基于行车安全的公路线形设计

2013-12-27赵小明

科学之友 2013年1期

关键词：纵断面纵坡线形

赵小明

（北京华路祥交通技术有限公司太原分公司，山西太原 030032）

1 路线线形设计

1.1 平面线形设计

公路平面线形设计不但要满足相应的技术指标，还应综合考虑平面线形对行车安全的影响。

路线平面线形主要由直线、圆曲线、缓和曲线3种要素构成。平面设计时应合理安排，结合地形因地制宜地布设路线。直线的长度不宜过长或过短。从行车的安全和线形美观来看，过长的直线，线形呆板，行车单调，易使驾驶员产生疲劳，也容易发生超车和超速行驶，行车距离难以估计，安全性较差，往往是发生车祸较多的路段；直线长度过短，在视觉上容易形成反弯的错觉，使线形缺乏连续性。合理地利用圆曲线，不但能够较好地适应地形，同时还能收到行车安全、工程经济和视觉舒顺的良好效果。车辆在曲线上行驶时，存在横向力。当横向离心力大于正常行驶所需的摩擦阻力时，则车辆就会滑移，诱发交通事故。调查结果表明，影响运行速度的最大平曲线半径为1 000m，即当平曲线半径大于1 000m时，该曲线不再对车辆的运行速度产生影响。据有关方面统计，10%~20%的交通事故发生在平曲线上。设计时，应该在满足规范标准的前提下，选择较大的圆曲线半径。一般情况下，应尽量选用极限最小半径的4~8倍或超高为2%～4%的圆曲线半径。圆曲线半径不宜超过10 000m。因为如果半径过大，其几何性质与直线无多大差异，也对施工不利。缓和曲线是两种不同曲率线形之间设置的一种曲率逐渐变化的曲线。其线形符合汽车转弯时的行车轨迹，使平面线形更为灵活，具有平面线形缓和、行车缓和、超高和加宽缓和的特点，有助于行车安全。缓和曲线长度除满足最小长度外，还应满足超高加宽缓和段所需长度。

平面线形3种要素之间要合理搭配，在满足设计要求的前提下，尽可能地保证整体线形均衡。为了行车安全，还应考虑有足够的行车视距，可采用视距包络图测验。

1.2 纵断面线形设计

纵断面线形是由直线和竖曲线构成的。道路的纵断面设计是以汽车行驶理论为基础的，既要满足汽车的行驶力学和安全的需要，又要保证视觉上的舒适性。

纵断面设计标准就是根据汽车行驶的要求，规定道路纵断面上和竖曲线设计的技术指标。纵坡设计指标主要有：最大纵坡、坡长限制、缓和坡段等。

纵坡对交通安全的影响主要体现在：①在坡度较大的情况下。汽车上坡时，阻力增加而需增大牵引力，从而降低了车速。若长时间行驶，会使汽车水箱内沸腾、气阻，行车无力，以至于发动机熄火，带来行车安全隐患；汽车下坡时，制动次数增加，制动器易发热而失效，造成驾驶员心理紧张，诱发交通事故；②在坡长较长的情况下。连续上坡使发动机过热，从而影响机械效率，造成行车条件恶化；下坡时，因频繁制动而危及行车安全；③在坡长较短的情况下。变坡点个数增加，行车时颠簸频繁，坡差较大时还容易造成视距中断，从而影响行车安全；竖曲线能够缓和行车动量变化而产生的冲击作用，确保安全行车视距，凸形竖曲线的半径应设置大些，尽量采用满足视距要求的半径值。凹形竖曲线应尽量减小离心力作用下汽车要产生的增重，以保证行车的平顺和舒适。按照安全行车操作的需要，竖曲线最小长度应保证有3 s的运行速度的行程。

纵断面设计在满足设计要求与技术规范的同时，还应结合行车安全进行优化设计。根据行车事故调查分析，在下坡路段，坡度大于8%，坡长为360m或坡长很短但坡度在11%~12%的路段下坡的终点是发生交通事故的主要地点。同时，调查资料表明，纵坡大于8.5%时，刹车次数急增。所以，最大纵坡的制定应从下坡安全来考虑。另外，根据山区道路的实际行车调查发现，有时虽然道路纵坡设计符合最大纵坡、坡长限制规定，但对于地形困难、高差较大的地段，设计时交替使用最大纵坡的极限坡长和缓和坡长，这是一种不合理的做法。在这种坡道上汽车会长时间频繁地使用低挡行驶，对机件和安全都不利。因此，纵断面设计应满足《公路路线设计规范》关于平均纵坡的规定。

1.3 平、纵线形组合设计

路线线形设计过程中，路线平、纵线形的设计仅是从满足汽车行驶动力学上的要求及安全方面考虑的，平纵组合设计则是同时考虑的路线的几何线形对行驶中的驾驶员的心理、生理因素、视觉等的影响。线形组合设计中，各技术指标除应分别符合平面、纵断面规定值外，还应考虑在整条路线中，相邻路段之间线形指标应均衡、连续，达到线形在视觉上、心理上的平衡。

平曲线与竖曲线应相互对应，且平曲线稍长于竖曲线，就能保证视觉上连续性的线形。若两者不能对应，如竖曲线的顶点设置在平曲线的起点上，就不能给驾驶员一个顺滑的视线诱导，可能造成驾驶员的错误判断。当驾驶员行车到坡顶附近时才发现平曲线，从而导致驾驶员慌忙减速或快速转向操作，引发交通事故。又如，凸形曲线的顶部或凹形曲线的底部与反响平曲线的拐点重合，两者都存在不同程度的扭曲外观，前者会使驾驶员操作失误，引发事故，后者虽无视线诱导问题，但存在排水问题，容易积水，影响安全驾驶和道路美观。如果平曲线和竖曲线难以对应时，应该尽量拉开适当距离，使平曲线位于直坡段上或竖曲线位于直线段上。当平曲线半径大于6000m、竖曲线的半径大于25000m时，可不强调平、竖曲线的对应关系。