公路工程评职范文隧道线形设计探讨

　　摘要：隧道受地形地貌、地质、净空等因素限制，其线形设计需要认真细致的研究确定。本文分析比较多种规范标准并结合笔者多年的设计经验，对隧道平曲线停车视距、视点位置及平曲线半径的确定方法进行了探讨，供同行们参考。

　　关键字：公路隧道,停车视距,视点,平曲线半径,设计

　　0.引言

　　公路路线设计受到复杂多变的地形条件限制，通常需要设置穿山而过的山岭隧道。选择合适的路线，能兼顾工程投资及安全要求。由于山区地形条件的限制，隧道平面线形大多都是曲线形式。影响隧道行车安全的一个重要因素是行车视距。而行车视距又是确定隧道平曲线半径大小的一个重要因素。

　　1.行车视距

　　1.1行车视距的概念

　　行车视距即驾驶员采取措施避免碰撞前方障碍物的最短距离。根据所采取措施的不同，行车视距可以分为停车视距、会车视距、错车视距以及超车视距，其中停车视距最为重要，其由两部分构成：

　　(1)驾驶员反应时间内行驶的距离;

　　(2)制动距离;

　　除以上两部分，设计中通常还需要考虑5~10m的安全距离，故停车视距的一般计算公式为：

　　其中 为纵向摩阻系数，t为反应时间， 为安全距离。

　　1.2停车视距的检算

　　检算停车视距的方法，一般采用图解法与横净距法。图解法如图1.2.1，驾驶员沿视点轨迹线运动，视线长度相等，视距曲线与视线相切，视点轨迹线与视距曲线所围成的区域内需保证通视;横净距法如图1.2.2，AB弧长为停车视距长，h为最大横净距，当视点轨迹到障碍物的距离大于h时就能保证停车视距。停车视距长小于曲线弧长时。

　　1.3视点轨迹的确定

　　对于视点轨迹的确定有着多种方法，如下：

　　方法1：根据《公路路线设计规范》(JTG D20—2006)条文说明7.9.6确定，方法为:视点轨迹为距未加宽前1/2车道宽处，方法1的示意图见图1.3.1，图中h为隧道最大横净距。

　　方法2:根据《公路路线设计细则(总校稿)》(JTG/T D20-200X)表8.6.2-2注①确定，方法为: 视点轨迹按照内侧车道中心距护栏2.5m的情况确定，方法2的示意图见图1.3.2。

　　方法3:根据《公路路线设计细则(总校稿)》(JTG/T D20-200X)8.6.13条确定，方法为：视点轨迹距未加宽前路面边缘1.5m处，方法3的示意图见图1.3.3。

　　方法4：极限不利的情况。驾驶员视点距小车外轮廓边缘0.5m[5]，如图1.3.4，小车外轮廓紧贴车道外边缘，视点距内侧车道边缘仅0.5m, 此时视距最不易满足。

　　方法5：有障碍物遮挡时的影响。由于隧道净空限界设置的规定，山岭公路隧道往往会设置一定高度的检修道，当隧道平面线形为曲线时，检修道往往会影响驾驶员的通视视距。如图1.3.5，在视点轨迹上的S点，当考虑隧道检修道台阶的遮挡作用时，其通视视距为弧长SA。当不考虑隧道检修道台阶的遮挡作用时，其通视视距为弧长SB。显然SB>SA，不考虑隧道检修道台阶的遮挡作用时视距较易满足。

　　2.横净距与视点曲线半径的相互影响

　　隧道的横净距是一定的，在相同的停车视距下，视点轨迹半径越小，要求的横净距越大，当要求的横净距小于隧道提供的横净距时，停车视距得到满足。结合规范与笔者多年的工程经验，列出了计算满足停车视距要求的视点轨迹曲线半径的5种方法，见下表2.1。表中采用试算法，并通过比较满足停车视距要求的横净距与隧道所能提供的横净距来确定视点轨迹曲线的最小半径。其中设计时速、停车视距、视点轨迹距台阶边缘(隧道内轮廓边缘)的距离是确定的;视点轨迹曲线半径、角度、横净距是相互影响变化的。

　　从表中可以看出，同一设计时速时，满足停车视距的视点轨迹曲线的最小半径值从小到大依次为：方法5<方法1<方法2<方法3<方法4。表中方法1~方法5所对应的视点轨迹的确定方法与1.3节所阐述的方法相同。方法1的视点轨迹线在车道中线处;方法2的视点轨迹线在车道中线附近;方法3的视点轨迹曲线较方法1向车道外边缘移动;方法4是最不利的情况，其考虑小车外边缘紧贴车道外边缘;方法5在方法1的基础上不考虑隧道检修道台阶的遮挡作用。

　　实际上，司机进入隧道后，在心理等多种因素作用下，会保持车身左右都有一定的空间。方法4中车辆外边缘紧贴车道外边缘,车辆离车道外边缘空间有限，不宜采用。假设隧道平曲线沿行车方向左弯，内侧车道最不利，由于驾驶室在车辆左侧，采用方法1、方法2时内侧车道小车车身大部分在车道右侧，车辆右侧空间有限，故不宜采用方法1、方法2。此时若采用方法3，车辆左右都有一定空间，故宜采用方法3;假设隧道平曲线沿行车方向右弯，外侧车道最不利，由于视点在车的左侧，若采用方法3，外侧车道车辆边缘较为接近车道边缘，车辆右侧空间有限，故不宜采用方法3。此时若采用方法1，车辆左右都有一定的空间，故宜采用方法1。

　　隧道洞内需要设置检修道台阶，如图1.3.5，在图中阴影部分，小于台阶高的障碍物驾驶员看不见。通常隧道检修道台阶高度在0.25m~0.4m之间，而规范上规定的物高为0.1m。如果不考虑台阶对障碍物的遮挡作用，对高速行驶的车辆是非常危险的，故不宜采用方法5。

　　表2.1中计算横净距的过程中并没有考虑路线的纵坡的影响。由于规范中规定的停车视距已经考虑了一定的富余量，故可以不考虑纵坡的影响。货车由于视点较高，其视距要求较小车容易满足，一般只需检算小车视距是否满足要求。但由于下坡时货车刹车性能差，速度快，此时需检算货车的视距。

　　3.平曲线半径的确定

　　从第2节关于视距的论述中可以看出，满足视距要求是确定隧道平曲线半径的一个重要因素。根据隧道等级、设计速度不同，并考虑隧道台阶的遮挡作用，选取合适的视点轨迹可以确定满足视距要求的最小平曲线半径;

　　沿平曲线高速运行的车辆，有较大的离心力。确定隧道平曲线半径时还需要保证横向的稳定。能满足横向稳定的最小平曲线半径的计算公式一般可采用 其中 为摩阻系数， 为超高值， 为设计速度;

　　另外隧道洞口明暗变化明显，要求在隧道洞内洞外不小于设计速度3s时间所行驶的长度内的线形一致，因此在确定隧道洞口段平曲线半径时，应在有条件的情况下，尽量选用较大值。

　　4.结语

　　对于地形地貌复杂的山区公路隧道，其线形设计的好坏直接影响整个隧道的安全性、经济性，其中平曲线半径的选取是评价线形设计好坏的一个重要因素。笔者在前面的论述中已阐述了如何选好公路隧道的平曲线半径的方法，现将主旨总结如下：

　　(1)若要确定沿行车方向左弯且满足停车视距的平曲线最小半径，建议按照方法3(参照《公路路线设计细则(总校稿)》(JTG/T D20-200X)8.6.13条)确定视点轨迹曲线;

　　(2)若要确定沿行车方向右弯且满足停车视距的平曲线最小半径，建议按照方法1(《公路路线设计规范》(JTG D20—2006)条文说明7.9.6)确定视点轨迹曲线。

　　(3)确定满足视距要求的隧道路线平曲线半径时，建议考虑检修道的遮挡作用。

　　(4)隧道路线平曲线半径的确定要结合视距要求，横坡稳定要求，洞口3s线形一致要求及工程经验综合确定。

　　5.参考文献：

　　[1]中华人民共和国交通部，公路路线设计规范(JTG D20-2006)[S]，北京：人民交通出版社，2006

　　[2] 中华人民共和国交通部，公路隧道设计规范(JTG D70-2004) [S]，北京：人民交通出版社，2004

　　[3] 中华人民共和国交通部,公路路线设计细则(总校稿)(JTG D70-200X) [S] ，北京：人民交通出版社，2009

　　[4]杨少伟等，道路勘测设计[S]，北京：人民交通出版社，2009

　　[5] 韩熠、王跟民，关于公路隧道视距曲线半径的探讨[J]，武汉.交通科技，2008