公路路線安全評(píng)價(jià)探討

杜旭飛

（山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院有限公司，山西 太原 030032）

隨著我國(guó)公路路網(wǎng)的不斷完善，公眾的出行安全問題逐步成為一個(gè)重要的課題，我國(guó)公路項(xiàng)目安全評(píng)價(jià)工作已開展了多年，安全評(píng)價(jià)的理念目前已被廣泛接受，且普遍應(yīng)用于公路建設(shè)的各階段。

在實(shí)際應(yīng)用過程中，因評(píng)價(jià)人員知識(shí)儲(chǔ)備、采用的方法不同等影響因素，造成同一個(gè)項(xiàng)目得出的安全評(píng)價(jià)結(jié)論有一定偏差，這是評(píng)價(jià)人員對(duì)同一個(gè)問題處理的角度不同造成的結(jié)果。本文以公路設(shè)計(jì)階段碰到的安全評(píng)價(jià)中設(shè)計(jì)要素的路線指標(biāo)取值方法進(jìn)行探討。

1 概況

1.1 工程概況

國(guó)道341線李子坪至梗壁公路改建工程路線全長(zhǎng)54.5 km，按雙向四車道一級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，其中前半段：即起點(diǎn)至K24+933段，設(shè)計(jì)速度60 km/h，路基寬度20 m；后半段：即K24+933至終點(diǎn)段，設(shè)計(jì)速度80 km/h，路基寬度25.5 m。本文擬對(duì)后半段路線設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，其主要技術(shù)指標(biāo)采用值如表1。

表1 主要技術(shù)指標(biāo)采用值

1.2 評(píng)價(jià)要素選擇

1.2.1 評(píng)價(jià)要素

考慮到評(píng)價(jià)要素較多，本文擬選取平面核驗(yàn)要素中的最小圓曲線半徑、回旋線參數(shù)及長(zhǎng)度以及縱斷面豎曲線半徑3項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行分析計(jì)算比較。

1.2.2 選擇原因

規(guī)范中以設(shè)計(jì)速度和運(yùn)行速度的協(xié)調(diào)性分析為基礎(chǔ)，采用預(yù)測(cè)運(yùn)行速度對(duì)各要素進(jìn)行分析，首先要評(píng)價(jià)的內(nèi)容就是公路的平縱面線形，而平縱面線形中以上3項(xiàng)因素對(duì)公路的安全通行影響較大，評(píng)價(jià)人員對(duì)以上指標(biāo)的取值各不相同，通過以上指標(biāo)的計(jì)算對(duì)比供大家參考。

2 評(píng)價(jià)指標(biāo)分析

2.1 最小平曲線半徑

依據(jù)安評(píng)規(guī)范，圓曲線半徑采用式（1）[1]進(jìn)行計(jì)算：

式中：R為計(jì)算平曲線半徑，m；v85為運(yùn)行速度，km/h；μ為橫向力系數(shù)，其取值參照規(guī)范條文說明，詳見表2；i為路拱橫坡度。

表2 橫向力系數(shù)取值表[1]

根據(jù)速度預(yù)測(cè)結(jié)論，本段小型車的預(yù)測(cè)速度區(qū)間范圍為64.844～110 km/h，按不利原則取最大預(yù)測(cè)速度110 km/h，采用不同超高情況下反算圓曲線半徑，計(jì)算結(jié)果見表3。

表3 曲線半徑計(jì)算值

經(jīng)核查，該段的最小圓曲線半徑取值為560 m，可滿足依據(jù)預(yù)測(cè)運(yùn)行速度計(jì)算的最小半徑，符合安全行車需求。

根據(jù)《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》表7.3.2，該段設(shè)計(jì)速度對(duì)應(yīng)圓曲線的最小半徑一般值為400 m，而按照運(yùn)行速度110 km/h計(jì)算，應(yīng)不小于560 m。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，一般地區(qū)較易滿足運(yùn)行速度半徑值要求。而在山嶺重丘、城鎮(zhèn)密集等復(fù)雜地區(qū)，如若強(qiáng)制滿足運(yùn)行速度半徑值要求，則會(huì)造成工程量或征地拆遷增加，工程投資增大，但取值又是滿足公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范要求的，與安全評(píng)價(jià)存在一定的沖突，若僅僅是在該路段設(shè)置限速標(biāo)志以滿足指標(biāo)要求，是一種消極的應(yīng)對(duì)方式，對(duì)整體路網(wǎng)的安全運(yùn)營(yíng)不利。

2.2 回旋線參數(shù)及長(zhǎng)度

2.2.1 回旋線參數(shù)A

考慮到駕駛者行車過程中的穩(wěn)定性和視覺感官等因素，回旋線角3°左右時(shí)，回旋線長(zhǎng)度偏短，導(dǎo)致曲線不明顯，視覺效果差，行車舒適性差；當(dāng)回旋線角大于29°時(shí)，與行車軌跡偏差較大，導(dǎo)致圓曲線與回旋線的協(xié)調(diào)性不好，所以，可以在回旋線角3°～29°之間推導(dǎo)得出合理的A值。大致有如下關(guān)系：回旋線參數(shù)A宜符合R/3≤A≤R（當(dāng)R接近100 m時(shí)，取A=R；若R小于100 m，則A選擇等于R或大于R；當(dāng)R較大或接近3 000 m時(shí)，A選擇R/3；當(dāng)R大于3 000 m時(shí)，則A選擇小于R/3）[2]。

通過核查，該路段共有4個(gè)交點(diǎn)，共7處回旋線參數(shù)不滿足R/3≤A≤R，雖然回旋線長(zhǎng)度均滿足規(guī)范最小長(zhǎng)度要求及超高長(zhǎng)度的設(shè)置要求，但從行車的舒適度及視覺感官等方面考慮，建議在設(shè)計(jì)時(shí)調(diào)整回旋線參數(shù)值以盡可能滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求。

2.2.2 回旋線長(zhǎng)度L

規(guī)范中規(guī)定了回旋線最小長(zhǎng)度，見表4。

表4 回旋線最小長(zhǎng)度

經(jīng)核查，最短回旋線長(zhǎng)度為100 m，預(yù)測(cè)運(yùn)行速度最高為110 km/h，若按照規(guī)范回旋線取值，回旋線長(zhǎng)度是符合要求的，但規(guī)范中的回旋線最小長(zhǎng)度是以滿足設(shè)計(jì)速度3 s行程確定的，為最低需要滿足的長(zhǎng)度。

回旋線的長(zhǎng)度除了需要滿足超高漸變最小長(zhǎng)度以及3 s行程長(zhǎng)度要求外，還應(yīng)考慮速度增加時(shí)橫向加速度變化率的變化而導(dǎo)致的回旋線長(zhǎng)度增加值。回旋線最小長(zhǎng)度是按橫向加速度變化率為0.6 m/s3確定的，根據(jù)相關(guān)研究，特別是高等級(jí)公路，為確保高速行車過程中的行車安全，其橫向加速度變化率宜采用小值，故本項(xiàng)目采用0.45 m/s3。

緩和曲線最小長(zhǎng)度計(jì)算公式如式（2）：

表5 調(diào)整后回旋線最小長(zhǎng)度

按照運(yùn)行速度檢查，本路段中共有3處回旋線長(zhǎng)度不滿足要求，進(jìn)一步結(jié)合對(duì)應(yīng)的運(yùn)行速度檢查，K30+322.873—K31+081.524、K31+081.524—K31+457.638兩段回旋線長(zhǎng)度均為100 m，預(yù)測(cè)運(yùn)行速度均大于100 km/h，采用的回旋線長(zhǎng)度偏短，建議盡量予以調(diào)整；K55+405.271—K55+821.414段回旋線長(zhǎng)度105 m，預(yù)測(cè)運(yùn)行速度低于80 km/h，回旋線長(zhǎng)度符合安全行車要求。

以上兩種方法計(jì)算結(jié)果相差較大，但按照規(guī)范取值是滿足要求的，按照運(yùn)行速度計(jì)算所得的值，有2處回旋線取值偏短，故建議按照預(yù)測(cè)運(yùn)行速度調(diào)整緩和曲線長(zhǎng)度。

2.3 豎曲線半徑

根據(jù)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》4.0.22條，豎曲線最小半徑和最小長(zhǎng)度規(guī)定如表6。

表6 豎曲線最小半徑和最小長(zhǎng)度[3]

凸形豎曲線半徑極限值的取值與緩和沖擊、視距等因素有關(guān)；凹型豎曲線半徑極限值的取值與緩和沖擊、前燈光束能達(dá)到的區(qū)間范圍等有關(guān)；豎曲線半徑一般值為極限值的1.5～2.0倍[3]。對(duì)條文說明中計(jì)算公式進(jìn)一步分析整理得知，影響豎曲線半徑的最大因素是汽車在縱坡變換處行進(jìn)時(shí)的緩和沖擊，故采用緩和沖擊因素對(duì)應(yīng)公式進(jìn)一步簡(jiǎn)化得到式（3）～式（5）：

凸型豎曲線的極限最小半徑：

式中：D為停車視距。

凹形豎曲線的極限最小半徑：

式中：v為行車速度。

采用運(yùn)行速度計(jì)算停車視距：

式中：SC為小客車停車視距，m；v85為運(yùn)行速度計(jì)算值，km/h；t為反應(yīng)時(shí)間，取2.5 s（常規(guī)的判斷時(shí)間為1.5 s，判斷后操作的時(shí)間為1.0 s）；g為重力加速度，取9.8 m/s2；φ為路面附著系數(shù)，按潮濕狀態(tài)考慮，取0.30。

采用最大預(yù)測(cè)運(yùn)行速度為110 km/h，經(jīng)計(jì)算相應(yīng)停車視距為235.2 m。從而得到，凸型豎曲線的極限最小半徑為13 830 m，凹形豎曲線的極限最小半徑為3 361 m。

經(jīng)核查，該路段共有11處凸型豎曲線半徑不滿足計(jì)算要求，凹形豎曲線半徑均滿足要求。以上是根據(jù)最大運(yùn)行速度進(jìn)行計(jì)算的結(jié)論，進(jìn)一步根據(jù)對(duì)應(yīng)路段的預(yù)測(cè)運(yùn)行速度分析，仍存在4處采用值小于預(yù)測(cè)運(yùn)行速度得到的計(jì)算值。

通常當(dāng)以小客車預(yù)測(cè)運(yùn)行速度進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，因小客車預(yù)測(cè)運(yùn)行速度高，豎曲線半徑常常難以達(dá)到預(yù)測(cè)運(yùn)行速度要求值，如一般豎曲線半徑值滿足設(shè)計(jì)速度標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范上的要求，原則上可不做調(diào)整，不滿足的應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。對(duì)于線形設(shè)計(jì)指標(biāo)遠(yuǎn)好于規(guī)范要求極限指標(biāo)的高等級(jí)公路中，駕駛?cè)藘A向于運(yùn)行速度高于設(shè)計(jì)速度行駛，所以在有條件時(shí)適當(dāng)增大豎曲線半徑，為駕駛?cè)颂峁└鼮榘踩⑹孢m的運(yùn)行環(huán)境，從而提高整個(gè)路段服務(wù)水平和通行效率。

3 結(jié)語

我國(guó)路網(wǎng)不斷完善的同時(shí)，汽車數(shù)量也在爆發(fā)式增長(zhǎng)，交通事故不斷攀升，這就對(duì)設(shè)計(jì)安全、運(yùn)營(yíng)安全提出了更高的要求。

安全評(píng)價(jià)傾向于安全運(yùn)營(yíng)方面，在初步設(shè)計(jì)階段著重對(duì)路線方案及其指標(biāo)運(yùn)用情況等評(píng)價(jià)，在施工圖設(shè)計(jì)階段側(cè)重評(píng)價(jià)交通工程及沿線設(shè)施。施工圖設(shè)計(jì)階段通過設(shè)置交通工程設(shè)施等措施，確保達(dá)不到預(yù)測(cè)運(yùn)行速度相應(yīng)指標(biāo)的路段可安全運(yùn)營(yíng)，個(gè)人認(rèn)為這是一種消極的應(yīng)對(duì)方式，是一種風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避和轉(zhuǎn)移方式。設(shè)計(jì)階段因受到各種現(xiàn)實(shí)條件制約，所考慮的因素更為復(fù)雜，所以設(shè)計(jì)成果中部分指標(biāo)僅能滿足規(guī)范的極限值，特別是對(duì)高等級(jí)公路，駕駛?cè)烁鼉A向于高速通行，安全問題就會(huì)凸顯出來，在設(shè)計(jì)過程中如何能主動(dòng)消除這種安全風(fēng)險(xiǎn)，值得我們深思，而不是已經(jīng)造成血淋淋的事實(shí)之后才引起我們的重視。

隨著我國(guó)安全評(píng)價(jià)體系的逐步完善，在設(shè)計(jì)階段，結(jié)合安全評(píng)價(jià)結(jié)論對(duì)各設(shè)計(jì)要素指標(biāo)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，對(duì)運(yùn)營(yíng)階段預(yù)防事故發(fā)生、提高通行效率、增強(qiáng)整體路網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)安全有十分積極的意義。