文/曹建平

1 前言

隨著我國(guó)高速公路建設(shè)事業(yè)快速發(fā)展，高速公路建設(shè)里程不斷突破，高速公路路網(wǎng)愈加完善，且主要城市節(jié)點(diǎn)間高速公路主干網(wǎng)已基本建成。目前高速公路建設(shè)熱潮主要集中在各省、市、縣區(qū)域，高速公路網(wǎng)絡(luò)完善，因此山區(qū)高速公路已成為高速公路后建設(shè)時(shí)期的主要陣地。山區(qū)高速公路選線具有地形地質(zhì)條件復(fù)雜、保護(hù)區(qū)及基本農(nóng)田等控制因素多、環(huán)保要求高等明顯特征。從城鎮(zhèn)建設(shè)及分布特點(diǎn)來(lái)看，山區(qū)城鎮(zhèn)分布多位于山間平原、溝谷等開闊地區(qū)，但城鎮(zhèn)之間多被山川、河流分隔，路線選線難度大、橋隧比高、克服高差大等情況較為常見，尤其連續(xù)長(zhǎng)陡坡路段在路線選線及設(shè)計(jì)過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)，且連續(xù)長(zhǎng)陡坡路段易成為高速公路事多發(fā)路段，因此連續(xù)長(zhǎng)陡坡路段路線設(shè)計(jì)的合理性、安全性已成為突出問題[1]。

目前在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)針對(duì)連續(xù)長(zhǎng)陡坡路段加強(qiáng)路線平縱面指標(biāo)的運(yùn)用、安全性分析評(píng)價(jià)、安全保障設(shè)計(jì)等，在確保行車安全性的前提下做好有針對(duì)性的設(shè)計(jì)工作，以此降低高速公路運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)。

2 連續(xù)長(zhǎng)陡坡路段路線設(shè)計(jì)指標(biāo)的運(yùn)用

高速公路設(shè)計(jì)過(guò)程中為克服較大高差，在平面展線受限的條件下易形成連續(xù)長(zhǎng)陡坡路段。長(zhǎng)陡坡路段設(shè)計(jì)主要是針對(duì)連續(xù)長(zhǎng)、陡下坡及連續(xù)上坡路段兩種情況進(jìn)行安全設(shè)計(jì)的重點(diǎn)考慮。隨著我國(guó)高速公路事業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)于連續(xù)長(zhǎng)陡坡路段的認(rèn)識(shí)和研究工作也越來(lái)越深入，在設(shè)計(jì)過(guò)程中工程師對(duì)路線指標(biāo)的選用重視程度也越來(lái)越高。

2.1 平面設(shè)計(jì)

山區(qū)高速公路連續(xù)長(zhǎng)陡坡路段地形條件復(fù)雜、高差大，從行車安全性考慮可以通過(guò)平面連續(xù)展線克服高差問題，但高速公路平面指標(biāo)較高，受地形制約平面展線困難。平面布線宜研究舒展、漸變、協(xié)調(diào)的路線方案，不宜采用高指標(biāo)，應(yīng)結(jié)合地形合理運(yùn)用平曲線指標(biāo)。平面布線應(yīng)結(jié)合連續(xù)長(zhǎng)陡坡路段起終點(diǎn)高差及平均縱坡反算路線展線長(zhǎng)度，盡可能加長(zhǎng)路線里程，從而降低平均縱坡；圓曲線設(shè)置應(yīng)考慮縱斷面變坡點(diǎn)設(shè)置位置，從而達(dá)到較好的平縱組合，提高行車安全舒適性[2]。

2.2 縱斷面設(shè)計(jì)

縱斷面指標(biāo)對(duì)于行車安全性影響較大，尤其對(duì)于載重貨車。我國(guó)對(duì)于連續(xù)長(zhǎng)下坡路段縱斷面指標(biāo)的研究多基于制動(dòng)轂溫度進(jìn)行研究。在連續(xù)下坡路段，駕駛員為控制速度頻繁使用行車制動(dòng)器，進(jìn)而導(dǎo)致制動(dòng)轂溫度過(guò)高，逐步喪失制動(dòng)效能，引起車輛失控等安全問題。連續(xù)上坡路段載重汽車速度下降較快，而縱斷坡度及坡長(zhǎng)對(duì)小汽車影響較小，因此造成小汽車與大貨車速度差較大，頻繁出現(xiàn)超車現(xiàn)象，安全性降低。因此，我們要合理采用坡度、坡長(zhǎng)及平均縱坡縱斷面設(shè)計(jì)指標(biāo)，控制車輛頻繁制動(dòng)對(duì)制動(dòng)轂溫度升高的影響，進(jìn)而提高長(zhǎng)陡坡路段行車安全舒適性。

我國(guó)早期路線規(guī)范《JTG D20-2006 公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》中關(guān)于長(zhǎng)陡坡路段路線指標(biāo)運(yùn)用規(guī)定較少，連續(xù)下坡路段只針對(duì)不同坡度最大坡長(zhǎng)及緩坡設(shè)置等做了相關(guān)規(guī)定，且對(duì)連續(xù)上坡路段提出了爬坡車道的設(shè)置方法及要求[3]。但隨著研究工作不斷深入，我國(guó)在2017 版路線規(guī)范修訂時(shí)，增加了關(guān)于連續(xù)長(zhǎng)、陡下坡的平均坡度與連續(xù)坡長(zhǎng)的閾值，并針對(duì)高速公路、一級(jí)公路連續(xù)長(zhǎng)、陡下坡路段的平均坡度與連續(xù)坡長(zhǎng)做了具體規(guī)定，同時(shí)為確保行車的安全性提出針對(duì)超出規(guī)范要求時(shí)應(yīng)進(jìn)行交通安全性評(píng)價(jià)、制定路段速度控制和通行管理方案、完善交通工程和安全設(shè)施、論證增設(shè)貨車強(qiáng)制停車區(qū)等規(guī)定。

表1 連續(xù)長(zhǎng)、陡下坡的平均速度與連續(xù)坡長(zhǎng)

在連續(xù)上坡路段設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)考慮沿連續(xù)上坡方向載重汽車的運(yùn)行速度及路段通行能力，對(duì)于連續(xù)長(zhǎng)陡上坡路段除嚴(yán)格按照規(guī)范控制坡度及坡長(zhǎng)取值外，還應(yīng)根據(jù)載重汽車運(yùn)行速度變化情況，在相鄰陡坡之間設(shè)置緩坡，緩和坡度一般不宜大于2.5%。當(dāng)連續(xù)運(yùn)行速度降低至容許最低速度以下或通行能力小于設(shè)計(jì)小時(shí)交通量時(shí)，應(yīng)考慮設(shè)置爬坡車道，以提高路段通行能力及行車安全性。

表2 上坡方向載重汽車容許最低速度

2.2.1 加強(qiáng)路線方案比選工作

在設(shè)計(jì)階段應(yīng)加強(qiáng)長(zhǎng)陡坡路段路線方案比選工作，對(duì)連續(xù)長(zhǎng)陡坡規(guī)范平均縱坡及坡長(zhǎng)指標(biāo)閾值超限與不超限方案進(jìn)行方案比選，通過(guò)對(duì)路線指標(biāo)、構(gòu)造物規(guī)模、占地、拆遷、投資、安全性等多因素綜合比選，確定最終的合理路線方案。

2.2.2 路線平縱面指標(biāo)設(shè)計(jì)是長(zhǎng)陡坡路段設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，合理運(yùn)用指標(biāo)，并將安全性作為設(shè)計(jì)考慮的第一要素，同時(shí)還要加強(qiáng)對(duì)地方規(guī)范、指南及設(shè)計(jì)習(xí)慣的學(xué)習(xí)與了解，從而制定合理的路線設(shè)計(jì)方案。

3 長(zhǎng)陡坡路段安全性評(píng)價(jià)

我國(guó)對(duì)于公路安全性評(píng)價(jià)工作越來(lái)越重視，在《公路項(xiàng)目安全性評(píng)價(jià)指南》的基礎(chǔ)上頒布了《公路項(xiàng)目安全性評(píng)價(jià)規(guī)范》，進(jìn)一步加強(qiáng)了公路項(xiàng)目安全性評(píng)價(jià)的重要性程度，其中在工可及兩個(gè)設(shè)計(jì)階段中均提出要對(duì)連續(xù)上坡、連續(xù)下坡進(jìn)行評(píng)價(jià)。

設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)長(zhǎng)陡坡路段克服高差、平均縱坡核查及運(yùn)行速度預(yù)測(cè)分析，嚴(yán)格按照規(guī)范控制連續(xù)坡長(zhǎng)及平均縱坡的關(guān)系；另外，對(duì)連續(xù)下坡及上坡路段的相鄰路段運(yùn)行速度差進(jìn)行分析，針對(duì)速度差過(guò)大路段適當(dāng)調(diào)整路線指標(biāo)；重視安全性評(píng)價(jià)工作，在安全性評(píng)價(jià)過(guò)程中，應(yīng)針對(duì)相關(guān)路段做出詳細(xì)地安全性論證，并對(duì)存在安全問題路段應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的安全保障措施[4]。

4 安全保障設(shè)計(jì)

4.1 避險(xiǎn)車道

大量的科學(xué)研究及工程實(shí)踐表明，避險(xiǎn)車道是目前解決連續(xù)長(zhǎng)大下坡路段安全性問題的有效安全措施，但目前我國(guó)還未出臺(tái)具體設(shè)計(jì)規(guī)范，因此部分地區(qū)要結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況編制地方設(shè)置要求。在連續(xù)長(zhǎng)陡坡路段，結(jié)合運(yùn)行速度以及剎車轂溫度預(yù)測(cè)模型分析結(jié)果，合理選擇避險(xiǎn)車道設(shè)置位置；另外，避險(xiǎn)車道位置還要根據(jù)地形、坡道長(zhǎng)度、道路幾何設(shè)計(jì)特性及管理要求等情況來(lái)確定。綜合采用工程經(jīng)驗(yàn)法、事故頻率法與坡度嚴(yán)重率分級(jí)系統(tǒng)法確定避險(xiǎn)車道位置，可參照福建地方經(jīng)驗(yàn)對(duì)避險(xiǎn)車道設(shè)置位置及間距進(jìn)行設(shè)置（表3），具體項(xiàng)目應(yīng)根據(jù)安全性評(píng)價(jià)分析及結(jié)果進(jìn)行合理設(shè)置。

表3 避險(xiǎn)車道設(shè)置位置及間距參考值

避險(xiǎn)車道設(shè)計(jì)要重點(diǎn)考慮平縱幾何設(shè)計(jì)、制動(dòng)坡床、服務(wù)車道、交通安全設(shè)施等多方面因素，以確保避險(xiǎn)車道設(shè)計(jì)合理、安全可靠。

4.2 爬坡車道

連續(xù)長(zhǎng)上坡路段對(duì)設(shè)置爬坡車道與改善主線縱坡不設(shè)爬坡車道技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較論證，得出設(shè)置爬坡車道的效益費(fèi)用比、行車安全性較優(yōu)的結(jié)論。在連續(xù)長(zhǎng)上坡路段，要做好運(yùn)行速度預(yù)測(cè)及通行能力分析工作；當(dāng)通行能力小于設(shè)計(jì)小時(shí)交通量或運(yùn)行速度低于容許最低速度時(shí)，宜考慮設(shè)置爬坡車道[5]。我國(guó)現(xiàn)行《JTG D20-2017 公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》中對(duì)爬坡車道寬度、起終點(diǎn)位置及長(zhǎng)度、超高指標(biāo)做出了具體規(guī)定，在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)結(jié)合具體情況嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)。

4.3 安全設(shè)施

對(duì)于連續(xù)長(zhǎng)陡上坡、下坡路段除采取避險(xiǎn)車道、爬坡車道等工程措施外，還應(yīng)加強(qiáng)交通工程安全設(shè)施設(shè)計(jì)，從而進(jìn)一步加強(qiáng)道路行車安全性。在連續(xù)長(zhǎng)陡坡路段應(yīng)有針對(duì)性的制定合理的標(biāo)志、標(biāo)線、護(hù)欄設(shè)計(jì)方案，做好標(biāo)志預(yù)告提示，增加警告和指示標(biāo)志，設(shè)置情報(bào)板提示，太陽(yáng)能頻閃燈相關(guān)標(biāo)志；加強(qiáng)路面標(biāo)線設(shè)計(jì)，增加視覺減速標(biāo)線、文字提醒標(biāo)線、反光標(biāo)線、凸起反光標(biāo)識(shí)等；提高路側(cè)護(hù)欄防撞等級(jí)；同時(shí)，可考慮采用彩色防滑路面等措施[6]。必要時(shí)可針對(duì)長(zhǎng)陡坡路段進(jìn)行安全設(shè)施專項(xiàng)設(shè)計(jì)，運(yùn)用新技術(shù)、新材料、新工藝改善長(zhǎng)陡坡路段的行車安全舒適性。

5 結(jié)語(yǔ)

連續(xù)長(zhǎng)陡坡路段是山區(qū)高速公路設(shè)計(jì)中方案研究的重點(diǎn)問題，本文對(duì)連續(xù)長(zhǎng)陡坡路段的特點(diǎn)及行車安全性進(jìn)行了分析，從高速公路設(shè)計(jì)角度出發(fā)，對(duì)長(zhǎng)陡坡路段路線平縱面指標(biāo)的運(yùn)用、安全性分析及安全保障設(shè)計(jì)多方面進(jìn)行了總結(jié)。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)安全設(shè)計(jì)意識(shí)，綜合考慮指標(biāo)運(yùn)用、安全性分析、安全保障設(shè)施設(shè)計(jì)等因素，以此提高長(zhǎng)陡坡路段行車安全性。