公路纵坡坡度和坡长限制指标的确定

公路纵坡坡度和坡长限制指标的确定

摘要：随着我国经济的快速发展，公路建设出现了一个新的建设高潮,但是在公路的施工设计中，我们不得不考虑一个问题，就是如何来有效确定公路纵坡坡度和坡长限制指标。本文首先分析了纵坡限制长度的确定，其次，就公路纵坡坡度的限制进行了深入的探讨，具有一定的参考价值。

关键词：公路；纵坡坡度；坡长；限制指标

Abstract: along with the rapid economic development of our country, highway construction came a new construction upsurge, but in highway construction design, we have to consider a problem, is how to effectively determine the degree of change clearly highway slope and long confined indexes. This paper first analyzes the limit to determine the length ZongPo, secondly, the degree of change clearly highway limit thoroughly discussed, to have the certain reference value.

Keywords: highway; The degree of change clearly; Slope length; Confined indexes

1.前言

随着我国经济的快速发展，公路建设出现了一个新的建设高潮,但是在公路的施工设计中，我们不得不考虑一个问题，就是如何来有效确定公路纵坡坡度和坡长限制指标。公路纵断面设计不仅影响公路里程的长短、工程投资规模的大小、自然环境的破坏程度,而且还会影响车辆的行车安全、公路的通行能力、运输效益等。特别是在西部公路开发建设中需要修建的大量山区高速公路,由于所处的地形起伏较大,常常需要连续升坡或连续降坡。面对地形、地质情况复杂,工程量巨大、环境保护工作难度大等因素,如何保证公路的安全、经济、舒适,环保,公路纵断面设计起着举足轻重的作用。因此,合理的纵坡坡度和坡长既能克服高差又能保证工程经济合理的关键性设计指标。

2. 纵坡限制长度

纵坡坡度本身并不能作为一个完整的设计控制指标,还必须考虑有关适合汽

车运行的每个纵坡长度,即最大纵坡坡度及其长度应综合考虑。对上坡车辆,未达到临界坡长以前,相同坡度,坡长越长,车速降低越多。为将车辆行驶速度变动限制在一定范围内,保证车辆能以一定的容许速度正常行驶,不对后面快速行驶的车辆造成较大干扰,应对纵坡坡长进行限制。临界坡长就是用来表示满载的载重汽车在某一指定的上坡道上行驶时不至于发生不合理减速或减速到允许范围时的坡道最大长度。对于一定的坡道,如果其长度都小于规定的临界值,汽车就可在适当的速度范围内合理地运行。如果要求在大于临界值的坡道上保持自由地运行,则必须降坡或增设爬坡车道来调整设计。坡长限制值的确定最主要的决定因素是载重汽车主导车型的爬坡能力,同时必须考虑以下数据和条件:1)载重汽车主导车型的尺寸及载重情况;2)坡底的入坡速度;3)坡道上容许的速度降低值;4)通行能力与服务水平。其中,坡底的入坡速度用与设计速度有关的平均运行速度来代替,如果有条件预测纵坡前的车辆行驶速度,坡底的入坡速度采用实地观测速度值。当然,该入坡速度可以根据坡底前衔接的路段条件来调整:若为平坡,则可直接采用行驶速度;若为下坡,可适当提高一些;若为上坡,则应降低一些。

在一般低等级公路设计中,由于竖曲线多采用较小的半径,竖曲线也较短,纵坡长度都是按纵断面变坡点的距离计算。而高速公路、一级公路采用的竖曲线半径都比较大,竖曲线也比较长,在竖曲线上的纵坡已经不是直坡段的纵坡。例如平原微丘区地形,计算行车速度为120 km/h的高速公路,纵坡上2%又下2%的凸形竖曲线,采用竖曲线半径17 000 m,竖曲线长度为680 m。从竖曲线起点到竖曲线长度的1/4即170 m处,纵坡由2%下降为1%,即下降50%:从竖曲线起点到竖曲线的中点(即变坡顶点)的340 m处,纵坡为0。所以,高速公路和一级公路竖曲线内的纵坡不能完全等同于直坡段的纵坡,系沿竖曲线上各点的切线方向逐渐变化,必根据不同情况进行换算才符合实际。一般按下述原则掌握。

(1)当竖曲线长度小于或等于200 m或竖曲线长度虽大于200 m,但前后坡段纵坡代数差的绝对值小于0.5%时,竖曲线的半段等于前、后坡段的纵坡。

(2)竖曲线的长度大于200 m,且前后坡段纵坡代数差的绝对值大于0.5%时,竖曲线长度1/4至起、始点的两端段与前后坡段的纵坡相同;中间1/2的竖曲线段按前后坡段纵坡代数平均值计算。在表一中,高速公路各类地形共列了两种最大纵坡的限制长度,而一级公路各类地形只列了一种最大纵坡的限制长度。主要是根据《公路工程技术标准》(JTJl0—88)“高速公路受地形条件或其他特殊情况限制时,经技术经济论证合理,最大纵坡可增加1%的规定。

3. 公路纵坡坡度的限制

3.1公路纵坡坡度过大造成的危害

各国的道路交通事故统计数据表明,除人的因素外道路线形也是影响交通事故的重要的原因。我国地势西高东低,山地、高原和丘陵约占全国土地总面积的2/3。在这些地区的公路存在着大量连续下坡路段。不同于其他路段,连续下坡路

段的突出特点是,虽然单个坡长、坡度符合设计规范,但道路在连续几千米至几十千米范围内使用连续下坡的纵断面线形。这种连续下坡路段经常成为事故多发路段,重特大交通事故频发。如八达岭高速公路,进京方向51~56 km为典型连续下坡路段;京珠北(京珠高速韶关段)南行39~52 km,北行35~20 km也是典型的连续下坡路段,交通事故频发;一级公路312国道陕西境内的马家坡路段,从1 569~1 562 km连续7 000m下坡路段因交通事故频发。

3.2 坡道上的速度变化特性

（1）小客车在上坡时的运行速度

小客车在3%以下的坡道上行驶时,速度只受到轻微的影响;但随着纵坡坡度的增大,车辆进入上坡路段后,基本呈减速趋势。而且随坡度的增加,小客车减速的幅度也逐步增大。在前500m,减速幅度比较大, 500m平均减速15~25km/h。而后500m平均减速为8~15km/h。在运行800m以后,速度渐渐趋于平稳。在长大上坡行驶时,运行速度下降幅度基本在20km/h。

（2）小客车在下坡时的运行速度

小客车在下坡运行时,有明显的加速过程。可以看出随坡度的增大,加速幅度也在变大,同时随着坡长的增大,加速增幅逐渐减小。当速度超过115 km/h,一般便不再加速。说明对坡度大于4%的下坡过程,坡长越长未必行车速度就增加,因为对多数车辆而言,当速度增加到期望值时,驾驶员将根据车辆的性能和出于安全的考虑,保持稳定的行车速度。长大下坡的速度增幅同上坡减速的速度变化相同,基本也在20km/h左右。

3.3 最大纵坡指标

在上坡道上载重汽车的运行速度都有不同程度的降低,这一方面影响运输效率,同时也对后面的快速车辆造成干扰,尤其是在没有超车机会的双车道公路和载重汽车比例较高的多车道公路上。因此要求载重汽车在上坡道上的运行速度损失不超过一定限度,也就是控制在坡道上的最小速度,以保证公路通行能力和服务水平。

依照载重货车在坡道上的平均速度变化,保持其达到设计速度的50%~60% (在设计速度低于60km/h以下时保持达到设计速度的70%~85%左右)可以作为最大纵坡设置的依据之一。经过实践证明，3%的纵坡是一个分界点,小于和等于3%

的纵坡对载重汽车的运行速度影响不大,因此小于3%的纵坡可以作为缓和坡度来设计并不限制坡长。大于等于4%的纵坡对载重汽车就有较大影响,载重汽