山區(qū)高速公路路線設(shè)計(jì)理念與要點(diǎn)

(湖南省懷化市公路勘察設(shè)計(jì)院 湖南 懷化 418000)

山區(qū)高速公路路線設(shè)計(jì)理念與要點(diǎn)

曾超

(湖南省懷化市公路勘察設(shè)計(jì)院湖南懷化418000)

本文首先論述了山區(qū)高速公路路線設(shè)計(jì)理念要求，其次具體闡述了山區(qū)高速公路路線設(shè)計(jì)要點(diǎn)，包括：運(yùn)行速度和設(shè)計(jì)速度的選擇、平曲線半徑的選取、縱坡設(shè)計(jì)等，以確保山區(qū)高速公路的運(yùn)行安全性。

山區(qū)；高速；設(shè)計(jì)速度；運(yùn)行速度；平曲線半徑；縱坡設(shè)計(jì)

引言

山區(qū)高速公路地形地質(zhì)條件復(fù)雜、地質(zhì)災(zāi)害突出，氣候多變，區(qū)域小氣候的影響比較大，所以山區(qū)高速公路的安全性受到很大的影響，因而必須加強(qiáng)對(duì)山區(qū)高速公路路線設(shè)計(jì)的研究，確保山區(qū)高速公路運(yùn)行的安全和可靠。

一、山區(qū)高速公路路線設(shè)計(jì)理念要求

隨著我國高速公路逐漸從平原地區(qū)朝著山區(qū)發(fā)展，設(shè)計(jì)理念必須不斷更新和創(chuàng)新。從目前已經(jīng)通車的山區(qū)高速公路事故成因來看，很多都與路線設(shè)計(jì)有關(guān)。傳統(tǒng)的高速公路路線設(shè)計(jì)主要是采用設(shè)計(jì)速度法，該方法指的是在選定的設(shè)計(jì)速度下，與地形條件和工程規(guī)模進(jìn)行結(jié)合，在規(guī)定的平縱指標(biāo)范圍中確定路線設(shè)計(jì)參數(shù)，并且在相關(guān)條件允許的情況下，盡可能的采用高指標(biāo)，進(jìn)而取得公路的最高性能。但是該設(shè)計(jì)理念和方法會(huì)造成實(shí)際車輛的運(yùn)行速度和線形指標(biāo)想脫離。在山區(qū)，由于工程規(guī)模和地形地質(zhì)條件存在比較緊密的聯(lián)系，橋梁和隧道結(jié)構(gòu)物占據(jù)路線的比例比較大，平縱面指標(biāo)的變化比較明顯，在路線設(shè)計(jì)過程中，如果其中一些參數(shù)選擇的不恰當(dāng)或者是參數(shù)的最小值同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，通常就會(huì)形成事故喝點(diǎn)，影響高速公路的運(yùn)行安全。

因此，山區(qū)高速公路路線設(shè)計(jì)，應(yīng)在對(duì)車輛實(shí)際運(yùn)行速度進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，與地質(zhì)、地形條件的變化對(duì)線形進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)而對(duì)安全和環(huán)保的要求進(jìn)行滿足，最后實(shí)現(xiàn)山區(qū)高速公路的可持續(xù)發(fā)展。

二、山區(qū)高速公路路線設(shè)計(jì)中運(yùn)行速度和設(shè)計(jì)速度的選擇

設(shè)計(jì)速度V是公路設(shè)計(jì)是確定幾何線形的基本要素，指的是氣候條件較好，車輛行駛只受到公路自身?xiàng)l件的影響，具有中等駕駛?cè)藛T能夠舒適并且安全的駕駛車輛的速度。運(yùn)行速度V85指的是交通流處于自由流的情況下并且氣候條件較好的情況系啊，路段特征點(diǎn)上測定的第85個(gè)百分位上的車速。在我國《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTGB01-2003)中已經(jīng)引入了運(yùn)行速度的概念，同時(shí)要求在速度變化的路段、超高受限制的路線以及坡車道等路段對(duì)運(yùn)行速度進(jìn)行檢驗(yàn)。在線形設(shè)計(jì)中，運(yùn)行速度要大于設(shè)計(jì)速度，并且兩者之間的差不應(yīng)該低于20km/h。

我國山區(qū)高速設(shè)計(jì)速度大多采用的80/100km/m，路線線形設(shè)計(jì)時(shí)必須充分的對(duì)這一因素進(jìn)行考慮。在相同設(shè)計(jì)速度的路線，如果地形比較復(fù)雜，需要對(duì)路線線形的指標(biāo)進(jìn)行提高；如果地形條件簡單，需要對(duì)長直線和大半徑平曲線的應(yīng)用進(jìn)行嚴(yán)格的限制，進(jìn)而對(duì)車輛的運(yùn)行條件進(jìn)行約束，從根本上對(duì)運(yùn)行速度的突變進(jìn)行消除。根據(jù)我國實(shí)際情況來看，大貨車的運(yùn)行速度要遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)速度以及小客車的運(yùn)行速度，相較于小客車的運(yùn)行速度，最大速度差能夠達(dá)到35-45km/m。在交通量達(dá)到一定的程度之后，因?yàn)樾熊囈暰嗖蛔悖瑫?huì)導(dǎo)致超車很困難，會(huì)因?yàn)榇笮≤囆偷倪\(yùn)行車速之間的差異而導(dǎo)致交通事故的發(fā)生率提高。所以山區(qū)重載交通道路，必須對(duì)爬坡車道以及分車道限速行駛進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑鲈O(shè)，能夠?qū)\(yùn)行速度差進(jìn)行有效的改善。

三、山區(qū)高速公路路線設(shè)計(jì)中平曲線半徑的選取分析

在選取平曲線半徑時(shí)，需要在行駛力學(xué)的基礎(chǔ)上對(duì)汽車行駛的安全性和舒適性進(jìn)行保證。根據(jù)相關(guān)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，如果平曲線半徑低于1500m時(shí)，事故發(fā)生率會(huì)隨著半徑的變小而增加；在平曲線半徑低于600m時(shí)，事故的發(fā)生率會(huì)增加到全路事故發(fā)生率的1.5倍，在平曲線半徑低于400m時(shí)，事故的發(fā)生率會(huì)增加到全路事故率的20倍。

平曲線半徑中的一般最小和極限最小，是將汽車在曲線上能夠安全和舒適的行駛作為條件進(jìn)行確定的，從根本上來說指的是汽車行駛在曲線部分時(shí)，所財(cái)神的離心力等橫向力不高于輪胎和路面的摩阻力所能夠允許的界限。以設(shè)計(jì)速度為80km/h為例，將設(shè)計(jì)速度及相應(yīng)的運(yùn)行速度的條件下的圓曲線半徑的一般最小和極限最小值計(jì)算出來。見表1。

表1 設(shè)計(jì)速度和運(yùn)行速度的一般最小和極限最小的圓曲線半徑

四、山區(qū)高速公路路線設(shè)計(jì)中的縱坡設(shè)計(jì)分析

縱坡設(shè)計(jì)主要需要對(duì)汽車的爬坡性能以及油耗等方面的因素進(jìn)行考慮如果根據(jù)這方面進(jìn)行考慮，則按照最大規(guī)范規(guī)定最大縱坡單對(duì)縱坡進(jìn)行設(shè)計(jì)是合理的；但是對(duì)于分離式路基來說，需要對(duì)高速上下行車輛分離的特性進(jìn)行考慮，對(duì)于最大縱坡需要根據(jù)車輛的行駛特性區(qū)別對(duì)待，對(duì)于上坡坡段需要根據(jù)汽車爬坡性能按照規(guī)范嚴(yán)格對(duì)最大縱坡進(jìn)行取值；對(duì)于下坡坡段，不存在爬坡的問題，選擇最大縱坡可以適當(dāng)放寬，突破規(guī)范。

在山區(qū)高速縱坡設(shè)計(jì)中，為了對(duì)地形條件更好的適應(yīng)，確保行車安全，可以將縱坡設(shè)計(jì)成為臺(tái)階式，利用陡緩坡交錯(cuò)的方式進(jìn)行縱坡設(shè)計(jì)。根據(jù)筆者調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，相較于一般的平坦路段，山區(qū)高速公路i=2.5%-4%的坡段交通安全事故發(fā)生率要高10%-20%。對(duì)于貨車來說，根據(jù)不同的爬坡性能，上坡路線的速度能夠降低7%，在下坡路線速度能夠增加大約5%。對(duì)于小客車，相較于平坦公路正常的行駛速度，在i=4%-5%的坡度上其變化幅度不大。如果設(shè)計(jì)坡長大于限制的長度，特別是在交通量與通行能力相近時(shí)，或者是在貨車比例比較大的情況下，可以設(shè)置專門的爬坡車道供給慢性車輛行駛。在連續(xù)長大下坡路段在設(shè)計(jì)中不能夠避免時(shí)，需要對(duì)緩和坡段和陡坡進(jìn)行合理的設(shè)置，同時(shí)選擇合理的避險(xiǎn)車道的位置。

五、結(jié)束語

綜上所述，相較于設(shè)計(jì)速度設(shè)計(jì)方法，運(yùn)行速度設(shè)計(jì)方法能夠?qū)σ驗(yàn)榫€形設(shè)計(jì)與實(shí)際行車狀況脫離而導(dǎo)致的交通安全事故的產(chǎn)生，因而在山區(qū)高速公路路線設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)對(duì)運(yùn)行速度進(jìn)行充分的考慮。此外還應(yīng)當(dāng)對(duì)公路沿線的地形以及車輛的構(gòu)成進(jìn)行充分的研究，選擇良好的公路路線線形。此外在重載的上坡路段，需要對(duì)爬坡車道進(jìn)行合理的設(shè)置，并且在連續(xù)下坡路段，需要增設(shè)避險(xiǎn)車道，確保行車安全性，避免或者降低交通安全事故的發(fā)生。

[1]施華金,解偉.山區(qū)高速公路路線設(shè)計(jì)基本思路及選線方法的研究[J].建筑知識(shí):學(xué)術(shù)刊,2014(8):298-298.

[2]況小根,金加華,廖碧海,等.山區(qū)高速公路長大下坡交通安全保障研究[J].工業(yè)安全與環(huán)保,2016,42(3):41-43.

曾超(1984-)，男，本科，從事路橋設(shè)計(jì)工作。