吴 华， 姜同虎

(1.安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司，安徽 合肥 230088；2.公路交通节能环保技术交通运输行业研发中心，安徽 合肥 230088)

0 引 言

在山区公路隧道设计中，由于受地形地质条件限制，隧道内设置平曲线往往不可避免，停车视距是限制隧道平曲线半径的强制性指标，尤其在低等级单洞双向公路隧道中，会车视距往往成为路线设计中的控制性因素，在较大程度上决定了运营期间车辆行驶的安全性、舒适性及经济性。在实际工程设计过程中，路线设计人员往往容易忽视隧道会车视距要求，在个别指标的选用上也存在较多不同的认识，因此充分结合设计标准、隧道内轮廓尺寸及停(会)车视距要求合理确定平曲线半径，对于提高运营安全性，具有重要意义。

1 视 距

各级公路停车视距是车辆安全运营的重要保障之一。停车视距主要为从车辆驾驶人员发现障碍物或者迎面来车后，采取紧急制动措施直至车辆完全停止，车辆所必需行驶的安全距离，并适当增加一定的安全富余量。根据车辆行驶规律，停车视距主要由三部分组成，分别为反应距离、制动距离以及安全距离。反应距离是指自驾驶员发现前方障碍物到采取制动措施期间(即反应时间)车辆所行驶的距离；制动距离是指车辆制动力上升直至车辆完全停止所行驶的距离；安全距离是指车辆完全停止后距障碍物之间的安全距离，考虑一定的安全富余，一般可取5～10 m。

按运动学理论，小客车停车视距通常按下式计算：

(1)

式中:V为运行速度(km/h);t为驾驶员反应时间,取2.5s;f1为车辆轮胎与路面的纵向摩阻系数(无量纲),主要依据车速以及路面潮湿状况确定。

高速公路及一级公路一般为双向分隔行驶,不存在对向行车问题,故一般按停车视距进行控制,而二、三、四级公路一般为双向不分隔行驶,在实际运营过程中分道行驶管控困难,经常出现占用对向车道超车问题,故一般按会车视距进行控制,会车视距即考虑在同一车道上对向行车时,两车司机自发现对方后,同时采取制动措施所需的安全停车视距,一般取值为停车视距的2倍。在具体的设计过程中,还应充分考虑实际的运营情况合理选取视距控制指标。

根据《公路路线设计规范》,二、三、四级公路停车视距及会车视距要求整理如下表,对于大型车比例较高的低等级公路,还应按规定的货车停车视距进行校核。

表1 二、三、四级公路停车视距与会车视距表

由于隧道纵坡一般控制在0.3%-3.0%,故表中仅列出隧道纵坡±3%情况下的视距要求。

2 视距计算原理

2.1 视点的确定

根据相关资料调查,标准小客车设计外轮廓宽度一般为1.8 m,驾驶员约位于车辆左侧0.3 m处,货车设计外轮廓宽度一般为2.5 m,驾驶员约位于车辆左侧0.5 m处。

2.2 视距计算

假设视点(即车辆驾驶员位置)与对象物位于同一圆曲线内,则根据勾股定理即可确定圆曲线半径、视距和横净距三者之间关系,如图1所示。

图1 隧道洞内最不利视距工况示意图

关系公式为:

(2)

由式(2)可推得满足安全视距要求的视点位置最小圆曲线半径为:

(3)

式中：R为 满足安全视距要求的视点位置最小圆曲线半径,m;S为安全视距要求,m;Y为横净距,m。

3 隧道内轮廓设计及平曲线半径计算

3.1 隧道内轮廓尺寸

根据《公路隧道设计规范 第一册 土建工程》(JTG 3370.1-2018),二级及以下的双向行车公路隧道建筑限界尺寸要求见表2。

表2 双向行车公路隧道建筑限界尺寸

现以二级公路隧道,设计速度60 km/h为例,在不利工况下驾驶员视点位置如图2所示。

图2 二级公路隧道建筑限界与内轮廓设计图(60 km/h)

3.2 隧道横净距的确定

隧道的横向净距是平曲线半径计算的主要参数之一,隧道横净距的取值,对于路线圆曲线半径的影响较大,横净距越小,要求的最小圆曲线半径越大。对于单洞双向行驶的公路隧道,左右两侧侧向宽度相同,故车辆左转或右转时,横净距取值相同。在隧道实际运营中,车辆驶入隧道后,由于隧道洞内边墙效应和灯光条件等因素,驾驶人员一般出于安全考虑尽量与隧道边墙保持较大距离,车辆更偏向于有利于视距的位置。本文偏于安全考虑,横净距取值按车辆位于行车道中间位置正常行驶的工况进行计算。

在一般情况下,将隧道人行道限界外缘作为视线障碍,考虑到隧道洞内检修道一般高20～30 cm,在实际运营过程中,可能对车辆驾驶人员行车视线障碍,故偏于安全考虑,将检修道边缘作为视线障碍;在极限情况下,考虑将隧道结构内轮廓边缘作为视线障碍。三种情况下,所确定的横净距值见表3:

表3 双向行车公路隧道横净距取值表

3.3 最小平曲线半径的确定

基于以上原理及假设,可计算出各工况下,隧道平曲线半径取值见表4:

表4 双向行车公路隧道平曲线半径取值表

4 结 论

当隧道平曲线半径较小,洞内无法满足视距要求时,应对隧道净空断面进行加宽处理,但在实际工程中,隧道断面加宽后,一方面大幅增加了工程投资,另一方面,在运营期对加宽后的洞内通行管理混乱,车辆在行驶过程中易占用洞内加宽范围,使之仍无法满足视距要求,易引发交通事故。故隧道的平面线形设计应以避免视距不足为原则,从而保障洞内行车安全。

在山区公路隧道设计中,由于受地形限制,展线较为困难,且在隧道中视野不开阔,洞内的停(会)车视距要求显得尤为重要,在隧道路线设计时,应给予足够的重视。本文通过分析在单洞双向行车隧道中会车视距与平曲线半径的关系,计算得出各车速下平曲线最小半径的要求,可为今后类似工程设计提供一定的参考。