高速公路停車視距分析及應(yīng)用

李貴沖

(中交遠(yuǎn)洲交通科技集團有限公司 石家莊市 050035)

視距是影響高速公路運營安全的重要指標(biāo)之一，視距包括停車視距、會車視距、超車視距等，主要針對高速公路分析停車視距，是因為高速公路設(shè)有中央分隔帶，同向為兩車道或兩車道以上，車輛都是分方向、分車道行駛的，不存在會車和超車問題。

1 指標(biāo)分析計算

1.1 停車視距的定義

通俗地講，停車視距就是駕駛員發(fā)現(xiàn)前方路段的障礙物或危險物后，能夠及時采取制動措施，直到車輛停止的距離。公路路線設(shè)計規(guī)范中所說的停車視距由兩部分組成：

(1)駕駛者在反應(yīng)時間內(nèi)行駛的距離。

(2)開始制動到剎車停止所行駛的距離，即制動距離。

另外，應(yīng)增加安全距離5～10m[1]。

1.2 停車視距計算方法

公路路線設(shè)計規(guī)范中根據(jù)式(1)[1]：

(1)

式中：f1為縱向摩阻系數(shù)，依車速及路面狀況而定；t為駕駛者反應(yīng)時間，取2.5s(判斷時間1.5s、運行時間1.0s)；v為行駛速度，當(dāng)設(shè)計速度為80～120km/h時，設(shè)計速度的85%；當(dāng)設(shè)計速度為40～60km/h時，設(shè)計速度的90%；當(dāng)設(shè)計速度為20～30km/h時，設(shè)計速度的100%；g為重力加速度，9.80m/s2。

以上公式規(guī)范中沒有說明v和g的取值，計算時需注意。不考慮縱坡影響的情況下，根據(jù)式(1)進(jìn)行了計算，得出了潮濕狀態(tài)下的停車視距值，見表1。

表1 潮濕狀態(tài)下的停車視距[1]

制動停車距離隨縱坡不同而變化，表列計算值采用縱坡為零時的平坦路面求得，理論上下坡路段是危險的，上坡則比較有保障。對于高速公路、一級公路以及大型車比例高的二、三級公路下坡段，應(yīng)采用下坡段貨車停車視距對相關(guān)路段進(jìn)行檢驗[1]，規(guī)范中有對應(yīng)的下坡段貨車停車視距數(shù)值，因為針對高速公路，這里只選取了時速80～120km/h部分的數(shù)值，見表2。

表2 下坡路段貨車停車視距[1] m

1.3 橫凈距和停車視距對應(yīng)的平曲線半徑的計算

公路路線設(shè)計規(guī)范中只給定了停車視距，但是沒有給出停車視距對應(yīng)的平曲線半徑，在平面設(shè)計的時候按規(guī)范中的圓曲線半徑一般值和最小值控制，是否能滿足停車視距的要求，需要先計算出停車視距對應(yīng)的圓曲線半徑。

對于有中分帶的高速公路，無論在右側(cè)行車道還是在左側(cè)行車道行駛，都存在停車視距問題。但由于高速公路右側(cè)設(shè)置有硬路肩，左側(cè)路緣帶寬度都遠(yuǎn)小于右側(cè)硬路肩的寬度，高速公路中央分隔帶位置設(shè)置有綠化和防眩板，對視線有遮擋。所以對停車視距來說最不利的位置為左側(cè)車道，即平曲線內(nèi)側(cè)車道，為了便于計算，假定圓曲線長度均大于停車視距的長度，見圖1。

圖1 左側(cè)行車道停車視距示意圖

圖1中S為停車視距，HS為左側(cè)行車道中心線至護(hù)欄邊緣的距離，R為左側(cè)行車道中心線的圓曲線半徑。

平曲線段最大橫凈距計算公式[2]見式(2)：

(2)

滿足視距要求的平曲線最小半徑見式(3)：

(3)

式中：R停為停車視距對應(yīng)的的設(shè)計平曲線半徑；S為停車視距；H為橫凈距；L1為行車道寬度；L2為中央分隔帶寬度；L3為左側(cè)路緣帶寬度。

從以上的公式可知，停車視距和平曲線半徑成正比關(guān)系，平曲線半徑越大，停車視距也越大。但是并不是越大越好，在地形、地質(zhì)復(fù)雜路段，不合理的大半徑平曲線，會增加工程造價和施工難度。合理的平曲線半徑，是在滿足停車視距的情況下，結(jié)合工程造價和工程難度，合理選用。

在計算橫凈距的時候，視點位置值得注意，與實際上駕駛者的位置不太一樣，規(guī)范中規(guī)定的視點位置為計算車道寬度的1/2處。

因為高速公路的路基段、橋梁段、隧道段斷面有部分差異，計算車道的橫凈距H也不同，為了簡化計算，下面用路基段各種狀態(tài)下的停車視距來計算平曲線半徑。假設(shè)內(nèi)側(cè)行車道中心線至護(hù)欄的距離為2.5m，內(nèi)側(cè)行車道寬度3.75m，中央分隔帶2m，左側(cè)路緣帶0.75m。根據(jù)假設(shè)條件得到的計算結(jié)果見表3。

表3 停車視距對應(yīng)圓曲線半徑表

從計算結(jié)果看，停車視距對應(yīng)的平曲線半徑均大于規(guī)范中的最小圓曲線半徑一般值，小于規(guī)范不設(shè)超高圓曲線半徑；縱坡越大停車視距對應(yīng)的平曲線半徑越大。設(shè)計的時候在小半徑的平曲線上不要設(shè)置陡坡，這樣會造成停車視距不滿足要求，對應(yīng)不得已采用較陡的縱坡時，需要進(jìn)行停車視距檢驗。

2 視距檢驗及保證停車視距的方法

2.1 視距檢驗

公路路線規(guī)范中規(guī)定：路線設(shè)計應(yīng)對采用較低幾何指標(biāo)、線形組合復(fù)雜、中間帶設(shè)置護(hù)欄或防眩設(shè)施、路側(cè)設(shè)有高邊坡或構(gòu)造物、公路兩側(cè)各類出入口、平面交叉、隧道等各種可能存在視距不良的路段和區(qū)域，進(jìn)行視距檢驗，不符合對應(yīng)的視距要求時，應(yīng)采取相應(yīng)的技術(shù)和工程措施予以改善[1]。對于高速公路還應(yīng)采用貨車的停車視距進(jìn)行檢驗。

視距檢驗對于客車和貨車的視點位置、視點高度、障礙物的高度公路路線設(shè)計規(guī)范中均給出規(guī)定，視距檢驗需要按照規(guī)定采用。

2.2 保證停車視距的方法

由于不同路段的視距要求不同，視距的檢驗和改善措施也存在差異。首先是加大平曲線的半徑，比如在互通立交、服務(wù)區(qū)、停車區(qū)、隧道進(jìn)出口、連續(xù)下坡末端等路段，這是解決視距問題的最直接、最根本、最有效的辦法，但是圓曲線半徑增大會增加工程造價，在山嶺重丘區(qū)尤其明顯，設(shè)計時需要多方案比選，合理把握線形指標(biāo)和經(jīng)濟的平衡點；其次是消除阻擋視線的物體，比如對遮擋視線的路基邊坡、護(hù)欄、防眩設(shè)施、建筑物、構(gòu)筑物，可采用開挖視距平臺(見圖2)、移動護(hù)欄和防眩設(shè)施的位置、拆除建筑物、構(gòu)筑物等措施；再就是通過加寬路面、移畫標(biāo)線的方法，增大橫凈距，以達(dá)到增加停車視距的目的。對應(yīng)條件受限，不便采用以上措施公路各類出入口，可考慮優(yōu)化出入口位置、局部加寬路肩等措施。

圖2 開挖視距平臺示意圖[2]

3 項目實例

某項目位于山嶺重丘區(qū)，全線采用雙向四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計速度80km/h,路基寬度24.5m，中央分隔帶2m，行車道2×3.75m，硬路肩2.5m，左側(cè)路緣帶0.5m，中央分隔帶護(hù)欄寬度60.6cm，路面橫坡2%。路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖詳見圖3。

圖3 路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖

項目區(qū)域在四川盆地與云貴高原之間過渡帶，路線總體走向由北向南，自四川盆地中部丘陵區(qū)向盆地南緣過渡至低山、中低山、中山區(qū)。

項目區(qū)地貌分為：丘陵地貌、低山地貌、低中山地貌；出露的地層主要有古生界志留系、二疊系，中生界三疊系、侏羅系和第四系地層；不良地質(zhì)類型主要為：軟弱地基、邊坡差異風(fēng)化碎裂、順層邊坡、巖溶、滑坡、隧道瓦斯、采空區(qū)、崩塌及危巖體。

為了減少大填大挖，繞避不良地質(zhì)，結(jié)合本項目車流量相對較小的情況，從工程造價的角度考慮，設(shè)計時線形指標(biāo)采用的較低。起初設(shè)計時按規(guī)范中的圓曲線一般值(R=400)控制，平面圓曲線半徑最小值采用了R=450m。

根據(jù)項目概況可知本項目為設(shè)計速度80km/h的高速公路，停車視距采用S=110m。因為本項目中央分隔帶只設(shè)計一道護(hù)欄，根據(jù)路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖計算得到，內(nèi)側(cè)車道橫凈距H=3.75/2+0.5+(1-0.303)=3.072m，外側(cè)橫凈距H=2.5+3.75/2=4.375m，對內(nèi)側(cè)車道橫凈距和外側(cè)車道橫凈距進(jìn)行比較，結(jié)果表明內(nèi)側(cè)車道為停車視距最不利位置，證明文中論述最不利車道的結(jié)論是正確的。

內(nèi)側(cè)車道其他位置參數(shù)L1=3.75m，L2=2m，L3=0.5m。使用公式(3)計算進(jìn)行計算的結(jié)果和規(guī)范圓曲線半徑一般值和最小值對比見表4。

表4 時速80km/h時客車停車視距對應(yīng)的平曲線半徑對比表

經(jīng)過表4對比發(fā)現(xiàn)，設(shè)計采用的平曲線半徑最小值R=450m，滿足路線設(shè)計規(guī)范一般值的規(guī)定，但不滿足停車視距。需要調(diào)整平曲線半徑，以滿足停車視距的要求，結(jié)合下坡段貨車停車視距和超高要求，最終本項目設(shè)計平曲線最小值采用了R=710m。

所以規(guī)范中明確：在平、縱等主要幾何指標(biāo)滿足對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范指標(biāo)要求的情況下，仍可能存在視距(不足)的情況。因此，對于各類可能存在視距不良的路段和位置，均應(yīng)進(jìn)行對應(yīng)的視距檢驗[1]，對于高速公路還應(yīng)采用貨車的停車視距進(jìn)行檢驗。

根據(jù)本項目內(nèi)側(cè)車道橫凈距H=3.072m，L1=3.75m，L2=2m，L3=0.5m等參數(shù)，結(jié)合表2中的貨車停車視距，使用公式(3)對下坡路段貨車停車視距對應(yīng)的圓曲線半徑進(jìn)行了計算，計算結(jié)果見表5。

表5 實例項目下坡路段貨車停車視距對應(yīng)的圓曲線半徑計算表

本項目最終設(shè)計的圓曲線半徑R小于800m的共有12處：其中710m/1處，720m/9處，730m/1處，750m/1處。該12處平曲線位置縱坡均小于4%，經(jīng)核查均大于下坡路段貨車停車視距對應(yīng)的圓曲線半徑。

本項目最終設(shè)計的最大縱坡4.8%/1處、4.6%/1處，分別處于R=1200m和R=1300m的圓曲線上，縱坡其余均小于4%，經(jīng)對照表5數(shù)值，設(shè)計圓曲線半徑均大于下坡路段貨車停車視距對應(yīng)的圓曲線半徑。

4 結(jié)語

停車視距是高速公路保證運營安全的重要指標(biāo)，在設(shè)計階段應(yīng)給予足夠的重視，通過對高速公路停車視距的分析和探討，并結(jié)合項目實例重點研究了在圓曲線長度大于停車視距S停的情況下，停車視距對應(yīng)圓曲線半徑的計算，揭示停車視距和平曲線半徑之間的關(guān)系。把停車視距反映在平面線形設(shè)計之上，以提高道路運營的安全性。