基于法国规范的道路平面停车视距计算及研究
2020-06-04倪佳玮豆怀兵
倪佳玮 豆怀兵
(中交第一公路勘察设计研究院有限公司 西安 710064)
停车视距，即在同一车道上，后方车辆看到前方停止车辆后的停车距离[1]。相对于我国标准，法国标准对道路平面和纵断面指标的要求相对较低[2-4]，为了弥补平面和纵断面指标过低对行车安全性的影响，法国标准对道路平面停车视距的要求相对较高，对于停车视距不满足规范要求的路段，必须进行限速或路面加宽处理，以达到行车的安全性[5]。而法国规范《ICTAAL2000》为极大地满足行车快捷性和舒适性，对于一般路段不允许采取限速措施，对于地形较复杂的长大陡坡路段可以采取限速措施[6]。因此，一般情况下，采取加宽路面的措施以满足道路平面的停车视距要求，但过度的路面加宽又会造成工程费用的大幅上涨，因此，如何在合理范围内加宽路面以满足停车视距要求，是道路路线设计的主要控制点[7-8]。
雅杜高速公路是连接喀麦隆政治首都雅温得和经济首都杜阿拉的最便捷快速通道，路线全长195 km，设计速度110 km/h，由中国进出口银行贷款，是中国企业建设的中非地区第一条高速公路，项目全部采用法国标准进行设计。道路沿线地形复杂，圆曲线段落分布较多，对行车安全性具有较大的影响。为了消除行车的安全隐患，本文拟以法国规范为指导，计算分析雅杜高速圆曲线段落的停车视距，将真实值、要求值2个结果计算出后进行比对(法国标准规定，真实值必须不小于要求值)，以对停车视距不满足路段提出相应的改进措施。
1 规范要求停车视距计算
1.1 计算模型
法国规范中对道路平面视距要求值da给出了具体的计算方法，计算方法见式(1)。
(1)
式中：v为路线设计车速，m/s，本项目取30.556 m/s；g为重力加速度，取值9.81 m/s2；γ(v)为平均减速值,规范中规定为常数，不同设计速度时γv取值表见表1，本文取0.36；p为坡度的代数值，上坡数值为正，下坡数值为负，例如，坡度若为-2%，则p= -0.02；d′为汽车以设计速度行驶，2 s内行驶距离，m。
由式(1)可知，坡度代数值越小的路段，要求的视距越长。故在平面视距验算时，为了检验该平曲线内所有段落是否达到视距要求，统一取该路段内最大下坡纵坡p，平均减速值取值见表1。
表1 不同设计速度时取值表
1.2 计算结果
选取雅杜高速公路项目有代表性的圆曲线段落，采用式(1)计算得到典型段落停车视距要求值，计算结果见表2。
表2 典型段落停车视距要求值计算结果表
从表2可知：
1) 由于路线偏向不同，不同行驶方向的视距遮挡位置不一样。所以需要按照行驶方向，将视距要求值分为土路肩和中央分隔带分别验算。
2) 停车视距要求值的变量仅有设计速度v及路段坡度p，与平曲线半径无关，且在相同设计速度下视距要求值随坡度变化较小。
3) 相同设计速度，不同坡度下的停车视距要求值，基本在190～210 m这个小范围内。
2 真实停车视距计算
2.1 计算模型
真实停车视距是指后方车辆实际看到前方停止车辆后的停车距离，法国规范中规定的真实停车视距计算原理图见图1[9]。视距真实值d=d1+d2。
R-验算部位的圆曲线半径，m；e1,e2-行驶车辆观察点与被观察点距离曲线内侧遮挡物(如波形梁)的距离，m；d1,d2-观察点、被观察点分别与曲线内测遮挡物的距离，m；d-视距真实值，m。
图1 真实停车视距计算原理图
规范中规定，观察点应为轻型车司机眼睛的位置，距其车道右侧2.00 m。被观察点是汽车的2个尾灯，距车道右侧边缘的距离分别为1.00 m和2.50 m。
d1和d2的求解分别见式(2)和式(3)。
d12=(R+e1)2-R2
(2)
d22=(R+e2)2-R2
(3)
由图1可见，根据行驶方向，若为左偏平曲线，则内侧车道行驶车辆视距最短，若为右偏平曲线，则为外侧车道视距最短。
雅杜高速为双向4车道，标准横断面图见图2。
图2 雅杜高速标准横断面图(尺寸单位：cm)
2.2 计算结果
2.2.1 左偏曲线
若曲线为左偏曲线，则计算内侧车道行驶车辆的视距，根据法国规范：司机距离车道左侧边缘1.75 m。雅杜项目中，左侧路缘带宽度0.5 m，波形梁距离左侧路缘带0.25 m。
因此：
e1=1.75 m+0.50 m+0.25 m=2.5 m
在左偏曲线中，率先看到的是前车的右侧尾灯，所以这里被观察点取距离行车道右侧边缘1.00 m的位置，即距离行车道左侧2.75 m。
因此：
e2=2.75 m+0.50 m+0.25 m=3.50 m
2.2.2 右偏曲线
若曲线为右偏曲线，根据规范：司机眼睛距离车道右侧2.00 m，硬路肩宽度3.00 m，波形梁距硬路肩宽度0.25 m。
因此：
e1=2.00 m+3.00 m+0.25 m=5.25 m
根据规范要求，被观察点距离行车道右侧边缘为2.50 m。
因此：
e2=2.50 m+3.00 m+0.25 m=5.75 m
2.2.3 典型段落真实视距计算值
选取雅杜高速的典型圆曲线段落，将e1和e2值代入式(2)和式(3)中计算得到d1和d2值，再由d1和d2求和得到各段落的视距真实值d，典型段落真实视距计算结果表见表3。
表3 典型段落真实视距计算结果表
从表3可见：
1) 影响视距真实值的主要参数为平曲线半径R及行驶车辆观察点与曲线内侧遮挡物的距离e1、被观察点与曲线内侧遮挡物的距离e2，与设计车速v及坡度p无关。
2) 调整视距真实值，可以通过调整R或e1、e2的值实现。
3) 在R相同下，增大视距真实值只有增大e1、e2的值，e1、e2的变化对视距真实值结果影响很大。
3 结果分析
1) 对比表2和表3可见，若视距真实值比要求值小，从尽量不增加造价和设计施工便捷性上考虑，应优先通过调整坡度p与平曲线半径R来减小视距要求值或增大视距实际值d。
2) 若坡度p与半径R无法调整，则需通过增大e1、e2的值来增大视距真实值。增大e1、e2即对路面加宽。加宽位置为左侧路缘带内侧或硬路肩。加宽宽度可直接加入e1、e2中用于验算。
3) 由于相同路段右偏比左偏视距真实值大很多，在左右侧路面坡度相差不大或左侧坡度代数值较小的情况下，可只计算左偏视距，若左偏视距满足，则对面行车道视距自然满足，可减小计算工作量。
4) 相同设计速度下，停车视距要求值随坡度变化较小，基本在190～210 m之间，故设计人员在初拟路线方案时可以210 m为参考基准，在设计初期避免反复验算。当1个平面曲线内存在多个坡度且数值相差不大时，可只取代数值最小坡度计算为该平面曲线的标准值，不必逐个坡度计算。
5) 由于e1、e2的变化对视距真实值影响很大，计算e1、e2时，要结合现场情况，不可忽略遮挡物(护栏)距离左侧路缘带或硬路肩边缘的距离。若忽略该距离，计算出的视距真实值比真实情况偏小，将致使部分满足视距要求的圆曲线需要加宽处理，造成工程规模的加大。
6) 右偏曲线计算e1、e2时，计算时易忽略护栏位置，直接加上了土路肩及碎落台的宽度。在不设置护栏的挖方路段，这样计算是正确的，在设置护栏的填方路段则宽度只可计算至护栏处。
7) 相对于中国规范，根据不同设计速度对停车视距要求值的硬性规定(见表4)，法国规范的停车视距要求值需要通过计算得到。通过计算结果比对，中法规范对停车视距要求值取值差别不大。
表4 中国规范停车视距要求值
4 结语
相比我国设计标准，法国道路平面设计标准中对平面和纵断面的要求较低，当行车速度较快时较差的平纵面指标对行车安全性提出了很大挑战，为了弥补这一缺点，法国标准对道路平面视距指标提出了严格要求。本文计算结果表明，平面视距与平曲线半径R及行驶车辆观察点与曲线内侧遮挡物的距离e1、被观察点与曲线内侧遮挡物的距离e2，密切相关，在具体设计时应根据实际情况采取增大平曲线半径和路面加宽等措施，改善平面视距。
