新常态下公路路线设计与交通安全关系分析

蒋水源、王丽莉

（1.宁波市交通规划设计研究院有限公司，浙江宁波 315200；2.宁波市镇海建设与交通局，浙江宁波 315200）

0 引言

环境作为影响建设的关键性因素，在公路设计之前全面勘察环境十分重要，结合不同公路环境选取与之相符合的设计方案，可促进公路建设有序实施。当下，公路设计新理念主要强调和谐公路、美丽公路，随着理念的逐步完善，为公路设计提供新的导向。公路交通安全取决于整个路线设计，需正确掌握二者间的关系，严格依照相关规范和要求完成公路设计。

1 公路路线设计与交通安全关系分析

1.1 视距对交通安全的影响

行车视距是整个交通安全的核心因素，包含多个内容。行车视距缺乏合理性，导致驾驶者无法精准掌握前方的实际状况，存在一定的视觉盲区，影响驾驶者做出合理判断，增加各类交通事故风险。我国相关规范明确规定了行车视距，需严格依照相关规范落实，特别是高速公路路线设计，其内部设计多选取互通式立交形式。针对互通式立交出入口，受车辆变道、分流等因素的影响，交通流具有一定的复杂性。在高速公路立交出入口等区域内，应确保符合识别视距的基本要求（见表1）。针对行车视距不足的路段，在设计中，通常认为地形条件具有一定的复杂性，平纵面技术指标调整难度较大，结合实际状况可积极调整相应的视距平台。

表1 不同设计速度对应的识别视距

1.2 平曲线对交通安全的影响

车辆在高速公路上行驶速度较快，车辆行驶于曲线路段时形成相应的横向离心力，若其超高布设缺乏合理性，易产生车辆侧滑、倾翻风险，无法确保行车的稳定性及可靠性。结合相关实践经验，曲率变化率与交通安全密切相关，半径是对平曲线路段安全性影响的关键因素，确定道路中平曲线最佳半径对道路设计至关重要。曲率变化率与交通事故率关系图如图1 所示。平曲线对交通安全具有一定的影响，其主要呈现为公路设计中平曲线半径、超高方式，应始终以汽车曲线行驶舒适性为基准，对整个圆曲线最小半径进行灵活性调整。横向力系数持续性增大，汽车行驶自身稳定性不佳，判定横向力系数处于0.11～0.16 范围内，具有合理性，要求设计人员在设计中按照相应的公式验算车辆的行驶速度，以最终验算结果为基础，合理获取横向力系数，以此计算不同曲率半径的超高横坡值。

图1 曲率变化率与交通事故率关系图

1.3 纵坡对交通安全的影响

道路坡度作为交通安全的关键因素，需对其加以重视。车辆行驶在上坡路段时，受车辆自重的影响，导致车辆实际速度下降，纵坡实际斜率的增大显著降低汽车的行驶速度，汽车无法获取充足的牵引力，难以保证车辆行驶可靠、安全；车辆行驶于下坡路段时，同时受其重力的干扰和影响，促使整个车辆处于正常加速状态，在该过程中发生突发状况，无法及时采取针对性措施，车辆行驶操作失控，引发交通事故，纵坡对交通安全影响的系数值见表2。

表2 纵坡对交通安全影响的系数值

1.4 线形组合对交通安全的影响

影响交通安全的线形组合包含两种类型，即平面组合、平纵面组合。不良线形组合无法正确、高效引导驾驶员视线，驾驶员无法精准判定前方的实际状况，进而引发交通事故。在高速公路设计过程中，不良线形组合体现在以下几个方面：首先，长直线陡坡与最小半径曲线组合。车辆处于较长直线陡坡行驶过程中，车辆高速行驶状态下，驾驶员对前方行驶路线无法判断，整个操作多依附自身主观判定路况，若发生突发状况或急转弯，即使第一时间采取制动措施，也因车速过快或减速时效性不佳，导致车辆无法安全转弯发生安全事故。在雨雪天气、路面湿滑、附着系数较小状况下发生频次较高。其次，长直线与陡坡组合。车辆行驶于直线状况下车速较高，高速行驶状态下，车辆难以在短时间内改变行驶速度，加之直线布设相应的陡坡会增加车速，驾驶者需增加刹车频次进行减速，易导致刹车失效进而引发安全事故。最后，长直线与凹形竖曲线组合。针对该组合形式多呈现为竖曲线属于下坡，凹形竖曲线为上坡，由于车辆较长时间均在直线上行驶，驾驶员实际操作过程中前方视野较为开阔，对上坡线路易形成视觉偏差，错误判定路段，增加安全事故发生率。

2 公路路线设计优化的基本策略和要点

2.1 合理选取公路等级

公路等级选取作为一项综合性、复杂性工作，是公路设计及建设的前提。随着公路等级的增加，行驶速度、曲线半径等基础指标也随之变更，路基宽度越宽，土石方量和防护工程量增加，整个工程造价增多。比如，某公路等级从二级调整为三级公路之后，对其工程规模进行比对获知，公路等级降低，路基整体宽度缩窄，技术指标降低，整个工程规模缩小，投资成本降低。合理选用公路等级，不仅需注重公路实际的应用功能，而且需考察当地的自然环境、社会环境，确保其与区域内经济发展相匹配。合理确定公路等级，严格依照相关规范做好设计工作，促使各环节设计满足安全基本标准，行车视距处于合理范围内，行车更具安全性、可靠性。

2.2 平面线形设计

2.2.1 地质选线与地形选线充分结合

公路整体沿线地形、地质十分复杂，在以往的公路设计过程中，多先选定路线走廊带，随后评析地质实际条件。在平面线形设计过程中，应保证均衡、连续，与地形、地质相适应，与周围环境保持协调。积极应用设计新理念，可重新优化改善选线流程，包含以下要点：一是选取卫星图片、航摄相关数据资料，从总体上、宏观上选择可能的几种路线方案，再查询相关地质资料，收集实地调研资料，从中择优选择可比方案。二是从可供比选的路线中，结合区域内地形条件再次筛选，对局部线形进行优化，选取可供布线的路径。三是对可供布线的路径地质条件进行详勘分析，掌握该区域内可能存在的地质灾害，明晰灾害发生对公路产生的不利影响，采取强有力的解决措施，再推荐合适的路线走廊方案，确保整个公路路线布设的合理性。在公路线形设计过程中，为显著提升整个设计质量，需积极利用先进的通信技术设备，对并未开发的公路路段展开数据信息动态化监测，为其设计提供信息支持，如北斗卫星通信系统、GPS RTK 地籍测量系统等。

2.2.2 桥梁、隧道等应与平面线（形）相协调

在公路平面线形实际设计过程中，需考察大型桥梁、隧道的实际布设位置。部分桥梁、隧道作为整个公路路线实际布设的重点，若对其实际部位设定、规模等考量不足，影响整个公路设计的科学性及合理性。在正常状况下，路线规划布设过程中，将隧道、桥梁设计布设为直线段，若遇见无法规避的桥梁或隧道，应积极选取不加宽、不超高曲线半径，保证桥梁、隧道与平面线形相适应，隧道洞口线形作为影响安全的核心因素，为减少各类安全事故，洞口线形应保持统一，其线形结构如图2 所示。高速公路、一级公路桥梁线形建议与整个路线线形相协调，促使桥梁线形与路线线形更具流畅性和连续性。在桥梁、隧道等与平面线形协调设计过程中，为保证其设计成效达标，建议选用遥感技术对现场环境数据进行收集。应积极选用3D 建模技术仿真还原现场实际状况，促使设计更具立体化、直观化。

图2 隧道洞口线形

2.3 纵面线形设计

公路沿线部分区域受纵坡干扰，高速公路在实际应用过程中承受车辆较大的载荷，其纵剖面设计应具有较强的适应性。结合河流纵坡、河谷纵坡等地形条件进行循环测试，仿真模拟公路未来轮廓，明晰项目施工重难点。公路纵坡不建议过长，避免行车中制动失效，影响行车的可靠性及安全性。为保证车辆行驶可靠、安全，应减少选取极限坡比和坡长，针对以重车运输为主的路段应谨慎选用。公路路线纵坡平缓的路段，若出现不良天气，如暴雨，易造成路面积水严重，不利于行车的可靠性及安全性，需积极加大排水设施建设，减少公路结构损伤，延长其实际使用年限。纵面线形设计应与地形相适应，设计为视觉连续、平顺的线形，以免曲折等纵面线形，竖曲线建议选取较大的半径，若有条件建议选用表3 的竖曲线半径数值。

表3 视觉所需的最小竖曲线半径数值

2.4 横断面设计

公路横断面设计的合理性直接与整个公路应用成效密切相关，需严格依照相关规范设计，保证其满足相关规范和要求。为保证公路设计更具合理性，需充分应用公路勘察设计新理念，遵循相应的基本原则，结合不同区域内地形条件，灵活布设路基横断面。对于地形平坦路段，以整体式为主；对于地形复杂路段建议选取分离式路基进行布设，以此减少实际开挖量，保证其与周围环境相协调，以及避免对自然环境的干扰。图3 为高速公路、一级公路分离式断面结构图。模板法作为常见的横断面设计方法，其应用较为简易，且可针对多元化的路段提供设计模板，主要是以点为基本元素，在合理应用点元素的基础上，与公路设计相互结合，显著节省大量的人力和物力。

图3 高速公路、一级公路分离式断面结构

2.5 合理布设避险车道

在公路投入使用过程中，长大下坡路段作为安全事故高发段，其核心因素为制动失灵。车辆处于下坡路段持续性制动，刹车片摩擦发热严重，增加刹车失灵的风险。公路设计难以避免长大下坡路段时，应综合性考量坡度、避险车道，其布设包含以下几点：第一，避险车道入口应确保车辆处于高速下安全进入，车道建议布设至出口特定部位之外，促使车辆前轮可进入制动坡床，为驾驶者提供充足的准备时间；第二，避险车道布设于直线段、曲率较小的曲线段方向，有助于驾驶者驾驶故障车辆安全到达撤离坡道上；第三，应保证该区域内视野广阔，且具备醒目的标志，为驾驶者提供清晰的标识，为后续安全驾驶提供导向；第四，坡道长度需可完全消除车辆行驶动能，保证车辆可安全制动；第五，避险车道宽度应可容纳1 辆车以上，图4 为避险车道。

图4 公路避险车道

3 结语

公路设计需充分考虑多方面因素，最为关键的就是安全性、可靠性，为实现该目标应积极掌握整个公路路线设计与安全之间的关系，并按照相关规范和要求，从公路路线设计优化、平面线形设计、纵面线形设计等方面进行分析和设计，以确保其更符合实际客观要求。为促使后续公路设计水平提升，应深层次分析国家提出的和谐公路、美丽公路，将其理念融入公路设计，保证其安全的基础上，凸显自身美观性。