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浅议高速公路选线设计

日期: 2016-09-07
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      【摘 要】高速公路路线设计影响行车的安全性和舒适度,是高速公路设计的主要部分。本文主要论述了路线设计的重要性、相关设计规范以及路线设置的重点。

 近年来,我国高速公路网快速发展,高速公路交通的安全性问题也日益凸显。影响高速公路系统的安全性的因素中,公路设计中存在的一些问题是引发交通问题的一个关键性因素,高速公路普遍发生的交通事故类型表明了这一点。高速公路设计的主要部分是公路路线设计,它影响行车的安全性和舒适度。

  1.路线设计的重要性
  一般情况下,路线设计分为平面、纵断面和横断面三部分。长期以来,我国修筑的公路多为低等级公路,实践经验较多,精细核算过低等级公路的各项参数。但是修建高速公路的实践经验还不够,各项参数和现行标准的路线划分都是参照国外的数据,没有形成符合我国国情的高速公路标准体系。公路设计应该遵循交通工程学的新理论概念,根据车速和汽率的发展设计几何路线,形成符合我国国情的公路规范和标准,不仅提高了高速公路的社会性还提高了经济性。
  公路总体设计的关键是路线设计,尤其是高速公路,路线的设计直接影响公路的桥隧、路基、路面、人工构造物等的设计。如果路线设计不合理,各处局部设计再好也要作废。同时,公路建成以后进行路线更改是非常困难的,特别是高速公路的路线,一经建成就会影响整条线路的社会效益和经济效益。因此,很多国家把公路路线当作公路的生命,它影响着汽车的安全性、舒适度、经济性和公路的通行能力,有着决定性的影响和作用。传统的概念中,设计公路路线就是设计公路的几何线条。比如,平面设计就是根据相关的平面技术标准确定平面的几何尺寸,纵断面设计就是根据相关的纵断面设计标准确定纵断面的尺寸。确定几何线条的尺寸的关键就是正确运用相关技术标准,定好了尺寸,路线设计就完成了。公路交通运输和汽车工业的迅速发展提高了公路的行车速度,增加了交通量,频繁出现交通事故。公路路线的设计已经不单单是几何尺寸的确定,还应该综合考虑汽车行驶力学、驾驶员的生理和心理条件、乘客的舒适度、环境的保护、自然条件的平衡等。
  2.路线设计规范
  路线设计规范符合性工作的着手点是平面、纵断面和横断面。规范符合性检查是从运行速度展开的,而安全性评价检查只是针对对道路安全有重要影响的因素。如按3s行程定最小缓和曲线长度,若某处的设计速度为80km/h,缓和曲线长度为80m,预测运行速度为100km/h,取设计速度计算时,缓和曲线长符合要求,但是取运行速度计算则不符合要求。
  平面设计的规范要求主要有以下几个方面:①直线不能过长,否则会使驾驶员增加疲劳感、分散注意力、行车单调乏味,无法准确目测车距,造成行车安全隐患;②同向曲线之间夹着一段长度较短的直线时称为断背曲线,这类曲线容易形成两段曲线反向弯曲的错觉,驾驶员经常判断失误;如果反向曲线之间夹着的直线长度太短,如果有加宽、超高,将不能顺利实现过渡,不利于行车安全;③卵形曲线中相邻曲线的半径之比宜为0.2~0.8,S形曲线宜为1~1/3,连续路段的多个曲线的半径布置应该按照由小到大逐增或由大到小逐减的原则,且半径比应小于1.5,才可以保证曲率的均衡变化;④按3s行程定最小缓和曲线长度;⑤小转角(7°~10°)对应的圆曲线半径要大,否则会出现扭折,视觉上容易造成曲率过大的错觉;⑥平曲线长度最小为170m,如果转角小于7°,平曲线最小长度应为1200/(转角)。
  纵断面设计的规范要求主要有以下几个方面:①路线的最大纵坡不能超过规范规定的最大值;②同一坡度的坡长不能超过规范规定的最大值;③一般情况下,竖曲线半径不宜小于规范规定的最小曲线半径;④路堑地段的纵坡应该大于3%,否则会影响路面排水,影响交通安全;⑤路堤部分的填方过高会增加路侧的危险性。
  横断面设计的重点包括路基横断面宽度、紧急停车带、避险车道及爬坡车道。从运行速度、车辆横向偏移及通行能力等方面考虑,相关规范规定,车行道宽度最小为3.75m,路缘宽度最小为0.5m,硬路肩宽度宜为3m。一般,紧急停车带设置在爬坡车道,审查紧急停车带主要是审查其宽度、渐变段和紧急停车带的间距等。因为高速公路的硬路肩宽度一般都不小于2.5m,无需设置紧急停车带。评价避险车道除了要按照规范进行检查外,还应该考虑是否要设置避险车道。是否设置爬坡车道取决于通行能力和行车速度的关系,如果通行能力或行车速度降低则应该考虑设置爬坡车道。
  3.路线设计重点
  (1)曲线半径。通过运行速度的最大值计算出满足要求的平曲线半径的最大值,评价平曲线半径时可以只评价半径小于最大值的平曲线,提高评价效率。
  (2)视距。视距包括中央分隔带视距和路侧视距,小半径处的中央分隔带经常难以保证内侧车道的视距足够,所以要降低中间带绿化植物高度和设置限速标志改善视距。
  小客车的停车视距是以特定的速度行驶时,驾驶员能够对前方的障碍物作出反应并安全停车的最短距离。采用《公路项目安全性评价指南》中提供的公式计算小客车停车视距,其中速度是路段运行速度。根据停车视距计算出各个曲线半径所需要的横净距(视距曲线与行车轨迹线之间的距离)。根据小客车的视高和所设计道路的横断面计算出道路的实际横净距,与横净距的设计值进行比较,判断小客车视距是否符合要求。
  货车与小汽车相比,影响视距的因素比较多,如轴间不均匀荷载、空车制动性能差、道路曲率影响、铰接货车刹车不灵等。虽然载重车驾驶员的视点高,看的远,并且车型速度慢,但是都无法弥补货车不良的制动性能。如果侧向视距受限制,视点高的优势也会丧失。因此,不需要单独计算货车所需视距。采用《公路项目安全性评价指南》中提供的公式计算货车停车视距,评价采用横净距的方法。
  (3)合成坡度。按《公路项目安全性评价指南》中提供的方法评价合成坡度。实际中,最大的超高横坡度和最大的纵坡坡度都取极限值时的合成坡度满足规范要求时,高速公路整条线路都会满足合成坡度的要求。
  (4)横向力。车辆在曲线上行驶时会出现横向力,它是由超高和横向力系数共同承担的。根据最大横向力系数和最大超高值求出极限最小曲线半径。对于曲线半径达标的曲线以及一定的设计速度,横向力系数和超高之间应当有一定的分配方式,即应用的超高率和横向摩阻系数之间有着一定的逻辑关系。根据曲线半径适当比例分配,可以计算出任意曲线半径的横向力系数值和横坡值。
  4.路线设计综合考虑
  综合考虑高速公路的设计,主要考虑一下几个方面:①能不能实现安全的平包竖;②小半径竖曲线的半径是不是平曲线半径的10~20倍,能不能实现竖曲线和平曲线的平衡;③缓和曲线与小半径竖曲线有没有重叠。设计过程中还会分析其它方面,如大纵坡、长直线、短直线、高填方、小竖曲线半径、曲线过渡、小转角、小半径等。
  5.结束语
  路线设计的规范是统一的,但是面对不同的地理环境,设计人员应因地制宜,设计出适应于地理环境的路线。高速公路设计不应该只墨守规范,针对一些设计难点时,应该在规范规定的范围内敢于创新,提出新颖的设计方案。在重视路线设计的同时也应该注重公路建设对沿线环境的影响,在路线设计的时候要考虑与环境相协调性,将公路融入到大自然中,实现区域经济的可持续发展。
  【参考文献】
  [1]公路工程技术标准(JTGB01-2003)[S].
  [2]公路项目安全性评价指南(JTC-TB05-2004)[S].
  [3]公路路线设计规范(JTJ001-94)[S].

          原文地址:http://www.xzbu.com/8/view-3308486.htm


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发布时间: 2018 - 09 - 27
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