劉 海

（山西省交通科學(xué)研究院 黃土地區(qū)公路建設(shè)與養(yǎng)護(hù)技術(shù)交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西 太原 030006）

0 引言

如何選擇公路路線幾何線形的設(shè)計(jì)控制要素如設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和控制設(shè)計(jì)車(chē)輛，不僅影響公路交通安全，還將對(duì)經(jīng)濟(jì)和自然環(huán)境帶來(lái)影響。尤其是高速公路，設(shè)計(jì)服務(wù)水平高、車(chē)速快、交通量大、附屬設(shè)施類(lèi)型多，對(duì)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和控制設(shè)計(jì)車(chē)輛等的要求更復(fù)雜。為此，在選擇高速公路幾何線形的設(shè)計(jì)控制要素時(shí)，應(yīng)綜合考慮地形地貌、投資預(yù)算、駕駛行為、用戶(hù)需求、環(huán)保協(xié)調(diào)等因素。

近年來(lái)，我國(guó)高速公路交通安全問(wèn)題日趨嚴(yán)重。通過(guò)對(duì)山西及其他省市高速公路交通事故的分析和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)[1-2]：山西78%的高速公路單車(chē)傷亡事故涉及車(chē)輛為客運(yùn)車(chē)；22%的單車(chē)事故和88%的多車(chē)事故涉及各種卡車(chē)；拖掛車(chē)發(fā)生事故時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)“折疊刀效應(yīng)”（見(jiàn)圖1），中斷交通，引發(fā)二次事故；在匝道出入口上卡車(chē)交通事故頻繁，且同類(lèi)事故在同一匝道上重復(fù)發(fā)生。雖然交通事故誘發(fā)原因復(fù)雜，但調(diào)查結(jié)果表明幾何設(shè)計(jì)過(guò)程中控制設(shè)計(jì)車(chē)輛的選擇影響作用重大。本文基于山西高速公路交通事故實(shí)際調(diào)查結(jié)果，以美國(guó)有關(guān)方法為依托，結(jié)合高速公路運(yùn)營(yíng)車(chē)輛實(shí)際尺寸，粗淺探討山西高速公路線形設(shè)計(jì)控制設(shè)計(jì)車(chē)輛的選擇問(wèn)題，以供借鑒。

1 車(chē)輛分類(lèi)

圖1 拖掛車(chē)事故的“折疊刀效應(yīng)”

高速公路主要服務(wù)用戶(hù)為機(jī)動(dòng)車(chē)輛，如小汽車(chē)（轎車(chē)）、客車(chē)、廂式卡車(chē)和拖掛車(chē)等。不同類(lèi)型的車(chē)輛，其外廓尺寸、動(dòng)力性能、載重和重心不同，在行駛中占用的面積、機(jī)動(dòng)性能和行駛中的慣性相差較大，幾乎影響高速公路設(shè)計(jì)的方方面面，如車(chē)道寬度、平曲線半徑和長(zhǎng)度、縱坡坡度和長(zhǎng)度、凈空高度等。以美國(guó)AASHTO《公路和城市道路幾何設(shè)計(jì)指南》為例，它首先將機(jī)動(dòng)車(chē)輛分成四大類(lèi)，包括小汽車(chē)、大客車(chē)、卡車(chē)和休閑車(chē)等，然后根據(jù)車(chē)輛的尺寸，將每類(lèi)機(jī)動(dòng)車(chē)進(jìn)一步劃分為19種設(shè)計(jì)車(chē)輛，僅卡車(chē)就有9種。如圖2所示是美國(guó)常見(jiàn)的卡車(chē)示意圖，其中半掛列車(chē)約占整個(gè)貨運(yùn)交通量的60%～70%，普通卡車(chē)約占整個(gè)貨運(yùn)交通量的20%～30%。

圖2 美國(guó)常見(jiàn)貨運(yùn)卡車(chē)示意圖

我國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)輛的分類(lèi)是按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《汽車(chē)和掛車(chē)類(lèi)型的術(shù)語(yǔ)和定義》[3]確定，它首先將機(jī)動(dòng)車(chē)輛分成兩大類(lèi)，即乘用車(chē)和商用車(chē)。乘用車(chē)包括轎車(chē)、越野車(chē)、商務(wù)車(chē)、運(yùn)動(dòng)休閑車(chē)和特殊乘用車(chē)等，共11種車(chē)、14種車(chē)型；商用車(chē)包括各種客車(chē)、半掛牽引車(chē)和貨車(chē)等，共15種車(chē)型。另外，該標(biāo)準(zhǔn)還對(duì)各種掛車(chē)、汽車(chē)列車(chē)等做了進(jìn)一步劃分。對(duì)于公路設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，我國(guó)現(xiàn)行的《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》[4]給出了3種車(chē)輛類(lèi)型，即小客車(chē)、載重汽車(chē)和鞍式列車(chē)。仔細(xì)對(duì)比中美機(jī)動(dòng)車(chē)輛分類(lèi)，呈現(xiàn)以下2點(diǎn)差異：

a）我國(guó)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)輛的分類(lèi)無(wú)法反映不同機(jī)動(dòng)車(chē)的要求，無(wú)法為不同公路設(shè)施的設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確的依據(jù)。

b）我國(guó)《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》[5]等其他設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，缺乏車(chē)輛分類(lèi)詳細(xì)規(guī)定，不利于保證設(shè)計(jì)和車(chē)輛之間的協(xié)調(diào)性。

車(chē)輛的分類(lèi)不僅需考慮汽車(chē)制造業(yè)要求，還應(yīng)考慮道路設(shè)計(jì)的限制和要求。例如，在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《汽車(chē)和掛車(chē)類(lèi)型的術(shù)語(yǔ)和定義》中，半掛牽引車(chē)和掛車(chē)分屬不同的類(lèi)型，但實(shí)際公路設(shè)計(jì)時(shí)就無(wú)法分開(kāi)。另外，車(chē)輛分類(lèi)既要能代表各種車(chē)型，還要應(yīng)用簡(jiǎn)單、數(shù)據(jù)收集方便。以山西為例，高速公路收費(fèi)以車(chē)輛軸數(shù)、輪數(shù)和高度把機(jī)動(dòng)車(chē)輛分成A、B、C、D、E、F和G共九大類(lèi)，且各收費(fèi)站車(chē)輛通行量數(shù)據(jù)完善，為在高速公路幾何線形設(shè)計(jì)中考慮車(chē)輛分類(lèi)提供了條件?？紤]到高速公路設(shè)計(jì)的要求，在綜合山西的實(shí)際情況和國(guó)內(nèi)外車(chē)輛分類(lèi)之后，建議在高速公路工可和設(shè)計(jì)階段，有關(guān)的交通量調(diào)查分析應(yīng)按5種車(chē)輛類(lèi)型進(jìn)行，見(jiàn)表1。綜合考慮了不同類(lèi)型車(chē)輛的外廓尺寸和重量，便于在公路設(shè)計(jì)時(shí)選擇代表性設(shè)計(jì)車(chē)輛，并兼顧某些特殊車(chē)輛如校車(chē)的安全防護(hù)需求。

表1 山西高速公路設(shè)計(jì)推薦車(chē)輛分類(lèi)

2 車(chē)輛尺寸

機(jī)動(dòng)車(chē)輛對(duì)公路幾何線形設(shè)計(jì)的影響，主要在于車(chē)輛外廓和車(chē)重。車(chē)輛外廓尺寸將影響公路設(shè)施的幾何尺寸，如車(chē)道寬度和停車(chē)位的幾何尺寸、幾何線形（平曲線半徑、縱坡坡度、路拱橫坡）和上跨結(jié)構(gòu)（如橋梁、隧道等）的凈空高度等。要提醒的是，車(chē)輛（尤其是卡車(chē)和客車(chē)）的前懸和后懸大小對(duì)公路幾何線形設(shè)計(jì)，尤其是高速公路匝道和城市道路交叉口設(shè)計(jì)，也是必須考慮的，因?yàn)檐?chē)輛前懸和后懸尺寸影響車(chē)輛轉(zhuǎn)彎時(shí)的通道外圓、內(nèi)圓和外擺值大小。車(chē)重將影響路線縱坡設(shè)計(jì)如縱坡坡度和坡長(zhǎng)等，車(chē)重越大，加減速時(shí)的慣性越大，制動(dòng)時(shí)所需的制動(dòng)能量或距離越大，下坡時(shí)尤甚。另外，車(chē)重還影響橋涵、路面等的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。因此，在車(chē)輛設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中，車(chē)輛的尺寸和車(chē)重必須考慮公路基礎(chǔ)設(shè)施的結(jié)構(gòu)能力的限制和經(jīng)濟(jì)性。在20世紀(jì)80年代之前，我國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)輛類(lèi)型比較少、尺寸單一、載重小。如表2所示，是我國(guó)早期主要機(jī)動(dòng)車(chē)的技術(shù)參數(shù)。近年來(lái)隨著我國(guó)改革開(kāi)放和經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，我國(guó)汽車(chē)無(wú)論是車(chē)輛品牌、還是車(chē)輛類(lèi)型都迅速增加。如表3所示，是我國(guó)近幾年出現(xiàn)的機(jī)動(dòng)車(chē)的主要參數(shù)。

比較表2、表3中各項(xiàng)參數(shù)發(fā)現(xiàn)，我國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)輛發(fā)展呈現(xiàn)以下4個(gè)趨勢(shì)，對(duì)高速公路安全運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生重要影響。a）微型車(chē)的發(fā)展，就是在車(chē)輛出現(xiàn)事故碰撞時(shí)，其釋放出的能量的吸收取決于車(chē)身重量，車(chē)身越重，吸收能量越大，乘車(chē)人的傷害程度越輕。微型車(chē)車(chē)身輕，事故碰撞造成的人員傷害可能性和程度較大。b）長(zhǎng)途客車(chē)大型化、載員增加，尤其是特大型客車(chē)重心高，一旦發(fā)生事故易側(cè)翻；另外，校車(chē)的安全也對(duì)路側(cè)護(hù)欄結(jié)構(gòu)能力的選擇提出了更高的要求。c）載重卡車(chē)類(lèi)型多、外廓尺寸大、軸數(shù)增加、載重顯著加大。載重卡車(chē)上坡速度慢，下坡制動(dòng)距離大且制動(dòng)系統(tǒng)易過(guò)熱失效。d）拖掛車(chē)的發(fā)展，拖掛車(chē)不僅外廓尺寸大，而且其轉(zhuǎn)彎特征不同于普通車(chē)輛，這就對(duì)高速公路進(jìn)出匝道、互通式立交和服務(wù)區(qū)進(jìn)出口的設(shè)計(jì)提出了特殊要求。

表2 我國(guó)早期主要機(jī)動(dòng)車(chē)輛技術(shù)參數(shù)

表3 我國(guó)現(xiàn)有主要機(jī)動(dòng)車(chē)輛技術(shù)參數(shù)

表4給出了美國(guó)AASHTO大型客貨車(chē)輛的外廓尺寸的最大限值，最大寬度為2 600 mm，最大高度為4 110 mm，最大長(zhǎng)度為12 190～18 590 mm。表5給出了我國(guó)《道路車(chē)輛外廓尺寸、軸載及質(zhì)量限值》[6]所規(guī)定的車(chē)輛外廓最大尺寸，最大寬度為2 500 mm，最大高度為4 000 mm。普通貨車(chē)和半掛牽引車(chē)的最大長(zhǎng)度為12 000 mm，客車(chē)最大長(zhǎng)度為18 000 mm（鉸接客車(chē)），掛車(chē)最大長(zhǎng)度為13 000 mm，列車(chē)最大長(zhǎng)度為20 000 mm。在高等級(jí)公路上，整體封閉式廂式半掛車(chē)車(chē)長(zhǎng)最大限值為14 600 mm，與整體封閉式廂式半掛車(chē)組成的鉸接列車(chē)長(zhǎng)度最大限值為18 100 mm；長(zhǎng)度超過(guò)11 000 mm的客車(chē)，車(chē)寬最大限值為2 550 mm；運(yùn)送不可拆解物體的低平板專(zhuān)用半掛車(chē)車(chē)寬限值3 000 mm?？梢钥闯?，兩國(guó)有關(guān)機(jī)動(dòng)車(chē)輛的最大寬度和最大高度非常接近，兩國(guó)有關(guān)貨車(chē)和客車(chē)的最大長(zhǎng)度也相差不大，但兩國(guó)鉸接列車(chē)最大長(zhǎng)度相差約2 m左右。

表4 美國(guó)車(chē)輛外廓尺寸的最大限值 mm

3 控制設(shè)計(jì)車(chē)輛推薦

路線幾何線形設(shè)計(jì)所要考慮的車(chē)輛尺寸，不僅包括車(chē)輛的外廓尺寸，還包括其他長(zhǎng)度，如軸距和前后懸大小等，因?yàn)檐?chē)輛轉(zhuǎn)彎軌跡及其占用的通道大小取決于這些尺寸。如圖3所示，五軸鉸接多掛列車(chē)總長(zhǎng)、前后懸和軸距的定義，從最前面的輪軸到最后面的輪軸之間的距離就是總軸距。表6所示，是我國(guó)現(xiàn)行的《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》給出的3種設(shè)計(jì)車(chē)輛的外廓尺寸。表7給出了美國(guó)AASHTO《公路和城市道路幾何設(shè)計(jì)指南》設(shè)計(jì)車(chē)輛的外廓尺寸。美國(guó)AASHTO的設(shè)計(jì)車(chē)輛共19種，表7僅列出了常用的8種設(shè)計(jì)車(chē)輛的外廓尺寸。仔細(xì)比較表3、表6和表7中的各種車(chē)輛尺寸，可以看出我國(guó)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》設(shè)計(jì)車(chē)輛尺寸特點(diǎn)如下：a）設(shè)計(jì)小客車(chē)的外廓尺寸和美國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)基本相同，并超過(guò)我國(guó)現(xiàn)有小客車(chē)的外廓尺寸；b）設(shè)計(jì)載重汽車(chē)的總長(zhǎng)度無(wú)法反映實(shí)際大型長(zhǎng)途客車(chē)的長(zhǎng)度，較金龍和宇通系列大型客車(chē)的長(zhǎng)度短；c）設(shè)計(jì)鉸接列車(chē)的長(zhǎng)度為 16 000 mm，不僅比美國(guó)AASHTO的標(biāo)準(zhǔn)低很多，也比我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《道路車(chē)輛外廓尺寸、軸載及質(zhì)量限值》的最大限值小；d）設(shè)計(jì)車(chē)輛外廓尺寸是根據(jù)舊國(guó)標(biāo)《汽車(chē)外廓尺寸限界》(GB1589—89提出的，不僅無(wú)法和現(xiàn)行的國(guó)標(biāo)《道路車(chē)輛外廓尺寸、軸載及質(zhì)量限值》保持一致，更無(wú)法反映我國(guó)現(xiàn)有機(jī)動(dòng)車(chē)的實(shí)際外廓尺寸；e）對(duì)不同等級(jí)的公路或不同的公路設(shè)施，沒(méi)有明確指出采用何種設(shè)計(jì)車(chē)輛控制設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)車(chē)輛類(lèi)型少，沒(méi)能考慮一些特殊車(chē)輛，如客運(yùn)車(chē)和校車(chē)等的實(shí)際情況。

表5 我國(guó)汽車(chē)、掛車(chē)及列車(chē)外廓尺寸的最大限值 mm

圖3 五軸鉸接多掛列車(chē)長(zhǎng)度定義

表6 我國(guó)設(shè)計(jì)車(chē)輛外廓尺寸 m

高速公路是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的動(dòng)脈，在客貨運(yùn)中扮演著極其重要的角色，設(shè)計(jì)車(chē)輛的選擇應(yīng)該反映經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求?？刂圃O(shè)計(jì)車(chē)輛的選擇應(yīng)綜合交通安全、工程造價(jià)等情況，從以下4個(gè)方面來(lái)考慮：a）設(shè)施類(lèi)型，對(duì)于某一種設(shè)施來(lái)說(shuō)，可只采用一種控制設(shè)計(jì)車(chē)輛，但對(duì)不同類(lèi)型的設(shè)施來(lái)說(shuō)（如幾何線形、匝道、服務(wù)區(qū)停車(chē)場(chǎng)等），可采用不同的控制設(shè)計(jì)車(chē)輛；b）通行次數(shù)，控制設(shè)計(jì)車(chē)輛在交通量中占有一定的比例，即所選擇的設(shè)計(jì)車(chē)輛應(yīng)時(shí)常使用高速公路；c）滿(mǎn)足地形限制要求；d）事故后果，車(chē)輛掉線或侵入其他車(chē)道可能導(dǎo)致的事故及其程度。

表7 美國(guó)AASHTO設(shè)計(jì)車(chē)輛外廓尺寸 m

圖4 太長(zhǎng)和大運(yùn)高速公路不同類(lèi)型車(chē)輛比例

如圖4所示，是根據(jù)有關(guān)收費(fèi)站通行車(chē)輛數(shù)據(jù)整理得到的太長(zhǎng)（2010年）和大運(yùn)（2011年）2條高速公路上不同類(lèi)型車(chē)輛占車(chē)輛總數(shù)的百分比?？梢钥闯?，在兩高速公路上，車(chē)輛類(lèi)型的分布比較相似，A類(lèi)車(chē)所占比例最高，均超過(guò)60%；其次是G類(lèi)車(chē)，其所占比例約20%左右；E類(lèi)車(chē)所占比例最小，均不超過(guò)0.5%。眾所周知，G類(lèi)車(chē)是指車(chē)輛軸數(shù)不少于5個(gè)軸的車(chē)輛，基本上就是拖掛列車(chē)。也就是說(shuō)，在山西高速公路上，拖掛車(chē)數(shù)量占總交通量的20%左右。若以目前山西高速公路最高達(dá)4萬(wàn)輛車(chē)/日的交通量估算，拖掛車(chē)的通行次數(shù)是相當(dāng)可觀的。

如圖5a所示，是2011年3月14日位于太原青銀高速和京昆高速連接匝道被卡車(chē)碰撞后的現(xiàn)場(chǎng)照片，實(shí)際上在該匝道上同樣的事故已出現(xiàn)多次。另外，在太舊高速—太原東環(huán)匝道上，在2008—2009年2年時(shí)間內(nèi)，先后發(fā)生7起車(chē)輛掉線事故，其中6起事故為重型卡車(chē)或掛車(chē)（圖5b）。從全國(guó)范圍內(nèi)來(lái)說(shuō)[1-2]，在高速公路傷亡事故中，涉及匝道的事故約占事故總數(shù)的8%；而在所有的匝道交通事故中，約70%事故涉及卡車(chē)、50%的事故涉及客運(yùn)車(chē)。如此多的匝道交通事故涉及卡車(chē)和客運(yùn)車(chē)，要求我們認(rèn)真審視現(xiàn)有高速公路控制設(shè)計(jì)車(chē)輛的合理性。如前所述，我國(guó)現(xiàn)行《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》的設(shè)計(jì)車(chē)輛外廓尺寸實(shí)際上是按國(guó)標(biāo)GB1589—89得到的，對(duì)不同類(lèi)型車(chē)輛尤其是客運(yùn)車(chē)、校車(chē)和鉸接列車(chē)的轉(zhuǎn)彎特征缺乏研究和論證，從而不能為公路設(shè)計(jì)人員在選擇設(shè)計(jì)車(chē)輛時(shí)提供實(shí)際和可靠的數(shù)據(jù)。

圖5 高速匝道事故現(xiàn)場(chǎng)照片

控制設(shè)計(jì)車(chē)輛選擇通常按2個(gè)步驟進(jìn)行：首先，在每種類(lèi)型的車(chē)輛中選擇占有一定比例、其外廓尺寸較同類(lèi)車(chē)輛中大多數(shù)車(chē)型的外廓尺寸大的車(chē)輛，作為該類(lèi)車(chē)的設(shè)計(jì)車(chē)輛；其次，在所確定的各類(lèi)車(chē)的設(shè)計(jì)車(chē)輛中，選擇外廓尺寸最大的設(shè)計(jì)車(chē)輛作為幾何線形設(shè)計(jì)的控制設(shè)計(jì)車(chē)輛。雖然設(shè)計(jì)車(chē)輛的種類(lèi)多，但實(shí)際上起決定作用的是卡車(chē)，尤其是列車(chē)的外廓尺寸。例如，美國(guó)許多州的高速公路幾何線形設(shè)計(jì)，就要求選擇鉸接列車(chē)WB-20控制主線設(shè)計(jì)，并要求匝道設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)車(chē)輛標(biāo)準(zhǔn)不低于鉸接列車(chē)WB-19。本文建議山西高速公路設(shè)計(jì)時(shí)，主線和出入匝道的控制設(shè)計(jì)車(chē)輛（用SXDV表示）采用鉸接列車(chē)，其外廓尺寸為18.1×2.5×4.0 m。

對(duì)于目前山西高速公路上的鉸接列車(chē)，其外廓尺寸可按有關(guān)的半掛牽引車(chē)和半掛掛車(chē)的外廓尺寸，按公式（1）計(jì)算：

式中：有關(guān)參數(shù)的定義詳見(jiàn)圖6，LMAX為鉸接列車(chē)長(zhǎng)度；LST為半掛掛車(chē)外廓長(zhǎng)度；LTT為牽引車(chē)外廓長(zhǎng)度；LKP為掛車(chē)前沿至牽引車(chē)銷(xiāo)的距離；LR0為牽引車(chē)后懸尺寸；LWB為牽引車(chē)雙后軸軸距。

圖6 鉸接列車(chē)外廓長(zhǎng)度計(jì)算示意圖

若將表3（2）中的半掛牽引車(chē)及其半掛掛車(chē)的有關(guān)尺寸代入式（1），可以得到我國(guó)現(xiàn)有的豪沃和東風(fēng)鉸接列車(chē)的總長(zhǎng)度能滿(mǎn)足這里推薦的山西高速公路控制設(shè)計(jì)車(chē)輛SXDV的長(zhǎng)度要求，即我國(guó)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《道路車(chē)輛外廓尺寸、軸載及質(zhì)量限值》（GB1589—2004）的鉸接列車(chē)最大限值18.1 m。而對(duì)于解放鉸接列車(chē)，就要根據(jù)牽引車(chē)和半掛車(chē)的組合，驗(yàn)算其外廓長(zhǎng)度大小。

4 控制設(shè)計(jì)車(chē)輛最小轉(zhuǎn)彎特征

作為選定的控制設(shè)計(jì)車(chē)輛，其最小轉(zhuǎn)彎軌跡的幾何特征就應(yīng)該用來(lái)制定道路平曲線的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（見(jiàn)圖7）。車(chē)輛的最小轉(zhuǎn)彎軌跡主要同以下3個(gè)因素有關(guān)：a）車(chē)輛尺寸尤其是車(chē)輛軸距、寬度、前后懸尺寸等越大，轉(zhuǎn)彎時(shí)覆蓋的通道面積越大；b）駕駛技術(shù)越高，轉(zhuǎn)彎時(shí)可達(dá)到的牽引車(chē)/掛車(chē)夾角和轉(zhuǎn)向角越大，所需的轉(zhuǎn)彎彎道半徑越??；c）車(chē)輛轉(zhuǎn)彎時(shí)速度越大，其牽引車(chē)/掛車(chē)夾角和轉(zhuǎn)向角越小，所需的彎道的半徑越大。

美國(guó)AASHTO采用有關(guān)的軟件，假定不同的牽引車(chē)/掛車(chē)夾角和不同的轉(zhuǎn)向角，分析計(jì)算了車(chē)輛轉(zhuǎn)彎速度為15 km/h時(shí)，不同設(shè)計(jì)車(chē)輛轉(zhuǎn)彎時(shí)的最小轉(zhuǎn)彎軌跡。其中，前軸中心軌跡的最小半徑（CTR）主要受車(chē)輛外廓寬度、軸距和內(nèi)后側(cè)外輪軌跡影響，車(chē)輛所占彎道邊界由外前懸軌跡和內(nèi)后側(cè)外輪軌跡組成。

圖7 鉸接列車(chē)外廓長(zhǎng)度計(jì)算示意圖

表8給出的是，美國(guó)AASHTO《公路和城市道路幾何設(shè)計(jì)指南》提供的部分設(shè)計(jì)車(chē)輛的尺寸和相應(yīng)的最小轉(zhuǎn)彎半徑。對(duì)于鉸接列車(chē)，其牽引車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力假定為150～200 hp。要注意的是，鉸接列車(chē)WB-20的最小內(nèi)圓半徑（1.3 m）比鉸接列車(chē)WB-19的最小內(nèi)圓半徑（2.4 m）小，其主要原因有2個(gè)：a）兩車(chē)采用相同的轉(zhuǎn)向角(28.4°)，但WB-20的牽引車(chē)/掛車(chē)夾角（68°）比WB-19的牽引車(chē)/掛車(chē)夾角（65°）大；b）雖然WB-20的掛車(chē)比WB-19的掛車(chē)長(zhǎng)1.52 m，但其后軸的位置前移0.61 m，使得兩者的總軸距離相差僅0.91 m。根據(jù)表8中美國(guó)設(shè)計(jì)車(chē)輛的轉(zhuǎn)彎特征，能滿(mǎn)足普通卡車(chē)的彎道尺寸對(duì)于普通校車(chē)轉(zhuǎn)彎來(lái)說(shuō)綽綽有余。但要特別強(qiáng)調(diào)的是，普通校車(chē)比普通卡車(chē)長(zhǎng)，尤其是前者的后懸比后者的后懸約長(zhǎng)出2.0 m，開(kāi)始轉(zhuǎn)彎時(shí)校車(chē)的外后角會(huì)侵入相鄰車(chē)道，從而造成潛在的安全問(wèn)題。

表8 設(shè)計(jì)車(chē)輛最小轉(zhuǎn)彎半徑 m

由于本文推薦的山西高速公路控制設(shè)計(jì)車(chē)輛（SXDV）的外廓尺寸為18.1×2.5×4.0 m，其長(zhǎng)度位于AASHTO中型鉸接列車(chē)WB-12和州際鉸接列車(chē)WB-19（或WB-20）之間，寬度比AASHTO鉸接列車(chē)小0.1 m。從表2可以看出，我國(guó)4×2牽引車(chē)的尺寸和AASHTO WB-12的牽引車(chē)尺寸接近，我國(guó)6×4牽引車(chē)尺寸和AASHTO WB-19（或WB-20）的牽引車(chē)尺寸接近。因此，這里推薦的山西SXDV的轉(zhuǎn)彎特征，應(yīng)該采用我國(guó)6×4牽引車(chē)的轉(zhuǎn)彎特征，其最小轉(zhuǎn)彎半徑可按AASHTO WB-19和WB-20的尺寸，采用線性插值方法近似的計(jì)算，得到SXDV最小設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)彎半徑為13.7 m，前軸中心軌跡的最小半徑（CTR）為12.5 m，最小內(nèi)圓（內(nèi)后側(cè)外輪軌跡）半徑為 4.5 m，最大外圓（外前懸軌跡）半徑為14.0 m。毫無(wú)疑問(wèn)，采用SXDV確定的彎道幾何尺寸對(duì)于我國(guó)現(xiàn)有的車(chē)輛類(lèi)型來(lái)說(shuō)是安全的。由于我國(guó)校車(chē)的長(zhǎng)度和后懸分別小于美國(guó)普通校車(chē)S-BUS 11的長(zhǎng)度和后懸，再加上SXDV的長(zhǎng)度和彎道寬度分別遠(yuǎn)大于美國(guó)普通校車(chē)S-BUS 11的長(zhǎng)度和彎道寬度，從而確保在按SXDV設(shè)計(jì)的彎道上，校車(chē)轉(zhuǎn)彎初始其外后角不會(huì)侵入相鄰車(chē)道。

5 結(jié)語(yǔ)

設(shè)計(jì)車(chē)輛作為公路幾何線形設(shè)計(jì)的一個(gè)重要控制要素，對(duì)于確保道路交通安全暢通、提升道路服務(wù)水平具有重要意義，合理地選擇設(shè)計(jì)車(chē)輛需要綜合考慮經(jīng)濟(jì)水平、用戶(hù)需求、環(huán)境協(xié)調(diào)等多方面因素，本文在山西省高速公路交通事故及運(yùn)營(yíng)車(chē)輛實(shí)際調(diào)查數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合美國(guó)AASHTO的相關(guān)方法和指南，推薦了山西省高速公路控制設(shè)計(jì)車(chē)輛，并給出其最小轉(zhuǎn)彎半徑等特征值，文內(nèi)的一些粗淺想法，希望對(duì)于我國(guó)公路設(shè)計(jì)工作者有所裨益。