公路平曲线超高运用研究_孙玉廷

R 250 m: 当 V 运= 120 km/ h, 按公式 2 可得 系数
置偏大, 对装载过高货物的货车由于重心偏高可能导致倾覆事故。根据以上分析对小半径超高建议以下处 理对策: 1. 尽可能不设置小半径。 2. 限制运行车速 , 不仅限制高速而且限制低速。 3. 改变超高设置 , 一种可采用折线路面横坡严格分车道行驶, 快车行小型车车道, 慢车行降低超高的大 型车车道 ; 另一种降低超高, 根据运行速度预测调整, 如隧道或主线收费站附近小曲线半径。 4. 其他如对曲线横断面加宽等。 2. 2 一般半径超高 ( R = 400- 2500 m, i = 0. 02- 0. 06) 这类半径的超高取值适中 , 是山区高速公路设计中最常用的半径 , 但车辆运行速度过大也会产生不安
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引 言
当汽车在双向横坡的弯道外侧车道行驶时 , 由于车辆自重水平分力与离心力的方向均指向平曲线外
侧, 影响行车的横向稳定。因此 , 在弯道设计时, 常将外侧车道升高, 构成与内侧车道同坡度的单坡横断面, 这样的设置称为超高。简单讲 , 超高的作用是用车辆自重水平分力来消除部分离心力。本文以设计速度 80 km/ h 为例对高速公路超高的取值及其安全性和常见几种曲线组合的超高设置进行探讨 , 旨在作好超高设 计, 减少与超高相关的交通事故。
产生不安全因素。 规范 确定不设最小超高时取横向力系数 = 0 . 035, 路拱横坡 i 0 = 0. 015, 如果取路拱 横坡 i = 0. 02 则 R 不设 = 80 80/ 127 / ( 0. 035- 0. 02) = 3360 m, 说明不设超高最小半径可以放大到 3360 m. 况且从汽车在弯道上行驶的横向受力来看, 任意大半径均可设置路拱横坡大小的超高。例如根据不同的运 行速度取半径 2500 m 和 4000 m 进行比较如表 3. 从中可以看出, 对于同一运行速度 , 设置 0. 02 超高比采用 正常路拱时横向力系数 要小 , 这说明设 0. 02 超高后行驶汽车横向稳定性更好些。所以, 对于大半径引发 的一些交通事故 , 处理对策就是简单取消反超高, 设置 0. 02 的超高值。例如京珠高速公路对于设计速度 V = 80 km/ h 的路段 , 规定半径为 2500- 4000 m 时采用 0. 02 的超高值。
文章编号 : 1009 - 0193( 2007) 04 - 0097 - 03
公路平曲线超高运用研究
孙玉廷, 纪为祥
( 贵州省交通规划勘察设计研究院, 贵州 贵阳 550001) 摘 要: 从理论上对平曲线超高进行了分析 ; 对不同半径的超高取值进行安全性评价, 提出超 高事故多发段的处理对策及常用组合曲线的超高过渡处理办法 。 关键词: 公路平曲线 ; 超高取值; 超高过渡; 安全性 中图分类号: U 412. 34 文献标识码: A
( 注 : 1. 本表是为 了对超高设计有更全面了解 , 因此 本表数 据只供 讨论。 2. 本 表中 i = 0. 07- 0. 10 半径范围 按 规范 取 值 ; i = 0. 02- 0. 06 半径范围有调整 ; i = 0 . 02 半径不设上限即 不设超高半径可根据需要设置 0 . 02 超高。 )
表 2 山区高速公路超高 ( V= 80km/ h) R ( m) i + i 1240 0. 02 0. 04 830 0. 03 0. 06 620 0. 04 0. 08 500 0. 05 0. 10 410 0. 06 0. 12 350 0. 07 0. 14 310 0. 08 0. 16 280 250
第 36 卷 第 4 期 2007 年 8 月
贵州工业大学学报 ( 自然科学版 ) JOU R N AL OF G U IZHO U U N IVER SITY OF T ECH NO LOG Y ( N at ural S cience Edit ion)
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3. 根据预测的运行速度, 有条件时适当增大超高设计值。例如某高速公路对于设计速度为 80 km/ h 的 路段 , 按运行速度 100 km/ h 设置超高。 2. 3 大半径超高( R 2500 m, i = 路拱横坡 ) 这类半径不设超高而采用正常的路拱横坡 , 由于正常的路拱横坡形成反超高, 车辆运行速度过高也会
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= Y / G a, 则 ( 1)
i) )
平曲线半径的确定 平曲线半径包括极限最小半径、 一般最小半径、 不设超高的最小半径。由式 2 可知半径 R 与设计速度
表1 V ( km/ h) 120 100 80 60 40 30 20 R 极限 ( m) 650 400 250 125 60 30 15 极限 、 一般和 不设超高最小半径 + i 0 . 17 0 . 20 0 . 20 0 . 23 0 . 23 0 . 23 0 . 23 R 一般 ( m) 1000 700 400 200 100 65 30 + i 0 . 11 0 . 11 0 . 13 0 . 14 0 . 13 0 . 11 0 . 11 R 不设 ( m) 5500 4000 2500 1500 600 350 150 - i 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 02 02 02 02 02 02 02
V、 横向力系数 、 路面横坡 i 有关。 公路路线设计规范 JT J011- 94 ( 以下简称规范) 规定值如表 1.
收稿日期 : 2007- 03- 20 作者简介 : 孙玉廷( 1974- ) , 男 , 土家族 , 贵州省德江县人 , 1992 年就读于同济大学道 路专业 , 1996 年于贵州 省交通规 划勘察设 计研究 院从事公路设计工作 , 2002 年至今从事公路工程施工监理工作。
表 4 超高修正一览表 i + i R ( m) 0. 02 0. 04 1550 0. 03 0. 06 1050 0. 04 0. 08 760 0. 05 0. 10 630 0. 06 0. 12 410 0. 07 0. 14 350 0. 08 0. 16 310 0. 09 0. 18 280 0. 10 0. 20 250
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路面坡度 i 取值: 设超高时 0. 02- 0. 10, 不设超高时为路拱横坡。 横向力系数 的选用不仅考虑汽车在弯道行驶时汽车的力学稳定性 , 还应考虑乘客的舒适度 , 以及汽 0. 07 时路面结冰也能安全行驶 , 当 = 0. 15 时汽车可以较高速度行驶。 = 0. 10 时略感到曲线存在, 尚平稳。 0. 10- 0 . 15 较为经济。 车燃料和轮胎的消耗情况。 1. 从行车稳定性看, 当
2. 从乘客舒适度看, 当 < 0. 10 时不感到曲线存在, 很平稳 ; 当 3. 从燃料消耗与轮胎磨耗等运营经济看 ,
因此横向力系数的取值按公路等级随半径 R 的增大而减小, 其最大取值为 0. 15, 并且在设极限最小半 径时取用。 规范 中对于设计速度 V < 80 km/ h, 最大取值为 0. 15; 设计速度 V = 80 或 V = 100 km/ h, 最大取值为 0. 10; 设计速度 V = 120 km/ h, 不设超高最小半径 = 0. 035. 例如山区高速公路( V = 80 km/ h) : R 极限 = 80 80/ 127/ ( 0 . 10+ 0. 10 ) = 252 ( m) , 规范 规定为 250 m. R 一般 = 80 80/ 127/ ( 0 . 06+ 0. 07 ) = 388 ( m) , 规范 规定为 400 m. R 不设 = 80 80/ 127/ ( 0 . 035- 0. 015) = 2520 ( m) , 规范 规定为 2500 m. 平曲线超高 规范 规定如表 2.
表3 R ( m) 2500 4000 正常路拱与设 0. 02 超高值 的横向力系数 横向力系数 ( V = 120 km/ h) 路拱 i = 0. 02 超高 i = 0. 02 0. 07 0. 05 0 . 03 0 . 01 横向力系 数 ( V = 160 km/ h) 路拱 i = 0. 02 超高 i = 0 . 02 0 . 10 0 . 07 0 . 06 0 . 03 横向力系数 ( V = 80 km/ h) 路拱 i = 0. 02 超高 i = 0. 02 0 . 04 0 . 03 0. 00 - 0 . 01
最大取值为 0 . 07. 各级公路一般最小半径取
= 0. 04- 0. 06,
0. 09 0. 10 0. 18 0. 20
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平曲线超高安全性探讨
运行速度不等同于设计速度, 从高速公路事故分析看 , 驾驶员往往根据直观感知和驾驶经验选择行车 速度, 一般小客车运行速度大于设计速度 , 而大型货车运行速度小于设计速度。因此, 从运行速度角度对超 高设计进行安全性分析很有必要( 根据贵州自然条件本文以设计速度 80 km/ h 的山区高速公路为重点讨论 对象 ) 。 2. 1 小半径超高( R = 250- 400 m, i = 0. 07- 0. 10) 这类半径的超高取值大 , 车辆运行速度过大或过小都会产 生不安全因素。例如设计超 高为 0. 10 的 = 0. 35; 当 V 运 = 20 km / h, 按公式 2 可得 = - 0 . 09 . 横向力 过大说明运行速度过高 , 可能发生侧滑事故; 而 出现较大负值说明相对于运行速度过低时超高设
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平曲线半径及其超高
平曲线半径确定的理论根据
汽车行驶时 , 常受到横向力影响, 如离心力、 重力的横向分力。因而, 汽车行驶时, 在横向力作用下有可 能产生横向滑移或横向倾覆。 横向力 Y = C G a i = G a v 2 / ( gR ) G a i , 取横向力系数 R = v / ( g( 式中 + 表示路拱双坡外侧, - 表示路拱双坡内侧。 将公式 1 中速度 v( m/ s) 换成设计速度 V ( km/ h) , 则 R = V 2 / ( 127( 式中 : V 1. 2 设计速度 ( km/ h) ; 横向力系数; i i) ) ( 2) 路面横坡。
全因素。例如设计超高为 0. 03 的 R 830 m : 当 V 运= 80 km/ h, = 0. 03; 当 V 运 = 120 km / h, 按公式 2 可得 = 0. 11 ; 但当 V 运= 160 km/ h, = 0. 21 , 可见运行速度过大也会使车辆横向受力过大可能发生侧滑事故。 根据以上分析对一般半径超高建议处理对策 : 1. 限制较高运行车速。 2. 预防缓和段超高不足。
2. 4
超高取值的安全性探讨 公路项目安全性评价指南 ( JT G/ T B05- 2004) 中规定 , 当下坡坡度大于 3% 时 , 超高值宜增加, 并按
E min = E + ( i 纵+ E ) / 6 计算 ( E 为 规范 规定的超高值 ) 。因此, 有设计者提出高速公路对于设计速度为 80 km/ h 的路段 , 按运行速度 100 km/ h 设置超高。然而这样取值可能导致超高设置过大对大型货车行驶不 利, 甚至可能突破 规范 规定的最大容许合成坡度值 , 如设计超高为 i = 0. 05 的 R530 m, 按运行速度 100 km/ h 设置超高应取 i = 0. 08, 增加幅度较大。 根据前文对平曲线超高的分析 , 建议小半径超高( i = 0. 07- 0. 10 ) 不调整, 不设超高的大半径改设 0. 02 超高 , 对于一般半径超高 ( i = 0. 02- 0 . 06 ) , 如果按运行速度 90 km/ h 设置超高, 并将计算结果与设计速度 为 100 km / h 积雪冰冻地区超高作参照修正, 计算结果如表 4. 则 R530 m 超高值为 0. 06, 增加 0. 01; R625 m 超高值为 0. 06, 增加 0. 02, 超高增幅均衡。