基于行车安全的公路路线设计

肖烨

摘要 公路路线设计中，设计人员必须始终以行车安全作为第一标准。文章通过分析公路路线设计中行车安全的影响因素，包含了平纵设计、交叉设计、速度设计、曲线半径设计、视距设计、安保设计、景观设计、超高设计。以某公路工程为例，从直线、平曲线、线性组合三个层面优化，设计出合理的线性指标，旨在保证设计结果符合经济性和安全性的要求。

关键词 公路;路线设计;行车安全

中图分类号 U412.3 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2022）07-0044-03

0 引言

科学合理的公路路线规划能够为人们安全出行夯实基础，在公路路线设计环节中，设计人员必须结合现实情况，从地形选择、曲线长度控制、变坡点等多个方面着手，优化路线设计方案，最大限度地保障车辆行驶安全，有效降低交通事故的发生概率，减少风险隐患，确保车辆行驶顺畅无阻。

1 公路路线设计中行车安全的影响因素

1.1 平纵设计

公路平纵设计的重点就在于公路的线形设计，尤其是针对个别平面半径较小的陡坡区域设计来说，设计人员考虑因素不全面，设计方案不合理，容易发生交通安全事故。在平纵设计的过程中，设计人员还需要注意纵坡和公路平面线性的协调性，确保二者之间能够形成较好的线性关系。线性组合效果不佳，存在一定的风险隐患，也会大大增加交通事故的发生概率[1]。设计人员必须注意避免以下几点：

（1）曲线的顶、底部插入小半径曲线。

（2）将小半径圆曲线的起讫点设在或接近竖曲线的顶部和底部。

（3）竖曲线顶、底部和反向平曲线的拐点重合。

（4）出现驼峰、暗凸、跳跃、断背、折曲等使驾驶员视线中断的线形。

（5）在长直线上设置陡坡或长度短、半径小的竖曲线。

（6）急弯和陡坡的不利组合。

（7）小半径的竖曲线和缓和曲线的重合。

注意平、纵线形相互对应，且平曲线宜比竖曲线长，以此提高驾驶员驾驶的安全性。通过优化平纵组合的几何形，确保驾驶员的视野开阔、连续，达到降低交通事故发生概率的目的。

1.2 交叉设计

在公路路线设计中，一个难题便是交叉设计，常见于老路改扩建公路，原因是不同地区公路的延伸方向不一样，会出现错综复杂的平面交叉口，是发生交通事故最多的地方。在交叉区域中，遇到车流量多、障碍物多，或是交叉合流的冲突点多，安全风险隐患也大大增加。必须充分考虑影响因素，采取有效的优化方案尽可能地降低车辆之间的互相干扰程度，减少障碍物的存在，保障各个车辆能够平稳安全的驶过。结合实际选取交叉部位的主线以及被交路线平纵指标中的最高值，考虑视距的影响以及当地的车流量等因素，合理应用灯控、分隔、渠化等多种控制方法，尽可能减少交叉冲突点，确保车辆的行驶安全[2]。

1.3 速度设计

在公路路线设计中，还必须要考虑不同路段的车辆速度，在几何设计时相关参数包含了设计速度和运行速度。其中，运行速度是建立在公路几何线形设计基础之上的，需要综合公路建设标准及不同车型、车重、现场情况考虑，在设计速度无法满足路段，采用运行速度进行检验，以改善技术指标，必要时进行限速处理，同时采用必要的交通安全技术、管理措施。在限速路段适当区域做好安全标志，以此警示驾驶员。相关交通部门还要加大对不同路段车辆行驶速度的监控力度，对违规违法的车辆进行惩处，确保车辆行驶速度低于限制行驶速度。在速度设计中，需重点考虑以下几点：

（1）考虑公路路线的几何线形、行驶车辆重量、车辆形状、公路的地形、地质等，加大对现场的勘察力度，综合多种参数进行设计优化。

（2）构建公路运行速度的预估模型，应用软件对运行速度的规律进行规制，检验公路路线各个指标之间的相容性，进行虚拟实践，判断其是否满足设计标准。

（3）要考虑公路路线的沿路障碍物，在夜间不同的灯光状况以及周围环境等，从多个方案中选择最佳方案，为后续的路线设计做好铺垫。

1.4 曲线半径设计

设计公路路线曲线半径时，参照相关技术规范，采用大曲线半径，避免小曲线半径的转弯，减少车辆行驶中惯性造成的安全隐患。考虑车辆转弯过程中相关力学知识，结合车辆的质量、速度等优化曲线半径，针对计算结果得出极限半径，并确保公路路线的曲线半径应大于極限半径[3]。将大的曲线半径设置在直角转弯处时，限制车辆的重量和行驶速度，在必要的路段安装红绿灯，在路段旁边设置安全标识，以此降低车辆转弯时发生侧翻的概率，提高行驶安全性。

1.5 视距设计

视距主要是指驾驶员在行驶的过程中，肉眼能够看到的最远距离，其中还囊括了公路路标、障碍物、其他车辆、其他人员等，这些因素都影响驾驶员对周围环境的判断，若判断错误，则可能会造成交通事故。大部分的交通事故都是因为驾驶员没有注意到其他影响因素，或视距判断错误等造成的。在设计公路路线的时候，必须考虑纵断面上的凹凸曲线、平面上的暗弯等，对路线进行针对性优化。山区公路纵断面的起伏通常都较大，路线设计大多数存在曲折爬坡的情况，下坡路段对车辆的制动距离影响也较大，要通过设置安全标志等方法避免。

1.6 安保设计

设计人员须考虑安保设施对行车安全的影响程度，通过合理的安保设施设置，呈现信息来源，为驾驶员提供参考借鉴，有效规范驾驶员的操作行为，减少道路阻塞及交通事故的发生概率，推动公路顺畅运行。公路设计均会设置交通标志、标牌、标线、护栏、轮廓标、诱导标，高等级公路还会设置隔离栅、防眩设施等等，应注重对这些设施的合理定位和清晰设计。公路上的安全标志、标牌不清楚，标线模糊，诱导标参考性不强，防撞护栏等级不足，甚至缺乏安保设计，都会给交通安全带来极大的风险隐患。

1.7 景观设计

优质的景观设计提高驾驶员视觉和心情的舒适度，发挥绿色环保的功能，保障行驶安全，降低交通事故的发生概率。在设计公路路线的时候，要注重对路边景观的设计，通过开阔的景观设计，做好定期维护保养，延长景观的使用期限，提高行车安全性。景观设计不需要过于花哨，否则会造成驾驶员分心，增大交通事故发生几率，起到相反的影响[4]。

1.8 超高设计

超高设计也是公路路线设计中的重要内容，主要是指公路路面设计成向内且具有一定倾斜度、单向横坡的断面形式。超高设计的目的是避免车辆打滑情况的发生，或者是在转弯过程中产生的离心力引发安全隐患。需要在特殊的公路路段中，适当增加一些超高设计：

（1）公路的平曲线半径小于标准值，设置超高，按照相关设计规范，综合各项参数，结合公路周围的情况进行考虑分析，以此来确定超高值[5]。

（2）《公路路线设计规范》（JTG D20—2017）对不同的设计速度、路线最大纵坡都有明确要求。超高设计时，需要考虑路线纵坡与超高横坡所组成的合成坡度是否符合相应要求，若在平纵线形受限时，设计人员要全方面展开考虑，综合公路实际情况，采用合适的路线超高设计方案，发挥超高横坡度的应用价值，保障车辆行驶稳定性。

2 基于行车安全的公路路线设计

2.1 工程概况

某公路位于我国地势第二阶梯向第三阶梯的过渡地带，处于雪峰山东南麓，总体地势西高东低，地形受构造和岩石控制，山脊走向与构造线基本一致，呈北北东—南南西向，地形起伏大。区内地貌形态为低山丘陵地貌，全线海拔在188.721～786.245 m之间。初步拟定线路总长度为141 km，路线走廊带均以北东北北东向构造为主，南北向及北北西向构造次之。这类地质构造在自然力的强烈溶蚀作用下，促使区内灰岩岩体的岩溶发育和区内基岩裂隙水，特别是岩溶裂隙水发育，影响到路线走向的选择。公路沿线地质条件较差，时有发生崩塌、滑坡、塌陷等情况。在对该项目进行总体方案确定时，须加大对现场环境的调研勘察力度，综合多方面参考数据，充分分析调查资料，基于行车安全对公路路线进行设计。

2.2 公路路线设计的几何要素

2.2.1 直线

首先，在选择直线作为公路路线的时候，考虑到当地的自然因素，通过构建模型，录入各个地段的地形、地质、地物、景观等内容。考虑驾驶者的视觉感受和心理感受，从驾驶员的视角切入，保证路线设计的合理性。在设计高速公路时，直线的最大长度应低于设计速度的20倍（此处直线长度以m为单位，设计速度以km/h为单位）。采用超过20倍的设计速度设计直线路线时，要做好安全性的评价分析，结合运行速度，在公路两侧设置好安全标志及丰富的景观带，给驾驶员提供参考，有效避免驾驶员视觉疲劳。其次，公路的路形为两个圆曲线间径相连接时，适当延伸直线路线的长度，同向圆曲线间最小直线长度超出设计速度的6倍，反向曲线间最小直线长度超出设计速度的2倍（此处直线长度以m为单位，设计速度以km/h为单位）。因为地势等原因，条件受到限制，反向曲线间直线长度超出按设计速度行驶3 s的行程长度，同向曲线间直线长度超出设计速度的3倍，实现线性的连续性，为行车安全夯实基础[6]。两同向圆曲线间直线长度如果存在不足的情况，则选用回旋线将两同向圆曲线连接组合成为卵形曲线。

2.2.2 平曲线

（1）拟定最小长度。在公路路线设计中，设计人员应遵循连续、完整、均衡、协调的原则，对平面路线进行设计，充分考虑沿线地形、地质等影响因素，做好参考。依据《公路路线设计规范》的具体要求，保证回旋线、圆曲线、回旋线的长度比值为1∶1∶1，且三者都要处于同一个平曲线内。若无法达到这一比值，应使得数字比例无限接近。路线设计保证平曲线长度达到一般值。公路设计区域的地形条件特殊，受到条件限制可以选择平曲线长度最小值。

（2）直线、圆曲线、回旋线的组合。这一组合又可以细化为三种类型。其一，基本形。即路线的顺序设计按照直线——回旋线——圆曲线——回旋线。其二，S形。即选择了回旋曲线连接两个反向圆曲线，相邻的两个回旋线参数应该一样。若相邻两个回旋线的参数不一样，设计人员也需要将二者的比值控制在1.5以内，不能超出1.5。S形的组合模式对曲线半径也有一定的要求，曲线半径不能低于一般值或最小值。计算得知曲线半径接近极限最小值时，则不应该选用S形组合模式，应考虑其他路线设计方法。其三，卵形。即用一个回旋线连接两个同向圆曲线组合得到，这一平曲线组合呈卵状。在该设计方法中，能够解决单曲线在复杂地形下不易布设的问题，但是对回旋线的参数有严格要求，必须保证两个同向圆曲线的半径比值在0.2～0.8之间，并且曲线半径的1/2不超过回旋线参数，回旋线参数不超过曲线半径。

2.2.3 路线线形组合建议

在公路路线设计中，为了满足技术层面的相关要求，设计人员可以采用高标准路线平面线形设计，这也是最佳的设计方案。由于公路建设项目所处地势起伏较大，且地质条件复杂，周围环境影响因素多，依高标准的路线平面线形设计无法满足多方面要求，必须要切山填谷或深挖高填落实设计方案，不仅增加建设成本，提高建设难度，延长建设周期，还会影响自然环境。设计人员不单纯的追求高标准，从安全、舒适的角度着手，减少土方开挖量及公路建设对自然环境的影响，促使组合线形和周围地质地勢的相互协调。

在该项目设计中，采用线形指标为：设计2处平曲线最小半径1 120 m（满足最小行车视距要求），将平曲线半径和地形结合起来，得知大部分采用值处于1 120～2 500 m，全线平曲线总长96.8 km。具体线形指标采用情况如表1所示。

3 结语

公路路线设计是保证行车安全的关键因素，应充分考虑多种影响因素，结合现场地形地貌、勘察报告、环境、气候特点、车辆重量等，采用先进的设计理念，选择最佳的路线设计方案，减少交通事故的发生。在该案例设计中，平面线性指标的采用情况设计为：56个半径区间在1 120～1 500 m，21个半径区间在1 500～2 000 m，6个半径区间在2 000～2 500 m，8个半径区间超出2 500 m，设计结果满足行车安全要求。

参考文献

[1]李振海. 公路路线设计原则及注意要点[J]. 黑龙江交通科技， 2021（11）： 45+47.

[2]王文国. 公路路线设计思路及选线方法研究[J]. 黑龙江交通科技， 2021（8）： 44-45.

[3]赵品. 公路路线设计的常见问题与设计要点分析[J]. 交通世界， 2021（18）： 112-113.

[4]冶子龙. 公路路线设计中存在的问题及措施分析[J]. 黑龙江交通科技， 2021（5）： 41-42.

[5]艾力江·依布拉音. 高速公路路线总体线形设计与行车安全分析[J]. 交通世界， 2021（11）： 22-23.

[6]方国华. 公路路线设计中一体化与可视化技术的应用[J]. 交通世界， 2020（22）： 42-43.