基于行車安全的公路路線設計

肖燁

摘要 公路路線設計中，設計人員必須始終以行車安全作為第一標準。文章通過分析公路路線設計中行車安全的影響因素，包含了平縱設計、交叉設計、速度設計、曲線半徑設計、視距設計、安保設計、景觀設計、超高設計。以某公路工程為例，從直線、平曲線、線性組合三個層面優化，設計出合理的線性指標，旨在保證設計結果符合經濟性和安全性的要求。

關鍵詞 公路;路線設計;行車安全

中圖分類號 U412.3 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）07-0044-03

0 引言

科學合理的公路路線規劃能夠為人們安全出行夯實基礎，在公路路線設計環節中，設計人員必須結合現實情況，從地形選擇、曲線長度控制、變坡點等多個方面著手，優化路線設計方案，最大限度地保障車輛行駛安全，有效降低交通事故的發生概率，減少風險隱患，確保車輛行駛順暢無阻。

1 公路路線設計中行車安全的影響因素

1.1 平縱設計

公路平縱設計的重點就在于公路的線形設計，尤其是針對個別平面半徑較小的陡坡區域設計來說，設計人員考慮因素不全面，設計方案不合理，容易發生交通安全事故。在平縱設計的過程中，設計人員還需要注意縱坡和公路平面線性的協調性，確保二者之間能夠形成較好的線性關系。線性組合效果不佳，存在一定的風險隱患，也會大大增加交通事故的發生概率[1]。設計人員必須注意避免以下幾點：

（1）曲線的頂、底部插入小半徑曲線。

（2）將小半徑圓曲線的起訖點設在或接近豎曲線的頂部和底部。

（3）豎曲線頂、底部和反向平曲線的拐點重合。

（4）出現駝峰、暗凸、跳躍、斷背、折曲等使駕駛員視線中斷的線形。

（5）在長直線上設置陡坡或長度短、半徑小的豎曲線。

（6）急彎和陡坡的不利組合。

（7）小半徑的豎曲線和緩和曲線的重合。

注意平、縱線形相互對應，且平曲線宜比豎曲線長，以此提高駕駛員駕駛的安全性。通過優化平縱組合的幾何形，確保駕駛員的視野開闊、連續，達到降低交通事故發生概率的目的。

1.2 交叉設計

在公路路線設計中，一個難題便是交叉設計，常見于老路改擴建公路，原因是不同地區公路的延伸方向不一樣，會出現錯綜復雜的平面交叉口，是發生交通事故最多的地方。在交叉區域中，遇到車流量多、障礙物多，或是交叉合流的沖突點多，安全風險隱患也大大增加。必須充分考慮影響因素，采取有效的優化方案盡可能地降低車輛之間的互相干擾程度，減少障礙物的存在，保障各個車輛能夠平穩安全的駛過。結合實際選取交叉部位的主線以及被交路線平縱指標中的最高值，考慮視距的影響以及當地的車流量等因素，合理應用燈控、分隔、渠化等多種控制方法，盡可能減少交叉沖突點，確保車輛的行駛安全[2]。

1.3 速度設計

在公路路線設計中，還必須要考慮不同路段的車輛速度，在幾何設計時相關參數包含了設計速度和運行速度。其中，運行速度是建立在公路幾何線形設計基礎之上的，需要綜合公路建設標準及不同車型、車重、現場情況考慮，在設計速度無法滿足路段，采用運行速度進行檢驗，以改善技術指標，必要時進行限速處理，同時采用必要的交通安全技術、管理措施。在限速路段適當區域做好安全標志，以此警示駕駛員。相關交通部門還要加大對不同路段車輛行駛速度的監控力度，對違規違法的車輛進行懲處，確保車輛行駛速度低于限制行駛速度。在速度設計中，需重點考慮以下幾點：

（1）考慮公路路線的幾何線形、行駛車輛重量、車輛形狀、公路的地形、地質等，加大對現場的勘察力度，綜合多種參數進行設計優化。

（2）構建公路運行速度的預估模型，應用軟件對運行速度的規律進行規制，檢驗公路路線各個指標之間的相容性，進行虛擬實踐，判斷其是否滿足設計標準。

（3）要考慮公路路線的沿路障礙物，在夜間不同的燈光狀況以及周圍環境等，從多個方案中選擇最佳方案，為后續的路線設計做好鋪墊。

1.4 曲線半徑設計

設計公路路線曲線半徑時，參照相關技術規范，采用大曲線半徑，避免小曲線半徑的轉彎，減少車輛行駛中慣性造成的安全隱患?？紤]車輛轉彎過程中相關力學知識，結合車輛的質量、速度等優化曲線半徑，針對計算結果得出極限半徑，并確保公路路線的曲線半徑應大于極限半徑[3]。將大的曲線半徑設置在直角轉彎處時，限制車輛的重量和行駛速度，在必要的路段安裝紅綠燈，在路段旁邊設置安全標識，以此降低車輛轉彎時發生側翻的概率，提高行駛安全性。

1.5 視距設計

視距主要是指駕駛員在行駛的過程中，肉眼能夠看到的最遠距離，其中還囊括了公路路標、障礙物、其他車輛、其他人員等，這些因素都影響駕駛員對周圍環境的判斷，若判斷錯誤，則可能會造成交通事故。大部分的交通事故都是因為駕駛員沒有注意到其他影響因素，或視距判斷錯誤等造成的。在設計公路路線的時候，必須考慮縱斷面上的凹凸曲線、平面上的暗彎等，對路線進行針對性優化。山區公路縱斷面的起伏通常都較大，路線設計大多數存在曲折爬坡的情況，下坡路段對車輛的制動距離影響也較大，要通過設置安全標志等方法避免。

1.6 安保設計

設計人員須考慮安保設施對行車安全的影響程度，通過合理的安保設施設置，呈現信息來源，為駕駛員提供參考借鑒，有效規范駕駛員的操作行為，減少道路阻塞及交通事故的發生概率，推動公路順暢運行。公路設計均會設置交通標志、標牌、標線、護欄、輪廓標、誘導標，高等級公路還會設置隔離柵、防眩設施等等，應注重對這些設施的合理定位和清晰設計。公路上的安全標志、標牌不清楚，標線模糊，誘導標參考性不強，防撞護欄等級不足，甚至缺乏安保設計，都會給交通安全帶來極大的風險隱患。

1.7 景觀設計

優質的景觀設計提高駕駛員視覺和心情的舒適度，發揮綠色環保的功能，保障行駛安全，降低交通事故的發生概率。在設計公路路線的時候，要注重對路邊景觀的設計，通過開闊的景觀設計，做好定期維護保養，延長景觀的使用期限，提高行車安全性。景觀設計不需要過于花哨，否則會造成駕駛員分心，增大交通事故發生幾率，起到相反的影響[4]。

1.8 超高設計

超高設計也是公路路線設計中的重要內容，主要是指公路路面設計成向內且具有一定傾斜度、單向橫坡的斷面形式。超高設計的目的是避免車輛打滑情況的發生，或者是在轉彎過程中產生的離心力引發安全隱患。需要在特殊的公路路段中，適當增加一些超高設計：

（1）公路的平曲線半徑小于標準值，設置超高，按照相關設計規范，綜合各項參數，結合公路周圍的情況進行考慮分析，以此來確定超高值[5]。

（2）《公路路線設計規范》（JTG D20—2017）對不同的設計速度、路線最大縱坡都有明確要求。超高設計時，需要考慮路線縱坡與超高橫坡所組成的合成坡度是否符合相應要求，若在平縱線形受限時，設計人員要全方面展開考慮，綜合公路實際情況，采用合適的路線超高設計方案，發揮超高橫坡度的應用價值，保障車輛行駛穩定性。

2 基于行車安全的公路路線設計

2.1 工程概況

某公路位于我國地勢第二階梯向第三階梯的過渡地帶，處于雪峰山東南麓，總體地勢西高東低，地形受構造和巖石控制，山脊走向與構造線基本一致，呈北北東—南南西向，地形起伏大。區內地貌形態為低山丘陵地貌，全線海拔在188.721～786.245 m之間。初步擬定線路總長度為141 km，路線走廊帶均以北東北北東向構造為主，南北向及北北西向構造次之。這類地質構造在自然力的強烈溶蝕作用下，促使區內灰巖巖體的巖溶發育和區內基巖裂隙水，特別是巖溶裂隙水發育，影響到路線走向的選擇。公路沿線地質條件較差，時有發生崩塌、滑坡、塌陷等情況。在對該項目進行總體方案確定時，須加大對現場環境的調研勘察力度，綜合多方面參考數據，充分分析調查資料，基于行車安全對公路路線進行設計。

2.2 公路路線設計的幾何要素

2.2.1 直線

首先，在選擇直線作為公路路線的時候，考慮到當地的自然因素，通過構建模型，錄入各個地段的地形、地質、地物、景觀等內容。考慮駕駛者的視覺感受和心理感受，從駕駛員的視角切入，保證路線設計的合理性。在設計高速公路時，直線的最大長度應低于設計速度的20倍（此處直線長度以m為單位，設計速度以km/h為單位）。采用超過20倍的設計速度設計直線路線時，要做好安全性的評價分析，結合運行速度，在公路兩側設置好安全標志及豐富的景觀帶，給駕駛員提供參考，有效避免駕駛員視覺疲勞。其次，公路的路形為兩個圓曲線間徑相連接時，適當延伸直線路線的長度，同向圓曲線間最小直線長度超出設計速度的6倍，反向曲線間最小直線長度超出設計速度的2倍（此處直線長度以m為單位，設計速度以km/h為單位）。因為地勢等原因，條件受到限制，反向曲線間直線長度超出按設計速度行駛3 s的行程長度，同向曲線間直線長度超出設計速度的3倍，實現線性的連續性，為行車安全夯實基礎[6]。兩同向圓曲線間直線長度如果存在不足的情況，則選用回旋線將兩同向圓曲線連接組合成為卵形曲線。

2.2.2 平曲線

（1）擬定最小長度。在公路路線設計中，設計人員應遵循連續、完整、均衡、協調的原則，對平面路線進行設計，充分考慮沿線地形、地質等影響因素，做好參考。依據《公路路線設計規范》的具體要求，保證回旋線、圓曲線、回旋線的長度比值為1∶1∶1，且三者都要處于同一個平曲線內。若無法達到這一比值，應使得數字比例無限接近。路線設計保證平曲線長度達到一般值。公路設計區域的地形條件特殊，受到條件限制可以選擇平曲線長度最小值。

（2）直線、圓曲線、回旋線的組合。這一組合又可以細化為三種類型。其一，基本形。即路線的順序設計按照直線——回旋線——圓曲線——回旋線。其二，S形。即選擇了回旋曲線連接兩個反向圓曲線，相鄰的兩個回旋線參數應該一樣。若相鄰兩個回旋線的參數不一樣，設計人員也需要將二者的比值控制在1.5以內，不能超出1.5。S形的組合模式對曲線半徑也有一定的要求，曲線半徑不能低于一般值或最小值。計算得知曲線半徑接近極限最小值時，則不應該選用S形組合模式，應考慮其他路線設計方法。其三，卵形。即用一個回旋線連接兩個同向圓曲線組合得到，這一平曲線組合呈卵狀。在該設計方法中，能夠解決單曲線在復雜地形下不易布設的問題，但是對回旋線的參數有嚴格要求，必須保證兩個同向圓曲線的半徑比值在0.2～0.8之間，并且曲線半徑的1/2不超過回旋線參數，回旋線參數不超過曲線半徑。

2.2.3 路線線形組合建議

在公路路線設計中，為了滿足技術層面的相關要求，設計人員可以采用高標準路線平面線形設計，這也是最佳的設計方案。由于公路建設項目所處地勢起伏較大，且地質條件復雜，周圍環境影響因素多，依高標準的路線平面線形設計無法滿足多方面要求，必須要切山填谷或深挖高填落實設計方案，不僅增加建設成本，提高建設難度，延長建設周期，還會影響自然環境。設計人員不單純的追求高標準，從安全、舒適的角度著手，減少土方開挖量及公路建設對自然環境的影響，促使組合線形和周圍地質地勢的相互協調。

在該項目設計中，采用線形指標為：設計2處平曲線最小半徑1 120 m（滿足最小行車視距要求），將平曲線半徑和地形結合起來，得知大部分采用值處于1 120～2 500 m，全線平曲線總長96.8 km。具體線形指標采用情況如表1所示。

3 結語

公路路線設計是保證行車安全的關鍵因素，應充分考慮多種影響因素，結合現場地形地貌、勘察報告、環境、氣候特點、車輛重量等，采用先進的設計理念，選擇最佳的路線設計方案，減少交通事故的發生。在該案例設計中，平面線性指標的采用情況設計為：56個半徑區間在1 120～1 500 m，21個半徑區間在1 500～2 000 m，6個半徑區間在2 000～2 500 m，8個半徑區間超出2 500 m，設計結果滿足行車安全要求。

參考文獻

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[3]趙品. 公路路線設計的常見問題與設計要點分析[J]. 交通世界， 2021（18）： 112-113.

[4]冶子龍. 公路路線設計中存在的問題及措施分析[J]. 黑龍江交通科技， 2021（5）： 41-42.

[5]艾力江·依布拉音. 高速公路路線總體線形設計與行車安全分析[J]. 交通世界， 2021（11）： 22-23.

[6]方國華. 公路路線設計中一體化與可視化技術的應用[J]. 交通世界， 2020（22）： 42-43.