探讨市政道路的路线线形设计要点
2020-01-13黄剑飞汪开源
黄剑飞,汪开源
(贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司,贵州 贵阳 550081)
1 设计车速
它在道路几何线形中是一个重要依据,指的是在天气状况良好且交通密度相对较低情况下可以保持安全、平稳驾驶的最高时速。在道路设计中,需要为车辆预留一定缓冲距离。具体的设计车速,对转弯半径、超高及行车视距都有重要作用,同时和道路的纵坡、横断面与侧向净宽具有密切的关系。大城市中,人口超过200万人时,快速路设计车速取80 km/h,主干路取60 km/h,次干路取40 km/h,支路取30 km/h;人口在50~200万人范围内时,快速路设计车速取60~80 km/h,主干路取40~60 km/h,次干路取40 km/h,支路取30 km/h。中等规模城市中,主、次干路设计车速均取40 km/h,支路取30 km/h。小城市中,干路设计车速取40 km/h,支路取20 km/h。
2 平曲线
2.1 直线
直线段是道路中数量最多也是最简单的,它主要具有以下特点:距离最短,且路线便捷;方向明确,车辆行驶中受力最为简单,驾驶容易;工程上的测设与施工都比较容易。然而,如果直线段过长,将使驾驶者产生疲倦与懈怠,为尽快驶出习惯加速通过,超车较多,易引发交通事故,另外,直线和地形之间的协调难度还很大。
直线段长度在设计中应有限制,避免驾驶者产生疲倦,同时在直选段的两侧还应设置景观,以缓解单调和枯燥。在我国,若采用120 km/h的设计车速,则直线段长度不能超过2.4 km。对于市政道路,设计车速在20~80 km/h范围内,对应的直线段最大长度为0.4~1.6 km。
2.2 圆曲线
如前所述,直线段的长度必须施加限制,在这种情况下就需要用到圆弧曲线对直线段进行连接,同时于切点相连,使线形保持平顺。圆曲线的半径和长度,根据汽车在转弯时的行驶特点,并结合相关要求来确定。
2.3 缓和曲线
车辆从直线段驶入圆曲线段,或从圆曲线段进入到直线段的过程中,它的运动轨迹为一条曲线,但这条曲线的曲率不断变化,特别是在快速路和其它不同等级的道路相衔接时,车辆有很大几率从原车道驶出,进入另一条长度相对较大的轨迹,即过渡性轨迹,这条轨迹线就是缓和曲线。它的位置一般为直线段和圆曲线段之间,起、终点分别和直线段、圆曲线段相切。
缓和曲线主要具有以下作用:第一,使曲率发生连续变化,确保车辆保持在原车道内行驶;第二,使离心加速稳定变化,保证行车的舒适度;第三,使超高横坡度稳定变化,保证行车的平稳性;第四,使直线段和圆曲线段之间的衔接配合得当,保证线形整体美观性。
为充分发挥以上作用,设计中应注意缓和曲线长度必须足够,且曲线形式合理,另外,在平面线形衔接过程中,两条相邻的曲线不能存在太大的悬殊,否则会威胁到行车安全,引起交通安全事故。
3 离心力
从力学角度讲,离心力属于惯性,车辆在行动过程中必然受到惯性,如车辆加速时,车里的人会向后仰;车辆减速或刹车时,车里的人会向前倾。而车辆转弯时,同样会受到惯性,即向左转弯时,车向右倾斜,向右转弯时,车向左倾斜。
根据计算公式,离心力主要与车辆自重、行驶速度与转弯半径三个因素有关。其中,车辆自重为特定值,为减小离心力,转弯时应降低车速,并增加转弯的半径。车辆于平面曲线段进行转弯时,所受离心力因转弯的变化而明显改变,即当车速较快、转弯半径较大时,离心力越大。
基于此,为保证行车安全,避免车辆在转弯时因离心力过大而侧翻,需在设计中采取有效措施来减小离心力,现在主要采用下列几种方法:
(1)对转弯处路段进行设计时,应做到外高内低,设置一定倾斜度,以免转弯过程中车向外滑,但要注意倾斜度不可太大。
(2)增加转弯半径,在坡度相对较缓且路面宽度大的路段,车辆进入弯道时宜靠内行驶,从弯道中驶出时宜靠外行驶。这样一来,能起到延缓弯度的作用,避免产生较大离心力。
(3)车辆准备转弯时应减慢车速,必要时可在转弯口处设置反射镜,使驾驶员确认前方路况,以做好准备。
4 行车视距
行车视距,即车辆行驶过程中,发生障碍时,可立即采取措施,避免事故发生需要的最短距离,它包含三个内容,分别为停车、会车与超车视距。
车辆行驶中,以下三种情况会看不到前方存在的障碍:转弯时与竖向的凹凸曲线。车辆于平曲线段转弯的过程中,由于无法看到前方存在的障碍,所以在路口处要设置反射镜,使驾驶员确认路况。
4.1 停车视距
指的是当驾驶员看到前方障碍以后,可立即采取措施进行制动并停下的最短距离,它由三个部分组成,即反应距离、制动距离与安全距离。其中,反应距离是指人的反应需要一段时间,此时车辆行驶的距离即为反应距离;制动距离是指驾驶员采取制动措施后车辆由于惯性不能立即停止,由此向前行驶的距离;安全距离即障碍和车辆停止后保持的最短距离,一般为5~10 m。
4.2 会车视距
指的是在相同车道上以不同方向行驶的车辆相遇,从发现对方开始算起,到同时进行制动使车辆安全停下对应的最短距离。在当前的设计工作中,一般将会车视距取停车视距的两倍。
4.3 超车视距
指的是车辆安全超过前车需要的最短通视距离,它主要由四个阶段过程,第一阶段为加速行驶距离;第二阶段为在对向车道行驶的距离;第三阶段为超过前车行驶的距离;第四阶段为在完全超过前车行驶的距离。
5 编制里程桩
待道路上的直线段与曲线段都已确定之后,方可从路线的起点开始,以20 m、50 m和100 m的间隔距离沿道路前进的方向按照顺序进行里程桩的编制,另外,在曲线的起终点、中点和桥涵及交叉口处还要设置特征点。
6 确定道路红线
道路红线即道路的用地红线,在城市用地中为边界线。道路规划设计中,红线为路幅边界线,它的主要作用是分开道路与其它建设的用地。