山區(qū)旅游公路線形安全性研究

紀(jì)孝團(tuán)

(泰安市公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院，山東 泰安 271000)

0 引 言

隨著我國(guó)旅游業(yè)的蓬勃發(fā)展，山區(qū)旅游公路作為帶動(dòng)沿線區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要交通樞紐，其建設(shè)步伐也日益加快。由于山區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，地勢(shì)起伏大等，旅游公路在建設(shè)時(shí)生態(tài)環(huán)境控制嚴(yán)格，其線形組合復(fù)雜，要確保隧道、橋梁不宜過(guò)多，并盡可能地避免高填深挖。相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，有40%～50%的交通安全事故與道路線形密切相關(guān)。如果對(duì)山區(qū)旅游公路線形組合及安全性分析不合理，會(huì)使得駕駛員開(kāi)車期間精神緊張，駕駛疲勞等，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的交通安全事故等，影響道路的長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)，并造成一定的經(jīng)濟(jì)損失及不良社會(huì)影響。選擇合理、可行的山區(qū)旅游公路線形安全性分析方法，已經(jīng)成為設(shè)計(jì)人員要解決的重要問(wèn)題。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者及工程師也通過(guò)理論公式計(jì)算、數(shù)值模擬等方法來(lái)探討了旅游公路線形組合形式、行車速度計(jì)算、安全性評(píng)價(jià)方法等內(nèi)容，并提出一些有價(jià)值的研究成果。但是，設(shè)計(jì)人員在開(kāi)展山區(qū)旅游公路線設(shè)計(jì)任務(wù)時(shí)，仍以工程類比法為主，設(shè)計(jì)方案較保守，從而導(dǎo)致工程費(fèi)用過(guò)高，故分析山區(qū)旅游公路線形安全性研究具有十分重要的工程意義。

1 山區(qū)旅游公路的特征

目前，山區(qū)旅游公路概念和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)還沒(méi)有完全統(tǒng)一，但基本可以理解為修建在山地丘陵連接若干景區(qū)或景區(qū)內(nèi)部各景點(diǎn)的道路工程，其受自然和社會(huì)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)條件等干擾較大，主要具有以下幾個(gè)方面的特征。

(1)線形組合復(fù)雜

山區(qū)旅游公路線形組合往往較復(fù)雜，平面線形以緩和曲線和圓曲線(半徑通常不超過(guò)200n)為主，直線較少，縱斷面坡度變化幅度較大，一般在4%～10%左右，且很多線形指標(biāo)不容易滿足《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求。

(2)車流量變化大

山區(qū)旅游公路一般為景區(qū)及游客提供服務(wù)，且車型以轎車、客運(yùn)車等為主(占交通流的85%以上)，故道路車流量和旅游淡旺季有著直接聯(lián)系，如果車流量過(guò)大，道路就處于超負(fù)荷運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，容易出現(xiàn)大范圍擁堵現(xiàn)象。

(3)駕駛員對(duì)路況不熟悉

山區(qū)旅游公路上，外地游玩車輛多，駕駛員對(duì)路況不熟悉，再加上道路線形復(fù)雜，陡坡、急彎較多，可能使得駕駛員心理長(zhǎng)時(shí)間處于緊張狀態(tài)，對(duì)突發(fā)狀況反應(yīng)不及時(shí)，從而導(dǎo)致交通事故。

2 山區(qū)旅游公路線形組合及安全性評(píng)價(jià)指標(biāo)

2.1 道路線形組合

山區(qū)旅游公路為了適應(yīng)地形變化，與景觀生態(tài)協(xié)調(diào)，平面線形一般選擇圓曲線和緩和曲線。同時(shí)，山地丘陵區(qū)域高差大，縱坡限制較大，一定要滿足縱斷面最小坡長(zhǎng)、最大坡長(zhǎng)要求。山區(qū)旅游公路常用的及應(yīng)避免的平縱線形組合見(jiàn)表1。

表1 山區(qū)旅游公路線性組合及特點(diǎn)

2.2 線形安全性評(píng)價(jià)指標(biāo)選擇

在參考《公路項(xiàng)目安全性評(píng)價(jià)指南》的基礎(chǔ)上，從平面線形和縱面線形安全性兩個(gè)方面來(lái)評(píng)價(jià)山區(qū)旅游公路的線形安全性，評(píng)價(jià)指標(biāo)主要包括橫向力系數(shù)、行車速度、最大縱坡坡度、坡長(zhǎng)等參數(shù)。

3 山區(qū)旅游安全性評(píng)價(jià)結(jié)果分析

3.1 工程概況

依托項(xiàng)目某山區(qū)旅游公路，該道路定位是旅游快速通道，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)為雙向四車道一級(jí)公路，路線總體呈南北走向，主線樁號(hào)范圍是為K16+655～K28+725，路線兩端點(diǎn)高差較大(H=235.621 m)，路基寬度為21 m。旅游公路的右線和左線分別為長(zhǎng)大上坡、長(zhǎng)大下坡，平均縱坡分別為4.48%、平均縱坡4.09%，最大縱坡達(dá)到10.28%，平曲線半徑介于200～2 200 m之間，且沿線大多數(shù)路段屬于典型的彎坡組合路段。

3.2 平面線形評(píng)價(jià)

(1)橫向力系數(shù)

橫向力往往是影響汽車行駛的不利因素，但是僅用橫向力并不能完全說(shuō)明不同軸載汽車穩(wěn)定度，工程中可選擇橫向力系數(shù)μ來(lái)評(píng)價(jià)汽車穩(wěn)定度，計(jì)算公式如下

式中：v是行車速度,km/h；R是圓曲線半徑,m；ih是橫向超高坡度,%

橫向力系數(shù)μ主要取決于圓曲線半徑、汽車行駛速度、超高橫坡等參數(shù)，μ值越大，表示汽車在行駛過(guò)程中的穩(wěn)定度越差。尤其是車輛行駛在小半徑圓曲線路段，容易發(fā)生車輛側(cè)滑事故。此時(shí)，如果駕駛員大轉(zhuǎn)彎跨線行駛，又會(huì)影響對(duì)向來(lái)車，產(chǎn)生一定的安全隱患。當(dāng)橫向力系數(shù)μ值超過(guò)一定幅度，應(yīng)當(dāng)增加提高車輛穩(wěn)定性的措施。

(2)運(yùn)行速度計(jì)算

傳統(tǒng)的道路行車速度預(yù)測(cè)應(yīng)當(dāng)針對(duì)平曲線和縱坡分別開(kāi)展，但山區(qū)旅游公路作為一種三維帶狀結(jié)構(gòu)物，選擇毛嘉川等提出的“三維線形條件下道路車輛行駛速度解算模型”來(lái)計(jì)算車輛運(yùn)行速度更加合理。該模型計(jì)算速度更快，精確度更高。筆者針對(duì)該山區(qū)旅游公路右線的連續(xù)上坡路段的小客車、大客車、大貨車等為基本車型來(lái)研究車輛運(yùn)行速度的協(xié)調(diào)性，得到了常規(guī)駕駛模式和侵犯型駕駛模式下的行車速度計(jì)算結(jié)果，如圖1所示。

圖1 右線連續(xù)上坡路段運(yùn)行速度

計(jì)算結(jié)果表明，山區(qū)旅游道路的車輛速度在H1處降低較明顯，其中小客車的速度差ΔV85在10～20 km/h之間。由《公路項(xiàng)目安全性評(píng)價(jià)指南》可知，H1處運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性是滿足要求的，但協(xié)調(diào)性一般，可能存在行車安全隱患。此時(shí)，應(yīng)盡可能地調(diào)整相鄰路段的技術(shù)指標(biāo)和一致性，確保常規(guī)駕駛模式和侵犯型駕駛模式下的行車速度差不超過(guò)10 km/h。

3.2 縱斷面線形評(píng)價(jià)

最大縱坡、最大坡長(zhǎng)是公路縱斷面設(shè)計(jì)的基本指標(biāo)，但是山區(qū)旅游公路的最大縱坡、最大坡長(zhǎng)往往因?yàn)榈匦蔚南拗疲笜?biāo)值超出規(guī)范極限值，因此，縱斷面線形的安全性分析應(yīng)當(dāng)在超出極限值路段采集數(shù)據(jù)。

根據(jù)該道路動(dòng)態(tài)心電圖儀試驗(yàn)和汽車性能試驗(yàn)可知：汽車在最大坡長(zhǎng)路段的制動(dòng)性能和動(dòng)力性能是可以滿足爬坡需求的，且坡度對(duì)汽車性能影響較小。同時(shí)，當(dāng)縱斷面坡度小于7%，駕駛員心率變化對(duì)縱坡坡度不敏感；當(dāng)縱斷面坡度超過(guò)7%，駕駛員生理負(fù)荷較大，駕駛員心率也會(huì)會(huì)隨著縱坡的提高而增加。

4 結(jié) 語(yǔ)

(1)山區(qū)旅游公路作用是連接景區(qū)或景區(qū)內(nèi)部各景點(diǎn)，一般具有線形組合復(fù)雜、車流量變化大、駕駛員對(duì)路況不熟悉等特點(diǎn)；

(2)山區(qū)旅游公路平面線形一般選擇圓曲線和緩和曲線，同時(shí)要滿足縱斷面最小坡長(zhǎng)、最大坡長(zhǎng)要求；

(3)橫向力系數(shù)μ主要取決于圓曲線半徑、汽車行駛速度、超高橫坡等參數(shù)，μ值越小，表示汽車在行駛過(guò)程中的穩(wěn)定度越好；

(4)當(dāng)旅游公路的運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性較差時(shí)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整相鄰路段的技術(shù)指標(biāo)和一致性，確保行車安全。