浅议山区公路路线特点和交通工程安全设施设计原理

邵高强，朱 凯

(中国市政工程西南设计研究总院)

目前我国的公路建设已经从平原区进入了山区，作为地方人民群众生产生活的重要基础设施，公路建设可加快当地的经济发展，促进人民的富裕。然而公路的建设是否体现了“安全、环保、舒适、和谐”的新理念，在保证行车安全的同时，是否能最大程度为当地群众的生活提供最大便利和安全保障，如何最大限度的降低工程造价，保障行车的安全性，将人、车、路、环境达到和谐统一，都需要将主体工程与交通工程安全设施统一的进行规划，以达到行车上安全，经济上合理的目的。同时，交通部颁布的《公路工程基本建设项目设计文件编制办法》(交公路发［2007］358号)已将交通工程安全设施纳入路线内容部分，这势必对今后的公路建设提出一个大的方向，安全设施与道路路线设计的统一对提升公路的整体使用功能有了更高的要求。

1 在设计过程及后期检查中对成果进行符合规范性检查

符合规范性检查主要从道路几何设计的平面、纵面及横断面着手进行，以道路设计速度80 km/h和60 km/h，路基宽度12 m和10 m为例分析。

1.1 平面

看公路平面设计是否满足规范主要结合项目的特点和实际的自然情况考察以下几个要素。(1)长直线过长的直线会使司机行车单调乏味、增加疲劳感、分散注意力，很难准确目测车距，影响行车安全。(2)短直线路段同向曲线之间插入长度不够直线，成为断背曲线，此类曲线容易产生把直线和两段曲线看成反向弯曲的错觉，容易导致判断失误，反向曲线之间的直线过短，对于有超高、加宽的反向曲线，将不能实现反向变化的平稳过渡，导致行车隐患。(3)同向连续多个平曲线的过渡:不设缓和曲线时，小圆半径大于不设超高的圆曲线最小半径，或小圆半径满足复曲线中小圆临界圆曲线半径且满足下列条件之一。①小圆按最小回旋线长度设置回旋线时，大圆与小圆的内移值之差小于0.10 m时;②设计速度大于或者等于80 km/h，大圆半径小圆半径之比小于1.5;③设计速度小于80 km/h，大圆半径与小圆半径之比小于2时，设缓和曲线时，相邻圆曲线半径之比宜在0.2～0.8之间。(4)反向连续多个平曲线的过渡相邻曲线半径比控制在1～2为宜，连续路段的多个平曲线，其半径值呈由大到小逐减或由小到大逐增的布置，半径比应小于1.5，才能达到曲率的均衡变化。

1.2 纵面

公路纵面设计符合规范与否，主要结合项目的具体特点和实际情况审查以下几个方面:(1)纵坡坡度设计最大纵坡不能超过规范规定的最大纵坡值;(2)坡长对于某一坡度，设计坡长不能超过规范规定的最大坡长;同时从良好的视线诱导和行车舒适性考虑，满足最小坡长的规定;(3)高填方路段过高的填土会造成不合理的过多占地;(4)沿溪线的纵坡不可太低，否则易造成河流洪水期的公路水毁。

1.3 横断面

横断面主要审查路基横断面宽度、爬坡车道、观景平台、公交车停靠站及在路肩上设置的防护设置是否侵入公路建筑限界，是否满足会车视距的横净距。

(1)路基横断面宽度。

从通行能力、运行速度及车辆横向偏移，及公路运营期间非汽车交通混合行驶的状况等方面考虑，我国规定设计速度等于80 km/h，行车道宽度不小于3.75 m，设计速度等于40 km/h行车道宽度不小于3.50 m，硬路肩宽度分别取1.5 m和0.75 m路基宽度分别选用12 m和10 m比较适宜。

(2)爬坡车道。

是否设置爬坡车道主要考虑行车速度对通行能力的影响，如导致通行能力降低或行车速度过低，则需设置爬坡车道。以便提高山区高速公路的服务和安全水平。

(3)观景平台、公交车停靠站。

观景平台、公交车停靠站的设置主要考虑当地旅游和群众的生活便捷需要，在实际的操作设计中，采用了3.5 m的宽度。

(4)路侧建筑限界的检查。

主要检查路侧土路肩的挡土墙、护栏及路侧设置的标志是否侵入公路建筑限界。

1.4 视距、合成坡度、超高

(1)视距。

视距主要分为中央分隔带视距和路侧视距，此项目的视距主要为路侧视距，且为会车视距(会车视距为停车视距的2倍)，对于小半径大偏角处的道路来说，基本上不可能使内侧车道保证有足够的视距，所以只有通过横断面上开挖视距台，并且配合限速标志来改善视距。

(2)合成坡度。

合成坡度的评价按《指南》中提供的方法进行。实际操作中，最大的纵坡坡度及最大的超高横坡度两者都取极限值时，合成坡度值低于规范规定的要求时，公路整个路段就都满足合成坡度的要求。如项目位于山区且多段路线位于横坡较陡的傍山路段，故山区段最大的合成坡度，控制在8%，同时考虑道排水的要求，最小的合成坡度控制在0.5%。

(3)超高。

车辆在曲线半径上行驶时会产生横向力，这个横向力由横向力系数和超高共同承担。根据最大超高值和最大横向力系数可以求出极限最小曲线半径。求出最小曲线半径后，对于大于最小曲线半径的曲线半径以及一定的设计速度，超高和横向力系数之间应当有一定的分配方式，即横向摩阻系数和应用的超高率之间有着一个逻辑上的关系。按曲线半径以适当比例分配，可以求出任意曲线半径下的横坡值和横向力系数值。设计中采用的是超高和横向摩阻系数与曲线半径成曲线关系的方法来进行分配。

2 综合评价检查

2.1 平纵面线形组合的原则

高速公路平纵线形的组合主要从以下几个方面进行考虑。应保证视觉上的连续性，平曲线与竖曲线应完全对应，且平曲线应比竖曲线长，若平曲线与竖曲线错位，其相位不应超过平曲线长度的1/4(可通过平、竖曲线的曲率图零点进行判别)，且保证驾乘人员在路上所看到的空间线形不超过两个，竖曲线不超过三个，避免竖曲线的顶点设在平曲线的起点附近(凸曲线是驾驶人员从视觉上感觉公路似乎断头，凹曲线底部易产生排水的问题);避免一个平曲线内设置3个以上的竖曲线(否则会使驾驶人员把公路看作是多段似的)。

应保持线形在视觉上、心理上的均衡，平竖曲线应配合均衡。当平曲线半径小于1 000 m时，竖曲线的半径宜取平曲线的10～20倍，当平曲线半径大于1 000 m时，竖曲线的半径宜取平曲线半径的20～50倍，这样可获得较好的视觉效果。避免竖曲线与平曲线之比小于6倍的组合。

应根据路面排水和汽车行驶动力学的要求，选择适当的合成坡度。过大的合成坡度对汽车行驶安全没有保证，过小的合成坡度在平曲线起点附近会产生排水的问题。应考虑公路与周围环境的协调。如果线形与所经过的环境不协调，会加大工程的造价，又不能给驾乘人员一个安全数较高的视觉环境。

2.2 组合设计的一般控制

平曲线的曲率要与纵坡相适应，避免急弯与平坡、陡坡、长坡道与长直线和缓和曲线的组合。

同一平曲线内避免纵断面上的频繁变化，否则会使驾驶人员在一定距离内看到一系列凹凸起伏的路线，一般竖曲线个数以不超过3个为宜。

避免凸曲线的顶部、凹曲线的底部与急弯组合。前者的行车是危险的，它使驾驶人员不能看到平面线形的变化，特别在夜间当灯光束直射前方空间时更加危险。后者从远处看前面的路段好像缩短了似的，而且在坡道处往往因车辆速度较快而造成不稳定的行驶，特别在夜间更加危险;避免将竖曲线设在反向平曲线的短直线段内或较长直线接平曲线起点附近;避免凸形竖曲线设在平曲线的起点附近;避免竖曲线与平曲线错半个相位;避免将竖曲线的顶点与反向平曲线的拐点重合;避免竖曲线与小于一般最小半径的平曲线组合或者小于一般最小半径的竖曲线与平曲线组合。

2.3 综合分析

在评价过程中，还需研究并采用平纵横组合的方法，即对长直线、大纵坡、短直线、高填方、小竖曲线半径、小半径、曲线过渡、小转角进行综合分析。综合分析的思路是在以上对平面纵面进行分析的过程中，对每种可能存在危险的情况预留一定的保障和余量，比如2 km以上的直线作为长直线，但当查数据时，将1.8 km以上的直线均算作长直线。从单一因素考虑，符合规范的要求不属于潜在危险，但当两种或两种以上的接近规范规定值的因素共同作用时，其综合作用效果就可能超过安全容许值，成为潜在的危险路段，需先对其进行主体工程上的处理。

3 交通工程安全设施的配合

在实际操作当中，结合上述评价检查的结果，结合山区二级公路的特点和造价控制和布线的结果，对线形相对紧迫和视距相对不良，且主体工程调整困难的路段及靠近村庄的路段，综合考虑驾乘人员的心理、视觉的因素，设计者可通过在合适的位置设置警告标志、视线诱导标志、路面标线、震动标、护栏等一系列的安全设施，对主体工程进行配合补充，从最大的程度上体现“安全、环保、舒适、和谐”的新理念，从而达到经济上合理，使用上安全的设计要求。

通过采用以上评价检查步骤及方法，对山区二级公路进行了路线设计成果的检验和评价，最大限度地提高公路的使用品质，大大提升行车的安全，最大限度的保障道路使用者的安全。

［1]公路工程施工监理规范(TJT 077-95)［S］.

［2]雷俊卿.公路工程监理培训教材·合同管理［M］.北京:人民交通出版社，1999.