李贵冲
中交远洲交通科技集团有限公司
摘 要：对高速公路停车视距的含义和计算方法进行了介绍。重点研究了在圆曲线长度大于停车视距的情况下。通过停车视距和横净距的计算。得出满足停车视距要求的平曲线最小半径。提出设计时的线形控制指标。通过项目实例揭示停车视距和平曲线半径之间的关系。提出了相应视距的保证措施。以提高高速公路运营的安全性。
关键词：停车视距;设计速度;平曲线;竖曲线;半径;
视距是影响高速公路运营安全的重要指标之一。视距包括停车视距。会车视距。超车视距等。主要针对高速公路分析停车视距。是因为高速公路设有中央分隔带。同向为两车道或两车道以上。车辆都是分方向。分车道行驶的。不存在会车和超车问题。
1 指标分析计算
1.1 停车视距的定义
通俗地讲。停车视距就是驾驶员发现前方路段的障碍物或危险物后。能够及时采取制动措施。直到车辆停止的距离。公路路线设计规范中所说的停车视距由两部分组成:
(1)驾驶者在反应时间内行驶的距离。
(2)开始制动到刹车停止所行驶的距离。即制动距离。
另外。应增加安全距离5～10m[1]。
1.2 停车视距计算方法
公路路线设计规范中根据式(1)[1]:
式中:f1为纵向摩阻系数。依车速及路面状况而定;t为驾驶者反应时间。取2.5s(判断时间1.5s。运行时间1.0s);v为行驶速度。当设计速度为80～120km/h时。设计速度的85%;当设计速度为40～60km/h时。设计速度的90%;当设计速度为20～30km/h时。设计速度的100%;g为重力加速度。9.80m/s2。
以上公式规范中没有说明v和g的取值。计算时需注意。不考虑纵坡影响的情况下。根据式(1)进行了计算。得出了潮湿状态下的停车视距值。见表1。
表1 潮湿状态下的停车视距[1] 下载原图
制动停车距离随纵坡不同而变化。表列计算值采用纵坡为零时的平坦路面求得。理论上下坡路段是危险的。上坡则比较有保障。对于高速公路。一级公路以及大型车比例高的二。三级公路下坡段。应采用下坡段货车停车视距对相关路段进行检验[1]。规范中有对应的下坡段货车停车视距数值。因为针对高速公路。这里只选取了时速80～120km/h部分的数值。见表2。
表2 下坡路段货车停车视距[1] 下载原图
m
1.3 横净距和停车视距对应的平曲线半径的计算
公路路线设计规范中只给定了停车视距。但是没有给出停车视距对应的平曲线半径。在平面设计的时候按规范中的圆曲线半径一般值和最小值控制。是否能满足停车视距的要求。需要先计算出停车视距对应的圆曲线半径。
对于有中分带的高速公路。无论在右侧行车道还是在左侧行车道行驶。都存在停车视距问题。但由于高速公路右侧设置有硬路肩。左侧路缘带宽度都远小于右侧硬路肩的宽度。高速公路中央分隔带位置设置有绿化和防眩板。对视线有遮挡。所以对停车视距来说最不利的位置为左侧车道。即平曲线内侧车道。为了便于计算。假定圆曲线长度均大于停车视距的长度。见图1。
图1 左侧行车道停车视距示意图 下载原图
图1中S为停车视距。HS为左侧行车道中心线至护栏边缘的距离。R为左侧行车道中心线的圆曲线半径。
平曲线段最大横净距计算公式[2]见式(2):
满足视距要求的平曲线最小半径见式(3):
式中:R停为停车视距对应的的设计平曲线半径;S为停车视距;H为横净距;L1为行车道宽度;L2为中央分隔带宽度;L3为左侧路缘带宽度。
从以上的公式可知。停车视距和平曲线半径成正比关系。平曲线半径越大。停车视距也越大。但是并不是越大越好。在地形。地质复杂路段。不合理的大半径平曲线。会增加工程造价和施工难度。合理的平曲线半径。是在满足停车视距的情况下。结合工程造价和工程难度。合理选用。
在计算横净距的时候。视点位置值得注意。与实际上驾驶者的位置不太一样。规范中规定的视点位置为计算车道宽度的1/2处。
因为高速公路的路基段。桥梁段。隧道段断面有部分差异。计算车道的横净距H也不同。为了简化计算。下面用路基段各种状态下的停车视距来计算平曲线半径。假设内侧行车道中心线至护栏的距离为2.5m。内侧行车道宽度3.75m。中央分隔带2m。左侧路缘带0.75m。根据假设条件得到的计算结果见表3。
表3 停车视距对应圆曲线半径表 下载原图
从计算结果看。停车视距对应的平曲线半径均大于规范中的最小圆曲线半径一般值。小于规范不设超高圆曲线半径;纵坡越大停车视距对应的平曲线半径越大。设计的时候在小半径的平曲线上不要设置陡坡。这样会造成停车视距不满足要求。对应不得已采用较陡的纵坡时。需要进行停车视距检验。
2 视距检验及保证停车视距的方法
2.1 视距检验
公路路线规范中规定:路线设计应对采用较低几何指标。线形组合复杂。中间带设置护栏或防眩设施。路侧设有高边坡或构造物。公路两侧各类出入口。平面交叉。隧道等各种可能存在视距不良的路段和区域。进行视距检验。不符合对应的视距要求时。应采取相应的技术和工程措施予以改善[1]。对于高速公路还应采用货车的停车视距进行检验。
视距检验对于客车和货车的视点位置。视点高度。障碍物的高度公路路线设计规范中均给出规定。视距检验需要按照规定采用。
2.2 保证停车视距的方法
由于不同路段的视距要求不同。视距的检验和改善措施也存在差异。首先是加大平曲线的半径。比如在互通立交。服务区。停车区。隧道进出口。连续下坡末端等路段。这是解决视距问题的最直接。最根本。最有效的办法。但是圆曲线半径增大会增加工程造价。在山岭重丘区尤其明显。设计时需要多方案比选。合理把握线形指标和经济的平衡点;其次是消除阻挡视线的物体。比如对遮挡视线的路基边坡。护栏。防眩设施。建筑物。构筑物。可采用开挖视距平台(见图2)。移动护栏和防眩设施的位置。拆除建筑物。构筑物等措施;再就是通过加宽路面。移画标线的方法。增大横净距。以达到增加停车视距的目的。对应条件受限。不便采用以上措施公路各类出入口。可考虑优化出入口位置。局部加宽路肩等措施。
图2 开挖视距平台示意图[2] 下载原图
3 项目实例
某项目位于山岭重丘区。全线采用双向四车道高速公路标准建设。设计速度80km/h。路基宽度24.5m。中央分隔带2m。行车道2×3.75m。硬路肩2.5m。左侧路缘带0.5m。中央分隔带护栏宽度60.6cm。路面横坡2%。路基标准横断面图详见图3。
图3 路基标准横断面图 下载原图
项目区域在四川盆地与云贵高原之间过渡带。路线总体走向由北向南。自四川盆地中部丘陵区向盆地南缘过渡至低山。中低山。中山区。
项目区地貌分为:丘陵地貌。低山地貌。低中山地貌;出露的地层主要有古生界志留系。二叠系。中生界三叠系。侏罗系和第四系地层;不良地质类型主要为:软弱地基。边坡差异风化碎裂。顺层边坡。岩溶。滑坡。隧道瓦斯。采空区。崩塌及危岩体。
为了减少大填大挖。绕避不良地质。结合本项目车流量相对较小的情况。从工程造价的角度考虑。设计时线形指标采用的较低。起初设计时按规范中的圆曲线一般值(R=400)控制。平面圆曲线半径最小值采用了R=450m。
根据项目概况可知本项目为设计速度80km/h的高速公路。停车视距采用S=110m。因为本项目中央分隔带只设计一道护栏。根据路基标准横断面图计算得到。内侧车道横净距H=3.75/2+0.5+(1-0.303)=3.072m。外侧横净距H=2.5+3.75/2=4.375m。对内侧车道横净距和外侧车道横净距进行比较。结果表明内侧车道为停车视距最不利位置。证明文中论述最不利车道的结论是正确的。
内侧车道其他位置参数L1=3.75m。L2=2m。L3=0.5m。使用公式(3)计算进行计算的结果和规范圆曲线半径一般值和最小值对比见表4。
表4时速80km/h时客车停车视距
对应的平曲线半径对比表对应的平曲线半径对比表 下载原图
经过表4对比发现。设计采用的平曲线半径最小值R=450m。满足路线设计规范一般值的规定。但不满足停车视距。需要调整平曲线半径。以满足停车视距的要求。结合下坡段货车停车视距和超高要求。最终本项目设计平曲线最小值采用了R=710m。
所以规范中明确:在平。纵等主要几何指标满足对应标准。规范指标要求的情况下。仍可能存在视距(不足)的情况。因此。对于各类可能存在视距不良的路段和位置。均应进行对应的视距检验[1]。对于高速公路还应采用货车的停车视距进行检验。
根据本项目内侧车道横净距H=3.072m。L1=3.75m。L2=2m。L3=0.5m等参数。结合表2中的货车停车视距。使用公式(3)对下坡路段货车停车视距对应的圆曲线半径进行了计算。计算结果见表5。
表5 实例项目下坡路段货车停车视距对应的圆曲线半径计算表 下载原图
本项目最终设计的圆曲线半径R小于800m的共有12处:其中710m/1处。720m/9处。730m/1处。750m/1处。该12处平曲线位置纵坡均小于4%。经核查均大于下坡路段货车停车视距对应的圆曲线半径。
本项目最终设计的最大纵坡4.8%/1处。4.6%/1处。分别处于R=1200m和R=1300m的圆曲线上。纵坡其余均小于4%。经对照表5数值。设计圆曲线半径均大于下坡路段货车停车视距对应的圆曲线半径。
4 结语
停车视距是高速公路保证运营安全的重要指标。在设计阶段应给予足够的重视。通过对高速公路停车视距的分析和探讨。并结合项目实例重点研究了在圆曲线长度大于停车视距S停的情况下。停车视距对应圆曲线半径的计算。揭示停车视距和平曲线半径之间的关系。把停车视距反映在平面线形设计之上。以提高道路运营的安全性。
参考文献
[1] 中华人民共和国交通运输部．公路项目安全性评价规范:JTG B05—2015[S]．北京:人民交通出版社。2015.
[2] 王永平。赵胜林。周磊．高速公路停车视距研究[J]．交通标准化。2010(17):129-138.
