道路安全理念在山區公路設計中的應用

向震川，陳月紅

(1.四川順恒勘察設計有限公司，四川 成都 611130；2.湖北中廣公路勘察設計有限公司，湖北 宜昌 443100)

山區公路設計是在復雜地理環境下進行的重要工作，而道路安全則是任何公路設計中不可或缺的關鍵因素。在山區公路設計中，道路安全理念的應用至關重要，旨在保障行車安全、減少事故風險，并提升交通流暢度。道路安全理念在山區公路設計中，不僅僅是一種規劃設計原則，更是對駕駛員、乘客和周邊自然環境的尊重與保護。

1 工程概況

本研究選取位于某山嶺重丘區的高等級公路進行研究，該公路全長145.37km，設計時速為80km，采用雙線四車道，路基寬度為24.5m。整個道路基礎條件良好，沒有大范圍的軟弱地基問題，但由于路段包括硬基巖和軟基巖2種類型，因此在路基建設過程中需要進行相應處理。目前，該公路仍處于建設中，尚未竣工。該公路上共有95座長度共9 500m的橋梁和19座長度共20 000m的隧道，橋隧工程占整個公路的比例為30%。預計該項目的總投資為95.6億元(如圖1所示)。

圖1 山區公路建設平面圖

該公路是1條正在建設中的高等級公路，位于貴州的山嶺重丘區，具有較好的基礎條件。但由于地質類型的多樣性，需要在路基建設中采取相應措施。該公路的建設包括大量的橋梁和隧道工程，預計總投資規模較大。一旦竣工，該公路將為當地的交通發展和區域經濟提供重要支持[1]。

2 影響山區公路設計過程中的安全因素

山區公路設計中，平面線形和縱斷面線形是關鍵的因素，對山區道路的安全性產生重要影響。在設計過程中，必須充分考慮各種安全因素，并根據不同的山區道路設計規范和要求制定相應的設計方案，以確保山區道路的安全性和穩定性，從而保障人民的生命安全。平面線形是指山區公路在水平方向上的布置形態。在設計過程中，需要考慮道路的寬度、曲線半徑、坡度等因素。過小的曲線半徑和陡峭的坡度會增加駕駛員的駕駛難度，降低車輛的穩定性和控制性，增加交通事故的風險。因此，設計師需要合理配置道路的曲線和坡度，確保駕駛員能夠安全地駕駛車輛。縱斷面線形是指山區公路在垂直方向上的布置形態。在設計過程中，需要考慮坡度、路寬、護欄等因素。陡峭的上坡和下坡段落會增加車輛的制動距離和運動慣性，加劇車輛失控的可能性。此外，路寬和護欄的設置也會影響道路的安全性。因此，根據山區道路的不同設計規范及設計要求，設計師在設計時必須考慮其他重要因素，如能見度、標志、交通流量等。通過充分認識和應對這些因素的存在，確保山區道路的安全性和穩定性，保護人民的生命安全[2]。

2.1 平面線形

在山區道路的平面設計中，平曲線的設置對行車安全有直接影響。由于施工環境和地形的原因，山區道路常常具有較高的平曲線比例和較低的視距，因此，在設計時應該根據視距的需求對平曲線進行詳細的分析和細化，以確保行車的安全性。平曲線對車輛安全的影響可以從以下2個方面來考慮。

2.1.1 曲線半徑范圍

從實際情況來看，山區公路的平曲線半徑越小，其安全性越差，兩者呈正比關系。較小的曲線半徑會增加車輛行駛的難度，容易導致超速、偏離車道等事故的發生。因此，設計中應盡量選擇適度的曲線半徑，以提高行車的安全性。

2.1.2 轉角角度

在山區公路設計中，道路的平曲線通常與行車安全呈1條拋物線。太小的轉角角度會使曲線看上去要比實際的曲率大，可能給駕駛員造成視覺上的誤差。通常來說，當轉角角度小于7°時，視覺上的誤差會增大，可能影響行車安全。因此，在設計中，如果需要使用較小的轉角角度，就需要增加彎道的長度，減小誤差，以提高行車的安全性。

總的來說，在山區道路的平面設計中，平曲線的設置需要根據實際情況和視距要求進行綜合考慮。合理的曲線半徑和轉角角度可以減少駕駛員的駕駛難度和視覺誤差，提高行車的安全性。此外，在設計過程中，還需要根據實際工況設定合適的半徑、高度和寬度，以降低離心力，增加行車的穩定性，進一步提升行車的安全性(如圖2所示)。

圖2 山區公路平面線行設計流程

2.2 縱斷面線形

在山區公路的縱斷面設計中，縱向縱斷面的斜率和垂直曲線半徑的選擇是影響行車安全的重要因素。山區道路的縱坡坡度會直接影響車輛的行駛安全。因此，在設計山區公路時，需要全面收集各種車型的重量、性能和運行狀況等數據。例如，對于功率較低的大型貨車來說，在山區道路上行駛時，它們的動力支持能力一般較弱。為了降低大貨車的行駛壓力，提高行車安全，需要在縱坡較大的陡坡段設置緩沖段。緩沖段的坡度在時速超過80km時不得超過2%，在設計車速不超過80km時，緩坡坡度不得超過3%。這樣的設計可以減少大貨車的行駛壓力，提高行車安全性。

其次，在山區高速公路縱斷面的設計中，還需要考慮山區公路的坡度變化，并設計相應的過渡間距。過渡距離分為凸形垂直過渡和凹形垂直過渡。設計人員需要進行有效的仿真和分析，選擇合適的豎曲線半徑和長度，并通過設置垂直曲線來減小車輛動能的沖擊，以實現更好的視覺距離，提高道路的安全性，并減少不利影響。

綜上所述，山區公路縱斷面設計中的斜率和垂直曲線半徑選擇以及過渡間距的設計都是為了提高行車安全性。合理的設計可以減輕車輛的行駛壓力，改善視覺距離，提高道路安全性，并減少不利影響[3]。

3 總體設計

3.1 道路安全理念

道路安全理念的核心目標是實現道路交通的平安暢通。它倡導以人為本，將道路使用者的生命安全和健康置于首位，并強調以科學、綜合和可持續的方式來管理和優化道路交通系統。道路安全理念強調預防為主，注重事故預防和風險管理，力求從根本上減少交通事故的發生。道路安全理念，包括以下3點。

(1)道路用戶安全，道路安全理念關注各類道路使用者的安全。包括：行人、自行車騎行者、摩托車騎行者和機動車駕駛員等。通過為各類道路使用者提供安全的行車環境和交通設施，降低事故風險，保護他們的生命和健康。

(2)綜合治理，道路安全問題是一個相互關聯、綜合影響的系統工程。道路安全理念強調綜合治理，涉及道路設計、交通管理、車輛安全、駕駛員素質培養等多個方面。通過綜合的管理手段和措施，全面提高道路交通系統的整體安全性能。

(3)風險管理，道路安全理念強調風險管理的重要性。通過科學的風險評估、有效的風險防控策略和措施，預防和減少交通事故的發生。風險管理包括識別道路安全隱患、制定和執行預防措施、監測和評估安全風險等方面[4]。

3.2 方案設計

根據現場情況，加強路線方案優化，達到方案綜合最優；將前期建設成本與后期運維成本結合起來，展開安全設計與耐久性設計；靈活根據公路沿線的地形環境與地質條件來進行設計；利用多種方式對設計結果進行評價與優化；設計標準化，并以標準化的設計引領標準化的施工。

3.2.1 在山區公路路線的設計方面

隨著社會的進步、經濟的發展，偏遠山區的公路建設越來越多，復雜多樣的地形、牽強的地質等困難都將會隨著公路向重丘、山嶺的延伸而出現在道路設計中，因而。在進行山區公路選線時，常規的設計理念需及時更新，我們應該盡量對一些地質情況不良地段進行避讓，同時以多種方案來應對地質情況敏感的路段，即加強對地質選線的注重；對公路設計時，加強選線的環保性；在設計公路時，盡量使沿線居民工農業的生產生活不受道路建設的影響，即加強選線人文性的注重；在進行選線時，使道路結合沿線城鎮的總體規劃安排。總而言之，在進行公路的選線時，必須根據當地的環境及時更新道路設計理念。

3.2.2 在車輛的運行速度的設計方面

在國內，行車車速是廣泛使用的基本指標，《道路工程技術規范》以此為基礎進行編制。公路設計根據不同的設計車速，從平面、縱向和橫向3個方向進行全面的設計。然而，山區高速公路的實際行車車速與設計車速之間存在很大差距，因此將單一的車速作為設計指標勢必存在一定的缺陷。

車速指標的使用在設計中存在一些問題。例如，在根據車速指數進行平曲線設計時，為控制成本，經常會出現平曲線和極值的交替出現，導致平線的不平滑。由于平面指數不好，縱斷面的設計無法選用更高的車速指數。一些路段也未能滿足“平包豎”的原則，導致縱斷面不連續和不平坦，駕駛員在這樣的路面上會經常出現視覺疲勞等問題。

因此，通過以上分析可知，以等效設計速度進行道路設計時，駕駛員所選擇的真實車速經常會超出道路的設計速度，而與某一具體設計速度相適應的道路指數往往不能與實際需求相匹配，從而產生安全問題。

3.2.3 在爬坡車道的設計方面

長大縱坡，在公路不斷向山區發展的影響下，出現的頻率越來越高。與設計速度相比，如果汽車可以穩定行駛的穩定坡長小于上坡坡長并且坡度較陡時，汽車的速度會非常低，這種情況下，汽車所提供的服務水平將與實際服務水平的要求之間出現差異。在一些有較多重載和超載的公路上，車輛行駛的速度會受爬坡的影響而降低，導致缺乏協調性的路段運行速度，使公路的通行能力嚴重受到了影響。

在設計山區公路之初便會將對爬坡車道設置的可能性進行調查，并將爬坡道的建設納入選線過程之中。這主要由于固定的公路設計參數在重車比例高于30%時兼顧各類型車輛的實際運行條件的難度較大而決定的。

3.2.4 在安全保障工程設計方面

在山間高速公路上，由于行車速度過快或在下坡路段頻繁急剎車，導致制動器失效，易發生追尾和碰撞事故；此外，視線差的道路上，由于車輛占據對面車道造成碰撞或車輛失控等嚴重事故也時有發生。為防范這些事故，需要針對不同的道路采取相應的預防措施。

首先，在連續急彎路段應設置“連續彎道，超速危險”的警告標志，并在山區公路中增設輔助標志，說明前方連續彎道的長度，或通過告示牌標明前方連續彎道的長度。在坡度較大的地方，應設置警示標識、車速限制標志、減速提示標志等，并采取引導行車的措施，以避免車輛因下坡速度過快而失控。

其次，對于能見度差的路段，應設置鳴笛標志、限速標志、禁止超車標線、直線引導標識等交通標識，以提醒駕駛員注意保持安全車距、減速行駛等。此外，還應采取強制減速、直行引導等措施，確保駕駛員根據實際情況采取相應的安全措施。

綜上所述，為了提高山間高速公路上的行車安全性，應根據道路特點采取相應的預防措施。包括設置標志警示、限速引導、減速提示等舉措，以確保駕駛員根據道路條件采取恰當的應對措施，同時對傳統的護欄設施進行改進，采用適合山區的鋼筋混凝土防撞墻，以增加道路的安全性能[5]。

3.3 成本核算

3.3.1 路基工程

由表1土石方工程造價指標測算結果可知，當路基寬度一定時，填、挖方工程量與路基的高度有關，路基高度越高填、挖方量越大。路基千米造價指標既與路基填筑高度有關，又與填、挖方比例有關，當路基填筑高度相同時，填、挖方比例越大，造價越低。

3.3.3 路面工程

該工程路面類型為瀝青混凝土路面，路面面層分為上、中、下3層設計，其中第1層厚度4cm，第2層厚度6cm，第3層厚度8cm。基層采用水泥穩定類材料，分3層鋪設，厚度從上至下依次為18cm、18cm、20cm，為了防止地下水對路面的影響，在路面與路基之間設置15cm防水墊層。根據該高速公路路面工程第一合同段與第二合同段工程量清單數據，對山區路面工程造價技術指標進行測算，測算結果如表2所示。

表1 路基土石方工程造價

表2 路面工程造價

根據表2測算結果可得，在路面結構相同的情況下，瀝青混凝土量在1 950m3/km左右，改性瀝青混凝土量在2 780m3/km左右，出現略微浮動。但是路面千米碎石量差別較大，達到了20%以上，路面工程造價變化量較小。

4 道路安全理念在山區公路設計中的實施效果

該山區公路作為首條采用PPP和DB模式的總承包項目。于2018年6月開工，并在2022年10月提前竣工通車。自通車以來，該高速公路便受到了省交通運輸廳和沿線居民的高度贊賞。這充分表明了設計方案的優秀性和創新性。該設計不僅注重道路的功能性和效能性，還充分考慮了環境保護和景觀美化的因素，為用戶提供了更好的行駛體驗。

5 結語

道路安全理念在山區公路設計中的應用，確保了道路的安全性能和行車的安全。通過合理的預防措施、改善交通流暢性、提高能見度、設立應急避險設施等措施，有效減少了交通事故的發生，并為駕乘人員提供了更加安全、順暢的行駛環境。這有助于促進山區的經濟發展和社會進步，提升人民群眾的生活品質。我們應始終堅持道路安全理念，在未來的公路設計中不斷創新和優化，為人們創造更加安全、舒適的行車環境。