公路路线设计技术指标及安全性评价分析

公路路线设计技术指标及安全性评价分析

刘志龙

华汇工程设计集团股份有限公司  浙江绍兴  312000

摘要：公路路线设计的合理与否对保障公路安全运行起到十分重要的作用。本文首先描述了公路路线设计的技术指标，接着从公路路线设计安全性的评价标准进行分析，包括了可行性、行车速度以及平纵组合等方面，最后针对公路路线设计安全性的控制提出了五个要点，希望能为类似项目提供参考价值。

关键词：公路路线；设计；技术指标；安全性评价

0 引言

随着我国公路建设里程的日益增长，人们对公路出行的安全性也提出了较高要求。但是部分公路路线设计存在不合理性，给公路的安全运行带来了较大的隐患。公路作为一个三维空间的带状实体工程，在开展工程建设前，需要由设计人员根据地质勘查报告等资料，选择可行性路线方案，并且通过科学的公路路线设计，确定最佳路线，为后续公路施工提供可靠支持，保障公路建设的安全性。因此，对公路路线设计技术指标及安全性进行评价具有重要的意义。

1 公路路线设计的技术指标

公路路线设计技术指标种类较多，每个指标都会对公路行车安全造成影响，但每个指标的影响程度又不完全相同。基于此，可将公路路线设计指标分为主要技术指标和次要技术指标，本文进行的指标分析只针对主要技术指标。公路路线设计的主要技术指标有平面技术指标和纵断面技术指标两种。

1.1 平面技术指标

1.1.1 平曲线

在不同的平曲线设计方式下，驾驶人员的安全性和舒适性有所差异。在公路路线设计中，需充分论证公路路线的圆曲线半径，其中圆曲线最小半径对路线设计的影响很大。公路沿线遇地质条件复杂的路段时，可采用小半径圆曲线设计，并从车辆通行的安全性和舒适性等多个方面做系统性的论证，得到最为可行的半径设定值。对于行车视线较开阔的路段，可在不影响安全的前提下采用极限最小半径。基于此，最小半径的横向力系数i和横坡度u应按照表1取值。

表1 公路最小半径的横向力系数i和横坡度u的取值

1.1.2 长直线

公路沿线地势平缓路段普遍采用长直线。为使前后线形协调，形成顺畅性较好的路线，应加大直线段前后平曲线半径。直线段长度不宜过短，尤其是两圆曲线间的直线，同向圆曲线间的直线长度宜不小于设计车速的6倍，反向圆曲线间的直线长度宜不小于设计车速的2倍。同时，路线长度也不宜过长，这是因为长直线容易使驾驶员产生视觉疲劳，注意力分散，难以目测与其他车辆的相对距离，使驾驶人员产生急躁情绪，危及行车安全。

1.1.3 短直线

同向圆曲线间插入较短的直线，会影响路线的连续性，从而容易导致驾驶人员判断失误，造成交通事故。反向圆曲线之间设置过短的直线将不利于超高横坡的平稳过渡，最终影响行车安全。

1.1.4 回旋线

回旋线是公路平曲线要素之一，公路圆曲线和直线相接的地方会出现突变点，需要设置回旋线来过渡；根据公路等级的具体情况，当圆曲线半径小于不设超高的圆曲线最小半径时，应设置回旋线。回旋线不仅要确保车辆在转弯过程中实现不同曲率的过渡，还不能影响驾驶人员的舒适感。

1.2 纵断面指标

1.2.1 最大纵坡

纵断面指标主要受纵坡设计的影响，纵坡的设计需要考虑在山体开挖等施工工作量最小的情况下，不影响行车的安全性。特别是最大纵坡的设计，需要考虑坡度前面的直线段长度、坡顶前后上下坡的长度等各方面的指标，设置合理的最大纵坡。

1.2.2 坡度和坡长

道路纵坡坡度和坡长受地形起伏干扰较大，既会影响车辆爬坡能力和行车安全，还会影响工程造价、运营期间的运输成本等。公路纵坡坡长过长或过短都会对车辆的安全行驶造成影响，过短的坡长会导致纵断面起伏变化快、驾驶员频繁改变操作。上坡路段坡长较大会降低车辆爬坡能力，导致行车速度衰减而溜车。下坡路段坡长较大容易出现超速现象或频繁踩刹车而造成刹车失灵，严重影响行车安全。

1.2.3 竖曲线

竖曲线主要是用来缓和变坡点附近的纵坡坡度突变，一般是选择大半径竖曲线来实现。道路竖曲线包括凹形竖曲线和凸形竖曲线两种，其设计指标均是曲线的半径，取值大小和道路等级、行车视距等有着直接的关系。《公路路线设计规范》（JTG D20—2017）规定，当设计行车速度超过60km/h时，为了充分确保安全视距，宜设计较大的竖曲线半径，最小竖曲线半径应满足表2要求。

表2 最小竖曲线半径

2 公路路线设计安全性评价标准

2.1 公路路线设计可行性评价

可行性评价标准是公路路线设计安全性的主要依据之一。尤其是在整个公路路线设计中，设计人员要按照最新的公路设计规范，综合评价公路路线设计的各项指标，对不符合标准的技术指标要进行修改，并将公路路线设计参数控制在标准范围内。

2.2 公路路线设计中行车速度检测评价

在公路路线设计中，行车速度检测也是公路路线安全性评价的重要指标，科学的速度检测标准可以优化相邻车道的行车速度指标，减少公路路线行车事故发生的概率。在进行行车速度评价中，相关人员必须对现行整个公路路线的线性关系进行科学规划，同时也要构建良好的路段极差，采取多种评价方法进行统一性评价。同时，在公路路线设计之前，还需要明确最大车速。最大车速是指车辆在公路行驶过程中所要达到的最大车速，以及在弯道和纵坡之间都要达到的规范设计标准速度，尤其是在公路宽度发生变化的交接处，更应该有相应的最大速度规定。对最大车辆速度的明确不仅可以保证车辆在行驶过程中的安全性，还可以避免因为公路宽度的变化而引起车辆拥堵的情况。

2.3 公路路线设计中平纵组合评价

公路路线设计安全性评价中需要对平纵组合指标进行深入分析，设计人员也要做好公路路线的平纵指标综合评价分析。在路线设计中，需要对公路路线的组成方案作出全面评价，同时进行检验，确保公路路线组合的合理性，保证平面和纵断面线形的相互协调。若在公路路线设计中平面与纵断面发生了失调现象，则设计人员必须进行适当调节，以使公路路线设计更符合安全性要求。

另外，在开展公路路线设计安全性评价中，为了提高设计的合理性，还要构建完善的系统分析和评价模型，主要包括行车安全事故发生概率与空间曲率指标评价模型。根据公路沿线的实际情况，结合现代公路安全性评价，构建完善的模型曲线关系。

3 公路路线设计安全性控制要点

3.1 设计要符合检验标准

设计人员应该按照国家规定的标准和规范进行公路路线设计，对公路各项指标进行评价，对其中一些不符合设计标准的项目应该及时修改，在对规定中不可缺少的项目进行设计时，一定要严格按照规范要求的内容进行设计，确保各项数据在规定的范围之内。对于公路路线设计工作中一些没有明文规定的设计项目，可以根据公路沿线的地质环境进行设计，比如公路路线设计的长度，可以根据公路沿线所处的位置以及沿线建筑的距离进行灵活的设定，在保证安全性的前提下，以追求最高经济效益为设计的主要目标。

3.2 要合理把控安全视距

汽车行驶的视距主要是指汽车驾驶人员在公路上所能观测到的最远距离。在开展有关公路路线安全性方案的设计中，汽车安全视距累计差的合理设计是一项关键内容，由于视距的安全设计主要涉及路面曲线、公路周围的障碍物等内容，一般情况下，驾驶员在公路上的视觉范围都具有一定的局限。因此，在公路路线设计中，视距合理性设计也就成了公路安全性方案设计的关键内容。由于视距也会受到地形地貌等外界环境的影响，公路路线视距设计也要考虑曲线段的长度等因素。总之，必须做好行驶视距安全值的设定，以保障行车安全。

3.3 做好平面线形设计

在开展公路路线设计工作中，设计人员需要重点考虑平面线形设计的合理性，避免在设计环节中因设计人员的技术水平差异或地质勘查资料与实际不符而影响行车安全。因此，开展公路路线设计前需要做好现场实地勘察，并精准地对不同路段车流量以及公路承载力进行测算，保证数据可靠性的基础上，提高公路路线平面线形设计的科学性。此外，做好平面线形结构设计的同时也要重视公路路线的整体性设计，比如在考虑下坡安全性的设计过程中，要尽可能地避免采用小半径曲线，为下坡行车安全提供可靠保障。

3.4 做好平纵组合设计

为了提高公路路线设计的安全性，需要重视平纵组合的设计，在设计中要严格遵循“高低协调、曲直结合”的原则，保证公路路线设计平纵组合的可行性。在平纵组合设计中，要尽可能少用凹凸曲线，提高驾驶员的行车视距广度，如果因地理位置的特殊性需要运用凹凸曲线时，也要确保坡度的合理性。要确保平竖曲线的协调，当竖曲线的半径在平曲线半径的10~20倍范围内，可以确保驾驶人员的行车舒适度。与视觉要求相符的纵坡与平曲线半径关系如表3所示。

表3 与视觉要求相符的纵坡与平曲线半径关系

另外，公路线形平纵组合除了要满足行车安全，还要与沿线生态、社会环境相协调，尽量减少拆迁，确保土石方平衡和节约工程造价。同时，公路线形组合属于一个整体，各技术指标必须相互适应，以正确引导驾驶员安全舒适通过，提高公路通行能力和服务水平。

3.5 做好公路结构设计

科学地开展公路路线设计能够加快施工进度，保证公路施工质量，提升建设单位的社会效益和经济效益。通过合理化的公路结构设计，也能够提高公路路基路面的承载力，保障公路的行车安全，同时也有助于提高公路的使用寿命。因此，在开展公路路线设计中必须重视公路结构的设计，遵循实事求是原则，充分考虑建设环境，提高公路结构设计的合理性。

4 结语

随着我国公路通车里程的不断增加，其行车安全性引起了公众的广泛关注。由于公路路线设计工作具有一定的复杂性和专业性，为了提高公路路线设计的安全性，避免公路安全事故的发生，必须重视公路路线设计的合理性，同时采取科学的安全性评价方法，严格遵循公路设计评价标准，开展公路路线设计，以保障公路路线的安全性与可靠性，满足公路工程建设的基本需求。

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