关于公路隧道视距曲线半径的探讨

.关于公路隧道视距曲线半径的探讨 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的因素，计算了隧道横净距，建立了隧道视距曲线半径的概念，提出了隧道线形设计和改善交通安全的建议。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 B01-2003）、公路隧道设计规范（JTG D70-2004）和公路项目安全性评价指南（JTG B05-2004）（分别简称标准、规范、指南），限定相关边界。高速公路和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11203.7520.75 1.25 0.75 0.75 11.00 5.00 21003.7520.50 1.00 0.75 0.75 10.50 5.00 3803.7520.50 0.75 0.75 0.75 10.25 5.00 4603.7520.50 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180二级3.7520.75 0.75 0.75 0.75 10.50 5.00 260二级3.5020.50 0.50 0.75 0.75 9.50 5.00 340二级3.5020.25 0.25 0.75 0.75 9.00 5.00 440三级3.5020.25 0.25 0.75 0.75 9.00 4.50 530三级3.2520.25 0.25 0.25 0.25 7.50 4.50 620四级3.0020.50 0.50 0.25 0.25 7.50 4.50 二级公路设计速度为80和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米和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米的建筑限界。2、标准车型与视距计算车型分别选择小客车和货车，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，所需的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，依据标准和指南规定，停车视距和货车停车视距规定见表3和表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345%6%7891120210280245417265273-2100160205180301190195200-38011014012520213013213613946075908512089919395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345%6%7891801101401252021301321361392607590851208991939534040-50-505050505043030-35-35353535353552020-20-20202020202020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/2B)/20.5L左J左0.25 3-1右车道横净距m(W/2B)/20.5L右J右0.25 3-2隧道提供的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，为小客车提供的横净距大于为货车提供的横净距；右转弯曲线隧道，为小客车提供的横净距小于为货车提供的横净距。表5 公路隧道提供的最大横净距（单位：m）设计速度m1m2m3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1202.225 1.875 3.525 3.875 2.975 2.625 4.275 4.625 3.225 2.875 4.525 4.875 1001.975 1.625 3.275 3.625 2.725 2.375 4.025 4.375 2.975 2.625 4.275 4.625 801.975 1.625 3.025 3.375 2.725 2.375 3.775 4.125 2.975 2.625 4.025 4.375 601.975 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的圆曲线上，曲率半径与视距、横净距的关系式为：4-1式中：实际横净距，米； 计算车道中线处的曲线半径，米；（货车）停车视距，米。依据cos12/2！4/4！+(-1)n2n/(2n)!，由公式4-1推导简化公式得4-2，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0.30.5米，误差可以忽略。4-2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）对应的曲率半径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)对应的曲率半径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。双向行驶的二、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12024784002156419361853285812891622170926101218153910016202492977111711741705795926107615437498768076612025005795558224014735087443764466035655623226825838018621923634417520680二680104250057946967937644643562535442260二38060226530124736119322622732818021340二1252508311485156638977139598340三1252508311485156638977139598330三7613649586511145535794414920四314021182733191724291715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1204005116001940561028608285162547052615756515454460100249569751120312517104770930259015454315880245080120531455851515825215047512407501945450117060560111027053538576022544035069021041580二104558568545063042560二60530536523033021540二255120160951458540三255120160951458530三14060115551005520四4520352035205、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%的平曲线，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和1.65分别为80和100公里/小时的最大加宽值。 表8 曲线隧道横净距加宽参考表 （单位：米）设计速度00.250.50.75（0.55）1.001.251.51.75（1.65）1202615240022252070193518201715162010015451410130012001120104598095080750680625620-60350-6、纵坡路段视距平曲线半径前面计算的平曲线视距半径，应为路线纵坡小于2%的视距平曲线半径。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的下坡路段货车停车视距，指南修正了2、4、6的上、下坡货车停车视距。暂且只讨论高速公路和一级公路，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。依据标准和指南修正视距计算出的视距半径见表10和表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23456标准指南标准指南标准指南标准指南标准指南标准指南12024541712662085281011001803015461059157120112801252023305397461164148160851202174226268361045表10 标准纵坡修正后的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R1120 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 R2120 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 R3120 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 指南纵坡修正后的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R1120 15553 7525 168008129 178888656 100 9262 4152 9969 4469 10645 4772 131215882 80 4140 1993 44682151 47312278 54432621 6161 2966 60 1444 695 1551747 1640 789 1872901 2094 1008 R2120 11109 6305 120006811 127777252 100 6337 3440 68213703 7283 3954 8977 4873 80 2833 1631 30571760 3237 1864 3724 2144 4215 2427 60 988 569 1061611 1122 646 1281 737 1433 825 R3120 10143 5982 10957 6462 11666 6880 100 5734 3254 6171 3503 6590 3740 81224610 80 2563 1538 2766 1659 2929 1757 33692022 3814 2288 60 894 536 960 576 1015 609 1159695 1296 778 7、竖曲线视距半径视距为竖曲线上的一段圆弧，视点（眼睛）与障碍物顶部的直线距离，可简称为视线距离，因竖曲线半径一般很大，往往是平曲线的很多倍，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的障碍，设置照明的隧道可不考虑凹型竖曲线的影响。设眼睛视点高度为a，障碍物高度为b，经求证竖曲线的视距半径计算公式为6-1。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/ 2-6-1为了便于运用，对于标准车型小客车、货车可分别简化为6-2和6-3近视计算公式： R小=S2 / 4-6-2 R货=S2 / 6-6-38、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