高速公路路線方案安全評價問題分析

陳 晨

（中交第一公路勘察設(shè)計研究院有限公司深圳分院，廣東 深圳 518049）

高速公路是承載國家交通運輸?shù)年P(guān)鍵元素，其通達里程較長，覆蓋區(qū)域面積較大，高速公路的建設(shè)亦會對周圍自然和社會環(huán)境產(chǎn)生一定影響。因此，科學(xué)合理的公路路線設(shè)計方案將會直接帶動區(qū)域社會經(jīng)濟水平發(fā)展，促進現(xiàn)代化建設(shè)進程。但長期以來，公路路線方案的選定通常以促進區(qū)域通達性和經(jīng)濟帶動能力為首要考慮因素，卻忽略了交通安全在公路路線選定中的關(guān)鍵作用。對于不同地質(zhì)、地形條件下的公路新建項目，其公路安全評估的對象也不盡相同。公路路線選定和線性設(shè)計是公路建設(shè)項目的基礎(chǔ)，從源頭進行合理的交通安全評估可以極大地降低不利因素對公路運營服役的影響。現(xiàn)有研究表明，高速公路的路線規(guī)劃設(shè)計會因為路段距離控制、坡度變化、拐彎半徑等因素直接降低公路行車安全性和路面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。為確保高速公路在運營期間的長期安全穩(wěn)定，技術(shù)人員要加強路線規(guī)劃方案的優(yōu)化和論證能力，在實地勘探的基礎(chǔ)上加強對地形地貌、水文氣候等因素的深入分析和規(guī)律總結(jié)，開展更為全面和科學(xué)的公路路線方案安全評估，做到見微知著，防患于未然。

1 路線方案的安全設(shè)計理念

隨著高速公路建造水平的提升，國家也頒布了各類相關(guān)規(guī)范要求，其中就涉及路線規(guī)劃的安全論證，要求技術(shù)人員在高速公路路線方案調(diào)研的基礎(chǔ)上，遵循人與自然和諧共生原則，落實“暢、美、安、舒”公路建設(shè)體系。相比其他基礎(chǔ)建設(shè)項目，高速公路由于跨越的地理位置廣闊，遇到的復(fù)雜特殊地理環(huán)境也更為多見，這些受地形、地質(zhì)、水文、氣候等因素影響的路段會在一定程度上增加安全風險，這類風險不僅存在于施工階段，還會長期伴隨在道路服役過程中。例如沿海地區(qū)的跨河流公路更易受到堿腐蝕影響，直接降低公路的使用壽命和結(jié)構(gòu)安全。在相關(guān)政府機構(gòu)和學(xué)者的深入研究下，公路路線方案的安全設(shè)計應(yīng)運而生，要求技術(shù)人員在路線規(guī)劃、橫縱斷面設(shè)計、線性設(shè)計等階段注重其對公路安全的影響，最大程度上降低交通安全事故發(fā)生率。路線方案安全設(shè)計的前提是技術(shù)人員結(jié)合路線規(guī)劃需求進行縝密的勘探、設(shè)計及論證，要結(jié)合建設(shè)項目的工程特殊性和多樣性進行安全性分析。

2 路線方案的安全設(shè)計原則

一般而言，高速公路的路線方案規(guī)劃第一服務(wù)要素是工程的質(zhì)量保障。從現(xiàn)有的道路施工項目來看，公路路線的安全風險仍舊存在且長期伴隨。路線規(guī)劃設(shè)計人員需要充分、清晰地認識該類問題的嚴重性，在合理實現(xiàn)資源協(xié)調(diào)配置的同時，注重潛在安全風險及其遠期風險發(fā)展趨勢。安全設(shè)計的基礎(chǔ)是對公路沿線區(qū)域的地形、地貌、水文、氣候等因素進行實地現(xiàn)場調(diào)研勘探，例如北方寒冷地區(qū)冬季常伴隨連續(xù)雨雪天氣，要考慮低溫環(huán)境下路面的開裂損傷和路側(cè)積雪誘發(fā)的山體滑坡等問題；而南方夏季會伴隨較長時間的雷雨天氣，雨水沖刷浸泡的公路路面亦會產(chǎn)生公路交通安全等級降級，因此對于地勢低洼地區(qū)要做好充足的路線選定安全考慮。總體來說，路線方案的安全設(shè)計要考慮多重不利因素，要做好公路長期性能預(yù)估和極端條件劣化的影響分析，達到“綜合分析，科學(xué)決策”設(shè)計原則。

3 路線指標安全評價標準

3.1 平面

在高速公路路線方案選擇和設(shè)計過程中，設(shè)計準則和安全要求規(guī)定直線段的路段長度不能過長，若受到復(fù)雜地形條件限制而必須選用長直線段的公路時，需針對安全和結(jié)構(gòu)問題進行專家方案論證。高速公路路線規(guī)劃要避免長直路段的原因在于長時間的直線段行駛會使駕駛?cè)藛T產(chǎn)生視覺疲勞，易分散注意力，具有一定的交通安全隱患。而且直線、曲線段融合的路線設(shè)計會增加駕駛?cè)藛T的行車注意力，舒緩駕駛疲勞問題。道路勘探設(shè)計規(guī)程中對直線段的最大和最小距離也進行了規(guī)定限制，其中，要求最大直線段的長度應(yīng)該小于設(shè)計行車速度的20倍；若實際車輛運行速度計算得到的平曲線半徑大于設(shè)計車速對應(yīng)的曲線半徑時，要針對兩者的區(qū)別特性進行優(yōu)化分析，選取適應(yīng)的長度范圍。由于高速公路中的平曲線拐彎半徑會對行車產(chǎn)生一定的離心力作用，會導(dǎo)致車輛發(fā)生滑移或傾覆，因此要注重平曲線半徑的大小和內(nèi)外側(cè)高程，在交通模擬仿真的基礎(chǔ)上進行力學(xué)結(jié)構(gòu)分析，確保車輛在平面范圍內(nèi)的安全行駛。

3.2 視距

行車視距即車輛在行駛過程中與前后車輛的通視距離，而停車視距是車輛以一定速度行駛過程中為避讓障礙物而采取緊急剎車并安全停車所需的最短空間距離。停車視距對應(yīng)的時間包含了駕駛員在觀測到交通危險時的識別、反應(yīng)、采取措施直到安全避讓等一系列流程的時間，這就要求車輛在行駛過程中要留出足夠距離范圍的停車視距。對于火車駕駛員而言，由于火車駕駛艙位的高度較高，駕駛?cè)藛T的事野較為開闊，可觀測到遠距離交通流情況，在低速行駛下可留有反應(yīng)的停車視距；但同時火車的重量較大，因此行車慣性較大，為避免因緊急剎車制動產(chǎn)生的交通事故，還應(yīng)確保合理且足夠的停車安全視距。在途經(jīng)小半徑曲線線性路面時，小汽車一般沿內(nèi)車道行駛，貨車沿外車道行駛，故路線規(guī)劃和選定要確保曲線內(nèi)測空間視野能夠清晰，不會被植被、樹木等遮擋。

3.3 縱斷面

縱斷面設(shè)計是高速公路線性規(guī)劃的重要步驟，要求技術(shù)人員結(jié)合高速公路沿線的地形、地貌、水文、構(gòu)造物分布等進行合理的考量和計算。縱坡的大小對于路線的定性質(zhì)量具有重要影響，尤其涉及路線的高程、距離變化，行車舒適性和安全性。路面行駛的車輛在進行一場長度和坡度的縱坡爬升時，需要增大汽車的牽引驅(qū)動力才能抵抗爬升阻力，此過程會降低汽車的行車速度，若是連續(xù)長陡坡則會使汽車的驅(qū)動爬升能力降低，導(dǎo)致電機發(fā)熱而產(chǎn)生損壞，極易造成交通安全事故。對于不同高程差范圍內(nèi)的縱坡，可在路線方案規(guī)劃過程中選取關(guān)鍵調(diào)平點進行針對設(shè)計，通過增加車輛在連續(xù)坡度行駛過程中的停棲點，緩解汽車爬坡壓力。

3.4 橫斷面

橫斷面是指高速公路在橫截面上的線性方案，既要考慮車道的寬度、坡度、兩側(cè)邊坡、邊溝等基本元素，又要結(jié)合國家相應(yīng)的設(shè)計規(guī)劃要求進行具體參數(shù)的量化表征。現(xiàn)有高速公路的寬度一般為3.75m，適宜的道路寬度有利于車輛的安全和高效行駛。根據(jù)地形地勢的不同，在橫斷面設(shè)計過程中要注重路線規(guī)劃與土方的填挖量相適應(yīng)。要根據(jù)中央分隔帶合理布置道路兩側(cè)左右幅并進行一定的坡度調(diào)整，確保雨水能夠及時沿橫坡流下邊坡，雨水的快速消散能夠有效提升路面抗滑特性，提升雨季氣候下路面的行車安全。

4 路線方案安全設(shè)計的主要方法

為確保路線方案規(guī)劃設(shè)計過程中的道路交通安全可靠性，可采取具體方案進行優(yōu)化設(shè)計，介紹如下。

4.1 坡長的合理控制

一般而言，高速公路的縱坡長度設(shè)置與車輛在設(shè)計車速下的行駛狀態(tài)直接相關(guān)。縱坡的長度較大會增加駕駛?cè)藛T的視覺疲勞，連續(xù)的爬坡也會增加汽車機動壓力，出現(xiàn)機動設(shè)備發(fā)熱和資源消耗等問題，這就要求設(shè)計人員結(jié)合實際的地形地貌進行科學(xué)合理的坡度、坡長控制。一方面可采用VISSIM等仿真系統(tǒng)設(shè)備進行交通量數(shù)據(jù)仿真，針對坡長和坡度進行科學(xué)合理的方案設(shè)計；另一方面設(shè)計人員可借助地形特征進行土方的填挖，實現(xiàn)坡長的合理分段控制。現(xiàn)有研究表明，采用分離式斷面設(shè)計形式可以有效地對高速公路的長坡進行分段控制，可在節(jié)省工程投資建設(shè)成本的同時，優(yōu)化車輛在縱向坡度上的安全性。

4.2 曲線半徑和平面布線的有效落實

在對高速公路進行線性規(guī)劃的過程中需要進行大量的曲線設(shè)計，但是曲線半徑和平面布線的優(yōu)劣直接影響車輛的行駛安全性。車輛在高速公路上以一定速度穿越曲線半徑時會受到向外的離心力作用，造成傾覆性安全問題。因此路線規(guī)劃設(shè)計人員要結(jié)合曲線的半徑和曲率合理調(diào)控，可利用汽車的離心作用力與拐彎半徑成反比的原理，適度地擴大曲線半徑范圍。然而，考慮到公路建設(shè)用地限制和工程造價因素，也不能一味地增大曲線半徑。對于高速公路的平面布線設(shè)計而言，公路路基若采用整體斷面施工形式則會大幅度增加施工成本和難度，在對周圍自然環(huán)境產(chǎn)生影響的同時產(chǎn)生安全隱患。設(shè)計人員在線性設(shè)計中可結(jié)合獨立上下的原則在關(guān)鍵位置分離道路，可在利用自然資源配置的同時強化安全設(shè)計理念。現(xiàn)有的分離式路基一般包括平面式分離、隧道式分離即縱斷面分離等。

4.3 平面分離式路基的接線設(shè)計

在公路路線設(shè)計中還可以采用路基的接線設(shè)計來保障交通安全。一方面是采取中線直接分離，通過不同的分隔位置可使不同坡度的路基能夠處于同一水平狀態(tài)，具有一定的順暢性和安全性保障，進而會優(yōu)化整體形式分隔帶中心線與分離形式線性設(shè)計狀態(tài)。另一方面可采取中線錯位連接，設(shè)計人員可將公路的起終點位置與平面線性之間進行錯位設(shè)計，為公路的工程建設(shè)提供便捷性和安全性。

5 結(jié)束語

高速公路的路線方案規(guī)劃設(shè)計研究是一項多學(xué)科綜合的技術(shù)專項問題，涉及高速公路規(guī)劃、探勘、施工、運營、管養(yǎng)等全生命周期，技術(shù)人員要結(jié)合實際工程項目的地形地貌、水文氣候等因素開展勘探調(diào)研和技術(shù)論證，在優(yōu)化路線方案的同時要加強安全評估研究，一方面是工程項目具體開展的結(jié)構(gòu)安全性，另一方面是在公路運營期間的交通安全性。要盡可能利用原地形特征開展創(chuàng)新研究，合理布線，降低對自然造成破壞的同時做好安全研究，有利于實現(xiàn)高速公路長期的健康穩(wěn)定。