吳 華， 姜同虎

(1.安徽省交通規(guī)劃設(shè)計研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088；2.公路交通節(jié)能環(huán)保技術(shù)交通運輸行業(yè)研發(fā)中心，安徽 合肥 230088)

0 引 言

在山區(qū)公路隧道設(shè)計中，由于受地形地質(zhì)條件限制，隧道內(nèi)設(shè)置平曲線往往不可避免，停車視距是限制隧道平曲線半徑的強(qiáng)制性指標(biāo)，尤其在低等級單洞雙向公路隧道中，會車視距往往成為路線設(shè)計中的控制性因素，在較大程度上決定了運營期間車輛行駛的安全性、舒適性及經(jīng)濟(jì)性。在實際工程設(shè)計過程中，路線設(shè)計人員往往容易忽視隧道會車視距要求，在個別指標(biāo)的選用上也存在較多不同的認(rèn)識，因此充分結(jié)合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、隧道內(nèi)輪廓尺寸及停(會)車視距要求合理確定平曲線半徑，對于提高運營安全性，具有重要意義。

1 視 距

各級公路停車視距是車輛安全運營的重要保障之一。停車視距主要為從車輛駕駛?cè)藛T發(fā)現(xiàn)障礙物或者迎面來車后，采取緊急制動措施直至車輛完全停止，車輛所必需行駛的安全距離，并適當(dāng)增加一定的安全富余量。根據(jù)車輛行駛規(guī)律，停車視距主要由三部分組成，分別為反應(yīng)距離、制動距離以及安全距離。反應(yīng)距離是指自駕駛員發(fā)現(xiàn)前方障礙物到采取制動措施期間(即反應(yīng)時間)車輛所行駛的距離；制動距離是指車輛制動力上升直至車輛完全停止所行駛的距離；安全距離是指車輛完全停止后距障礙物之間的安全距離，考慮一定的安全富余，一般可取5～10 m。

按運動學(xué)理論，小客車停車視距通常按下式計算：

(1)

式中:V為運行速度(km/h);t為駕駛員反應(yīng)時間,取2.5s;f1為車輛輪胎與路面的縱向摩阻系數(shù)(無量綱),主要依據(jù)車速以及路面潮濕狀況確定。

高速公路及一級公路一般為雙向分隔行駛,不存在對向行車問題,故一般按停車視距進(jìn)行控制,而二、三、四級公路一般為雙向不分隔行駛,在實際運營過程中分道行駛管控困難,經(jīng)常出現(xiàn)占用對向車道超車問題,故一般按會車視距進(jìn)行控制,會車視距即考慮在同一車道上對向行車時,兩車司機(jī)自發(fā)現(xiàn)對方后,同時采取制動措施所需的安全停車視距,一般取值為停車視距的2倍。在具體的設(shè)計過程中,還應(yīng)充分考慮實際的運營情況合理選取視距控制指標(biāo)。

根據(jù)《公路路線設(shè)計規(guī)范》,二、三、四級公路停車視距及會車視距要求整理如下表,對于大型車比例較高的低等級公路,還應(yīng)按規(guī)定的貨車停車視距進(jìn)行校核。

表1 二、三、四級公路停車視距與會車視距表

由于隧道縱坡一般控制在0.3%-3.0%,故表中僅列出隧道縱坡±3%情況下的視距要求。

2 視距計算原理

2.1 視點的確定

根據(jù)相關(guān)資料調(diào)查,標(biāo)準(zhǔn)小客車設(shè)計外輪廓寬度一般為1.8 m,駕駛員約位于車輛左側(cè)0.3 m處,貨車設(shè)計外輪廓寬度一般為2.5 m,駕駛員約位于車輛左側(cè)0.5 m處。

2.2 視距計算

假設(shè)視點(即車輛駕駛員位置)與對象物位于同一圓曲線內(nèi),則根據(jù)勾股定理即可確定圓曲線半徑、視距和橫凈距三者之間關(guān)系,如圖1所示。

圖1 隧道洞內(nèi)最不利視距工況示意圖

關(guān)系公式為:

(2)

由式(2)可推得滿足安全視距要求的視點位置最小圓曲線半徑為:

(3)

式中：R為 滿足安全視距要求的視點位置最小圓曲線半徑,m;S為安全視距要求,m;Y為橫凈距,m。

3 隧道內(nèi)輪廓設(shè)計及平曲線半徑計算

3.1 隧道內(nèi)輪廓尺寸

根據(jù)《公路隧道設(shè)計規(guī)范 第一冊 土建工程》(JTG 3370.1-2018),二級及以下的雙向行車公路隧道建筑限界尺寸要求見表2。

表2 雙向行車公路隧道建筑限界尺寸

現(xiàn)以二級公路隧道,設(shè)計速度60 km/h為例,在不利工況下駕駛員視點位置如圖2所示。

圖2 二級公路隧道建筑限界與內(nèi)輪廓設(shè)計圖(60 km/h)

3.2 隧道橫凈距的確定

隧道的橫向凈距是平曲線半徑計算的主要參數(shù)之一,隧道橫凈距的取值,對于路線圓曲線半徑的影響較大,橫凈距越小,要求的最小圓曲線半徑越大。對于單洞雙向行駛的公路隧道,左右兩側(cè)側(cè)向?qū)挾认嗤?故車輛左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)時,橫凈距取值相同。在隧道實際運營中,車輛駛?cè)胨淼篮?由于隧道洞內(nèi)邊墻效應(yīng)和燈光條件等因素,駕駛?cè)藛T一般出于安全考慮盡量與隧道邊墻保持較大距離,車輛更偏向于有利于視距的位置。本文偏于安全考慮,橫凈距取值按車輛位于行車道中間位置正常行駛的工況進(jìn)行計算。

在一般情況下,將隧道人行道限界外緣作為視線障礙,考慮到隧道洞內(nèi)檢修道一般高20～30 cm,在實際運營過程中,可能對車輛駕駛?cè)藛T行車視線障礙,故偏于安全考慮,將檢修道邊緣作為視線障礙;在極限情況下,考慮將隧道結(jié)構(gòu)內(nèi)輪廓邊緣作為視線障礙。三種情況下,所確定的橫凈距值見表3:

表3 雙向行車公路隧道橫凈距取值表

3.3 最小平曲線半徑的確定

基于以上原理及假設(shè),可計算出各工況下,隧道平曲線半徑取值見表4:

表4 雙向行車公路隧道平曲線半徑取值表

4 結(jié) 論

當(dāng)隧道平曲線半徑較小,洞內(nèi)無法滿足視距要求時,應(yīng)對隧道凈空斷面進(jìn)行加寬處理,但在實際工程中,隧道斷面加寬后,一方面大幅增加了工程投資,另一方面,在運營期對加寬后的洞內(nèi)通行管理混亂,車輛在行駛過程中易占用洞內(nèi)加寬范圍,使之仍無法滿足視距要求,易引發(fā)交通事故。故隧道的平面線形設(shè)計應(yīng)以避免視距不足為原則,從而保障洞內(nèi)行車安全。

在山區(qū)公路隧道設(shè)計中,由于受地形限制,展線較為困難,且在隧道中視野不開闊,洞內(nèi)的停(會)車視距要求顯得尤為重要,在隧道路線設(shè)計時,應(yīng)給予足夠的重視。本文通過分析在單洞雙向行車隧道中會車視距與平曲線半徑的關(guān)系,計算得出各車速下平曲線最小半徑的要求,可為今后類似工程設(shè)計提供一定的參考。