道路安全理念在山区公路设计中的应用

向震川，陈月红

(1.四川顺恒勘察设计有限公司，四川 成都 611130；2.湖北中广公路勘察设计有限公司，湖北 宜昌 443100)

山区公路设计是在复杂地理环境下进行的重要工作，而道路安全则是任何公路设计中不可或缺的关键因素。在山区公路设计中，道路安全理念的应用至关重要，旨在保障行车安全、减少事故风险，并提升交通流畅度。道路安全理念在山区公路设计中，不仅仅是一种规划设计原则，更是对驾驶员、乘客和周边自然环境的尊重与保护。

1 工程概况

本研究选取位于某山岭重丘区的高等级公路进行研究，该公路全长145.37km，设计时速为80km，采用双线四车道，路基宽度为24.5m。整个道路基础条件良好，没有大范围的软弱地基问题，但由于路段包括硬基岩和软基岩2种类型，因此在路基建设过程中需要进行相应处理。目前，该公路仍处于建设中，尚未竣工。该公路上共有95座长度共9 500m的桥梁和19座长度共20 000m的隧道，桥隧工程占整个公路的比例为30%。预计该项目的总投资为95.6亿元(如图1所示)。

图1 山区公路建设平面图

该公路是1条正在建设中的高等级公路，位于贵州的山岭重丘区，具有较好的基础条件。但由于地质类型的多样性，需要在路基建设中采取相应措施。该公路的建设包括大量的桥梁和隧道工程，预计总投资规模较大。一旦竣工，该公路将为当地的交通发展和区域经济提供重要支持[1]。

2 影响山区公路设计过程中的安全因素

山区公路设计中，平面线形和纵断面线形是关键的因素，对山区道路的安全性产生重要影响。在设计过程中，必须充分考虑各种安全因素，并根据不同的山区道路设计规范和要求制定相应的设计方案，以确保山区道路的安全性和稳定性，从而保障人民的生命安全。平面线形是指山区公路在水平方向上的布置形态。在设计过程中，需要考虑道路的宽度、曲线半径、坡度等因素。过小的曲线半径和陡峭的坡度会增加驾驶员的驾驶难度，降低车辆的稳定性和控制性，增加交通事故的风险。因此，设计师需要合理配置道路的曲线和坡度，确保驾驶员能够安全地驾驶车辆。纵断面线形是指山区公路在垂直方向上的布置形态。在设计过程中，需要考虑坡度、路宽、护栏等因素。陡峭的上坡和下坡段落会增加车辆的制动距离和运动惯性，加剧车辆失控的可能性。此外，路宽和护栏的设置也会影响道路的安全性。因此，根据山区道路的不同设计规范及设计要求，设计师在设计时必须考虑其他重要因素，如能见度、标志、交通流量等。通过充分认识和应对这些因素的存在，确保山区道路的安全性和稳定性，保护人民的生命安全[2]。

2.1 平面线形

在山区道路的平面设计中，平曲线的设置对行车安全有直接影响。由于施工环境和地形的原因，山区道路常常具有较高的平曲线比例和较低的视距，因此，在设计时应该根据视距的需求对平曲线进行详细的分析和细化，以确保行车的安全性。平曲线对车辆安全的影响可以从以下2个方面来考虑。

2.1.1 曲线半径范围

从实际情况来看，山区公路的平曲线半径越小，其安全性越差，两者呈正比关系。较小的曲线半径会增加车辆行驶的难度，容易导致超速、偏离车道等事故的发生。因此，设计中应尽量选择适度的曲线半径，以提高行车的安全性。

2.1.2 转角角度

在山区公路设计中，道路的平曲线通常与行车安全呈1条抛物线。太小的转角角度会使曲线看上去要比实际的曲率大，可能给驾驶员造成视觉上的误差。通常来说，当转角角度小于7°时，视觉上的误差会增大，可能影响行车安全。因此，在设计中，如果需要使用较小的转角角度，就需要增加弯道的长度，减小误差，以提高行车的安全性。

总的来说，在山区道路的平面设计中，平曲线的设置需要根据实际情况和视距要求进行综合考虑。合理的曲线半径和转角角度可以减少驾驶员的驾驶难度和视觉误差，提高行车的安全性。此外，在设计过程中，还需要根据实际工况设定合适的半径、高度和宽度，以降低离心力，增加行车的稳定性，进一步提升行车的安全性(如图2所示)。

图2 山区公路平面线行设计流程

2.2 纵断面线形

在山区公路的纵断面设计中，纵向纵断面的斜率和垂直曲线半径的选择是影响行车安全的重要因素。山区道路的纵坡坡度会直接影响车辆的行驶安全。因此，在设计山区公路时，需要全面收集各种车型的重量、性能和运行状况等数据。例如，对于功率较低的大型货车来说，在山区道路上行驶时，它们的动力支持能力一般较弱。为了降低大货车的行驶压力，提高行车安全，需要在纵坡较大的陡坡段设置缓冲段。缓冲段的坡度在时速超过80km时不得超过2%，在设计车速不超过80km时，缓坡坡度不得超过3%。这样的设计可以减少大货车的行驶压力，提高行车安全性。

其次，在山区高速公路纵断面的设计中，还需要考虑山区公路的坡度变化，并设计相应的过渡间距。过渡距离分为凸形垂直过渡和凹形垂直过渡。设计人员需要进行有效的仿真和分析，选择合适的竖曲线半径和长度，并通过设置垂直曲线来减小车辆动能的冲击，以实现更好的视觉距离，提高道路的安全性，并减少不利影响。

综上所述，山区公路纵断面设计中的斜率和垂直曲线半径选择以及过渡间距的设计都是为了提高行车安全性。合理的设计可以减轻车辆的行驶压力，改善视觉距离，提高道路安全性，并减少不利影响[3]。

3 总体设计

3.1 道路安全理念

道路安全理念的核心目标是实现道路交通的平安畅通。它倡导以人为本，将道路使用者的生命安全和健康置于首位，并强调以科学、综合和可持续的方式来管理和优化道路交通系统。道路安全理念强调预防为主，注重事故预防和风险管理，力求从根本上减少交通事故的发生。道路安全理念，包括以下3点。

(1)道路用户安全，道路安全理念关注各类道路使用者的安全。包括：行人、自行车骑行者、摩托车骑行者和机动车驾驶员等。通过为各类道路使用者提供安全的行车环境和交通设施，降低事故风险，保护他们的生命和健康。

(2)综合治理，道路安全问题是一个相互关联、综合影响的系统工程。道路安全理念强调综合治理，涉及道路设计、交通管理、车辆安全、驾驶员素质培养等多个方面。通过综合的管理手段和措施，全面提高道路交通系统的整体安全性能。

(3)风险管理，道路安全理念强调风险管理的重要性。通过科学的风险评估、有效的风险防控策略和措施，预防和减少交通事故的发生。风险管理包括识别道路安全隐患、制定和执行预防措施、监测和评估安全风险等方面[4]。

3.2 方案设计

根据现场情况，加强路线方案优化，达到方案综合最优；将前期建设成本与后期运维成本结合起来，展开安全设计与耐久性设计；灵活根据公路沿线的地形环境与地质条件来进行设计；利用多种方式对设计结果进行评价与优化；设计标准化，并以标准化的设计引领标准化的施工。

3.2.1 在山区公路路线的设计方面

随着社会的进步、经济的发展，偏远山区的公路建设越来越多，复杂多样的地形、牵强的地质等困难都将会随着公路向重丘、山岭的延伸而出现在道路设计中，因而。在进行山区公路选线时，常规的设计理念需及时更新，我们应该尽量对一些地质情况不良地段进行避让，同时以多种方案来应对地质情况敏感的路段，即加强对地质选线的注重；对公路设计时，加强选线的环保性；在设计公路时，尽量使沿线居民工农业的生产生活不受道路建设的影响，即加强选线人文性的注重；在进行选线时，使道路结合沿线城镇的总体规划安排。总而言之，在进行公路的选线时，必须根据当地的环境及时更新道路设计理念。

3.2.2 在车辆的运行速度的设计方面

在国内，行车车速是广泛使用的基本指标，《道路工程技术规范》以此为基础进行编制。公路设计根据不同的设计车速，从平面、纵向和横向3个方向进行全面的设计。然而，山区高速公路的实际行车车速与设计车速之间存在很大差距，因此将单一的车速作为设计指标势必存在一定的缺陷。

车速指标的使用在设计中存在一些问题。例如，在根据车速指数进行平曲线设计时，为控制成本，经常会出现平曲线和极值的交替出现，导致平线的不平滑。由于平面指数不好，纵断面的设计无法选用更高的车速指数。一些路段也未能满足“平包竖”的原则，导致纵断面不连续和不平坦，驾驶员在这样的路面上会经常出现视觉疲劳等问题。

因此，通过以上分析可知，以等效设计速度进行道路设计时，驾驶员所选择的真实车速经常会超出道路的设计速度，而与某一具体设计速度相适应的道路指数往往不能与实际需求相匹配，从而产生安全问题。

3.2.3 在爬坡车道的设计方面

长大纵坡，在公路不断向山区发展的影响下，出现的频率越来越高。与设计速度相比，如果汽车可以稳定行驶的稳定坡长小于上坡坡长并且坡度较陡时，汽车的速度会非常低，这种情况下，汽车所提供的服务水平将与实际服务水平的要求之间出现差异。在一些有较多重载和超载的公路上，车辆行驶的速度会受爬坡的影响而降低，导致缺乏协调性的路段运行速度，使公路的通行能力严重受到了影响。

在设计山区公路之初便会将对爬坡车道设置的可能性进行调查，并将爬坡道的建设纳入选线过程之中。这主要由于固定的公路设计参数在重车比例高于30%时兼顾各类型车辆的实际运行条件的难度较大而决定的。

3.2.4 在安全保障工程设计方面

在山间高速公路上，由于行车速度过快或在下坡路段频繁急刹车，导致制动器失效，易发生追尾和碰撞事故；此外，视线差的道路上，由于车辆占据对面车道造成碰撞或车辆失控等严重事故也时有发生。为防范这些事故，需要针对不同的道路采取相应的预防措施。

首先，在连续急弯路段应设置“连续弯道，超速危险”的警告标志，并在山区公路中增设辅助标志，说明前方连续弯道的长度，或通过告示牌标明前方连续弯道的长度。在坡度较大的地方，应设置警示标识、车速限制标志、减速提示标志等，并采取引导行车的措施，以避免车辆因下坡速度过快而失控。

其次，对于能见度差的路段，应设置鸣笛标志、限速标志、禁止超车标线、直线引导标识等交通标识，以提醒驾驶员注意保持安全车距、减速行驶等。此外，还应采取强制减速、直行引导等措施，确保驾驶员根据实际情况采取相应的安全措施。

综上所述，为了提高山间高速公路上的行车安全性，应根据道路特点采取相应的预防措施。包括设置标志警示、限速引导、减速提示等举措，以确保驾驶员根据道路条件采取恰当的应对措施，同时对传统的护栏设施进行改进，采用适合山区的钢筋混凝土防撞墙，以增加道路的安全性能[5]。

3.3 成本核算

3.3.1 路基工程

由表1土石方工程造价指标测算结果可知，当路基宽度一定时，填、挖方工程量与路基的高度有关，路基高度越高填、挖方量越大。路基千米造价指标既与路基填筑高度有关，又与填、挖方比例有关，当路基填筑高度相同时，填、挖方比例越大，造价越低。

3.3.3 路面工程

该工程路面类型为沥青混凝土路面，路面面层分为上、中、下3层设计，其中第1层厚度4cm，第2层厚度6cm，第3层厚度8cm。基层采用水泥稳定类材料，分3层铺设，厚度从上至下依次为18cm、18cm、20cm，为了防止地下水对路面的影响，在路面与路基之间设置15cm防水垫层。根据该高速公路路面工程第一合同段与第二合同段工程量清单数据，对山区路面工程造价技术指标进行测算，测算结果如表2所示。

表1 路基土石方工程造价

表2 路面工程造价

根据表2测算结果可得，在路面结构相同的情况下，沥青混凝土量在1 950m3/km左右，改性沥青混凝土量在2 780m3/km左右，出现略微浮动。但是路面千米碎石量差别较大，达到了20%以上，路面工程造价变化量较小。

4 道路安全理念在山区公路设计中的实施效果

该山区公路作为首条采用PPP和DB模式的总承包项目。于2018年6月开工，并在2022年10月提前竣工通车。自通车以来，该高速公路便受到了省交通运输厅和沿线居民的高度赞赏。这充分表明了设计方案的优秀性和创新性。该设计不仅注重道路的功能性和效能性，还充分考虑了环境保护和景观美化的因素，为用户提供了更好的行驶体验。

5 结语

道路安全理念在山区公路设计中的应用，确保了道路的安全性能和行车的安全。通过合理的预防措施、改善交通流畅性、提高能见度、设立应急避险设施等措施，有效减少了交通事故的发生，并为驾乘人员提供了更加安全、顺畅的行驶环境。这有助于促进山区的经济发展和社会进步，提升人民群众的生活品质。我们应始终坚持道路安全理念，在未来的公路设计中不断创新和优化，为人们创造更加安全、舒适的行车环境。