中交公路規(guī)劃設(shè)計院有限公司,北京 100088
爬坡車道是指設(shè)置在陡坡路段上坡方向右側(cè)供慢速車行駛的附加車道。中國規(guī)范和塞爾維亞標準中對于爬坡車道設(shè)置條件的規(guī)定總體一致,主要包括以下四個方面:(1)運行速度。沿連續(xù)上坡方向載重汽車的運行速度降低到容許最低速度以下時。(2)通行能力(服務(wù)水平)。上坡路段的設(shè)計通行能力小于設(shè)計小時交通量(未達到設(shè)計服務(wù)水平)時。(3)技術(shù)經(jīng)濟分析。經(jīng)設(shè)置爬坡車道與改善主線縱坡不設(shè)爬坡車道技術(shù)經(jīng)濟比較論證,設(shè)置爬坡車道的效益費用比、行車安全性較優(yōu)時。(4)安全性。超車易發(fā)生危險,不能滿足安全駕駛條件時。
中國規(guī)范和塞爾維亞標準中爬坡車道設(shè)置條件的主要差異包含以下兩個方面:(1)上坡方向容許最低速度的取值略有不同,見表1、表2。
表1 中國規(guī)范:上坡方向容許最低速度 單位:km/h
表2 塞爾維亞標準:上坡方向爬坡車道起(終)點處容許最低速度的確定 單位:km/h
表2中,Vmin是設(shè)置爬坡車道的最低允許速度,Vgr是爬坡車道全寬段起點(終點)的運行速度。Vmin是判斷是否需要設(shè)置爬坡車道的臨界速度,而Vgr是需要設(shè)置爬坡車道時的全寬段起點(終點)位置??蓞⒖钾涇囘\行速度與道路縱斷面關(guān)系圖(見圖1)中的示例來確定爬坡車道的起終點。
圖1 貨車運行速度與道路縱斷面關(guān)系圖
對比表1和表2可知,相比塞爾維亞標準,中國規(guī)范的容許最低速度取值稍大一些,在同樣的運行速度下,可能出現(xiàn)塞爾維亞標準無須設(shè)置爬坡車道而中國規(guī)范需要設(shè)置爬坡車道的情形。
(2)對設(shè)置爬坡車道的公路等級要求不同。中國規(guī)范中規(guī)定,四車道高速公路、四車道一級公路以及二級公路連續(xù)上坡路段,當通行能力、運行安全等受到影響時,宜設(shè)置爬坡車道。塞爾維亞標準中對于需要設(shè)置爬坡車道的公路等級、車道數(shù)等未予以明確。
中國規(guī)范中關(guān)于爬坡車道的橫斷面位置及寬度規(guī)定如下:(1)高速公路、一級公路以及二級公路在連續(xù)上坡路段設(shè)置爬坡車道時,其寬度不應(yīng)小于3.5m,且不大于4.0m。六車道及以上的高速公路、一級公路可不設(shè)爬坡車道。(2)高速公路、一級公路的爬坡車道應(yīng)緊靠車道的外側(cè)設(shè)置。條件受限時,爬坡車道路段右側(cè)硬路肩寬度應(yīng)不小于0.75m。當高速公路、一級公路爬坡車道長度大于500m時,應(yīng)按規(guī)定在其右側(cè)設(shè)置緊急停車帶。(3)二級公路的爬坡車道應(yīng)緊靠車道的外側(cè)設(shè)置,可利用硬路肩寬度。當需保留原來供非汽車交通行駛的硬路肩時,該部分應(yīng)移至爬坡車道的外側(cè)。
塞爾維亞規(guī)范中關(guān)于爬坡車道的橫斷面位置及寬度規(guī)定如下:(1)爬坡車道設(shè)置位置有兩種,一是位于道路中間的超車道,二是位于行車道外側(cè),作為外側(cè)行車道,其內(nèi)側(cè)的行車道則作為超車道,見圖2、圖3。(2)爬坡車道標準寬度為3.5m,或者是等同于行車道寬度,但不應(yīng)小于3m。高速公路在設(shè)有爬坡車道的情況下,仍應(yīng)保持2.5m寬的緊急停車帶(強制性要求)。
圖2 高速公路爬坡車道設(shè)置位置
圖3 兩車道公路爬坡車道設(shè)置位置
中國規(guī)范中爬坡車道起、終點的確定主要依據(jù)表1中的“容許最低速度”,即爬坡車道的起點應(yīng)設(shè)于陡坡路段上載重汽車運行速度降低至“容許最低速度”處,終點應(yīng)設(shè)于運行速度恢復(fù)至“容許最低速度”處,或陡坡路段后延伸的附加長度的端部。對于附加長度,規(guī)范中也做出了明確的規(guī)定,見表3。規(guī)范中同時要求爬坡車道起、終點處應(yīng)設(shè)置分流、匯流漸變段,具體規(guī)定見表4。設(shè)置爬坡車道段落的總長度由分流漸變段長度、爬坡車道長度和合流漸變段長度三部分組成,見圖4。
表3 中國規(guī)范:陡坡路段后延伸的附加長度
表4 中國規(guī)范-爬坡車道分流、匯流漸變段長度 單位:m
圖4 中國規(guī)范-爬坡車道組成示意圖
塞爾維亞標準中,爬坡車道的起、終點依據(jù)表2中的Vmin和Vgr確定,無附加長度的相關(guān)規(guī)定(見圖1)。分流、匯流漸變段的長度根據(jù)載重汽車變換車道的時間和運行速度確定。例如,當設(shè)計速度為120km/h時,對應(yīng)的Vgr為60km/h,換算單位后為16.667m/s;載重汽車變換車道的側(cè)向移動速度按0.7m/s考慮,車道寬度3.5m,則需要花費5s的時間來完成車道變換,利用公式S=V×t=16.667×5=83.33m,取整后為85m,即分流、匯流漸變段均可按85m設(shè)置。這與中國規(guī)范中匯流漸變段長于分流漸變段不同。
中國規(guī)范規(guī)定,相鄰兩爬坡車道相距較近時,宜將兩爬坡車道直接相連,成為一個連續(xù)的爬坡車道。塞爾維亞標準中關(guān)于爬坡車道有如下設(shè)置原則:(1)高速公路爬坡車道最小長度為1000m,不足應(yīng)取消;其他等級道路最小長度為400m。(2)高速公路相鄰爬坡車道最小間距為700m,若小于700m則應(yīng)合并;其他等級道路最小長度為300m。
由此可以看出,與中國規(guī)范相比,塞爾維亞標準中對于爬坡車道的最小長度、最小間距等的要求更為明確和具體。
爬坡車道確定的基本思路是根據(jù)運行速度分析結(jié)果初步確定爬坡車道起點、終點位置,之后結(jié)合結(jié)構(gòu)物(橋梁和隧道)情況對其進行調(diào)整。
通過當?shù)氐缆吩O(shè)計軟件GCM生成運行速度曲線,根據(jù)規(guī)范要求初步確定爬坡車道范圍。需要準備的數(shù)據(jù)文件包括“*.hcl”(平面設(shè)計文件)和“*.vcl”(縱斷面設(shè)計文件)。利用“SPEED”命令組中的“truck speed”命令,導(dǎo)入GCM程序包自帶的DV文件——“truck-test.dv”,該文件源自德國標準而非塞爾維亞標準,無須輸入“travel time”和“fuel”選項,選擇“NO”即可,其他參數(shù)可選擇默認值,定義適當?shù)钠鹗妓俣?、最大速度和最小速度。貨車加、減速曲線圖見圖5,運行速度曲線示例見圖6,紅色曲線和綠色曲線分別代表正向和反向。
圖5 貨車加、減速曲線圖
圖6 貨車運行速度曲線示例
根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求在運行速度曲線上初步篩選出需要設(shè)置爬坡車道的段落及其起點、終點位置,并計算出漸變段長度;根據(jù)最小長度、最小間距的要求對上述段落進行取消或合并。
將結(jié)構(gòu)物生成到縱斷面圖中,核查是否與上一步設(shè)置的段落相沖突。漸變段不應(yīng)設(shè)置在橋隧結(jié)構(gòu)物上。對于山區(qū)公路而言,橋隧結(jié)構(gòu)物往往較多且連續(xù)布設(shè),此時應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)物規(guī)模統(tǒng)籌考慮爬坡車道的設(shè)置范圍,避免因設(shè)置爬坡車道而導(dǎo)致建設(shè)、運營、養(yǎng)護成本的大幅增加,特殊情況下可靈活調(diào)整漸變段長度。
文章闡述了中國規(guī)范和塞爾維亞標準在爬坡車道設(shè)置原則、爬坡車道設(shè)計上的異同,介紹了塞標爬坡車道的確定步驟,對工程實踐具有一定的指導(dǎo)作用。在實際項目運用中發(fā)現(xiàn),通過國內(nèi)道路設(shè)計軟件分析出的運行速度和塞爾維亞GCM軟件的結(jié)果存在較大差異,塞標需要設(shè)置更多段落的爬坡車道,這可能是二者采用的貨車速度模型不同導(dǎo)致的。因此,在進行塞爾維亞相關(guān)工程設(shè)計時,需考慮當?shù)剀浖c規(guī)范的適應(yīng)性,如果用國內(nèi)軟件進行設(shè)計則容易出現(xiàn)結(jié)果不匹配的問題。爬坡車道的設(shè)置應(yīng)綜合考慮通行能力、行車安全、工程造價等因素,上述確定原則僅為理論方法,具體設(shè)計時還需在此基礎(chǔ)上進行充分的論證研究。