浅谈视距加宽计算方法在高等级公路设计中的应用

王 聪

(苏交科集团股份有限公司四川分公司 成都市 610073)

《公路项目安全性评价规范》[1]JTG B05—2015(下称：公路评价规范)对运行速度协调性及视距评价采用v85，而《公路路线设计规范》[2]JTG D20—2017(下称：路线设计规范)对视距计算采用的是路面行驶速度(潮湿路面)。路线设计规范中采用的行驶速度的前提条件是在路面潮湿情况下车辆行车速度和轮胎摩擦系数取值进行计算，该行驶速度大大低于公路设计速度。从公路路线设计者角度出发、以小客车为主要车型的高等级公路为研究对象，介绍高等级公路视距加宽计算方法在高等级公路设计中的应用。

1 停车视距

高等级公路主要针对高速公路、一级公路，平面视距一般根据《公路路线设计规范》[2]JTG D20—2017采用停车视距。停车视距由两部分组成：驾驶者在反应时间内行驶的距离；开始制动到刹车停止所行驶的距离，即为制动距离。

式中：f1为纵向摩阻系数，依车速及路面状况而定；v为路面潮湿状态下的行驶速度。

在公路路线设计过程中，通常根据圆曲线半径、速度计算汽车在运行过程中所需要的横净距，对比公路标准横断面中既有的横净距，如果理论计算的需求横净距大于既有的横净距，公路就需要改变横断面布局或者加宽路面，使调整后的既有横净距满足理论计算需求。

随着汽车安全性能的逐步提高，驾驶者信心上升，行车速度快，高等级公路潮湿路面或积水条件下车辆行驶速度大多数超越了路线设计规范中代入计算采用的路面行驶速度(潮湿路面)，存在不安全隐患。在大量的公路路线设计实践中如果按行驶速度(潮湿路面)代入公式计算停车视距偏不安全，将v85代入公式计算停车视距是否可行？这是一个值得研究的问题。

2 速度建议值

在项目路线设计过程中，高等级公路均会对路线进行运行速度模拟和计算，用于检验路段行车速度与设计速度的符合性、相邻路段速度协调性。从安全驾驶的角度考虑，计算停车视距应考虑三个速度：行驶速度(潮湿路面)、设计速度、运行速度v85。

按公路路线规范和公路评价规范要求，小客车v85与设计速度差值≤20km/h，相邻路段速度差≤20km/h[1]；若不满足，应调整路线平纵设计，使其满足运行速度的要求。例如：某高速公路，设计速度100km/h(按路线规范7.9.1条文说明：行驶速度85km/h计算，潮湿路面摩擦系数0.3)，停车视距为160m；若将设计速度100km/h代入计算，对应的潮湿路面摩擦系数是0.29，停车视距为205.2m，比原规范值将增加45.2m。对于这种情况下，如果实际营运阶段速度为100km/h，当路面潮湿情况下，车辆运行速度大于85km/h行驶，平面视距将得不到满足。通常情况下，设计速度、运行速度v85大于潮湿路面行驶速度规范值，从公路运营安全角度考虑，设计者应采用设计速度或者运行速度v85代入计算停车视距将更为安全。

在平原微丘区，高等级公路路线指标相对较高，运行速度v85大多数情况下大于设计速度，小客车运行速度较高，超车频繁；计算停车视距时，建议采用运行速度v85代入计算。在山岭重丘区，高等级公路路线指标相对较低，桥隧比相对较高，曲线范围内平面视距加宽对桥梁、隧道设计、施工难度增加较多且条件困难段设计限速值较为严格，因此建议采用设计速度代入计算。

计算平面视距行驶速度推荐采用如下公式：

式中：v1为运行速度v85；v2为设计速度。

(1)

3 停车视距纵坡修正

根据停车视距计算公式，参数中除了速度影响就是公路的纵坡。路线规范对停车视距考虑纵坡为0%。高等级公路设计速度60km/h、80km/h、100km/h、120km/h，其对应的最大纵坡6%、5%、4%、3%。按最不利工况组合考虑，一级公路、设计速度60km/h(按路线规范7.9.1条文说明：行驶速度54km/h计算，潮湿路面摩擦系数0.33)[2]，停车视距规范值为75m(计算值73.2m)；imax=6%下坡情况下若考虑纵坡的计算值应为80m，较规范值增加5m。根据计算，纵坡对停车视距的影响相对较小，在实际设计过程中可以不考虑。如果考虑纵坡修正，理论计算公式如下所示。

(2)

4 横净距计算

以高等级公路路线线形为主要研究对象进行研究。在确定了停车视距后，就可以根据公路线性的几何关系，计算汽车在运行过程中所需要的横净距。由于高等级公路线形指标高，圆曲线长度较长，一般大于停车视距；而低等级公路公路线形指标较低，圆曲线长度相对较短，圆曲线长度容易出现小于停车视距的情况。低等级道路线形变化情况更加多样，但低等级公路上汽车行驶速度较低、汽车制动距离短，对于视距问题的解决方案与高等级公路解决方案有较大不同，低等级公路多采用路堑侧挖方视距加宽和增设凸透镜的方式解决视距不良问题，较少采用加宽路面的解决措施；由于低等级公路没有中央分隔带，也没有中央分隔带缩窄的基础条件。以下几何关系适用于绝大多数高等级公路，对于圆曲线长度小于停车视距的特殊情况需要单独研究计算。

图1 圆曲线横净距几何关系

(3)

(4)

式(3)为三角函数按泰勒级数展开式[3]，式(4)中Z为视点需求的横净距，S为修正后停车视距，见式(1)或者式(2)，R为圆曲线半径。

5 横净距加宽值计算

根据式(4)得到未加宽前公路的计算横净距，对比公路未加宽前公路既有横净距，可以进一步计算得到视距加宽值大小。

(1)公路内侧(中央分隔带侧)路缘带加宽值△b1(图2)

内侧车道驾驶者行车时视点位置距离路缘带的平面距离为1.5m，竖向距路面高度为1.2m。未加宽前公路既有横净距B=b+C+1.5，b为内侧路缘带宽度,C建筑界限余宽，视点距内侧路缘带边缘1.5m。B≥Z，不加宽；B

图2 中央分隔带护栏视距加宽方式

根据规范对视距的定义，视点所看到的路面目标物高度为0，而中央分隔带的台阶高度一般在10～15cm，该台阶会遮挡远处很小的一部分，不能严格意义上保证远方视线空间内的部分路面不被台阶所遮挡。如果严格意义上进行限制，建筑余宽C将不能计入既有横净距，未加宽前公路既有横净距应修改为B=b+1.5，内侧路缘带加宽值应修改为△b1=Z-B-△b2。

由于高等级公路路线线形需要满足视距要求，对圆曲线半径的取值要求相对较大，既有横净距容易不满足要求；而高速运行的车流下主要避让的是突发情况下的人或者车辆，而主要目标障碍物体高度远大于中央分隔带台阶高度，设计过程中建议可以根据实际情况论证是否将C值纳入既有横净距。

(2)公路外侧(路堑边坡侧)既有横净距及加宽值△B′(图3)

外侧车道驾驶者行车时视点位置距硬路肩边缘的平面距离为1.5m，竖向距路面顶面高度为1.2m。公路既有横净距B′=B1+B2+B3+B4+B5+B6(B1：视点平距1.5m；B2：硬路肩宽度；B3：土路肩宽度；B4:边沟宽度；B5:碎落台宽度；B6：边坡宽度)。B′≥Z，不加宽；B′

图3 路堑边坡视距加宽方式

6 视距不足的加宽措施及相关建议

在高等级公路设计中，部分设计者忽略了中央分隔带和路堑边坡侧横净距计算验证，横净距不足将直接导致平面视距不足而引发交通事故。部分设计者在雨水充沛地区进行高速公路路堑边坡设计中选用灌木进行边坡绿化，很多高速公路通车数年后，边坡由于灌木生长旺盛阻挡了视线，非常容易引发交通事故。从设计者角度建议在高等级公路设计过程中，应加强横净距计算验证，避免安全风险。视距不足的加宽具体措施如下：

(1)当公路内侧(中央分隔带侧)既有横净距不满足视距计算要求时，可考虑缩小中央分隔带宽度、增加内侧路缘带宽度两种方式完成视距加宽，保证内侧横净距，解决内侧视距不足问题。

(2)当公路外侧(路堑边坡侧)既有横净距不满足视距计算要求时，可考虑通过增加外侧车道路面宽度、增加碎落台宽度、视点安全高度处(岩质边坡1.1m、土质边坡0.9m)设置视距平台三种方式完成外侧视距加宽，保证外侧横净距，解决外侧视距不足问题。