安全性评价在路线设计中的应用

GXF360 2017-11-18

展开全文

安全性评价在路线设计中的应用

胡华启

(贵州省交通科学研究院有限公司，贵州贵阳 550003)

摘要：安全性评价指的是在发生安全事故以前或者是在工程规划、设计等阶段明确公路中潜在影响安全的各类因素，同时加以有效改正的评估技术。结合某公路实际情况，采取安全性评价技术，对其路线设计进行总体评价。

关键词：安全性评价；路线设计；应用

1 公路总体评价

1.1 公路设计符合性

为确保公路在正式通车以后的通行安全，现根据公路标准和规范的明确规定，针对项目的设计成果是否满足相关技术指标的要求进行检查。

某公路的设计时速为100 km/h，全长约50 km，从公路线形的角度进行分析：平曲线半径的最小值为1 100 m，比规范要求的大410 m；同向曲线之间的最短间距为863 m，反向曲线之间的最短间距为224 m，均大于规范的相关要求(600 m和200 m)；直线段最大长度可达2 700 m，比规范要求的大700 m；公路纵坡最大值为3.4%，长度为490 m，比规范要求小0.6%。凸形竖向曲线半径最小值为10 km，接近一般半径值；凹形竖向曲线半径最小值同样为10 km，比一般半径值大5.5 km，公路整体平纵组合相对顺畅。

1.2 公路时速协调性

时速协调性的评价属于公路线形设计统一性的重要指标之一，主要根据两个相邻单元之间存在的时速变化值实施评价分析。其中，相邻单元指的是平面、横纵断面等指标均存在差异的保持相接位置关系的路段。针对时速而言，可根据相关评价指南予以计算和确定。通过计算，本路段时速协调性良好，基本满足规范要求。

1.3 设计时速和运行时速之间的协调性评价

公路设计时速和运行时速之间的协调性评价主要是针对相同路段的两个时速差值实施评价。其中，相同路段为平纵技术指标、横断面与设计时速均完全一致的路段。如果相同路段上的两个时速差值在20 km/h以上，则需严格按照运行时速针对这一路段有关的技术指标实施安全性检验和计算。

本公路全段设计时速均为100 km/h，相比公路所在地区其他相同类别的公路运行时速，预计该公路小客车实际运行时速和设计时速之间存在20 km/h的差值，而火车实际运行时速和设计时速之间存在-15 km/h的差值。基于此，本公路需要按照120 km/h的时速对视距、超高及平曲线半径进行检验。

2 公路路线评价

2.1 平面线形

(1)长直线段

现行规范尽管建议长直线段的实际长度需要严格控制在一定范围之内，一般为20倍设计时速，但该要求主要是指景观相对单调的位置，在其他景色有着丰富变化的地段可适当提高。此外，在较为特殊的地理位置上也可以不考虑这一要求。本公路存在一条长度为2 700 m长直线，其长度比规范要求大700 m，但从该路段所处的地理位置角度讲，基本不存在安全性问题。

(2)短直线段

当同向曲线插入长度小于6倍设计时速的直线段时，在视觉外观上易产生反弯错觉，导致组合线形的连续性相对较差，进而产生断背曲线，误导驾驶员。

当反向曲线插入长度小于2倍设计时速的直线段时，会直接影响到超高设置、加宽缓和段设置与车辆驾驶员正常操作。此外，还无法对反向的变化进行平稳的过渡，进而造成一定通行安全隐患。

在截取的三个段落当中，按偏安全性考虑，通过计算可得：同向曲线之间的直线长度需要在6倍设计时速以上，即720 m；反向曲线之间所夹的直线段长度需要在2倍设计时速以上，即240 m。针对短直线段长度不足240 m的问题，可通过对曲线设计进行改变的方法来延长其长度，比如减小其中一条曲线的设计半径，也可设置相应的时速限制标识。若按正常情况下的设计时速进行考虑，则原设计可以满足安全性要求。

(3)平曲线半径

根据现行技术标准，对于设计行车时速确定为100 km/h的平曲线，其极限半径为400 m，而当时速变为120 km/h时，其极限半径将增至1 000 m。本公路路线平曲线半径最小值满足这一标准的要求。然而，在对超高进行计算的过程中，需要考虑到运行时速超出100 km/h的情况，所以在对具体的超高指标进行设计时应重点考虑。

(4)缓和曲线

现行设计规范要求缓和曲线长度最小值不能小于3 s行程，本公路缓和曲线长度最小值为200 m，经计算和对比，这一数值远远超出规范要求，因此缓和曲线实际长度可以满足规范提出的要求，不存在安全性问题。

(5)小转角

转角不大于7°的曲线即小转角曲线，为满足安全需要，小转角曲线需要设置较大的半径，以此满足对长度方面的要求，达到避免产生错觉等问题的目的。通常情况下，要求在小转角的位置上设置长平曲线，当设计时速取100 km/h时，平曲线长度不能小于1 200/θ；而当设计时速取120 km/h时，平曲线长度不能小于1 400/θ。根据测量和计算可知，本公路两处小转角曲线实际长度均在上述要求的最小值以上，所以满足规范要求。

(6)平曲线长度

当设计时速取100 km/h时，平曲线长度最小值通常是500 m；而当设计时速取120 km/h时，其平曲线长度最小值通常是600 m，此时小转角曲线长度最小值一般为1 400/θ。通过检验可知，本公路平曲线实际长度可满足当设计时速取120 km/h时的长度要求。

2.2 纵断面

(1)坡长和坡度

公路纵断面的纵坡会对中型、大型火车实际通行安全造成直接影响，货车上坡过程中因速度有所降低，易与后方快速行驶的车辆发生追尾；而且，速度的降低还会相应道路通行水平与服务能力。本路线纵坡最大值为3.4%，从上坡角度方面分析，与设计时速为100 km/h相比，这一纵坡较为合理。

当中型、大型车辆下坡时，车辆制动器因长期处在工作状况导致温度快速上升，制动的动力随即降低。相关数据表明，如果车辆刹车片实际温度达到260 ℃后，其制动力大幅降低，机能提供最大35%的制动力。由此可见，坡长与坡度相对较大的路段需要重点考虑货车制动。

(2)竖曲线半径

当设计时速取100 km/h时，视觉上需要的竖向曲线半径最小值依次为：凸形竖向曲线16 km，凹形竖向曲线10 km。本公路的竖向曲线尽管在半径方面可以满足相关要求，但在部分条件下依然需要增大半径，以此更好满足在视觉方面的实际需要。

2.3 横断面

(1)路基宽度

本公路全线的路基宽度相等，仅为26 m，行车道宽度为2×2×3.75 m，中央分隔带的宽度为2.0 m，两侧路缘宽度均为0.75 m，两侧硬路肩宽度均为3.0 m，两侧土路肩宽度均为0.75 m。当平曲线的实际半径在1 400 m以内时，针对中央分隔带视距不足的路段，可适当增大其宽度，以此满足视距要求。

(2)避险车道

公路设计过程中，如果大型车辆占比超出30%交通量，为确保车辆下坡通行安全，需要按照要求设置一个避险车道。但由于本公路没有设置避险车道的必要，即大型车辆占比小于30%交通量，所以不进行讨论。

2.4 线形组合

通过以上分析可知，针对单一受限的技术指标检验成果，都可满足规范要求，但需要考虑两种及以上技术指标同时作用在平纵面上的情况，这样有可能会产生一定隐患，应按照运行时速对超高进行合理的设计。