高速公路提速改造工程交通安全设施的设计分析

2019-11-05张海恬

福建交通科技 2019年5期

张海恬张静

(苏交科集团股份有限公司智能交通设计研究所，南京 210017)

1 项目概况

G25 长深高速公路浙江段(金丽温高速公路)起于金华二仙桥，终于温州南白象，全长234km，桥梁里程约70km，隧道里程约40km，从2002 年到2005 陆续通车。金丽温高速公路金华东至缙云段(运营桩号：K2494+000～K2561+987)，设计速度100km/h，现状一般路段限速100km/h，隧道段和其他特殊点段限速80km/h。为提升金丽温高速公路的行车安全，保证小客车标志速度调整后的交通安全需求，有必要根据拟提速改造路段的道路条件、安全设施设置现状，结合交通事故统计数据等，从交通安全设施角度有针对性地提出相关设计改造意见。

2 调研分析及安全性评价

2.1 路线技术参数的调研分析

(1)平曲线半径和曲线间直线长度

金丽温高速公路金华东至缙云段最小圆曲线半径为700m，路面横坡为2%，满足设计速度120km/h 条件下的道路设计要求。金丽温高速公路金华东至缙云段现超高条件下从100km/h 提高到120km/h 时，参照计算出的120km/h 速度条件下的横向力系数均小于0.20，基本上可以满足运行安全的要求，但是司乘人员的舒适度有所下降[1]。因此，有理由认为该因素不应该成为该路段提速的限制因素，可在曲线半径较小的地方增设相应的警示性提醒标志和采取必要配套的地面标线来降低部分点段实际的行驶速度。

K2515+252.747 处反向曲线间直线长度为150m，K2524+041.768 处反向曲线间直线长度为140m，K2528+020.792 处反向曲线间直线长度为230m，K2528+972.983处反向曲线间直线长度为232.382m，不满足设计速度120km/h 规范要求。在设计规范中，曲线间直线长度指标并非硬性的指标，结合圆曲线半径来看，两处圆曲线的半径均较大，可通过交通工程手段来提醒驾驶员的注意来提高行车的安全系数。

(2)路基横断面宽度

金丽温高速公路整体式路基宽度为26m，分离式路基宽度为13m，均满足100km/h 和120km/h 速度条件下路基横断面宽度的规范要求，路基横断面满足提速后设计标准。现状道路整体式路基采用的C 值均为25cm，仅满足设计速度≤100km/h 的要求。若与提高至0.5m 相比，在通行能力及交通安全影响上并没有本质区别，而且从工程实施角度考虑，对中分带护栏设置位置进行改造将增加工程投资，并可能涉及管线迁移工程，改造期间还将影响道路通行能力，故对中分带侧向余宽(C 值)不作更改[2]。

(3)竖曲线和视距

金丽温高速公路全路段最大纵坡为4.0%，不满足120km/h 的设计速度规范要求。纵坡指标对载重汽车的影响较大，但对于小客车的影响相对较小，考虑对长度超过300m 的纵坡路段设置交安设施。

金丽温高速公路共有19 处凸形竖曲线，5 处凸形竖曲线最小半径为8000m，不满足110km/h 速度条件下竖曲线的规范要求，考虑到对凸形曲线进行主体升级改造难度较大，可考虑采用增设警示性安全设施的方式来实现提速的可能性。规范对竖曲线半径的要求是在物高0.10m 的条件下计算得到的，但高速公路上夜间行驶驾驶员主要观察前车的尾灯，尾灯高度一般为0.6m，据视距要求对竖曲线进行检查，设计速度100km/h、停车视距160m 时，凸形竖曲线半径最小为3660m；而设计速度120km/h、停车视距210m 时，凸形竖曲线半径最小为6300m[3]。因此，道路主线凸形竖曲线半径均满足120km/h速度下视距要求，亦满足110km/h 速度下视距要求。单从凸形竖曲线对视距影响分析，小客车的标志速度调整至110km/h 是可行的。

2.2 互通立交及服务设施的调研分析

金丽温高速公路范围内共有7 处互通式立交，互通式立交主线设计速度为100km/h，现状互通枢纽进出口匝道普遍存在匝道驶出入渐变率较大，加减速车道及渐变段长度不能满足提速后的规范要求，主线在分流处的竖曲线半径需要满足识别视距的最小要求，变速车道渐变段长度存在小于规范值要求。从省内的其他高速公路(例如金丽温、黄衢南等)速度提升运营实际效果看，互通区加减速车道长度保留现状，也未影响互通式立交的整体运营安全。因此，当变速车道渐变段长度也小于规范值要求，可通过施划标线等手段，占据部分主线硬路肩，以达到渐变段延长长度的要求，满足提速后要求。

2.3 隧道的调研分析

金丽温高速公路全线共有6 座短隧道，设计速度为80km/h，不满足设计速度100km/h 条件下的规范要求。借鉴金丽温高速公路丽温段的运营经验(设计速度80km/h，长度小于1000m 隧道的标志速度均提高至100 km/h)，对于短隧道可考虑提高标志速度20km/h 至100km/h。因此，在通透性可以保证的情况下可提高标志速度，而6 处隧道为连续的隧道群，要完善相应的安全保障措施。

2.4 路基段护栏的调研分析

金丽温高速公路整体式路基路侧护栏设置A 级波形梁护栏，部分路段设置SB 级、SS 级护栏；中分隔带采用单柱单面分设型钢护栏，部分路段设置Am 级波形梁护栏，均满足100km/h、120km/h 速度条件下的规范要求。但考虑到现状护栏使用年限较久，而且有交通事故碰撞护栏的行为，有必要针对事故数据情况对事故多发路段和险要路段的护栏进行加强设计。

3 交通安全设施的设计

3.1 护栏设计

(1)波形梁护栏设计

针对事故易发路段路侧护栏防撞等级欠佳等现象，利用原有护栏进行加强改造。采用在原有双波普通型护栏上采用加高一层波形梁护栏，新增护栏立柱间距为4m，布设时与原有的护栏立柱错位布置。新增立柱规格为φ140×4.5×2500(mm)，立柱打入深度为1.4m。护栏端头采用D-I 端头。如加强路段的现有护栏立柱间距为2m，与4m 间距路段连接时，加强护栏的立柱在该处的间距为3m，前后段间距仍按4m 排布。布设后，波形护栏立柱间距为2m，护栏较原来的抗冲击能力得到显著提升。同时，改造后双波板为两块，新增双波板在发生碰撞时可承受部分撞击力。因此，加强后的护栏防撞能力相较于原有护栏有了大的提升。

对于部分处于小半径、大纵坡及互通、服务区出入口路段的中分带护栏，采用立柱加密的措施进行结构加强。布设时，与原有的护栏立柱错位布置。横隔梁采用与现状护栏同规格的槽钢。新增立柱规格为φ140×4.5×2150mm，立柱入土深度为1400cm。当遇中分带内埋有通信管道或立柱无法打入至指定深度时，护栏立柱采用混凝土基础。

对于部分填挖交界处的波形梁护栏端头，护栏未深入挖方段20m，按规范进行改造。对于路侧为报警亭，缺失护栏的位置，采用波形梁护栏对其进行封闭。对于桥梁和路基护栏过渡处护栏，对连接过渡段进行改造，在靠近桥梁处4m 位置，波形梁护栏底部增加一层波形板，并在上下游设置圆头式护栏端头。针对部分现状桥梁护栏混凝土部分高度不满足波形梁护栏搭接要求路段，采用在桥梁护栏与波形梁护栏之间增设3m 长SA 级混凝土护栏过渡段的形式进行处理。

(2)混凝土护栏设计

对于隧道入口路段，因受制于路面宽度变化、光线亮度等原因，容易产生交通事故。考虑将路侧护栏改造为F型混凝土护栏，防撞等级为SA 级，路侧护栏以抛物线型向洞口壁延伸，并满足隧道建筑界限的要求。混凝土护栏的钢筋保护层厚度为4cm。针对新增混凝土护栏与隧道建筑界限(检修道)C 值的处理，采用C30 素混凝土沿隧道检修道顶面向混凝土护栏设置50cm 长的过渡段。

3.2 交通标志和标线设计

(1)限速标志调整

对原有单柱式限速标志进行拆除，重新设置分车型限速标志，标志结构采用双柱式；对于现状基础及立柱完好的双柱式结构，采用更换标志版面方式进行处理。对匝道限速标志采用逐级减速方案，在减速车道渐变端起点附近增设80km/h 匝道限速标志，采用单柱式结构，标志板下缘距离路面高度为2m，标志板反光膜为Ⅳ类。

(2)隧道入口路段

对隧道群第一个隧道入口前以及石城山隧道入口前地面文字和标识进行清除，并进行重新施划。通过施划彩色防滑标线、禁止变道振动实线、纵向减速标线以及对硬路肩进行视线诱导的渠化标线等措施(如图1)，对行车速度的过渡进行有效控制。

(3)客货分道路段

客货分道标志包含 “货车靠右行驶”、“分道预告标志”、“货车禁入左侧车道标志”及“分道解除标志”，采用单悬臂支撑结构，标志板反光膜均为Ⅳ类。在长度超过300m 的纵坡相对较大路段，上坡路段施行客货分道行驶，以增加上坡路段道路的通行能力，并避免客货车之间较大的速度差导致的安全隐患。

(4)互通、服务区路段标线

根据省内其他高速公路提速后的事故统计，发现互通出口匝道存在事故易发的情况，本次对互通出口匝道的标志标线进行重新布设，完善信息指引，规范车辆行驶，合理进行速度过渡衔接。针对提速后，互通/服务区的加减速车道长度不满足要求的情况，通过对标线进行渠化来满足要求[4]。占用部分硬路肩，对车道边缘线进行渠化，延长加、减速车道的长度，使之满足规范要求。

图1 隧道入口路段标线设计图

对互通、服务区出口匝道的标志标线进行重新布设，完善信息指引，规范车辆行驶，合理进行速度过渡衔接。对于进口匝道，因加速车道上的车速与主线的差异性大，为防止车辆在车速慢时过早进入主线引发交通事故，在出口标线的起始50m 范围内设置实线，禁止车道变道。同时，为减少主线上车辆的交织对匝道上的车辆汇入主线产生干扰，对汇流区域内200m 长度的车道分界线由虚线调整为振动实线，线宽15cm。

(5)小半径、大纵坡和区间测速路段

对于大纵坡路段，在下坡路段设置纵向减速标线，通过视觉刺激，加强控速。金丽温高速公路全线共有大纵坡路段7 处，经现场调研，已有5 处大纵坡路段设置有纵向减速标线，仅需针对剩余两处大纵坡路段增设纵向减速标线，并对长度超过300m 的大纵坡路段中分带护栏进行立柱加密。对提速路段采取区间测速，共设置两段，左幅一段，右幅一段，每段区间测速路段设置预告标志、起点指示标志和终点指示标志3 块标志牌。

3.3 其他安全设施设计

为加强提速路段的运营安全，还需对隧道反光环、隧道立面标记、立柱贴反光膜、轮廓标等安全设施进行完善设计[5]。

为加强隧道内的轮廓显示，确保车辆在隧道内的安全运行，在隧道内设置反光环，反光环采用L30mm 角钢为骨架，与隧道内壁采用膨胀螺栓进行连接，迎车面贴V类反光膜。反光环应按等间距进行设置，一般路段间距为200m，适当位置可加密，隧道进出洞口后20m 各设置1道。对隧道洞口重新设置立面标记，加强洞口的视线诱导。为加强提速路段的视觉诱导，采取对全线波形护栏立柱上贴反光膜的措施。反光膜采用红色、白色两种颜色组成，呈上下分布，每种颜色反光膜尺寸15cm×15cm；反光膜下缘距离地面高度为10cm，粘贴方向应与司机视线方向保持垂直；反光材料为V 类反光膜；反光膜设置间距每8m 设置一处，加减速车道及弯道路段等可视情适当加密。为加强视线诱导，采用在改造的混凝土护栏上设置轮廓标的措施。轮廓标采用LDS 线性轮廓标，距离路面高度为60cm，设置间距为12m。