農村公路陡坡接入主線的優化設計研究

張艷妮,卜 偉

(1.鎮江市交通規劃設計院，江蘇 鎮江 212000；2.鎮江市航道管理站，江蘇 鎮江 212000)

農村公路陡坡接入主線的優化設計研究

張艷妮1,2,卜 偉1

(1.鎮江市交通規劃設計院，江蘇 鎮江 212000；2.鎮江市航道管理站，江蘇 鎮江 212000)

為解決農村公路以較大坡度接入主線公路時所產生的交通安全隱患，提出在農村公路緊接主路路肩的地方設置一段緩坡引道，以方便農村道路車輛停車讓行。根據停車受力分析，確定引道的坡度；根據停車視距的計算原理確定緩坡引道的長度。

道路工程；陡坡接入；緩坡引道；停車視距

1 設計方案

農村道路接入主路一般采用無信號控制的形式，由于要保證主路的暢通無阻，一般采用的是主路優先控制，主路優先控制又分為停車讓行控制和減速讓行控制，由于本文涉及到的支路的視距很難得到充分保證，故采取停車讓行的控制形式。

圖1 農村道路接入縱斷面圖

為了避免農村路上的車輛沖坡，直接沖入主路，引發撞車或撞到主路上的非機動車、行人的交通事故，需要在緊接路肩的地方設置一段緩坡引道，以方便農村道路上的車輛停車候行，其長度不應小于停車視距。

本文綜合考慮，給出了如圖1中的兩個方案。方案1的優點在于改造的工程量較少，即填方數量較方案2要小；方案2的優點在于能充分保證視距，保證主路通行能力和安全性的同時保證鄉村道路的通行能力和安全性，但其工程量相對來說就要大許多，勢必增加工程的造價。鑒于農村道路交通量較少，且路兩邊都有民居，填筑路堤過高過長會影響到他們的正常生活，故選用方案1進行詳細的研究。

2 設計參數

2.1 引道的坡度和長度

主路以一級路為例。一級公路路肩的橫向坡度一般為3%，故考慮取引道的坡度i1=3%。為了避免車輛停在此坡段上自然后滑，下面對坡上的停車候行的汽車進行力學分析驗算。由圖2可以得到

G1=G×cosi1

(1)

G2=G×sini1

(2)

圖2 汽車在坡上停車時的受力分析

要使車不自然倒退，即要F=G2小于等于最大靜摩擦力，最大靜摩擦力的計算式為

Fmax=G1×φ

(3)

G2≤G1×φ

(4)

G×sini1≤G×cosi1×φ

(5)

此處i1=3%，sini1= 0.052 3，cosi1=0.997 6，φ為輪胎與路面的附著系數，取值見表1所示。

表1 各類路面上附著系數φ的平均值

取最不利的情況，φ=0.1，計算得不等式仍然成立，即車輛在引道駐車制動時不會發生后滑。從而確定i1=0%～3%，此處為上坡，故取正值。

農村公路的交通量一般比較小，引道的長度最短只需要滿足一輛機動車的停車、讓行等待即可，即引道的長度不小于農村公路車輛的停車視距。停車視距的計算公式如下

(6)

式中：Ss為停車視距，m；v為汽車行駛速度，km/h；t為反應時間，s；g為重力加速度，9.8 m/s2；φ為輪胎與路面的附著系數；i為道路縱坡(上坡為正，下坡取負)；l0為前后兩車的安全距離，m。

農村公路以四級路為例，設計時速為20 km/h；反應時間t一般取2.5 s；農村公路一般為水泥混凝土路面，考慮下雨潮濕條件下，取φ=0.5；引道為上坡，取i=3%；只考慮一輛車停車讓行，l0=0。帶入公式(6)計算得到停車視距為16.86 m，取緩坡引道長度L1≥17 m。

2.2 平臺續坡段的坡度和坡長

由于引道采用了較小的坡度，勢必對后續路段造成影響，故還需對后續坡段的坡度的大小及長度(即i2及L2)進行分析。

首先，需要計續坡段起終點的高程差。算設路肩邊沿與鄉村道路坡底的高程差為H，為了便于工程應用，對H分別取1 m、2 m、3 m、4 m、5 m進行分析計算。續坡段起終點的高程差H2要等于整個的高程差H減去平臺部分的高程差H1,其計算式為

H2=H-H1=H-L1×sini1

(7)

續坡段坡長L2可以通過以下的公式計算

(8)

用式(8)計算得到的L2的值如表2所示(以農村四級公路為例，四級路平原地區極限坡度為6%，山區極限坡度為9%)。

表2 續坡段坡長L2 的計算結果/m

3 算例分析

取v=20 km/h，H=5 m，i1=3%，i2=9%，則L1=17 m，查表2的L2=27 m。如圖3所示，方案有兩個變坡點，分別接入了一段豎曲線來緩和。

圖3 縱斷面線型設計圖

四級公路的設計速度為20 km/h，根據《公路路線設計規范》(JTGD20-2006)， 豎曲線半徑的一般最小值為200 m。則上圖中凸曲線和凹曲線的半徑都取200 m，算出弧長分別為21 m和31.4 m。

需要說明的是，公路路線設計規范》(JTGD20-2006)規定極限豎曲線長度為20 m，一半為10 m，即當L2小于10 m時，需要將引道L1的長度延伸至原農村道路，取消續坡段。

4 結 語

為解決農村公路陡坡(特別是上坡)接入主線公路時所產生的交通安全隱患，本文提出在農村公路緊接主路路肩的地方設置一段緩坡引道。以農村公路為四級路為例，根據受力分析，確定引道的坡度i1=0%～3%。引道的長度應該大于停車視距，即L1≥17 m。續坡段的坡度可以采用極限坡度，即平原地區極限坡度為6%，山區極限坡度為9%，本文給出了續坡段長度的計算公式。對于方案產生的兩個變坡點，本文建議接入豎曲線，豎曲線的半徑可以采用一般最小值200 m。

[1] 蘇澎, 唐伯明, 劉唐志. 山區農村公路交通安全評價方法研究[J].中外公路，2010，(30)5:320-324.

[2] 毛華榮, 王春雷, 卓曦. 農村公路集鎮段出入口管理技術應用[J].公路交通科技, 2009，(2):44-47.

A dissertation on optimization design research on rural highway access to the main road with steep slope

ZHANG Yan-ni1,2，BU Wei1

(1. Zhenjiang Communication Planning and Design Institute, Zhenjiang,Jiangsu 212000, China;2. Zhenjiang Channel Management Station, Zhenjiang,Jiangsu 212000, China)

In order to eliminate the hidden traffic dangers bringed by rural road access to the main road with steep slope, a length of approach with gentle slope is suggested to design close to the main road shoulder. Its role is providing a stop to space for vehicles from rural highway. The slope of approach was designed according to force analysis of vehicles stopping at the approach in this paper. The length of approach was designed on the basis of stopping sight distance. Then the length and slope of continuous slope section were analysed. Finally, a numerical example was given in this paper.

road engineering;steep slope access; approach with gentle slope; stopping sight distance

2016-11-14

張艷妮(1984 - )，女，遼寧省本溪市人，工程師。

江蘇省高校自然科學基金 (13KJB580003)。

U412.33

C

1008-3383(2017)03-0019-02