唐瑩

（廣州市市政工程設(shè)計研究總院,廣東 廣州 510000）

0 引言

隨著城市交通擁擠日漸加重以及土地資源的稀缺，城市交通地下化成為解決交通矛盾、適應(yīng)城市高密度和高強度開發(fā)需要的一個重要發(fā)展方向[1-2]。城市地下道路受城市用地規(guī)劃、隧道建設(shè)工藝和建設(shè)成本、技術(shù)條件、建設(shè)工期等方面的限制，特別是對于過江隧道等復(fù)雜的城市地下道路，還受航道通航、水利防洪等方面的影響，隧道的規(guī)模往往有限。對城市地下道路空間的充分利用一般集中體現(xiàn)在橫斷面設(shè)計中，即在有限的結(jié)構(gòu)斷面中合理組織隧道功能，最大限度地提高隧道通行能力和行車安全性。隧道的橫向布置需滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中道路建筑限界的要求，但目前國內(nèi)外各標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范對城市地下道路的道路建筑限界中是否應(yīng)考慮安全帶、安全帶寬度、安全帶高度等方面的要求有所差別，且關(guān)于這方面的分析和研究較少，在實際使用中存在著使用安全帶的理解問題。

1 國內(nèi)外研究概述

在設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范方面，美國AASHTO的綠皮書和FHWA的隧道設(shè)計規(guī)范中有關(guān)隧道機(jī)動車道的道路建筑限界均沒有考慮安全帶的寬度[3-4]，我國歷年的《城市道路工程設(shè)計規(guī)范》、《城市道路路線設(shè)計規(guī)范》、《城市地下道路工程設(shè)計規(guī)范》對城市道路隧道或地下道路的道路建筑限界有一系列的規(guī)定。1990年版和2012年版《城市道路工程設(shè)計規(guī)范》均規(guī)定道路機(jī)動車道的道路建筑限界應(yīng)考慮安全帶的寬度，但都沒有規(guī)定安全帶的高度，且兩版規(guī)范關(guān)于安全帶寬度的規(guī)定不同，其中1990年版規(guī)范規(guī)定安全帶寬度應(yīng)根據(jù)道路設(shè)計速度、安全帶位置（中間帶或兩側(cè)帶）的不同取0.5 m或0.25 m，而2012年版規(guī)范規(guī)定安全帶寬度統(tǒng)一取為0.25 m[5-6]。2012版《城市道路路線設(shè)計規(guī)范》關(guān)于一般道路的道路限界的規(guī)定基本與2012年版《城市道路工程設(shè)計規(guī)范》一致，但對機(jī)動車道的路緣石高度、隧道的道路建筑限界進(jìn)行了細(xì)化，規(guī)定道路的緣石外露高度宜為0.15~0.2 m，且隧道的道路建筑限界視情況而定是否考慮安全帶寬度，當(dāng)設(shè)置檢修道時可不考慮安全帶寬度，當(dāng)不設(shè)檢修道時應(yīng)考慮安全帶寬度[7]。2012年版《城市地下道路工程設(shè)計規(guī)范》在2012版《城市道路路線設(shè)計規(guī)范》的基礎(chǔ)上規(guī)定城市地下道路的道路建筑限界中的安全帶高度為緣石外露高度（最小為0.25~0.4 m）或防撞設(shè)施高度[8]。2012版《城市道路路線設(shè)計規(guī)范》和2012年版《城市地下道路工程設(shè)計規(guī)范》已規(guī)定可將檢修道和防撞設(shè)施作為安全帶來使用。

在學(xué)術(shù)研究方面，國內(nèi)外專門針對城市地下道路的道路建筑限界的研究很少。國外對城市地下道路的研究主要集中在城市地下道路信息系統(tǒng)、通風(fēng)等方面。Chmelina等[9]研究了隧道信息系統(tǒng)在城市地下道路管理和巖土工程中的應(yīng)用。Eftekharian等[10]提出了基于流體動力學(xué)模型的城市地下道路壓強下降的數(shù)據(jù)分析，利用計算機(jī)技術(shù)預(yù)測在交通擁堵情況下的隧道內(nèi)壓強變化，分析其對隧道通風(fēng)的影響。國內(nèi)學(xué)者對城市地下道路的研究主要集中在地下道路橫斷面、視覺環(huán)境對駕駛行為的影響等方面。劉碩等[1]基于8自由度的駕駛模擬器研究了地下道路車道寬度、車道位置、側(cè)向凈寬對駕駛行為的影響，基于橫向偏移狀態(tài)分析了不同條件下的行車安全性，為地下道路設(shè)計速度、車道寬度、限速、車道組合等方面提出了建議。陳雨人等[11]應(yīng)用實車試驗技術(shù)獲取地上和地下道路環(huán)境系統(tǒng)中車輛運行特征和駕駛員視覺信息負(fù)荷的對比研究，分析了視覺信息負(fù)荷對車頭間距和運行車速等車輛運行特征的影響規(guī)律。

由以上分析可知：目前各規(guī)范和相關(guān)的研究對城市地下道路的道路建筑限界的安全帶寬度、安全帶高度等方面的規(guī)定缺乏廣泛認(rèn)同的標(biāo)準(zhǔn)。雖然現(xiàn)行的《城市道路路線設(shè)計規(guī)范》和《城市地下道路工程設(shè)計規(guī)范》提出可將檢修道和防撞設(shè)施作為安全帶來使用，但安全帶的寬度和隧道內(nèi)車道寬度、車道位置等共同影響著隧道內(nèi)駕駛車輛的車速、行車舒適性和安全性，很難僅僅從是否設(shè)檢修道來判定是否設(shè)安全帶寬度。另外，檢修道高度受消防設(shè)備拿取、其下放置的電纜和給水管的空間尺寸等要求的影響差別較大，不同的檢修道高度對安全帶的使用功能（即對車輛的攔護(hù)和防撞要求）有一定的影響，這使得在具體設(shè)計工作中對城市地下道路的橫斷面設(shè)計方面難以把握，并可能對工程造價、建筑工藝、建設(shè)工期等帶來一系列的影響。因此，有必要對此開展深入研究，根據(jù)項目的實際情況，靈活進(jìn)行城市地下道路的橫斷面設(shè)計。

2 研究思路

目前，關(guān)于城市地下道路的道路限界方面的歧義主要為以下三個方面：（1）是否需設(shè)安全帶；（2）安全帶的寬度；（3）安全帶的高度。前兩者主要涉及到城市地下道路的側(cè)向凈寬，后者主要考慮保證城市地下道路內(nèi)駕駛車輛的攔護(hù)、防碰撞和側(cè)翻。

2.1 是否需設(shè)安全帶及安全帶的寬度

側(cè)向凈寬為路緣帶寬度與安全帶寬度之和，安全帶作為側(cè)向凈寬的一部分提供側(cè)向余寬、增加行車舒適感、改善彎道處視距、提高行車安全等。城市地下道路的車道寬度、側(cè)向凈寬、車道位置等都是駕駛行為的重要影響因素，當(dāng)車道寬度、側(cè)向凈寬較大時，駕駛員有充足的行駛空間，行車舒適性和安全性較好，但隨著行駛速度和橫向偏移的增大，由于城市地下道路環(huán)境單一，超速現(xiàn)象會越發(fā)嚴(yán)重，極易誘發(fā)交通事故。當(dāng)一般城市地下道路受限采用較小的車道寬度和側(cè)向凈寬時，易引起車輛擦碰側(cè)墻事故，增加駕駛?cè)斯ぷ髫?fù)荷，但因為行駛速度的降低和駕駛員注意力的集中也將降低行車風(fēng)險。故應(yīng)綜合考慮各個因素的影響，采用合適的側(cè)向凈寬，提高行車安全。

劉碩等[1]基于8自由度的駕駛模擬器定量分析了城市地下道路車道寬度、車道位置、側(cè)向凈寬對小客車的車速、橫向偏移、駕駛員主客觀評價的影響。

2.1.1 車速

當(dāng)車道寬度不超過3.75 m時，車速與車道寬度呈正相關(guān)。以側(cè)向凈寬為0.75 m為例，車道寬度較小時，車道位置對平均車速有顯著性影響，左側(cè)車道的平均車速最高，中間車道的平均車速最低；車道寬度較大時，左中右3條車道上的平均車速差不大。駕駛員在較寬的側(cè)向凈寬下會保持較高的行駛速度，這一現(xiàn)象類似于車道寬度對車速的影響，但當(dāng)車道和側(cè)向凈寬增加相同的寬度時，車道寬度對車速影響更加明顯。

當(dāng)車道寬度為3.25 m、側(cè)向?qū)挾葹?.5 m時，車輛的平均速度約68 km/h；車道寬度為3 m、側(cè)向?qū)挾葹?.75 m時，車輛的平均速度約67 km/h，均超過60 km/h，與現(xiàn)行地下道路的行駛速度較匹配。車行道寬度不小于3.5 m后，車輛的平均速度超過80 km/h，超速現(xiàn)象較嚴(yán)重，行車安全風(fēng)險較大。車道寬度不小于3.25 m時，左中右3條車道的平均車速差較小。

2.1.2 橫向偏移

車輛在橫向位置分布服從正態(tài)分布，橫向偏移范圍隨車道寬度的增加不斷增大。左側(cè)車道和中間車道的駕駛?cè)藘A向于沿著車道中心線偏右的位置行駛，而右側(cè)車道的駕駛?cè)烁鼉A向于沿著車道中心線偏左的位置行駛。當(dāng)車道寬度較窄時，在兩側(cè)車道行駛的車輛會遠(yuǎn)離側(cè)墻行駛，隨著車道寬度的增加，車輛的橫向分布會更加均勻，橫向偏移的均值逐漸接近0；中間車道的橫向偏移范圍最大，而右側(cè)車道橫向偏移范圍最小。側(cè)向凈寬對中間車道的橫向偏移沒有顯著性影響，但對左側(cè)車道和右側(cè)車道有較為顯著的影響。隨著側(cè)向凈寬的增大，兩側(cè)車道車輛的橫向偏移范圍會增大，分布也會更加均勻。此現(xiàn)象跟車道寬度的影響相似，但影響程度較小。

車道寬度由3 m變?yōu)?.25 m時，車輛越線和壓線行駛的比例大幅降低。當(dāng)車道寬度為3 m時越線行駛的比例約為2%，壓線行駛的比例約8.4%；當(dāng)車道寬度為3.25 m時越線行駛的比例約為0.65%，壓線行駛的比例約6.4%。側(cè)向凈寬增大會適當(dāng)降低越線行駛的比例，但對壓線行駛的影響很小，當(dāng)側(cè)向?qū)挾扔?.5 m變?yōu)?.75 m時，越線行駛的比例由3.6%降為2.7%。中間車道的壓線行駛比例最高，但越線行駛的比例最低，兩側(cè)車道中右側(cè)車道的越線和壓線行駛比例較低。

2.1.3 主觀評價

所有受試者均認(rèn)為車道寬度對主觀安全感知有很大影響，有3/4受試者認(rèn)為側(cè)向凈寬會影響他們進(jìn)行速度和軌跡的決策。然而，只有不超過20%的駕駛?cè)苏J(rèn)為在不同車道上行駛會對他們的駕駛行為產(chǎn)生影響.將上述車速及橫向偏移的分析結(jié)果和對駕駛?cè)酥饔^感知進(jìn)行對比，可以看出駕駛行為有時與駕駛?cè)说闹饔^感知并不一致。

駕駛員普遍忽視不同車道上行駛對駕駛行為的影響。

基于以上分析，現(xiàn)行地下道路的行駛速度約60 km/h，建議小客車專用車道的車道寬度取3.25m，有條件時側(cè)向?qū)挾热?.75m，條件受限時可取0.5m，或者道路兩側(cè)的側(cè)向凈寬取不同值，左側(cè)側(cè)向凈寬取0.75 m，右側(cè)側(cè)向凈寬取0.5 m。根據(jù)側(cè)向凈寬的要求靈活選擇是否設(shè)安全帶，及選取合適的安全帶寬度。另外，可適當(dāng)增加中間車道的車道寬度來減少中間車道與兩側(cè)車道的速度差，及減少車輛壓線的比例?；煨熊嚨儡嚨缹挾炔恍∮?.5 m。

2.2 安全帶的高度

安全帶的高度主要考慮車輛的攔護(hù)和防撞要求，本文主要研究城市地下道路的緣石外露高度或防撞設(shè)施的高度是否滿足安全帶的高度要求，即檢修道或防撞設(shè)施是否可作為安全帶使用。《城市地下道路工程設(shè)計規(guī)范》（CJJ 221—2015）規(guī)定城市地下道路內(nèi)部不設(shè)檢修道時側(cè)墻下部必須設(shè)置防撞設(shè)施，且防撞設(shè)施的設(shè)置應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《城市道路交通設(shè)施設(shè)計規(guī)范》（GB 50688）的規(guī)定，故分設(shè)與不設(shè)檢修道兩種情況進(jìn)行分析。

2.2.1 設(shè)檢修道時

對于城市地下道路的緣石外露高度即檢修道的高度，《城市地下道路工程設(shè)計規(guī)范》（CJJ 221-2015）規(guī)定其高度最小值為0.25～0.40 m[8]，而《城市道路路線設(shè)計規(guī)范》（CJJ 193—2012）規(guī)定其高度為0.20～0.80 m[7]，不同版本的現(xiàn)行規(guī)范對檢修道高度的規(guī)定并不一致。

馮苠等[12]利用ADAMS仿真分析軟件進(jìn)行虛擬樣機(jī)仿真試驗，以小型車作為研究對象探討公路橋梁路緣石的合理高度，研究不同車速、不同碰撞角度、不同路緣石高度條件下的路緣石碰撞特性，試驗設(shè)計的車速分別為60 km/h、80 km/h、100 km/h，選取直線型路緣石，路緣石高度分別為0.15 m、0.2 m、0.25 m、0.3 m、0.35 m、0.4 m，試驗次數(shù)為54次。研究成果表明：路緣石高度較低時由于車輛與路緣石碰撞后易發(fā)生跳車現(xiàn)象，因此對行車安全不利；路緣石較高時車輛與之相撞后對車輛造成了較嚴(yán)重的損壞，對乘員安全不利。路緣石對偏駛車輛的攔護(hù)效果按路緣石高度排序為0.35 m好于0.3 m好于0.25 m好于0.4 m好于0.15 m好于0.2 m；當(dāng)路緣石高度為0.35 m時，完成安全攔護(hù)7次，出現(xiàn)1次翻車事故；路緣石高度為0.3 m時，安全攔護(hù)5次，出現(xiàn)1次翻車事故；路緣石高度為0.25 m時，安全攔護(hù)5次，出現(xiàn)2次翻車事故；路緣石高度為0.4 m時，安全攔護(hù)4次，出現(xiàn)2次翻車事故；路緣石高度為0.15 m時，安全攔護(hù)3次，出現(xiàn)1次翻車事故；而路緣石高度為0.2 m時，安全攔護(hù)3次，出現(xiàn)2次翻車事故。因我國目前在城市地下道路內(nèi)行駛的小型汽車占有量比例非常大，而且未來該比例會繼續(xù)增大，另外，大型車因底盤高度大，路緣石對其行駛的攔護(hù)作用有限，而小型車因質(zhì)量小、速度快，與路緣石碰撞、刮蹭后易出現(xiàn)翻車或偏駛狀況，造成與后方車輛及相鄰車道車輛發(fā)生相撞的二次事故幾率增大，對行車安全不利，故該小型車的試驗成果對城市地下道路安全帶高度的合理確定有較大的參照意義。

建議檢修道的高度在綜合考慮方便拿取消防設(shè)備、滿足其下放置電纜和給水管等的空間尺寸等要求后，優(yōu)先采用0.35 m。當(dāng)用地條件較寬松而檢修道的高度較高（大于0.4 m）時，建議另在路緣帶和檢修道的中間設(shè)0.25 m的安全帶寬度。

2.2.2 不設(shè)檢修道時

城市地下道路防撞設(shè)施的高度滿足《城市道路交通設(shè)施設(shè)計規(guī)范》（GB 50688）的規(guī)定，可認(rèn)為滿足安全帶的高度要求，即防撞設(shè)施可作為安全帶使用。

3 應(yīng)用分析

東南部某城市的地下道路，城市主干路，設(shè)計速度60 km/h，橫斷面為：雙向六車道，均為混行車道，車行道寬度為3.5 m，路緣帶寬度為0.5 m，隧道兩側(cè)設(shè)檢修道，檢修道高度為0.4 m，檢修道和防撞設(shè)施均作為安全帶使用。該地下道路的橫斷面圖如圖1所示。

圖1 地下道路橫斷面圖（單位：m）

根據(jù)前面的分析，該隧道橫斷面布置較緊湊，混行車道的寬度取規(guī)范規(guī)定的較小值3.5 m，路緣帶寬度為0.5 m，車道左側(cè)設(shè)防撞設(shè)施，右側(cè)設(shè)0.4 m高的檢修道，檢修道高度滿足安全帶的高度要求，防撞設(shè)施和檢修道均可作為安全帶使用。

4 結(jié)語

綜合考慮車行道寬度、側(cè)向凈寬、檢修道高度等因素來判斷城市地下道路是否需設(shè)安全帶寬度，對于設(shè)計速度不大于60 km/h的城市地下道路，建議小客車專用車道的寬度取3.25 m，有條件時側(cè)向凈寬取0.75 m，條件受限時側(cè)向凈寬取0.5 m，或者左側(cè)車道取較大的側(cè)向凈寬。混行車道的車道寬度不小于3.5m。安全帶的高度取0.25~0.4m，防撞設(shè)施可作為安全帶使用；當(dāng)城市地下道路的檢修道高度不大于0.4 m時，可不設(shè)安全帶寬度，檢修道也可作為安全帶使用。