的前提下，盡可能地保證整體線形均衡。為了行車安全，還應(yīng)考慮有足夠的行車視距，可采用視距包絡(luò)圖測驗。

1.2 縱斷面線形設(shè)計

縱斷面線形是由直線和豎曲線構(gòu)成的。道路的縱斷面設(shè)計是以汽車行駛理論為基礎(chǔ)的，既要滿足汽車的行駛力學(xué)和安全的需要，又要保證視覺上的舒適性。

縱斷面設(shè)計標準就是根據(jù)汽車行駛的要求，規(guī)定道路縱斷面上和豎曲線設(shè)計的技術(shù)指標?？v坡設(shè)計指標主要有：最大縱坡、坡長限制、緩和坡段等。

縱坡對交通安全的影響主要體現(xiàn)在：①在坡度較大的情況下。汽車上坡時，阻力增加而需增大牽引力，從而降低了車速。若長時間行駛，會使汽車水箱內(nèi)沸騰、氣阻，行車無力，以至于發(fā)動機熄火，帶來行車安全隱患；汽車下坡時，制動次數(shù)增加，制動器易發(fā)熱而失效，造成駕駛員心理緊張，誘發(fā)交通事故；②在坡長較長的情況下。連續(xù)上坡使發(fā)動機過熱，從而影響機械效率，造成行車條件惡化；下坡時，因頻繁制動而危及行車安全；③在坡長較短的情況下。變坡點個數(shù)增加，行車時顛簸頻繁，坡差較大時還容易造成視距中斷，從而影響行車安全；豎曲線能夠緩和行車動量變化而產(chǎn)生的沖擊作用，確保安全行車視距，凸形豎曲線的半徑應(yīng)設(shè)置大些，盡量采用滿足視距要求的半徑值。凹形豎曲線應(yīng)盡量減小離心力作用下汽車要產(chǎn)生的增重，以保證行車的平順和舒適。按照安全行車操作的需要，豎曲線最小長度應(yīng)保證有3 s的運行速度的行程。

縱斷面設(shè)計在滿足設(shè)計要求與技術(shù)規(guī)范的同時，還應(yīng)結(jié)合行車安全進行優(yōu)化設(shè)計。根據(jù)行車事故調(diào)查分析，在下坡路段，坡度大于8%，坡長為360m或坡長很短但坡度在11%~12%的路段下坡的終點是發(fā)生交通事故的主要地點。同時，調(diào)查資料表明，縱坡大于8.5%時，剎車次數(shù)急增。所以，最大縱坡的制定應(yīng)從下坡安全來考慮。另外，根據(jù)山區(qū)道路的實際行車調(diào)查發(fā)現(xiàn)，有時雖然道路縱坡設(shè)計符合最大縱坡、坡長限制規(guī)定，但對于地形困難、高差較大的地段，設(shè)計時交替使用最大縱坡的極限坡長和緩和坡長，這是一種不合理的做法。在這種坡道上汽車會長時間頻繁地使用低擋行駛，對機件和安全都不利。因此，縱斷面設(shè)計應(yīng)滿足《公路路線設(shè)計規(guī)范》關(guān)于平均縱坡的規(guī)定。

1.3 平、縱線形組合設(shè)計

路線線形設(shè)計過程中，路線平、縱線形的設(shè)計僅是從滿足汽車行駛動力學(xué)上的要求及安全方面考慮的，平縱組合設(shè)計則是同時考慮的路線的幾何線形對行駛中的駕駛員的心理、生理因素、視覺等的影響。線形組合設(shè)計中，各技術(shù)指標除應(yīng)分別符合平面、縱斷面規(guī)定值外，還應(yīng)考慮在整條路線中，相鄰路段之間線形指標應(yīng)均衡、連續(xù)，達到線形在視覺上、心理上的平衡。

平曲線與豎曲線應(yīng)相互對應(yīng)，且平曲線稍長于豎曲線，就能保證視覺上連續(xù)性的線形。若兩者不能對應(yīng)，如豎曲線的頂點設(shè)置在平曲線的起點上，就不能給駕駛員一個順滑的視線誘導(dǎo)，可能造成駕駛員的錯誤判斷。當駕駛員行車到坡頂附近時才發(fā)現(xiàn)平曲線，從而導(dǎo)致駕駛員慌忙減速或快速轉(zhuǎn)向操作，引發(fā)交通事故。又如，凸形曲線的頂部或凹形曲線的底部與反響平曲線的拐點重合，兩者都存在不同程度的扭曲外觀，前者會使駕駛員操作失誤，引發(fā)事故，后者雖無視線誘導(dǎo)問題，但存在排水問題，容易積水，影響安全駕駛和道路美觀。如果平曲線和豎曲線難以對應(yīng)時，應(yīng)該盡量拉開適當距離，使平曲線位于直坡段上或豎曲線位于直線段上。當平曲線半徑大于6000m、豎曲線的半徑大于25000m時，可不強調(diào)平、豎曲線的對應(yīng)關(guān)系。

2 結(jié)束語

綜上所述，平、縱線形組合不利，會對行車安全會帶來極大的安全隱患。設(shè)計者在線形設(shè)計時，應(yīng)結(jié)合安全因素，以人為本。設(shè)計理念充分考慮平、縱線形設(shè)計的合理性、連續(xù)性、均衡性，靈活采用規(guī)范規(guī)定的技術(shù)指標，并能夠采用運行速度V85進行測算，對不合理、存在安全隱患的線形設(shè)計作出調(diào)整和優(yōu)化，改善路線線形。

[1]交通部公路研究院.JTG D20—2006 公路路線設(shè)計規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2006.

[2]金仲秋，夏連學(xué).公路設(shè)計技術(shù)[M].北京：人民交通出版社，2007.

[3]嚴作人，陳雨人，姚祖康.道路工程[M].北京：人民交通出版社，2005.