匡 攀， 桂 嵐

(1.湖南省溆懷高速公路建設(shè)開發(fā)有限公司， 湖南 懷化 418000; 2.長沙理工大學(xué) 交通運(yùn)輸工程學(xué)院， 湖南 長沙 410114 )

溆懷高速公路視距安全評價(jià)與處置技術(shù)

匡 攀1， 桂 嵐2

(1.湖南省溆懷高速公路建設(shè)開發(fā)有限公司， 湖南 懷化 418000; 2.長沙理工大學(xué) 交通運(yùn)輸工程學(xué)院， 湖南 長沙 410114 )

針對我國目前公路設(shè)計(jì)與運(yùn)營中普遍存在的視距問題，依托溆懷高速公路資料，依據(jù)溆懷高速公路運(yùn)行速度測算結(jié)果，評價(jià)了溆懷高速公路的運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性和運(yùn)行速度與設(shè)計(jì)速度一致性，針對溆懷高速公路存在的不同視距問題提出了相應(yīng)的視距保障建議。

高速公路； 行車視距； 運(yùn)行速度； 安全評價(jià)； 處置技術(shù)

1 概述

山區(qū)高速公路由于其地形地貌等條件特殊，設(shè)計(jì)過程中選取的線形指標(biāo)較低，線形一致性及運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性難以得到很好的保證，再加上山區(qū)高速公路橋隧比較大、隧道較多、視距不良和長大下坡等問題嚴(yán)重，山區(qū)高速公路的事故發(fā)生率較高。影響高速公路行車安全的因素有很多，視距是最為關(guān)鍵的因素之一，當(dāng)駕駛員視線被障礙物遮擋時(shí)，駕駛員無法分辨前方道路的真實(shí)情況，難以保證車輛的行駛安全?，F(xiàn)有規(guī)范中行車視距的相關(guān)規(guī)定主要是從設(shè)計(jì)速度的角度考慮平面和縱斷面對視距的影響，道路環(huán)境較為復(fù)雜時(shí)可能存在以下問題： ①實(shí)際運(yùn)行速度要求的行車視距值可能大于設(shè)計(jì)速度下計(jì)算的行車視距值； ②行車視距值與實(shí)際三維空間視距值可能相差較大。

湖南省溆浦至懷化高速公路(簡稱溆懷高速公路)屬于典型的山區(qū)高速公路，主線全長91.781 km，采用四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)速度采用100 km/h，平曲線占路線總長的72%，最小平曲線半徑為780 m/1處。豎曲線長度占路線總長的42.1%，最大縱坡4%路段有10處，縱坡超過3%路段有24處，連續(xù)上坡(或下坡)平均縱坡達(dá)2.8%。橋梁共有52座總長17941 m，隧道共有7座總長11205 m，橋隧比占到36.94%，整個(gè)項(xiàng)目工程浩大，地質(zhì)條件復(fù)雜，視距安全對保障溆懷高速公路的行車安全有著至關(guān)重要的作用。

2 運(yùn)行速度預(yù)測

2.1 運(yùn)行速度測算

依據(jù)《公路項(xiàng)目安全性評價(jià)指南》(JTG/T B05 — 2004)提供的運(yùn)行速度計(jì)算方法，利用基于圖形化的運(yùn)行速度預(yù)測軟件，對項(xiàng)目全線運(yùn)行速度進(jìn)行預(yù)測。運(yùn)行速度預(yù)測中，小客車期望速度取為120 km/h，貨車期望速度取為75 km/h。

根據(jù)運(yùn)行速度預(yù)測的要求，將項(xiàng)目劃分為直線、平曲線、縱坡、彎坡4個(gè)不同類型的路段。各路段定義如下：

直線：R∈[1000 m,+∞),

i∈[-3%,3%]

縱坡：R∈[1000 m,+∞)∪i∈[-6%,-3%)∪(3%,6%]

平曲線：R∈[250,1000 m)，

i∈(-2%,2%)

彎坡：R∈[250,1000 m)∪i∈[-6%,-2%]∪[2%,6%]

根據(jù)以上路段的分段標(biāo)準(zhǔn)，對本項(xiàng)目路段進(jìn)行分段，并計(jì)算了各個(gè)路段下小客車和貨車的運(yùn)行速度。

2.2 運(yùn)行速度測算結(jié)果評價(jià)

2.2.1 運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性評價(jià)

|ΔV85|<10 km/h：運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性好。

|ΔV85|為10～20 km/h：運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性較好。

|ΔV85|>20 km/h：運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性不良。相鄰路段需重新調(diào)整平、縱面設(shè)計(jì)。

溆懷高速全線運(yùn)行速度計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)如表1所示。

表1 85%運(yùn)行速度差︱ΔV85︱/(km·h-1)貨車上行小客車上行貨車下行小客車下行評價(jià)<1079537053運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性好10～2080172運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性較好>200021運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性不良

由表1可知，絕大部分運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性好，只有少部分運(yùn)行協(xié)調(diào)性較好，個(gè)別運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性不良的路段(K123+450～980，K181+980～K182+280)。運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性不良的路段均屬于長大上坡路段，考慮到目前車流量不大，可暫不考慮其影響，增設(shè)大型車靠右行駛標(biāo)志，如交通量增大后建議考慮在K181+980～K182+280路段增設(shè)爬坡車道，K123+450～980處于隧道路段，不可能設(shè)置爬坡車道，建議設(shè)置禁止超車和大型車靠右行駛標(biāo)志。

2.2.2 設(shè)計(jì)速度與運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性評價(jià)

設(shè)計(jì)速度與運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性評價(jià)是對同一路段的設(shè)計(jì)速度與運(yùn)行速度的差值進(jìn)行評價(jià)。由運(yùn)行速度預(yù)測可以看出全線小客車的運(yùn)行速度普遍高于設(shè)計(jì)車速，因此，對于設(shè)計(jì)速度為100 km/h的路段，大部分路段運(yùn)行速度與設(shè)計(jì)速度之差為20 km/h的情況。根據(jù)《公路項(xiàng)目安全性評價(jià)指南》(JTG/B05 — 2004)，其速度協(xié)調(diào)性較好；但是考慮到運(yùn)行速度均是大于設(shè)計(jì)速度，即實(shí)際線形指標(biāo)高于設(shè)計(jì)速度所需線形指標(biāo)，采用限速措施，這對限速行駛的車輛是安全的。

3 運(yùn)行速度下的行車視距檢查

在線形設(shè)計(jì)中，停車視距是確保行駛安全的基本視距要求。汽車的停車視距是汽車以特定速度行駛時(shí)，普通駕駛員在駕駛車輛到達(dá)障礙物之前，能做出反應(yīng)并安全停車所需的最短距離。

3.1 小客車的停車視距

小客車停車視距采用路段運(yùn)行速度計(jì)算值計(jì)算。停車視距公式如下:

(1)

式中：sc為小客車停車視距,m；v85為運(yùn)行速度的計(jì)算值,km/h；t為空駛時(shí)間，即反應(yīng)時(shí)間，取2.5 s(判斷時(shí)間1.5 s，運(yùn)行1 s)；g為重力加速度，取9.8 m/s2；f為縱向摩阻系數(shù)，依運(yùn)行速度和路面狀況而定?！对u價(jià)指南》中依據(jù)運(yùn)行車速給出了具體取值。由此可得到不同運(yùn)行速度下的停車視距，如表2。

表2 小客車停車視距表指南值規(guī)范值運(yùn)行車速(對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)速度)/(km·h-1)縱向摩阻系數(shù)f停車視距/m計(jì)算值采用值行駛車速/(km·h-1)停車視距/m計(jì)算值采用值1200.292792801022122101100.292412451000.3020120585154160900.3169170800.3113714068106110700.32109110600.338590547375

3.2 貨車的視距

盡管貨車具有駕駛員視點(diǎn)高能看得見較遠(yuǎn)處障礙物，并且速度較小客車慢的優(yōu)勢，但這一優(yōu)勢不足以彌補(bǔ)貨車不良的制動(dòng)性能。因此，在視距需求方面，貨車與小客車相比，具有以下一些特點(diǎn)： ①空車制動(dòng)性能差； ②軸間荷載分布不均勻； ③鉸接貨車剎車不靈； ④道路曲率、縱坡對制動(dòng)距離影響較大。特別在側(cè)向視距受限制的地點(diǎn)，視點(diǎn)高也會(huì)喪失優(yōu)勢。所以需要對貨車停車視距進(jìn)行單獨(dú)驗(yàn)算。

貨車停車視距采用公式(2)進(jìn)行計(jì)算。

(2)

式中：st為貨車停車視距，m；i為路線縱坡度(按小數(shù)計(jì))，上坡取正值，下坡取負(fù)值；f為縱向摩阻系數(shù)，考慮到貨車的制動(dòng)性能，不論運(yùn)行速度大小，一律取值0.17。其余變量意義及取值同小客車。

據(jù)此求得貨車在不同車速、不同縱坡情況下的停車視距如表3?？紤]到本項(xiàng)目最大縱坡4%，貨車車速為48～75 km/h。為此計(jì)算范圍也只限于V=40～80 km/h，i=-5%～5%。

表3 貨車停車視距表縱坡/%不同運(yùn)行車速(km·h-1)時(shí)的停車視距/m90807570605040-532826323420515511277-430724922219715011076-329023521018614210572-227522319917713610069-12612131901691309667025020318216212592641239195175155120896222301881681501168660322118116214511283594214175157140109815752071681501321017553

3.3 路側(cè)視距

3.3.1 橫凈距計(jì)算

根據(jù)上述停車視距就可求得各平曲線所需要的橫凈距。橫凈距是指行車軌跡線與視距包絡(luò)曲線之間的距離。當(dāng)停車視距小于圓曲線長度(停車視距全部落在圓曲線內(nèi))時(shí)，最大橫凈距的計(jì)算公式為：

(3)

式中：m為所需橫凈距,m；R為計(jì)算車道中線處的曲線半徑,m；s為停車視距,m。

視距的計(jì)算條件：小客車視高為1.2 m，貨車的視高為2 m，障礙物高度0.1 m。

根據(jù)高速公路斷面組成，每一曲線視距驗(yàn)算分一個(gè)行車方向曲線內(nèi)側(cè)(路側(cè))及另一行車方向曲線內(nèi)側(cè)(中分帶)兩種情況。此外，根據(jù)單向多車道行車規(guī)則，小客車或高速車靠左側(cè)車道行駛；貨車或低速車靠右側(cè)車道行駛。因此，考慮到安全與經(jīng)濟(jì)雙重因素，在驗(yàn)算中分帶視距時(shí)，車輛及駕駛員視線位置取靠近中分帶車道的中線處；驗(yàn)算路側(cè)視距時(shí)，車輛及駕駛員視線位置取靠近硬路肩行車道中線處。每一斷面的視距驗(yàn)算按下述要求進(jìn)行：中分帶視距取小客車視距，路側(cè)視距取貨車或小客車視距中較大值。依據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果，確定適宜的措施。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)橫斷面和上述車輛位置的假定，路塹段路側(cè)具有的橫凈距為：

小車路側(cè)橫凈距：h=(3.75/2+3.0+0.75+0.9+1+1.2)m=8.725 m；

貨車路側(cè)橫凈距：h=(3.75/2+3.0+0.75+0.9+1+2)m=9.525 m。

3.3.2 視距驗(yàn)算

路側(cè)視距采用小客車或貨車視距中的較大者。根據(jù)運(yùn)行車速和小客車與貨車視距的分析，分別驗(yàn)算小客車和貨車視距。

從表4和表5可知，大貨車無視距不良現(xiàn)象。有部分路段的小客車橫凈距雖然符合設(shè)計(jì)速度下的規(guī)范要求，但運(yùn)行速度下橫凈距存在不足現(xiàn)象，建議這些路段采取必要的視距保障措施。

表4 小客車視距驗(yàn)算表路段半徑/m運(yùn)行速度/(km·h-1)計(jì)算橫凈距/m曲線具有橫凈距/m與設(shè)計(jì)值差值/mK99+522～K99+9481100116.108.5648.725-0.161K113+629～K113+99611001208.8228.7250.097K121+492～K121+686780112.389.8658.7251.14K122+477～K123+0051000105.638.5458.725-0.18K125+433～K125+94711001208.8228.7250.097K143+041～K143+397900114.029.2858.7250.56K145+900～K146+28311001208.8228.7250.097K173+048～K173+50111001208.8228.7250.097

3.4 中央分隔帶視距

本項(xiàng)目中央分隔帶采用植物防眩，高矮植物錯(cuò)落有致。在小半徑平曲線的路段，如果樹木較高，對內(nèi)側(cè)車道行駛車輛的視距會(huì)造成一定的影響。

本項(xiàng)目中央分隔帶具有的橫凈距為：h=(3.75/2+0.75)m=2.625 m。

根據(jù)設(shè)計(jì)速度分別計(jì)算滿足視距要求所需的極限最小半徑，如表6所示。

3.5 豎曲線視距

凸形豎曲線是影響線形視覺的主要因素，常因由表6可見，VD=100 km/h，有8處中央分隔帶停車視距不滿足要求，具體見表7。

表5 貨車視距驗(yàn)算表路段半徑/m縱坡/%K99+522～K99+94811004K113+629～K113+99611000.5K121+492～K121+6867802.3K122+477～K123+00510003.9K125+433～K125+94711001.93K143+041～K143+3979004K145+900～K146+28311004K173+048～K173+50111002.6運(yùn)行速度/(km·h-1)計(jì)算橫凈距/m曲線具有橫凈距/m與設(shè)計(jì)值差值/m68.132.8439.525-6.682753.1199.525-6.40669.443.6949.525-5.83162.443.6689.525-5.857752.9129.525-6.61373.273.2419.525-6.284753.2269.525-6.299753.1269.525-6.399

表6 中央分隔帶滿足停車視距的最小平曲線半徑值設(shè)計(jì)速度(km·h-1)規(guī)范所需停車視距/m左車道至防眩物距離/m停車視距所需極限最小半徑/m設(shè)計(jì)采用最小半徑/m1001602.6251219780

表7 中央分隔帶橫凈距不滿足路段樁號R/m可提供橫凈距/m需要橫凈距/m差值/mK99+522～K99+94811002.6252.9080.283K113+629～K113+99611002.6252.9080.283K121+492～K121+6867802.6253.6891.064K122+477～K123+00510002.6253.1980.573K125+433～K125+94711002.6252.9080.283K143+041～K143+3979002.6253.5530.928K145+900～K146+28311002.6253.9971.372K173+048～K173+50111002.6252.9080.283

半徑取值較小而引起通視距離不足。根據(jù)停車視距確定豎曲線的極限最小半徑，基于停車視距的最小豎曲線極限半徑如表8所示。經(jīng)檢驗(yàn)本項(xiàng)目凸形豎曲線(R=10000 m)、凹形豎曲線(R=7000 m)，均滿足極限最小值的要求。

表8 基于停車視距的最小豎曲線極限半徑設(shè)計(jì)速度(km·h-1)停車視距/m凸形豎曲線最小半徑/m凹形豎曲線最小半徑/m10016065003000

4 視距不良路段處置技術(shù)

4.1 曲線路段中央分隔帶內(nèi)側(cè)車道視距保障措施

對于高速公路曲線段中央分隔帶內(nèi)側(cè)視距不足可能是在曲線路段運(yùn)行速度大于原來的設(shè)計(jì)速度，導(dǎo)致設(shè)計(jì)的橫凈距取值較??；也可能是高速公路在建成通車又進(jìn)行了提速，提速后某些彎道按原設(shè)計(jì)速度取值的橫凈距可能出現(xiàn)不足的情況。具體的處理方式主要是清理彎道內(nèi)部的視線遮擋物，當(dāng)彎道內(nèi)側(cè)清理工程量不大時(shí)，可采取開挖視距臺的方式提高車輛駕駛員的視野范圍，保證行車安全。

4.2 曲線路段中央分隔帶外側(cè)超車道視距保障措施

4.2.1 加寬中央分隔帶

由于中央分隔帶外側(cè)超車道橫凈距值較小，當(dāng)車速較高、道路半徑較小時(shí)，中央分隔帶外側(cè)超車道的視距常會(huì)出現(xiàn)不足的情況，具體的保障措施可采用加寬中央分隔帶增加超車道的橫凈距，以此保障駕駛員視線的連續(xù)性。加寬方式一般選擇在彎道的內(nèi)側(cè)進(jìn)行加寬，緩和曲線段上完成加寬值的逐漸過渡，圓曲線上所取最大加寬值參考運(yùn)行速度下檢查結(jié)果中計(jì)算橫凈距與設(shè)計(jì)橫凈距的差值，原有植被種類和護(hù)欄寬度不變。

4.2.2 外側(cè)護(hù)欄內(nèi)移或改變防眩設(shè)施種類

當(dāng)橫凈距差值太大無法通過加寬中央分隔帶保證視距時(shí)，可選擇調(diào)整中央分隔帶內(nèi)植被種類和高度，必要時(shí)可適當(dāng)減小護(hù)欄之間的寬度，將中央分隔帶曲線外側(cè)護(hù)欄向曲線內(nèi)側(cè)移動(dòng)，增加超車車道的橫凈距?？傊暰喟踩膬?yōu)先級別應(yīng)大于道路景觀美化的優(yōu)先級別。當(dāng)中央分隔帶的寬度較窄時(shí)，可采用防眩柵代替植物的綠化防眩。

4.2.3 中央分隔帶外側(cè)車道外移獲得視距空間

中央分隔帶視距保障措施的關(guān)鍵是獲得橫凈距，上述2種方法是通過改變中央分隔帶的方式獲得橫凈距，除此之外，改變車道位置也可以獲取橫凈距。當(dāng)中央分隔帶外側(cè)車道附近的用地空間、地形地貌滿足要求時(shí)，可通過減小外側(cè)車道半徑的方式使車道外移，內(nèi)側(cè)中央分隔帶及行車道的位置不發(fā)生改變，以此獲得橫凈距。

需要注意的是，上述方法是通過犧牲外側(cè)車道半徑的方式獲取橫凈距，若原外側(cè)車道半徑較小，盲目應(yīng)用上述方法容易降低高速公路的線形指標(biāo)，影響行車安全。當(dāng)外側(cè)車道半徑較大且減小后的半徑滿足道路安全各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，上述方法方可采用。

4.2.4 中央分隔帶外側(cè)車道內(nèi)移增大半徑

中央分隔帶外側(cè)車道外移獲得視距空間的方法主要是針對曲線半徑較大的情況，當(dāng)外側(cè)車道曲線半徑較小時(shí)，為保證行車所需的視距，可通過減小中央分隔帶寬度將外側(cè)車道向內(nèi)側(cè)移動(dòng)的方法增大外側(cè)車道半徑。當(dāng)外側(cè)車道半徑增大后，雖然車道所能提供的橫凈距沒有改變，但車輛在外側(cè)超車道上行駛時(shí)需要的橫凈距減小了。

4.2.5 設(shè)置凹形中央分隔帶

傳統(tǒng)意義上的中央分隔帶是高于路面結(jié)構(gòu)的，稱為凸型中央分隔帶，其高度正是遮擋駕駛員視線的主要因素，當(dāng)車輛所需橫凈距太大，無法通過上述方法滿足時(shí)，可通過改變中央分隔帶的樣式，設(shè)置凹型中央分隔帶解決。

需要注意的是，中央分隔帶主要起分隔對向車流的作用，中間帶寬度較窄時(shí)設(shè)置凹型中央分隔帶達(dá)不到很好的隔離效果，所以一般規(guī)定中間帶寬度大于 4.5 m時(shí)考慮設(shè)置凹形中央分隔帶。

4.2.6 設(shè)置水泥混凝土墻式護(hù)欄

當(dāng)路線的線形走向確定、路基寬度調(diào)整余地較少時(shí)，可以考慮配合防眩板設(shè)置防撞等級較高的水泥混凝土墻式護(hù)欄。上述方式可以有效增大道路可提供的中央分隔帶橫凈距且避免了中央分隔帶植被的后期養(yǎng)護(hù)，但其美觀性較差且車輛碰撞時(shí)屬于剛性碰撞，相對于傳統(tǒng)的半剛性護(hù)欄，剛性護(hù)欄對駕駛員造成的傷害可能較大，視距保障方式的選擇時(shí)需要酌情謹(jǐn)慎選取。

4.2.7 采用分離式斷面

當(dāng)中央分隔帶寬度不足以設(shè)置成凹型且上述調(diào)整方式無法滿足停車視距時(shí)，可以考慮設(shè)置分離式斷面，將中央分隔帶內(nèi)側(cè)車道的高程降低。

4.3 其他視距安全保障技術(shù)

4.3.1 控制車輛行駛速度

車輛的行駛速度是影響車輛視距的重要指標(biāo)之一，當(dāng)車速較低時(shí)，運(yùn)行速度所需的橫凈距值也相對較低，所以可通過控制車速降低視距不良帶來的行車風(fēng)險(xiǎn)。強(qiáng)制性的限速措施主要是在道路竣工驗(yàn)收后的運(yùn)營階段，這時(shí)道路改建難度較大，若道路依舊存在視距問題，可在視距不良路段前設(shè)置限速標(biāo)志、警告標(biāo)志，行車道設(shè)置減速標(biāo)線，有條件的高速公路可在視距嚴(yán)重不良路段配合限速標(biāo)志安裝測速儀。

4.3.2 增設(shè)視線誘導(dǎo)標(biāo)

當(dāng)?shù)缆钒霃捷^小，行車視距不理想時(shí)可配合上述措施增設(shè)視線誘導(dǎo)標(biāo)，利于駕駛員對道路線形的判斷。

4.3.3 設(shè)置防滑路面

高速公路在投入運(yùn)營使用后，由于路面與輪胎間的摩擦等原因，摩阻系數(shù)逐漸降低，導(dǎo)致車輛發(fā)現(xiàn)障礙物緊急停車時(shí)需要的距離和時(shí)間加長，增大了停車視距值，提高了視距要求。視距不良路段設(shè)置防滑路面可有效加大道路摩阻系數(shù)，減小制動(dòng)距離，降低視距要求。

5 結(jié)語

視距與交通安全密切相關(guān)，是道路設(shè)計(jì)中一項(xiàng)重要指標(biāo)。山區(qū)高速公路由于條件特殊，會(huì)造成運(yùn)行速度下視距不足的問題。本論文以溆懷高速公路資料為依據(jù)，根據(jù)視距規(guī)定的相關(guān)要求，采用運(yùn)行速度對溆懷高速公路全程的行車視距進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)了可能存在的視距隱患路段。對視距不良路段進(jìn)行分類，提出了切實(shí)可行的視距保障措施。

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2016-04-27

匡攀( 1984-) ，男，工程師，從事高速公路建設(shè)與管理工作。

1008-844X(2017)01-0020-05

U 412.3

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