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摘要：随着我国高速公路建设的高速发展，伴随而来的道路交通安全形势也十分严峻，越来越引起人们的重视。基于运行安全的山区高速公路路线设计，是在车辆实际运行速度的前提下，结合山区地形，优化路线线形，以满足安全、环保的要求，从而达到 “以人为本”，实现高速公路可持续发展的战略。
关键词：山区；高速公路；路线；安全设计
中图分类号：U412.36
1运行速度与设计速度
采用运行速度法进行路线设计比传统的设计速度法有明显的安全效益，因此运行速度法正被广泛应用，我国一直沿用设计速度方法进行设计。
设计速度 V: 是公路设計时确定几何线形的基本要素。它是在气象条件良好，车辆行驶只受公路本身条件影响时，具有中等驾驶技术的人员能够安全、顺适驾驶车辆的速度，因此它与运行速度有密切关系。设计速度一经选定，公路的所有相关要素如视距、超高、纵坡、竖曲线半径等指标均与其配合以获得均衡设计。现有路段观测结果表明，设计速度的设计方法不能保证线形标准的一致性。实际的行驶速度总是随公路线形、车辆动力性能及驾驶员特性等各种条件的改变而变化。
运行速度 V85: 是指交通流处于自由流状态，并且天气状况良好时，路段特征点上测定的第 85 个百分位上的车速。运行速度考虑了公路上绝大多数驾驶员的交通心理需求，以车辆的实际行驶速度作为线形设计速度，从而有效地保证了路线所有相关要素如视距、超高、纵坡、竖曲线半径等指标与设计速度的合理搭配，可以获得连续、一致的均衡设计。《公路工程技术标准》( JTG B01 －2003) 中引入了运行速度的概念。公路平、纵技术指标变化大的路段，运行速度的变化也大。研究表明，当运行速度与设计速度之差大于 20km/h，就容易发生交通事故。所以，对受条件限制而采用平、纵指标最大值 ( 或最小值) 的路段，或平、纵线形组合有异议的路段，或实际行驶速度可能超出 ( 或低于) 设计速度的路段等，应采用运行速度进行检验。《公路项目安全性评价指南》推荐了两种运行速度计算的方法。
方法一: 交通运输部公路科学研究院 “公路运行速度研究”成果法。
方法二: 澳大利亚运行速度计算方法。研究表明，设计速度 V = 60、80km/h 的路段，小客车的运行速度高于设计速度 15 ～ 20km/h; 而设计速度 V = 100、120km/h 的路段，小客车以接近设计速度的运行速度行驶，然而大货车的运行速度低于设计速度 15 ～ 25km/h。山区高速公路路线设计应考虑这一因素，严格限制极限最小平曲线半径、长直线、大半径平曲线的运用，来约束车辆运行条件，从根本上解决运行速度的突变。同时，山区重载交通高速公路，适当增设爬坡车道、分车道限速行驶，以改善运行速度。
2 平曲线半径及超高
2. 1 平曲线半径
平曲线半径的选取应保证车辆行驶的安全、舒适。《公路路线设计规范》( JTG D20 －2006) 中平曲线最小半径是以汽车在曲线上能安全而又顺适地行驶为条件确定的。平曲线最小半径的实质是汽车行驶在曲线部分时，所产生的离心力等横向力不超过轮胎与路面的摩阻力所允许的界限。平曲线最小半径 “极限值”与 “一般值”的区别，在于曲线行车舒适性的差异。考虑运行速度的路线设计，应严格限制使用“极限最小”平曲线半径，同时避免采用比 “极限最小”半径稍大的平曲线半径，避免运行速度出现大的变化; 同时，应限制大半径平曲线的运用，以限制小客车的高速运行。
2. 2 超高
对小于不设超高平曲线半径的曲线设置超高，目的是以形成向心力平衡高速行驶车辆的离心力。超高设计及超高率计算应考虑把横向摩阻力减至最低程度，对应于确定的行车速度，最大超高值的确定主要取决于曲线半径、路面粗糙率以及当地气候条件。现行路线规范中规定，最大超高值一般地区按 8%、积雪冰冻地区按 6%，计算曲线超高值。对于不同的设计速度，应结合车辆的运行速度，确定合理超高。以小客车为主的高速公路，超高加强1% ～ 2% ; 以大货车为主的重载交通道路，应研究其实际运行速度，合理选择超高，避免大货车向曲线内侧滑移而侧翻。
3 纵坡及连续纵坡
纵断面设计，即使完全符合最大纵坡、坡长限制及缓和坡段的规定，也还不能保证使用质量。不少路段由于平均纵坡较大，上坡持续使用低速挡，易导致车辆水箱开锅; 下坡则因刹车失灵而导致交通事故，因此，有必要控制平均纵坡。当连续长大下坡 ( 上坡) 路段，从设计上不可避免时，应合理安排缓和坡段和陡坡，同时，合理设置避险车道位置4 视距基于运行安全的车辆停车视距，应根据设计速度计算所得的停车视距基础上予以合理修正。现行公路技术标准，对于设计速度 V =80、100km/h 的高速公路，规定了货车停车视距分别为 125m、180m。由于一些情况下还满足不了货车停车视距的要求，现行公路技术标准规定高速公路应才有货车停车视距对相关路段进行检验。
5 隧道线形
隧道内路线线形避免设置 S 型反向曲线，以保证隧道内车辆行驶安全; 长大隧道在不可避免设置 S 型反向曲线时，反向曲线间应设置一定缓和曲线或直线予以过渡。车辆在接近凸型竖曲线顶部及凹型竖曲线底部时，前方视距较小，通过变坡点后驶入 ( 驶出) 隧道，易导致隧道洞口的安全事故。隧道线形设计避免洞口附近长大下坡与小半径圆曲线的不利组合。为防止司机过早发现长大隧道洞口而加速行驶，路线设计时，应控制司机自发现隧道洞口至行驶到洞口的运行时间在 15 ～20s，长大隧道从运行安全考虑，隧道出口平曲线半径 R ＜3000m; 同时，长大隧道的纵坡以小为宜，隧道内纵坡宜控制在 2% ～2. 5%。
6 设计工程实例
某高速公路是国家高速公路网规划中的第十横的重要组成部分。路线全长 69. 427km，采用双向 4 车道高速公路标准，设计速度 80 km/h，路基宽度 24. 5m，为典型的山区重载交通道路。
6. 1 运行速度的运用及检验
根据设计速度 V =80km/h，考虑大货车及小客车的运行速度，结合沿线山区地形，确定平曲线控制指标。在初步布设沿线构造物及路线越岭高程后，合理拟定路线几何参数，采用车辆运行速度预估模型，全线通过绘制运行速度分布图，进行运行速度检验( 见图 1) 。
由图 1，小客车的运行速度经历了小半径平曲线路段 ( R =800m) 的减速，缓和坡段 ( i =0. 8%) 的加速，K61 ～K64 路段的稳速后，在 K64 ～ K67 连续上坡路段的减速，随后缓和坡段的加速。全路段小客车的最大运行速度为100km/h，最小运行速度为85km/h，相路段运行速度差小于10km/h·100m- 1
图 1 运行速度分布图
大货车的最大运行速度为 75km/h，最小运行速度为 55 km/h，其运行速度变化规律与小客车相似，但数值上低于设计速度 5 ～25km/h。运行速度检验结果表明，本路段运行速度协调性较好，路线平纵连续均衡。
6. 2 超高
本项目是典型的重载交通道路，重车比例较大，一般情况下，大货车的运行速度比设计速度偏低，如仅保障小客车在平曲线上的舒适性而提高超高值，会对大货车的运行安全造成不利影响。因此，本项目的超高设計按设计速度取定，不进行超高加强设计。
6. 3 连续纵坡
路线方案选定中，有的地段地势陡峻，路线不可避免在陡壁上布线，造成施工期间构造物施工困难。针对南岸方案路段纵坡较大( 最大纵坡为 3. 9%，平均纵坡较大，3. 2% /5km) 、施工条件差、隧道多、环境破坏严重等问题，提出北岸方案，路线方案优化后，避免了高填深挖带来的地质病害，使环境破坏降到最低，同时解决了长大纵坡问题 ( 最大纵坡为 2. 6%，平均纵坡为 1. 9%) ，确保了行车安全6. 4 视距检验对重点路段的视距，采用了设计速度 V =80km/h，分别对小客车、大货车进行停车视距检验。经过计算，小客车及大货车视距均能满足要求，不需对横断面进行加宽设计。
6. 5 隧道线形
根据沿线隧道布设情况，结合车辆运行速度，对全线隧道进出口路段的平纵线形组合进行检验，要求洞口内外至少3S 运行速度行程范围内线形应保持一致性。本项目采用设计速度 V =80km/h，对全线隧道进行检验，发现七坡隧道出口处存在小偏角问题 ( 为8°) ，洺水隧道进口平曲线半径仅为 920m。经线形优化后，七坡隧道出口偏角控制为 15°，洺水隧道进口平曲线半径调整为 1150m。经安全性评价而优化后路线线形，所有隧道均满足要求。
7 结语
运行速度设计法与设计速度设计法相比，运行速度设计法可有效减少由于路线线形设计脱离实际车辆运行速度的状况而导致的交通事故，因此，在山区高速公路路线设计中，充分考虑运行速度，保障路线设计各项指标间的相容性，对提高高速公路行车安全有着重要意义。
参考文献：
[1] 余景顺,林国涛,苏永和.基于运行安全的山区高速公路路线设计及实例[J]. 公路. 2005(01)
[2] 李维,张玥.基于安全性评价的高速公路线形优化[J]. 公路交通科技(应用技术版). 2011(05)
[3] 赵胜林,许刚,袁晓寅.山区高速公路路线设计基本思路及选线方法的研究[J]. 公路交通科技(应用技术版). 2011(01)
关键词：山区；高速公路；路线；安全设计
中图分类号：U412.36
1运行速度与设计速度
采用运行速度法进行路线设计比传统的设计速度法有明显的安全效益，因此运行速度法正被广泛应用，我国一直沿用设计速度方法进行设计。
设计速度 V: 是公路设計时确定几何线形的基本要素。它是在气象条件良好，车辆行驶只受公路本身条件影响时，具有中等驾驶技术的人员能够安全、顺适驾驶车辆的速度，因此它与运行速度有密切关系。设计速度一经选定，公路的所有相关要素如视距、超高、纵坡、竖曲线半径等指标均与其配合以获得均衡设计。现有路段观测结果表明，设计速度的设计方法不能保证线形标准的一致性。实际的行驶速度总是随公路线形、车辆动力性能及驾驶员特性等各种条件的改变而变化。
运行速度 V85: 是指交通流处于自由流状态，并且天气状况良好时，路段特征点上测定的第 85 个百分位上的车速。运行速度考虑了公路上绝大多数驾驶员的交通心理需求，以车辆的实际行驶速度作为线形设计速度，从而有效地保证了路线所有相关要素如视距、超高、纵坡、竖曲线半径等指标与设计速度的合理搭配，可以获得连续、一致的均衡设计。《公路工程技术标准》( JTG B01 －2003) 中引入了运行速度的概念。公路平、纵技术指标变化大的路段，运行速度的变化也大。研究表明，当运行速度与设计速度之差大于 20km/h，就容易发生交通事故。所以，对受条件限制而采用平、纵指标最大值 ( 或最小值) 的路段，或平、纵线形组合有异议的路段，或实际行驶速度可能超出 ( 或低于) 设计速度的路段等，应采用运行速度进行检验。《公路项目安全性评价指南》推荐了两种运行速度计算的方法。
方法一: 交通运输部公路科学研究院 “公路运行速度研究”成果法。
方法二: 澳大利亚运行速度计算方法。研究表明，设计速度 V = 60、80km/h 的路段，小客车的运行速度高于设计速度 15 ～ 20km/h; 而设计速度 V = 100、120km/h 的路段，小客车以接近设计速度的运行速度行驶，然而大货车的运行速度低于设计速度 15 ～ 25km/h。山区高速公路路线设计应考虑这一因素，严格限制极限最小平曲线半径、长直线、大半径平曲线的运用，来约束车辆运行条件，从根本上解决运行速度的突变。同时，山区重载交通高速公路，适当增设爬坡车道、分车道限速行驶，以改善运行速度。
2 平曲线半径及超高
2. 1 平曲线半径
平曲线半径的选取应保证车辆行驶的安全、舒适。《公路路线设计规范》( JTG D20 －2006) 中平曲线最小半径是以汽车在曲线上能安全而又顺适地行驶为条件确定的。平曲线最小半径的实质是汽车行驶在曲线部分时，所产生的离心力等横向力不超过轮胎与路面的摩阻力所允许的界限。平曲线最小半径 “极限值”与 “一般值”的区别，在于曲线行车舒适性的差异。考虑运行速度的路线设计，应严格限制使用“极限最小”平曲线半径，同时避免采用比 “极限最小”半径稍大的平曲线半径，避免运行速度出现大的变化; 同时，应限制大半径平曲线的运用，以限制小客车的高速运行。
2. 2 超高
对小于不设超高平曲线半径的曲线设置超高，目的是以形成向心力平衡高速行驶车辆的离心力。超高设计及超高率计算应考虑把横向摩阻力减至最低程度，对应于确定的行车速度，最大超高值的确定主要取决于曲线半径、路面粗糙率以及当地气候条件。现行路线规范中规定，最大超高值一般地区按 8%、积雪冰冻地区按 6%，计算曲线超高值。对于不同的设计速度，应结合车辆的运行速度，确定合理超高。以小客车为主的高速公路，超高加强1% ～ 2% ; 以大货车为主的重载交通道路，应研究其实际运行速度，合理选择超高，避免大货车向曲线内侧滑移而侧翻。
3 纵坡及连续纵坡
纵断面设计，即使完全符合最大纵坡、坡长限制及缓和坡段的规定，也还不能保证使用质量。不少路段由于平均纵坡较大，上坡持续使用低速挡，易导致车辆水箱开锅; 下坡则因刹车失灵而导致交通事故，因此，有必要控制平均纵坡。当连续长大下坡 ( 上坡) 路段，从设计上不可避免时，应合理安排缓和坡段和陡坡，同时，合理设置避险车道位置4 视距基于运行安全的车辆停车视距，应根据设计速度计算所得的停车视距基础上予以合理修正。现行公路技术标准，对于设计速度 V =80、100km/h 的高速公路，规定了货车停车视距分别为 125m、180m。由于一些情况下还满足不了货车停车视距的要求，现行公路技术标准规定高速公路应才有货车停车视距对相关路段进行检验。
5 隧道线形
隧道内路线线形避免设置 S 型反向曲线，以保证隧道内车辆行驶安全; 长大隧道在不可避免设置 S 型反向曲线时，反向曲线间应设置一定缓和曲线或直线予以过渡。车辆在接近凸型竖曲线顶部及凹型竖曲线底部时，前方视距较小，通过变坡点后驶入 ( 驶出) 隧道，易导致隧道洞口的安全事故。隧道线形设计避免洞口附近长大下坡与小半径圆曲线的不利组合。为防止司机过早发现长大隧道洞口而加速行驶，路线设计时，应控制司机自发现隧道洞口至行驶到洞口的运行时间在 15 ～20s，长大隧道从运行安全考虑，隧道出口平曲线半径 R ＜3000m; 同时，长大隧道的纵坡以小为宜，隧道内纵坡宜控制在 2% ～2. 5%。
6 设计工程实例
某高速公路是国家高速公路网规划中的第十横的重要组成部分。路线全长 69. 427km，采用双向 4 车道高速公路标准，设计速度 80 km/h，路基宽度 24. 5m，为典型的山区重载交通道路。
6. 1 运行速度的运用及检验
根据设计速度 V =80km/h，考虑大货车及小客车的运行速度，结合沿线山区地形，确定平曲线控制指标。在初步布设沿线构造物及路线越岭高程后，合理拟定路线几何参数，采用车辆运行速度预估模型，全线通过绘制运行速度分布图，进行运行速度检验( 见图 1) 。
由图 1，小客车的运行速度经历了小半径平曲线路段 ( R =800m) 的减速，缓和坡段 ( i =0. 8%) 的加速，K61 ～K64 路段的稳速后，在 K64 ～ K67 连续上坡路段的减速，随后缓和坡段的加速。全路段小客车的最大运行速度为100km/h，最小运行速度为85km/h，相路段运行速度差小于10km/h·100m- 1
图 1 运行速度分布图
大货车的最大运行速度为 75km/h，最小运行速度为 55 km/h，其运行速度变化规律与小客车相似，但数值上低于设计速度 5 ～25km/h。运行速度检验结果表明，本路段运行速度协调性较好，路线平纵连续均衡。
6. 2 超高
本项目是典型的重载交通道路，重车比例较大，一般情况下，大货车的运行速度比设计速度偏低，如仅保障小客车在平曲线上的舒适性而提高超高值，会对大货车的运行安全造成不利影响。因此，本项目的超高设計按设计速度取定，不进行超高加强设计。
6. 3 连续纵坡
路线方案选定中，有的地段地势陡峻，路线不可避免在陡壁上布线，造成施工期间构造物施工困难。针对南岸方案路段纵坡较大( 最大纵坡为 3. 9%，平均纵坡较大，3. 2% /5km) 、施工条件差、隧道多、环境破坏严重等问题，提出北岸方案，路线方案优化后，避免了高填深挖带来的地质病害，使环境破坏降到最低，同时解决了长大纵坡问题 ( 最大纵坡为 2. 6%，平均纵坡为 1. 9%) ，确保了行车安全6. 4 视距检验对重点路段的视距，采用了设计速度 V =80km/h，分别对小客车、大货车进行停车视距检验。经过计算，小客车及大货车视距均能满足要求，不需对横断面进行加宽设计。
6. 5 隧道线形
根据沿线隧道布设情况，结合车辆运行速度，对全线隧道进出口路段的平纵线形组合进行检验，要求洞口内外至少3S 运行速度行程范围内线形应保持一致性。本项目采用设计速度 V =80km/h，对全线隧道进行检验，发现七坡隧道出口处存在小偏角问题 ( 为8°) ，洺水隧道进口平曲线半径仅为 920m。经线形优化后，七坡隧道出口偏角控制为 15°，洺水隧道进口平曲线半径调整为 1150m。经安全性评价而优化后路线线形，所有隧道均满足要求。
7 结语
运行速度设计法与设计速度设计法相比，运行速度设计法可有效减少由于路线线形设计脱离实际车辆运行速度的状况而导致的交通事故，因此，在山区高速公路路线设计中，充分考虑运行速度，保障路线设计各项指标间的相容性，对提高高速公路行车安全有着重要意义。
参考文献：
[1] 余景顺,林国涛,苏永和.基于运行安全的山区高速公路路线设计及实例[J]. 公路. 2005(01)
[2] 李维,张玥.基于安全性评价的高速公路线形优化[J]. 公路交通科技(应用技术版). 2011(05)
[3] 赵胜林,许刚,袁晓寅.山区高速公路路线设计基本思路及选线方法的研究[J]. 公路交通科技(应用技术版). 2011(01)