基于运行安全的山区高速公路路线设计研究

赵韬

摘 要：山区高速公路较为复杂、危险，但其对于山区的经济发展至关重要，因而在山区高速公路的路线设计时，首要考虑的问题即是安全性，论文将结合已有的研究经验，分析运行速度、设计速度、运行路线设计等，并结合具体的案例进行分析，为相关的研究提供一定的参考。

关键词：运行安全；山区；高速公路；路线设计

1 运行速度与设计速度

传统的高速公路路线设计即为设计速度法，结合工程的规模和地形，在规范的指标内选定设计参数，用高指标来获取最大的运行性能。设计的速度一旦选定，高速公路中的要素如纵波、超高、视距、竖曲线半径等指标均与设计速度配合，以取得均衡。但是设计速度的方法不能保证线形标准的统一，实际的行使速度总是随着驾驶员特性、车辆动力性能和公路线形等条件发生改变。而采用运行速度法进行路线设计较传统的设计速度法更为安全，被各发达国家广泛使用，如英国、法国、德国等，而我国一直在沿用设计速度法进行路线设计，具有一定的局限性。

运行速度是以车辆的实际行驶速度作为设计速度，考虑了绝大多数驾驶员的心理需求，有效的保证了路线相关的要素，如超高、纵波、视距和竖曲线半径等，这些要素与设计速度相互配合，获得一致、均衡的设计。高速公路上的平、纵技术指标的变化大的区段，运行速度的变化也非常大。实践已知，当设计速度和运行速度相差20Km/h，发生交通事故的几率就比较高。一般采用运行速度进行检验的情况：平、纵线形组合有异议的路段，受条件限制而采用平、纵指标极值（最大值或最小值）的路段，实际行驶速度与设计速度差别较大的路段。

从以往的研究得出，设计速度为60Km/h到80Km/h左右的路段，小客车的实际运行速度超出设计速度17Km/h左右；设计速度为100Km/h到120Km/h左右的路段，小客车的实际运行速度与设计速度相差不大，但是大货车的实际运行速度要低于设计速度20Km/h左右。山区高速公路的路线设计必须考虑实际运行速度与设计速度的差别，严格限制长直线、大半径平曲线、最小平曲线半径的运用，从根本上解决运行速度的突变。此外，山区重载交通高速公路，应当分车道限速行驶、增设爬坡车道等，以改善运行速度。

2 基于运行安全的山区高速公路运行速度的路线设计

2.1 视距。视距是车辆运行中最为重要直接的元素，基于运行安全的车辆停车视距，要在设计速度基础上所得的停车视距进行修正，现行公路的设计规范指出，对于设计速度为80Km/h和100Km/h的高速公路，货车停车视距应当为125m和180m，但是某些路段满足不了货车停车视距的要求，因而采用该标准对货车的停车视距进行检验十分必要。

2.2 超高。在现有的路线标准中规定，积雪冰冻地区按6%，一般地区按最大超高值8%计算曲线超高值。对于不同的设计速度，要从实际出发，结合车辆运行的速度确定合理的超高。如果高速公路运行的主要是大货车，要研究其实际的运行速度，选择合理的超高，避免车辆向曲线内侧滑移而侧翻；如果以小客车为主，其超高应加强1.5%左右。

2.3 平曲线半径。平曲线半径的选择要确保行驶的舒适性和安全性，平曲线最小半径的一般值和极限值的区别在于曲线行车的舒适性差异，限制极限最小平曲线半径，尽量少采用与极限最小接近的值，以免运行速度出现很大的变化。此外，还要限制平曲线大半径的运用，以限制小客车高速行驶的情况。

2.4 隧道线形。为了确保隧道内的安全行驶，要避免内部设置S形反向曲线，并且反向曲线的设置要尽量缓和，可以采用直线进行过渡。车辆在接近凹形竖曲线底部和凸形竖曲线顶部时，前方的视距会相应的减小，驶入隧道时要经过变坡点，存在安全风险。在隧道的线形设计中，为了防止驾驶员过早发现长大隧道口加速行驶，要避免洞口附近小半径圆曲线和长大下坡的不利组合，路线设计时驾驶员发现洞口至行驶到洞口的时间一般控制在18s左右。此外，长大隧道出口平曲线半径不能超过3Km，纵坡尽量小，隧道内纵坡控制在2.3%左右。

2.5 纵坡及连续纵坡。在设计纵断面时，即使完全符合坡长限制、最大纵坡和缓和坡段的要求，仍然不能保证实际的使用质量。有许多山区高速公路由于平均纵坡大，在上坡时一直使用低速档，容易造成车辆的水箱开锅，下坡时刹车失灵容易出现安全事故，因而控制平均纵坡十分必要。当路线设计中不可避免的需要采用连续长大下坡时，要合理设置陡坡和缓和坡段，并安排避嫌车道，减少事故发生。

3 应用案例分析

以某地的山区高速公路路线设计为例，该路线的全长为69.4Km，采用双向4车道设计标准，路基宽度为24.5m，设计速度为80Km/h，为典型的山区重载交通道路。论文基于运行安全的路线设计需要，从各影响因素进行简要的分析：

3.1 超高：由于是典型的重载交通道路，重车行驶的比率较大，从上述的分析可以，重载车辆的运行速度要低于设计速度，如果仅仅是从小客车的舒适性考虑，提高超高值，将不利于大货车的运行安全，因而超高按照设计速度取值，不进行超高加强设计。

3.2 连续纵坡：考虑到某段地势陡峻，需要在陡壁上布线，会给施工带来很大的困难，如构造物施工、设备铺设等问题。针对该路段南岸方案纵坡较大的特点（最大纵坡4.0%，平均纵坡3.3%），存在隧道多、施工条件差、环境破坏严重等问题，可以采用北岸布线方案。北岸布线后，可以避免高填挖深带来的地质病害，减少对环境的破坏，并且解决了连续纵坡的问题，最大纵坡为2.5%，平均纵坡为1.8%，确保了行车的安全性。

3.3 隧道线形：根据隧道布设的情况，对全隧道进出口路段的平、总线形组合进行检验，要求在隧道内外，运行速度行程范围内的线形保持一致性，至少行车3s以上。采用80Km/h的行车速度对全线隧道进行检测，发现6处隧道出口存在小偏角的问题（为7°），某处的隧道进口平曲线半径仅有910m。优化后，隧道出口偏角控制在15°，进口平曲线半径为1200m，满足隧道设计的要求，可以保证安全行驶的需要。

3.4 视距：视距是高速公路检查的一个重要元素，采用设计速度80Km/h，分别对大货车、小客车进行停车视距的检验，经过计算之后，大货车和小客车的视距都满足设计要求，不需要对横断面进行加宽。

4 结语

随着我国经济的快速发展，高速公路的建设速度非常快，也取得了突出的成就。作为社会经济发展的基础工程，高速公路发挥的作用是显而易见的，但是由于我国的地质地貌比较多样，高速公路的建设非常复杂。山区高速公路的设计和施工一直是一个难点，由于工程的复杂性，实际建成通车后存在一定的安全风险，因而基于安全运行的路线设计具有现实意义。

参考文献

[1] 钟浩.牛头山段路线方案研究[J].湖南交通科技，2010.

[2] 陈光林.山区公路路线设计应注意的几个问题[J].公路交通技术， 2004.

[3] 余景顺，林国涛，苏永和.基于运行安全的山区高速公路路线设计及实例[J].公路，2005.

[4] 蒋勇.广梧高速公路路线安全性评价尝试[J].山西建筑，2008.

[5] 李杰，韩熠.基于运行车速的公路线形设计思路[J].公路，2007.