關(guān)于高速公路路線設(shè)計(jì)安全性評(píng)價(jià)的研究

吳高南

（中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，湖北 武漢 430010）

0 引言

由于高速公路行車速度較高，一旦出現(xiàn)路線設(shè)計(jì)不合理的問題，極易引發(fā)特大、重大交通事故，進(jìn)而威脅到人民的生命與財(cái)產(chǎn)安全。鑒于此，當(dāng)前應(yīng)積極做好路線設(shè)計(jì)安全性評(píng)價(jià)等工作，合理選取評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與方法，提高行車過程的安全性、舒適性。

1 安全性評(píng)價(jià)的作用與標(biāo)準(zhǔn)分析

1.1 安全性評(píng)價(jià)的重要作用與意義

就安全性評(píng)價(jià)工作而言，對(duì)于提升高速公路路線設(shè)計(jì)的合理性有著重要的意義。通過開展安全性評(píng)價(jià)，能夠?qū)β肪€的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確掌控，進(jìn)而保證路線參數(shù)選取的合理效果。其次，基于安全性評(píng)價(jià)工作，能夠最大限度的確保高速公路工程施工質(zhì)量滿足建設(shè)方面的要求與標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而提升高速公路運(yùn)營(yíng)期間的安全性。路線設(shè)計(jì)過程中，經(jīng)常由于自然環(huán)境、人為方面等0.2因素，使得路線設(shè)計(jì)缺乏安全性，進(jìn)而導(dǎo)致交通安全事故發(fā)生頻率的增大[1]。通過采取科學(xué)有效的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與方法，能夠有效化解這一問題。除此之外，對(duì)于路線設(shè)計(jì)的安全性評(píng)價(jià)，還要從車輛行駛的安全性角度出發(fā)，對(duì)線路做出系統(tǒng)性的規(guī)劃，同時(shí)還要對(duì)周圍的自然環(huán)境做出綜合考慮，基于上述多種因素對(duì)路線設(shè)計(jì)的安全性做出客觀評(píng)價(jià)。

1.2 安全性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.2.1 空間曲率

作為安全性評(píng)價(jià)的一項(xiàng)重要指標(biāo)，空間曲率對(duì)路線設(shè)計(jì)有著重要的影響。在開展安全性評(píng)價(jià)工作期間，要深入研究事故發(fā)生概率和空間曲率指標(biāo)之間存在的關(guān)系，以此為基礎(chǔ)構(gòu)建二者之間的關(guān)系模型（圖1）。從圖1 中可以看出，隨著空間曲率的增加，事故率也在不斷增大。構(gòu)建關(guān)系模型過程中，應(yīng)當(dāng)對(duì)具體時(shí)間做出全面的分析，并將評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)作為支撐點(diǎn)，對(duì)相關(guān)高速公路項(xiàng)目的路線情況與信息做出全面的收集與處理。需要注意的是，信息數(shù)據(jù)的處理要針對(duì)不同車型具體分析，在此基礎(chǔ)上結(jié)合評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)路線設(shè)計(jì)的安全性做出判斷。

圖1 空間曲率和事故率關(guān)系

1.2.2 平縱組合

高速公路屬于典型的線性帶狀工程，所跨越的范圍較廣，沿線的地質(zhì)條件較為復(fù)雜，這也為路線選擇與設(shè)計(jì)造成了一定的影響，最終可能導(dǎo)致路線安全性的降低。鑒于此，在開展路線設(shè)計(jì)安全性評(píng)價(jià)工作期間，要對(duì)沿線的不同地形要素的組合狀況做出全面、深入的調(diào)研，借助透視圖等方法對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)的安全性進(jìn)行評(píng)判[2]。這一過程中，如果發(fā)現(xiàn)平縱線性組合情況較差，應(yīng)當(dāng)對(duì)兩者之間的參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而保證縱面、平面之間有著良好的平衡關(guān)系，這也將提高路線設(shè)計(jì)的安全效果。高速公路平面線型組合類型如圖2 所示。

圖2 高速公路平面線型組合類型

1.2.3 運(yùn)行速度

通過進(jìn)行運(yùn)行速度安全性評(píng)價(jià)，能夠有效減少高速公路安全事故的發(fā)生。因而，評(píng)價(jià)期間，不能將評(píng)價(jià)范圍聚焦在一條具體的路線上，同時(shí)還要從全局、整體的角度進(jìn)行安全性方面的考慮。這一過程中，要重點(diǎn)對(duì)路線之間的差數(shù)值做出深入的研究，并借助差異化的評(píng)價(jià)方法對(duì)線路設(shè)計(jì)的安全性做出評(píng)判。

1.2.4 可行性標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)于可行性標(biāo)準(zhǔn)而言，它是安全性評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容與標(biāo)準(zhǔn)。在開展路線設(shè)計(jì)安全性評(píng)價(jià)工作期間，要嚴(yán)格遵守這一標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)，對(duì)于評(píng)價(jià)期間發(fā)現(xiàn)的不合標(biāo)準(zhǔn)的位置，要及時(shí)做出修改，以此提高路線設(shè)計(jì)的安全性，并確保各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)滿足安全性要求。比如，評(píng)價(jià)期間要重點(diǎn)關(guān)注曲線之間的長(zhǎng)度等參數(shù)[3]。

2 高速公路路線設(shè)計(jì)安全性評(píng)價(jià)要點(diǎn)分析

2.1 平面線型評(píng)價(jià)

2.1.1 直線

首先，直線作為平面線型的重要組成部分，如果高速公路路線出現(xiàn)了長(zhǎng)直線，將導(dǎo)致駕駛員在行車期間產(chǎn)生單調(diào)、乏味的情緒，并且會(huì)增加行駛期間的疲勞感，這對(duì)于行車過程極為不利。鑒于此，設(shè)計(jì)過程中應(yīng)當(dāng)對(duì)直線長(zhǎng)度進(jìn)行有效的控制；其次，短直線（斷背曲線）在路線中也較為常見。如果路線中的同向曲線間插入了短直線，那么行駛過程中容易產(chǎn)生錯(cuò)覺，且從線型角度來看，線路不具有連續(xù)性[4]。為解決這一問題，可采用卵形曲線。

2.1.2 曲線

首先，設(shè)計(jì)期間不能在長(zhǎng)直線的盡頭插入小半徑的曲線。同時(shí)，相鄰的曲線之間半徑之比不能出現(xiàn)過大的問題，可以將半徑比控制在0.2～0.8 之間。如果線路中存在連續(xù)的多個(gè)平曲線，那么曲線的半徑要不斷的增加或減小，且半徑之間的比值應(yīng)控制在1.5 左右，以滿足曲率均衡變化等方面的要求。其次，路線設(shè)計(jì)期間，對(duì)于曲線半徑的設(shè)計(jì)要考慮到地形、地質(zhì)以及外界環(huán)境等因素的影響，確保各種線型的合理應(yīng)用。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)曲線半徑超過3000m，那么橫向力系數(shù)之間相差較小，行車期間會(huì)產(chǎn)生不舒服的感覺。但是，隨著曲線半徑的降低，這一不舒適感將會(huì)減輕。當(dāng)曲線半徑小于3000m 時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)做好安全性評(píng)價(jià)（表1）。

表1 圓曲半檢驗(yàn)

2.1.3 緩和曲線

對(duì)于緩和曲線的評(píng)價(jià)，首先應(yīng)當(dāng)在長(zhǎng)度方面滿足超高漸變的最小長(zhǎng)度要求；其次，應(yīng)當(dāng)對(duì)速度增加過程中，橫向加速度變化率進(jìn)行考慮。一般情況下，緩和曲線參數(shù)要控制在R＞A≥R/3 之間，且半徑增大的情況下，緩和曲線的參數(shù)要適當(dāng)減小。

2.2 縱斷面線型評(píng)價(jià)

具體設(shè)計(jì)期間，有的設(shè)計(jì)人員更偏向于將3%的縱坡納入緩坡的范圍，這一做法是不正確的，這主要是因?yàn)?%也受到坡長(zhǎng)等因素的限制。一般來說，緩坡的最大值不能超過2.5%。針對(duì)某一坡度而言，設(shè)計(jì)坡長(zhǎng)不能大于設(shè)計(jì)規(guī)范所規(guī)定的最大坡長(zhǎng)數(shù)值；如果受到地形等因素的限制，連續(xù)采用超過3%的縱坡，那么復(fù)合坡長(zhǎng)不能大于設(shè)計(jì)規(guī)范所要求的最大坡長(zhǎng)數(shù)值。此外，對(duì)于長(zhǎng)大下坡問題，路線設(shè)計(jì)以及安全性評(píng)價(jià)過程中都應(yīng)引起足夠的重視，由于長(zhǎng)大下坡對(duì)于重型車輛有著極為不利的影響[5]。如果高速公路存在連續(xù)的長(zhǎng)大下坡，將導(dǎo)致制動(dòng)設(shè)備過熱，進(jìn)而引發(fā)相應(yīng)的交通事故。路線設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)盡可能選擇縱坡平緩的線型方案。在受到地形等因素的限制下，如果必須采用連續(xù)下坡的方案，那么應(yīng)當(dāng)設(shè)置相應(yīng)的避險(xiǎn)車道，尤其在山區(qū)高速公路的設(shè)計(jì)工作中，這一點(diǎn)尤為重要。應(yīng)選擇合適位置設(shè)置大型貨車避險(xiǎn)車道，以提高山區(qū)高速公路的安全水平。就我國(guó)的國(guó)家級(jí)標(biāo)準(zhǔn)而言，連續(xù)下坡長(zhǎng)度不應(yīng)超過3km。相關(guān)學(xué)者通過研究之后，對(duì)于平均坡度與路線長(zhǎng)度之間的關(guān)系建議采用下表數(shù)據(jù)。雖然在設(shè)計(jì)過程中對(duì)于縱斷面平均坡度、長(zhǎng)度之間有著相關(guān)的參考值可以借鑒，但具體設(shè)計(jì)期間還要考慮經(jīng)濟(jì)性方面的因素，如表2 所示。

表2 平均縱坡與路線長(zhǎng)度的關(guān)系

2.3 平縱線型組合評(píng)價(jià)

首先，對(duì)于平縱組合評(píng)價(jià)而言，要借助透視圖進(jìn)行視覺連續(xù)性的檢查，同時(shí)還要確保平縱面線型的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)有著良好的均衡效果。如果發(fā)現(xiàn)平面、縱面的指標(biāo)較差，那么應(yīng)當(dāng)對(duì)二者進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高組合效果。比如，當(dāng)平面、縱面指標(biāo)都比較高，那么可以適當(dāng)放寬平縱組合之間的參數(shù)要求。其次，如果平曲線的半徑超過了6000m，且縱面坡差不足1%，設(shè)計(jì)期間可以不考慮平縱組合的相關(guān)要求。對(duì)于高速公路而言，平縱線型組合評(píng)價(jià)極為重要，可采用平包豎的線型方式。此外，組合過程中要對(duì)合成坡度進(jìn)行考慮，確保合成坡度不超出規(guī)范的要求。

2.4 視距評(píng)價(jià)

為提高高速公路通行速度與駕駛體驗(yàn)，通常會(huì)在路中央設(shè)置分隔帶，并對(duì)其進(jìn)行綠化處理。如此一來，便可以提高車輛行駛過程中的穩(wěn)定性、安全性效果。在此背景下，視距評(píng)價(jià)就成了路線設(shè)計(jì)安全性評(píng)價(jià)中的一項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)。對(duì)于視距評(píng)價(jià)而言，首先需要對(duì)通行車輛的具體類型做出考慮。其次，不同設(shè)計(jì)速度對(duì)于視距的規(guī)定也不同。其中，表3 為設(shè)計(jì)速度與停車視距之間的關(guān)系[6]。此外，設(shè)計(jì)過程中，如果發(fā)現(xiàn)圓曲線的半徑較小，且對(duì)向車道之間設(shè)置了綠化、護(hù)欄等障礙物，那么駕駛?cè)藛T的視線就會(huì)受到遮擋與影響。在這種背景下，視距的安全距離就會(huì)降低，進(jìn)而使得安全事故的發(fā)生概率增大。鑒于此，在開展路線設(shè)計(jì)安全性評(píng)價(jià)工作期間，要確保景觀物與障礙物之間處于垂直安放的情況。除此之外，車道的橫凈距應(yīng)當(dāng)將設(shè)施面作為界限，保證視距滿足最佳安全距離等方面的要求，以此提高車輛行駛期間的安全效果。

表3 設(shè)計(jì)速度與停車視距的關(guān)系

2.5 運(yùn)行速度評(píng)價(jià)與檢驗(yàn)

對(duì)于運(yùn)行車速而言，其本質(zhì)上是通過改善相鄰兩個(gè)路段之間的指標(biāo)組合情況，進(jìn)而減少容許速度差，使得行車期間的安全隱患得以消減。鑒于此，為提高高速公路路線設(shè)計(jì)的安全性，不應(yīng)過于關(guān)注全線（局部）的平縱指標(biāo)情況，而應(yīng)當(dāng)將重點(diǎn)放在整體線型的連續(xù)性等方面，確保相鄰路段有著良好的銜接效果。對(duì)于高速公路而言，經(jīng)常出現(xiàn)相臨路段速度相差20km/h 的情況。對(duì)于此類情況，要從線型方面做出調(diào)整，并適當(dāng)提升、降低指標(biāo)，確保困難路段的設(shè)計(jì)效果。一般來說，借助運(yùn)行車速進(jìn)行路線連續(xù)性評(píng)價(jià)的方法主要有兩種：①設(shè)計(jì)速度和運(yùn)行速度之間的一致性評(píng)價(jià)方法。②也可采用運(yùn)行速度之間的一致性評(píng)價(jià)方法。采用上述兩種方法進(jìn)行連續(xù)性評(píng)價(jià)期間，可以將連續(xù)性的等級(jí)劃分為3 個(gè)等級(jí)：好、較好以及不良。對(duì)于大型貨車而言，首先要對(duì)運(yùn)行速度進(jìn)行計(jì)算，如果發(fā)現(xiàn)計(jì)算數(shù)值少于設(shè)計(jì)速度20km/h，那么，在頻繁超車的情況下極有可能引發(fā)交通事故。

3 結(jié)語(yǔ)

路線設(shè)計(jì)的水平不僅對(duì)高速公路的運(yùn)行效率有著直接的影響，同時(shí)也影響到行車期間的安全性。因而，當(dāng)前應(yīng)加強(qiáng)對(duì)路線設(shè)計(jì)的研究，并積極做好路線設(shè)計(jì)安全性評(píng)價(jià)等工作，重點(diǎn)從平面線型、縱斷面線型以及平縱組合等角度，對(duì)其做出客觀的評(píng)價(jià)。同時(shí)，還要結(jié)合評(píng)價(jià)結(jié)果，及時(shí)消除安全隱患，提高高速公路通行的安全性。