关于高速公路路线设计安全性评价的研究

吴高南

（中国市政工程中南设计研究总院有限公司，湖北 武汉 430010）

0 引言

由于高速公路行车速度较高，一旦出现路线设计不合理的问题，极易引发特大、重大交通事故，进而威胁到人民的生命与财产安全。鉴于此，当前应积极做好路线设计安全性评价等工作，合理选取评价标准与方法，提高行车过程的安全性、舒适性。

1 安全性评价的作用与标准分析

1.1 安全性评价的重要作用与意义

就安全性评价工作而言，对于提升高速公路路线设计的合理性有着重要的意义。通过开展安全性评价，能够对路线的各项参数进行准确掌控，进而保证路线参数选取的合理效果。其次，基于安全性评价工作，能够最大限度的确保高速公路工程施工质量满足建设方面的要求与标准，进而提升高速公路运营期间的安全性。路线设计过程中，经常由于自然环境、人为方面等0.2因素，使得路线设计缺乏安全性，进而导致交通安全事故发生频率的增大[1]。通过采取科学有效的设计标准与方法，能够有效化解这一问题。除此之外，对于路线设计的安全性评价，还要从车辆行驶的安全性角度出发，对线路做出系统性的规划，同时还要对周围的自然环境做出综合考虑，基于上述多种因素对路线设计的安全性做出客观评价。

1.2 安全性评价标准

1.2.1 空间曲率

作为安全性评价的一项重要指标，空间曲率对路线设计有着重要的影响。在开展安全性评价工作期间，要深入研究事故发生概率和空间曲率指标之间存在的关系，以此为基础构建二者之间的关系模型（图1）。从图1 中可以看出，随着空间曲率的增加，事故率也在不断增大。构建关系模型过程中，应当对具体时间做出全面的分析，并将评价标准作为支撑点，对相关高速公路项目的路线情况与信息做出全面的收集与处理。需要注意的是，信息数据的处理要针对不同车型具体分析，在此基础上结合评价标准对路线设计的安全性做出判断。

图1 空间曲率和事故率关系

1.2.2 平纵组合

高速公路属于典型的线性带状工程，所跨越的范围较广，沿线的地质条件较为复杂，这也为路线选择与设计造成了一定的影响，最终可能导致路线安全性的降低。鉴于此，在开展路线设计安全性评价工作期间，要对沿线的不同地形要素的组合状况做出全面、深入的调研，借助透视图等方法对各项指标的安全性进行评判[2]。这一过程中，如果发现平纵线性组合情况较差，应当对两者之间的参数指标进行调整，进而保证纵面、平面之间有着良好的平衡关系，这也将提高路线设计的安全效果。高速公路平面线型组合类型如图2 所示。

图2 高速公路平面线型组合类型

1.2.3 运行速度

通过进行运行速度安全性评价，能够有效减少高速公路安全事故的发生。因而，评价期间，不能将评价范围聚焦在一条具体的路线上，同时还要从全局、整体的角度进行安全性方面的考虑。这一过程中，要重点对路线之间的差数值做出深入的研究，并借助差异化的评价方法对线路设计的安全性做出评判。

1.2.4 可行性标准

对于可行性标准而言，它是安全性评价的重要内容与标准。在开展路线设计安全性评价工作期间，要严格遵守这一标准，同时，对于评价期间发现的不合标准的位置，要及时做出修改，以此提高路线设计的安全性，并确保各项设计参数满足安全性要求。比如，评价期间要重点关注曲线之间的长度等参数[3]。

2 高速公路路线设计安全性评价要点分析

2.1 平面线型评价

2.1.1 直线

首先，直线作为平面线型的重要组成部分，如果高速公路路线出现了长直线，将导致驾驶员在行车期间产生单调、乏味的情绪，并且会增加行驶期间的疲劳感，这对于行车过程极为不利。鉴于此，设计过程中应当对直线长度进行有效的控制；其次，短直线（断背曲线）在路线中也较为常见。如果路线中的同向曲线间插入了短直线，那么行驶过程中容易产生错觉，且从线型角度来看，线路不具有连续性[4]。为解决这一问题，可采用卵形曲线。

2.1.2 曲线

首先，设计期间不能在长直线的尽头插入小半径的曲线。同时，相邻的曲线之间半径之比不能出现过大的问题，可以将半径比控制在0.2～0.8 之间。如果线路中存在连续的多个平曲线，那么曲线的半径要不断的增加或减小，且半径之间的比值应控制在1.5 左右，以满足曲率均衡变化等方面的要求。其次，路线设计期间，对于曲线半径的设计要考虑到地形、地质以及外界环境等因素的影响，确保各种线型的合理应用。研究发现，当曲线半径超过3000m，那么横向力系数之间相差较小，行车期间会产生不舒服的感觉。但是，随着曲线半径的降低，这一不舒适感将会减轻。当曲线半径小于3000m 时，应重点做好安全性评价（表1）。

表1 圆曲半检验

2.1.3 缓和曲线

对于缓和曲线的评价，首先应当在长度方面满足超高渐变的最小长度要求；其次，应当对速度增加过程中，横向加速度变化率进行考虑。一般情况下，缓和曲线参数要控制在R＞A≥R/3 之间，且半径增大的情况下，缓和曲线的参数要适当减小。

2.2 纵断面线型评价

具体设计期间，有的设计人员更偏向于将3%的纵坡纳入缓坡的范围，这一做法是不正确的，这主要是因为3%也受到坡长等因素的限制。一般来说，缓坡的最大值不能超过2.5%。针对某一坡度而言，设计坡长不能大于设计规范所规定的最大坡长数值；如果受到地形等因素的限制，连续采用超过3%的纵坡，那么复合坡长不能大于设计规范所要求的最大坡长数值。此外，对于长大下坡问题，路线设计以及安全性评价过程中都应引起足够的重视，由于长大下坡对于重型车辆有着极为不利的影响[5]。如果高速公路存在连续的长大下坡，将导致制动设备过热，进而引发相应的交通事故。路线设计过程中，应尽可能选择纵坡平缓的线型方案。在受到地形等因素的限制下，如果必须采用连续下坡的方案，那么应当设置相应的避险车道，尤其在山区高速公路的设计工作中，这一点尤为重要。应选择合适位置设置大型货车避险车道，以提高山区高速公路的安全水平。就我国的国家级标准而言，连续下坡长度不应超过3km。相关学者通过研究之后，对于平均坡度与路线长度之间的关系建议采用下表数据。虽然在设计过程中对于纵断面平均坡度、长度之间有着相关的参考值可以借鉴，但具体设计期间还要考虑经济性方面的因素，如表2 所示。

表2 平均纵坡与路线长度的关系

2.3 平纵线型组合评价

首先，对于平纵组合评价而言，要借助透视图进行视觉连续性的检查，同时还要确保平纵面线型的各项技术指标有着良好的均衡效果。如果发现平面、纵面的指标较差，那么应当对二者进行优化设计，提高组合效果。比如，当平面、纵面指标都比较高，那么可以适当放宽平纵组合之间的参数要求。其次，如果平曲线的半径超过了6000m，且纵面坡差不足1%，设计期间可以不考虑平纵组合的相关要求。对于高速公路而言，平纵线型组合评价极为重要，可采用平包竖的线型方式。此外，组合过程中要对合成坡度进行考虑，确保合成坡度不超出规范的要求。

2.4 视距评价

为提高高速公路通行速度与驾驶体验，通常会在路中央设置分隔带，并对其进行绿化处理。如此一来，便可以提高车辆行驶过程中的稳定性、安全性效果。在此背景下，视距评价就成了路线设计安全性评价中的一项关键指标。对于视距评价而言，首先需要对通行车辆的具体类型做出考虑。其次，不同设计速度对于视距的规定也不同。其中，表3 为设计速度与停车视距之间的关系[6]。此外，设计过程中，如果发现圆曲线的半径较小，且对向车道之间设置了绿化、护栏等障碍物，那么驾驶人员的视线就会受到遮挡与影响。在这种背景下，视距的安全距离就会降低，进而使得安全事故的发生概率增大。鉴于此，在开展路线设计安全性评价工作期间，要确保景观物与障碍物之间处于垂直安放的情况。除此之外，车道的横净距应当将设施面作为界限，保证视距满足最佳安全距离等方面的要求，以此提高车辆行驶期间的安全效果。

表3 设计速度与停车视距的关系

2.5 运行速度评价与检验

对于运行车速而言，其本质上是通过改善相邻两个路段之间的指标组合情况，进而减少容许速度差，使得行车期间的安全隐患得以消减。鉴于此，为提高高速公路路线设计的安全性，不应过于关注全线（局部）的平纵指标情况，而应当将重点放在整体线型的连续性等方面，确保相邻路段有着良好的衔接效果。对于高速公路而言，经常出现相临路段速度相差20km/h 的情况。对于此类情况，要从线型方面做出调整，并适当提升、降低指标，确保困难路段的设计效果。一般来说，借助运行车速进行路线连续性评价的方法主要有两种：①设计速度和运行速度之间的一致性评价方法。②也可采用运行速度之间的一致性评价方法。采用上述两种方法进行连续性评价期间，可以将连续性的等级划分为3 个等级：好、较好以及不良。对于大型货车而言，首先要对运行速度进行计算，如果发现计算数值少于设计速度20km/h，那么，在频繁超车的情况下极有可能引发交通事故。

3 结语

路线设计的水平不仅对高速公路的运行效率有着直接的影响，同时也影响到行车期间的安全性。因而，当前应加强对路线设计的研究，并积极做好路线设计安全性评价等工作，重点从平面线型、纵断面线型以及平纵组合等角度，对其做出客观的评价。同时，还要结合评价结果，及时消除安全隐患，提高高速公路通行的安全性。