农村公路陡坡接入主线的优化设计研究

张艳妮,卜 伟

(1.镇江市交通规划设计院，江苏 镇江 212000；2.镇江市航道管理站，江苏 镇江 212000)

农村公路陡坡接入主线的优化设计研究

张艳妮1,2,卜 伟1

(1.镇江市交通规划设计院，江苏 镇江 212000；2.镇江市航道管理站，江苏 镇江 212000)

为解决农村公路以较大坡度接入主线公路时所产生的交通安全隐患，提出在农村公路紧接主路路肩的地方设置一段缓坡引道，以方便农村道路车辆停车让行。根据停车受力分析，确定引道的坡度；根据停车视距的计算原理确定缓坡引道的长度。

道路工程；陡坡接入；缓坡引道；停车视距

1 设计方案

农村道路接入主路一般采用无信号控制的形式，由于要保证主路的畅通无阻，一般采用的是主路优先控制，主路优先控制又分为停车让行控制和减速让行控制，由于本文涉及到的支路的视距很难得到充分保证，故采取停车让行的控制形式。

图1 农村道路接入纵断面图

为了避免农村路上的车辆冲坡，直接冲入主路，引发撞车或撞到主路上的非机动车、行人的交通事故，需要在紧接路肩的地方设置一段缓坡引道，以方便农村道路上的车辆停车候行，其长度不应小于停车视距。

本文综合考虑，给出了如图1中的两个方案。方案1的优点在于改造的工程量较少，即填方数量较方案2要小；方案2的优点在于能充分保证视距，保证主路通行能力和安全性的同时保证乡村道路的通行能力和安全性，但其工程量相对来说就要大许多，势必增加工程的造价。鉴于农村道路交通量较少，且路两边都有民居，填筑路堤过高过长会影响到他们的正常生活，故选用方案1进行详细的研究。

2 设计参数

2.1 引道的坡度和长度

主路以一级路为例。一级公路路肩的横向坡度一般为3%，故考虑取引道的坡度i1=3%。为了避免车辆停在此坡段上自然后滑，下面对坡上的停车候行的汽车进行力学分析验算。由图2可以得到

G1=G×cosi1

(1)

G2=G×sini1

(2)

图2 汽车在坡上停车时的受力分析

要使车不自然倒退，即要F=G2小于等于最大静摩擦力，最大静摩擦力的计算式为

Fmax=G1×φ

(3)

G2≤G1×φ

(4)

G×sini1≤G×cosi1×φ

(5)

此处i1=3%，sini1= 0.052 3，cosi1=0.997 6，φ为轮胎与路面的附着系数，取值见表1所示。

表1 各类路面上附着系数φ的平均值

取最不利的情况，φ=0.1，计算得不等式仍然成立，即车辆在引道驻车制动时不会发生后滑。从而确定i1=0%～3%，此处为上坡，故取正值。

农村公路的交通量一般比较小，引道的长度最短只需要满足一辆机动车的停车、让行等待即可，即引道的长度不小于农村公路车辆的停车视距。停车视距的计算公式如下

(6)

式中：Ss为停车视距，m；v为汽车行驶速度，km/h；t为反应时间，s；g为重力加速度，9.8 m/s2；φ为轮胎与路面的附着系数；i为道路纵坡(上坡为正，下坡取负)；l0为前后两车的安全距离，m。

农村公路以四级路为例，设计时速为20 km/h；反应时间t一般取2.5 s；农村公路一般为水泥混凝土路面，考虑下雨潮湿条件下，取φ=0.5；引道为上坡，取i=3%；只考虑一辆车停车让行，l0=0。带入公式(6)计算得到停车视距为16.86 m，取缓坡引道长度L1≥17 m。

2.2 平台续坡段的坡度和坡长

由于引道采用了较小的坡度，势必对后续路段造成影响，故还需对后续坡段的坡度的大小及长度(即i2及L2)进行分析。

首先，需要计续坡段起终点的高程差。算设路肩边沿与乡村道路坡底的高程差为H，为了便于工程应用，对H分别取1 m、2 m、3 m、4 m、5 m进行分析计算。续坡段起终点的高程差H2要等于整个的高程差H减去平台部分的高程差H1,其计算式为

H2=H-H1=H-L1×sini1

(7)

续坡段坡长L2可以通过以下的公式计算

(8)

用式(8)计算得到的L2的值如表2所示(以农村四级公路为例，四级路平原地区极限坡度为6%，山区极限坡度为9%)。

表2 续坡段坡长L2 的计算结果/m

3 算例分析

取v=20 km/h，H=5 m，i1=3%，i2=9%，则L1=17 m，查表2的L2=27 m。如图3所示，方案有两个变坡点，分别接入了一段竖曲线来缓和。

图3 纵断面线型设计图

四级公路的设计速度为20 km/h，根据《公路路线设计规范》(JTGD20-2006)， 竖曲线半径的一般最小值为200 m。则上图中凸曲线和凹曲线的半径都取200 m，算出弧长分别为21 m和31.4 m。

需要说明的是，公路路线设计规范》(JTGD20-2006)规定极限竖曲线长度为20 m，一半为10 m，即当L2小于10 m时，需要将引道L1的长度延伸至原农村道路，取消续坡段。

4 结 语

为解决农村公路陡坡(特别是上坡)接入主线公路时所产生的交通安全隐患，本文提出在农村公路紧接主路路肩的地方设置一段缓坡引道。以农村公路为四级路为例，根据受力分析，确定引道的坡度i1=0%～3%。引道的长度应该大于停车视距，即L1≥17 m。续坡段的坡度可以采用极限坡度，即平原地区极限坡度为6%，山区极限坡度为9%，本文给出了续坡段长度的计算公式。对于方案产生的两个变坡点，本文建议接入竖曲线，竖曲线的半径可以采用一般最小值200 m。

[1] 苏澎, 唐伯明, 刘唐志. 山区农村公路交通安全评价方法研究[J].中外公路，2010，(30)5:320-324.

[2] 毛华荣, 王春雷, 卓曦. 农村公路集镇段出入口管理技术应用[J].公路交通科技, 2009，(2):44-47.

A dissertation on optimization design research on rural highway access to the main road with steep slope

ZHANG Yan-ni1,2，BU Wei1

(1. Zhenjiang Communication Planning and Design Institute, Zhenjiang,Jiangsu 212000, China;2. Zhenjiang Channel Management Station, Zhenjiang,Jiangsu 212000, China)

In order to eliminate the hidden traffic dangers bringed by rural road access to the main road with steep slope, a length of approach with gentle slope is suggested to design close to the main road shoulder. Its role is providing a stop to space for vehicles from rural highway. The slope of approach was designed according to force analysis of vehicles stopping at the approach in this paper. The length of approach was designed on the basis of stopping sight distance. Then the length and slope of continuous slope section were analysed. Finally, a numerical example was given in this paper.

road engineering;steep slope access; approach with gentle slope; stopping sight distance

2016-11-14

张艳妮(1984 - )，女，辽宁省本溪市人，工程师。

江苏省高校自然科学基金 (13KJB580003)。

U412.33

C

1008-3383(2017)03-0019-02