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浅谈山区高速公路设计中的安全理念

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  【摘 要】 基于道路实际运营安全的理念,从运行速度、平面线形设计、纵断面线形设计、爬坡车道设置、紧急避险车道设置及隧道设置等方面探讨了如何在山区高速公路设计中应用道路安全理念,拓宽设计思路,以供同行参考。
  【关键词】 山区高速公路,线形设计,运营安全
  近年来,随着我国经济高速发展,交通基础设施建设的步伐进一步加快,高速公路建设重点逐步从人口密集、经济相对发达的平原地区转移到经济条件落后、自然环境复杂的山区。由于山区地形地质条件复杂,在公路设计时就必须考虑建成后的实际运营安全,减少因道路本身因素造成的安全隐患。本文将在以下几方面针对如何在山区高速公路设计中应用安全理念进行一些探讨。
  1 运行速度
  根据我国现行《公路工程技术标准》(JTG B01-2003),目前国内公路设计将设计速度作为主要控制因素,设计速度一旦确定,公路设计所需考虑的其他因素必须与其配合以达到均衡。但在车辆实际运行过程中,汽车的实际运行速度往往与设计速度相差甚远,这就说明采用单一的设计速度指标来控制公路设计具有一定的缺陷。比如在采用技术指标较高的路段,驾驶员会以远大于设计速度的速度行驶,如果在这些路段相关的路线设计参数不与实际运行速度相匹配的话,这就不能有效保证汽车行驶的安全性。
  从目前欧美发达国家关于公路路线设计的研究成果来看,驾驶员的驾驶行为和生理、心理特征已经成为路线设计的一个相当重要的参考因素。一个好的路线设计方案不仅要满足汽车行驶对道路的动力学要求,而且必须要求道路能为其使用者提供舒适、安全、方便的交通服务。他们的这种设计思想,可以称之为“以人为本”,不仅考虑汽车行驶要求,还要考虑驾驶员的心理、生理反应,综合人、车两者需求,从而使路线方案的各个要素指标达到均衡。按这种设计思路设计出来的公路路线方案,绝对可以满足驾驶员行驶过程中的心理期望,即能预先准确判断前进方向的道路交通条件,满足视觉连续、车速连续的要求,从而确保交通安全。
  由于我国山区高速公路通车里程短.路段内车辆运行速度的观测资料有限,为了简化设计过程及保证路线设计整体原则,我们可以依旧根据现行规范标准进行设计,但在方案优化阶段,就必须首先进行全路段的运行速度计算,找出运行速度不协调的路段予以平纵面线形优化。
  2 平面线形设计
  山区地形、地质条件复杂,合理的选用圆曲线半径是平面线形设计的关键所在。在实际设计中,很多设计人员往往追求高指标,采用直线或者是大半径圆曲线,这就容易导致开挖量增大,产生高边坡,进而增大诱发滑坡、崩塌等灾害的可能性。
  在保证行车安全及满足规范极限值规定的前提下,公路平面设计应根据汽车行驶性能和行驶轨迹要求,合理地确定各种线形要素的几何参数,保持线形的连续性和均衡性,使线形与地形、地物、环境景观相协调,减少填挖,避让严重不良地质路段,从总体上降低工程造价。
  3 纵断面线形设计
  纵断面线形设计是山区高速公路设计的一个重要环节,影响公路的实际运营安全。
  山区高速公路纵断面设计,首先应考虑最大纵坡。如果采用过缓的坡度,就会延长克服高差所需的展线距离,增加造价;如果纵坡较大,就会降低汽车的运行速度,特别是大型载重货车,而当一个路段的车流量中同时间小于容许最低速度的车辆占据一定比例时,超车频率必然增加,同时影响小汽车和其他快速车辆的行驶自由度,安全事故必然增多。同样如果在下坡路段,特别是长下坡路段,采用过大的纵坡,易导致大型载重车的刹车片过热导致失效而发生重大事故。所以原则上我们在设计时应慎用最大纵坡,尽量采用不超过4%的纵坡坡度值。
  其次我们在纵断面设计时必须得考虑纵坡长度。在实际运行中,大型载重货车在公路上行驶时存在一个稳定坡长,稳定坡长的长度取决于车辆动力性能、驶入坡道的行车速度和坡顶要求达到的速度,所以在运用规范规定的特定纵坡对应的最大纵坡长度时,应根据交通构成、前后纵坡情况等灵活采用,规范规定的最大值可作为设计的指导依据,但不应作为严格的控制因素,纵坡长度不宜超过稳定坡长。
  4 爬坡车道设置
  由于地形限制,山区高速公路不可避免会出现许多越岭长大纵坡。在实际运营过程中,大型货车在这些路段的实际运行速度往往远低于设计速度,有时候甚至会因为制动失灵导致严重事故发生,对高速公路的通行能力影响极大。
  5 紧急避险车道设置
  在山区高速公路的设计中,如果大型载重货车、客车在车流量里占比例很大,且普遍存在货车超载现象,车辆经过下坡长时间刹车后,刹车毂和轮胎温度急剧增高使制动性能迅速衰减,易引发交通事故,在这种情况下,我们在选线时就应考虑设置紧急避险车道的可能性及设置位置,这就可以使失控车辆驶离主干道,并安全减速至停止,避免人员伤亡和财产损失。紧急避险车道的设置需要注意以下几点:
  1) 紧急避险车道最好设在直线段、较缓曲率的曲线段或左偏曲线的切线方向,并应修建在失控车辆不能安全转弯的主线弯道之前,以便司机控制故障车辆转移到撤离坡道上。
  2) 入口必须能使故障车辆以高速度安全驶入。主要的车行道路面应铺设至出口三角区某一点以外,使车辆前轮能同时进入制动坡床,并使司机有所准备。
  3) 制动坡床要求采用滚动阻力系数较大的路面材料,并不易压实,如碎砾石、砾石、砂、豆砾石等松散材料。
  4) 坡道长度必须足以消除行驶车辆的动能,以使失控车辆能够安全停住。
  5) 车道宽度应足以容纳1辆以上车辆,制动坡床加服务道路的最小宽度应不小于8m,
  6) 视野开阔,应有清晰醒目的前置标志。
  7) 撤离坡道的线形应采用直线或很缓的曲线。
  6 隧道设置
  山区地形复杂,隧道数量较多。由于设置隧道的位置都是选线较困难的路段,所以为了降低事故发生率,我们在线形设计时应该把安全理念放在第一位,同时考虑隧道选址及出入口的线位指标,以保证隧道洞口两端道路的平纵面线形与隧道内洞口的平纵面线形在一段距离范围内保持一致,从而满足设置竖曲线和保证停车或会车视距的要求,使过往车辆在隧道路段运行协调。
  7 结语
  总之,为降低山区高速公路的事故发生率,必须充分重视安全理念在设计中的应用,保证路线方案各技术指标之间的相容性,提高实际运营安全性。
  1) 在选择路线几何参数之前应充分研究公路沿线地形及道路行驶车辆构成,构筑良好的公路路线线形。
  2) 当路线线位初步选定后,应参照已有公路运行速度预估模型推算并绘制沿线运行速度图对路线各项指标进行符合性和相容性检验如果发现运行速度不协调路段,应及时找出原因并调整优化线位。
  3) 对重载交通道路的上坡路段充分考虑爬坡车道的设置和分速行驶;在连续下坡路段增设紧急避险车道以改善和提高运行安全减少交通安全事故的发生。
  4) 应综合考虑路线线形及沿线主要构造物(如隧道)、沿线设施、环境条件等因素,比选并优化路线方案。
  参考文献
  [1]JTG B01-2003,公路工程技术标准[S]
  [2]中华人民共和国交通部,公路项目安全性评价指南[S].2004
  [3]JTG D20-2006,公路路线设计规范[S]
  [4]交通部公路科学研究所交通部2000年度公路建设标准规范计划项目《高速公路运行速度设计方法与标准》[M]
  [5]廖朝华.山区高速公路勘察设计[A].2002年山区公路论文集(交通部专家委员会)[C]
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