关于公路隧道视距曲线半径的探讨.doc

关于公路隧道视距曲线半径得探讨
韩熠1 王跟民2
( 1、陕西交通技术咨询有限公司,陕西 西安 710068;
2、陕西省林业勘察设计院,陕西 西安 710082;)
［摘 要］本文概略分析了影响隧道视距得因素,计算了隧道横净距,建立了隧道视距曲线半径得概念,提出了隧道线形设计与改善交通安全得建议。
［关键词］隧道 横净距 视距半径 加宽
1、视距影响因素及隧道建筑限界
公路隧道几何设计、车辆几何尺寸、驾驶员、照明及自然环境、交通组成等因素,均影响隧道视距,几何设计主要包括隧道建筑限界、内轮廓、平纵线形、路拱等。为便于讨论,依据《公路工程技术标准》(JTG B012003)、《公路隧道设计规范》(JTG D702004)与《公路项目安全性评价指南》(JTG B052004)(分别简称《标准》、《规范》、《指南》),限定相关边界。高速公路与一级公路隧道建筑限界及横断面组成尺寸见表1,二级以下公路隧道建筑限界及横断面组成尺寸见表2。
表1 高速、一级公路隧道建筑限界横断面组成一览表(单位:米)
序号
设计速度(km/h)
车道宽度W
侧向宽度L
最小检修道J
建筑限界净空
左侧LL
右侧LR
左侧
右侧
净宽
净高
1
120
3、75×2
0、75
1、25
0、75
0、75
11、00
5、00
2
100
3、75×2
0、50
1、00
0、75
0、75
10、50
5、00
3
80
3、75×2
0、50
0、75
0、75
0、75
10、25
5、00
4
60
3、75×2
0、50
0、75
0、75
0、75
9、75
5、00
表2 二级以下等级公路隧道建筑限界横断面组成一览表(单位:米)
序号
设计速度(km/h)
车道宽度W
侧向宽度L
最小人行道J
建筑限界净空
左侧LL
右侧LR
左侧
右侧
净宽
净高
1
80二级
3、75×2
0、75
0、75
0、75
0、75
10、50
5、00
2
60二级
3、50×2
0、50
0、50
0、75
0、75
9、50
5、00
3
40二级
3、50×2
0、25
0、25
0、75
0、75
9、00
5、00
4
40三级
3、50×2
0、25
0、25
0、75
0、75
9、00
4、50
5
30三级
3、25×2
0、25
0、25
0、25
0、25
7、50
4、50
6
20四级
3、00×2
0、50
0、50
0、25
0、25
7、50
4、50
二级公路设计速度为80与60公里/小时,隧道内人行道(兼检修道)最小宽度为1、0米,净宽分别为11米与10米,大于《标准》中最小规定值,本文采用《规范》规定值;四级公路,隧道建筑限界净宽为7、0米,小于《标准》规定最小值,本文采用《标准》7、5米得建筑限界。
2、标准车型与视距
计算车型分别选择小客车与货车,小客车宽度B为1、8米,货车宽度B为2、5米,驾驶员位于车辆左侧0、5米处。前方障碍物高均为0、1米。停车视距以小客车为标准,目高为1、2米,自驾驶员发现障碍物起,至车辆在障碍物前安全停止,所需得最短行车距离即为小客车停车视距,简称停车视距。计算货车停车视距时,驾驶员目高为2、0米。若运行速度大小与设计速度相等,依据《标准》与《指南》规定,停车视距与货车停车视距规定见表3与表4所示。
表3 高速、一级公路停车视距及货车停车视距(单位:米)
序号
设计速度
标准停车视距
指南停车视距
标准货车
停车视距
指南货车
停车视距
《标准》修正停车货车视距
3％
4％
5%
6%
7％
8％
9％
1
120
210
280
245
417
265
273

2
100
160
205
180
301
190
195
200

3
80
110
140
125
202
130
132
136
139

4
60
75
90
85
120
89
91
93
95

表4 二、三、四级公路停车视距及货车停车视距(单位:米)
序号
设计速度
标准停车视距
指南停车视距
标准货车
停车视距
指南货车
停车视距
《标准》下坡修正停车货车视距
3％
4％
5%
6%
7％
8％
9％
1
80
110
140
125
202
130
132
136
139

2
60
75
90
85
120
89
91
93
95

3
40
40

50

50
50
50
50
50

4
30
30

35

35
35
35
35
35
35

5
20
20

20

20
20
20
20
20
20
20
《指南》修正了货车停车视距,纵坡大于2％,半径小于400米路段,应核查修正。上坡路段可以减小货车停车视距,下坡路段必须增大货车停车视距。
3、公路隧道横净距
当检修道(人行道,下同)高度大于0、1米,或检修道高度影响视线时,横净距(m1)应计算到检修道边缘;当隧道内壁布设有关设施影响视线时,横净距(m2)应计算至建筑限界边缘处;当隧道内壁未布设隧道设施或不影响视线时,横净距(m3)可计算至隧道内轮廓处。无论车辆在那个车道行驶,均假定车辆行驶轨迹与车道中心线重合,并假定视高处建筑限界至内轮廓距离为0、25米。依行驶方向为准,左转弯曲线隧道应计算左车道横净距,右转弯曲线应计算右车道横净距。
左车道横净距m＝(W/2－B)/2＋0、5＋L左[＋J左＋0、25] ………………………31
右车道横净距m＝(W/2＋B)/2－0、5＋L右[＋J右＋0、25] ………………………32
隧道提供得最大横净距计算结果见表5。左侧车道横净距小于右侧车道横净距,左转弯曲线隧道较右转弯曲线隧道不利于安全;左转弯隧道,为小客车提供得横净距大于为货车提供得横净距;右转弯曲线隧道,为小客车提供得横净距小于为货车提供得横净距。
表5 公路隧道提供得最大横净距(单位:m)
设计速度
m1
m2
m3
左侧车道
右侧车道
左侧车道
右侧车道
左侧车道
右侧车道
小车
货车
小车
货车
小车
货车
小车
货车
小车
货车
小车
货车
120
2、225
1、875
3、525
3、875
2、975
2、625
4、275
4、625
3、225
2、875
4、525
4、875
100
1、975
1、625
3、275
3、625
2、725
2、375
4、025
4、375
2、975
2、625
4、275
4、625
80
1、975
1、625
3、025
3、375
2、725
2、375
3、775
4、125
2、975
2、625
4、025
4、375
60
1、975
1、625
3、025
3、375
2、725
2、375
3、775
4、125
2、975
2、625
4、025
4、375
80二
2、225
1、875
3、025
3、375
3、225
2、875
4、025
4、375
3、475
3、125
4、275
4、625
60二
1、850
1、500
2、650
3、000
2、850
2、500
3、650
4、000
3、100
2、750
3、900
4、250
40二
1、600
1、250
2、400
2、750
2、350
2、000
3、150
3、500
2、600
2、250
3、400
3、750
40三
1、600
1、250
2、400
2、750
2、350
2、000
3、150
3、500
2、600
2、250
3、400
3、750
30三
1、475
1、125
2、275
2、625
1、725
1、375
2、525
2、875
1、975
1、625
2、775
3、125
20四
1、600
1、250
2、400
2、750
1、850
1、500
2、650
3、000
2、100
1、750
2、900
3、250
4、隧道视距平曲线半径
假定曲线隧道位于同一曲率半径得圆曲线上,曲率半径与视距、横净距得关系式为:
　……………………………41
式中:—实际横净距,米;
—计算车道中线处得曲线半径,米;
—(货车)停车视距,米。
依据cosα＝1－α2/2！＋α4/4！－……+(1)nα2n/(2n)!,由公式41推导简化公式得42,可直接计算平曲线半径。两公式计算很相近,后者比前者一般大0、3～0、5米,误差可以忽略。
………………………………………42
隧道提供横净距越小,要求平曲线半径越大,比照路线规范,视距采用《标准》规定视距,可将检修道(m1)对应得曲率半径R1定义为隧道安全视距半径,将建筑限界(m2)对应曲率半径R2定义为隧道一般视距半径,将隧道内轮廓(m3)对应得曲率半径R3定义为隧道最小视距半径。
高速公路、一级公路为分离式单向行驶,只需考虑制动停车视距。双向行驶得二、三、四级公路,隧道路段一般禁止超车,也只考虑停车视距。表6显示货车视距半径一般大于小客车视距半径,拟定隧道曲线半径时,应采用货车视距曲线半径,但应区分左、右转弯曲线。同时考虑《指南》视距要求,确定隧道线形时,应参照表7拟定平面参数。
表6 公路隧道视距平曲线半径计算值(单位:米)
设计速度
安全视距半径R1
一般视距半径R2
最小视距半径R3
左侧车道
右侧车道
左侧车道
右侧车道
左侧车道
右侧车道
小车
货车
小车
货车
小车
货车
小车
货车
小车
货车
小车
货车
120
2478
4002
1564
1936
1853
2858
1289
1622
1709
2610
1218
1539
100
1620
2492
977
1117
1174
1705
795
926
1076
1543
749
876
80
766
1202
500
579
555
822
401
473
508
744
376
446
60
356
556
232
268
258
380
186
219
236
344
175
206
80二
680
1042
500
579
469
679
376
446
435
625
354
422
60二
380
602
265
301
247
361
193
226
227
328
180
213
40二
125
250
83
114
85
156
63
89
77
139
59
83
40三
125
250
83
114
85
156
63
89
77
139
59
83
30三
76
136
49
58
65
111
45
53
57
94
41
49
20四
31
40
21
18
27
33
19
17
24
29
17
15
表7 公路隧道视距平曲线半径建议值(单位:m)
设计速度
安全视距半径R1
一般视距半径R2
最小视距半径R3
左偏曲线
右偏曲线
左偏曲线
右偏曲线
左偏曲线
右偏曲线
标准
指南
标准
指南
标准
指南
标准
指南
标准
指南
标准
指南
120
4005
11600
1940
5610
2860
8285
1625
4705
2615
7565
1545
4460
100
2495
6975
1120
3125
1710
4770
930
2590
1545
4315
880
2450
80
1205
3145
585
1515
825
2150
475
1240
750
1945
450
1170
60
560
1110
270
535
385
760
225
440
350
690
210
415
80二
1045

585

685

450

630

425

60二
605

305

365

230

330

215

40二
255

120

160

95

145

85

40三
255

120

160

95

145

85

30三
140

60

115

55

100

55

20四
45

20

35

20

35

20

5、隧道断面加宽
隧道平曲线半径小于最小视距半径R3时,应采取措施加大隧道横净距。若线形改善困难时,应加大隧道断面尺寸或调整断面布设。若按《规范》设置了超高值不大于4%得平曲线,右转弯隧道横净距均满足视距要求,左转弯隧道应加大左侧横净距,加宽参考值见表8所示。表中0、55与1、65分别为80与100公里/小时得最大加宽值。
表8 曲线隧道横净距加宽参考表 (单位:米)
设计速度
0
0、25
0、5
0、75(0、55)
1、00
1、25
1、5
1、75(1、65)
120
2615
2400
2225
2070
1935
1820
1715
1620
100
1545
1410
1300
1200
1120
1045
980
950
80
750
680
625
620

60
350

6、纵坡路段视距平曲线半径
前面计算得平曲线视距半径,应为路线纵坡小于2%得视距平曲线半径。当行驶方向为上坡时,有助于车辆制动,当行驶方向为下坡时,加大了制动距离。《标准》修正了3％、4％、5％、6％得下坡路段货车停车视距,《指南》修正了2％、4％、6％得上、下坡货车停车视距。暂且只讨论高速公路与一级公路,且线性增加不同坡度修正值,不考虑路线上坡影响。下坡路段货车停车视距修正值见表9所示。依据《标准》与《指南》修正视距计算出得视距半径见表10与表11所示。
表 9 纵坡路段货车停车视距修正值(单位:米)
设计速度
平坡路段
2％
3％
4％
5％
6％
标准
指南
标准
指南
标准
指南
标准
指南
标准
指南
标准
指南
120
245
417
12
66
20
85
28
101

100
180
301
5
46
10
59
15
71
20
112

80
125
202
3
30
5
39
7
46
11
64
14
81
60
85
120
2
17
4
22
6
26
8
36
10
45
表10 《标准》纵坡修正后得视距半径表
设计速度(km/h)
2%
3%
4%
5%
6%
左偏
右偏
左偏
右偏
左偏
右偏
左偏
右偏
左偏
右偏
R1
120
4403
2131
4682
2265
4969
2404

100
2633
1180
2777
1245
2925
1311
3077
1379

80
1260
607
1300
626
1340
645
1423
685
1486
716
60
582
280
609
293
637
307
665
320
694
334
R2
120
3145
1785
3344
1898
3549
2014

100
1801
978
1900
1031
2001
1086
2105
1143

80
862
496
889
512
917
528
973
560
1017
585
60
398
229
417
240
436
251
455
262
475
273
R3
120
2872
1694
3053
1801
3240
1911

100
1630
925
1719
976
1811
1028
1905
1081

80
780
468
805
483
830
498
881
528
920
552
60
360
216
377
226
394
237
412
247
430
258
表11 《指南》纵坡修正后得视距半径表
设计速度(km/h)
2%
3%
4%
5%
6%
左偏
右偏
左偏
右偏
左偏
右偏
左偏
右偏
左偏
右偏
R1
120
15553
7525
16800
8129
17888
8656

100
9262
4152
9969
4469
10645
4772
13121
5882

80
4140
1993
4468
2151
4731
2278
5443
2621
6161
2966
60
1444
695
1551
747
1640
789
1872
901
2094
1008
R2
120
11109
6305
12000
6811
12777
7252

100
6337
3440
6821
3703
7283
3954
8977
4873

80
2833
1631
3057
1760
3237
1864
3724
2144
4215
2427
60
988
569
1061
611
1122
646
1281
737
1433
825
R3
120
10143
5982
10957
6462
11666
6880

100
5734
3254
6171
3503
6590
3740
8122
4610

80
2563
1538
2766
1659
2929
1757
3369
2022
3814
2288
60
894
536
960
576
1015
609
1159
695
1296
778
7、竖曲线视距半径
视距为竖曲线上得一段圆弧,视点(眼睛)与障碍物顶部得直线距离,可简称为视线距离,因竖曲线半径一般很大,往往就是平曲线得很多倍,可以认为视距与视线距离相等。凸型竖曲线可能成为视线障碍,凹型竖曲线可能成为车灯得障碍,设置照明得隧道可不考虑凹型竖曲线得影响。
设眼睛视点高度为a,障碍物高度为b,经求证竖曲线得视距半径计算公式为61。《规范》货车竖曲线视距半径小于小客车半径,小客车视距半径多数大于路线极限最小竖曲线半径,小于路线一般最小半径;但《指南》小客车视距半径小于货车视距半径,货车视距半径大于路线一般最小半径。
R竖=(S / (a0、5+b0、5))2/ 261
为了便于运用,对于标准车型小客车、货车可分别简化为62与63近视计算公式:
R小=S2 / 462
R货=S2 / 663
8、结语
综上所述,隧道横净距越小,要求最小平曲线半径越大;单向双车道隧道,左车道横净距小于右车道横净距;依据车辆行驶方向,左转弯隧道得横净距小于右转弯隧道;无论左转或就是右转,视距曲线半径均由货车控制。现行规范规定隧道左侧路缘带宽度小于右侧路缘带宽度,适应了驾驶行为,但不利于保证曲线隧道路段得视距要求,应给与关注。隧道曲线半径应尽可能大于R2。当隧道曲线半径大于安全视距半径R1时,可不考虑其它因素对视距得影响;当曲线半径小于安全视距半径R1时,应检查纵坡对视距得影响,并控制检修道高度;当小于R2时,应同时检查隧道内部设施对视距得影响;当小于R3时,应优先考虑加大平曲线半径,或加宽隧道左侧横净距。《指南》加大了视距要求,依据隧道路段驾驶习惯,山区高速公路得中、短隧道可不考虑《指南》提高要求,特长、长隧道曲线半径,宜采用《指南》对应得视距曲线半径。
限于水平,平面线形、平纵组合等因素未讨论,且文中难免有不妥之处,敬请批评指正。
参考文献
[1]中华人民共与国交通部、公路工程技术标准(JTGB01—2003)、北京、人民交通出版社、2004、
[2]中华人民共与国交通部、公路隧道设计规范(JTGD70—2004)、北京、人民交通出版社、2004、
[3]中华人民共与国交通部、公路项目安全性评价指南(JTG/TB05—2004)、北京、人民交通出版社、2005、
[4]中华人民共与国交通部、公路路线设计规范(JTG D20—2006)、北京、人民交通出版社、2007、
[5]中华人民共与国交通部、公路路线设计规范(JTJ 011—94)、北京、人民交通出版社、1995、
作者简介:
1、 韩 熠:工作单位:陕西交通技术咨询有限公司,同济大学道路工程专业,本科,高级工程师,总经理。联系方式:西安市含光北路110号,陕西交通技术咨询有限公司,电话:。
2、 王跟民:陕西省林业勘察设计院公路分院,工程师。