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1、广梧二期高速公路交通工程设计孙卫华【摘 要】广梧二期高速公路属于典型的山区高速公路，文中介绍了该项目交通工程的设计理念和设计重点，并着重描述了方案实施情况，主要包括科技项目支撑， 新理念、新技术、新材料、新工艺，现代化营运管理，注重安全，节能减排，精心设计，降低工程造价等内容，希望本文能够为广大公路参建人员在山区高速公路交通工程管理和设计方面提供参考借鉴，以共同提高山区高速公路建设质量。%In this paper, we introduce the idea and point of traffic engineering design in the project of Guangwu e
2、x- pressway in second period which is a typical mountain area expressway. We especially focus on implementing mea- sure, including technology project support, new concept, new technique, new material, new process, modern manage- ment, emphasis safety, saving energy, carful design, reducing cost, etc
3、. We expect provide a reference to lots of road builders in the management and designing of mountain area expressway traffic engineering, so as to improve the con- struction quality of mountain area expressway together.【期刊名称】广东交通职业技术学院学报【年(卷),期】2012(011)002【总页数】6 页(P14-18,67)【关键词】山区;高速公路;交通工程;设计【作 者
4、】孙卫华【作者单位】广东省公路勘察规划设计院股份有限公司,广东广州 510507【正文语种】中 文【中图分类】U415.2随着我国经济的飞速发展，高速公路事业也进入了快速建设期，并且逐步向山区延伸，以带动欠发达地区的经济发展，公路建设已成为社会可持续发展的重要组成部分。山区高速公路建设面临地形、地质、水文、气候、生态等自然条件的挑战，如何提高山区高速公路建设质量，更好的发挥其功能和作用是勘察设计工作者面临的主要问题，特别是与道路使用者和管理者息息相关的交通工程设计，更需要设计工作者缜密思考、结合实际、以人为本创造出更优秀的作品。本文主要介绍广梧二期高速公路交通工程的设计重点、难点以及相应的解决
5、方案和相关研究，以期与广大公路参建人员共同探讨提高。1 工程概况广梧高速公路是国家重点公路规划第十八横向路线，为广州至昆明的一段，其二期工程路线全长 98.413 km，分为河口至双凤段和双凤至平台段，其中双凤至平台段被列为部省联合公路勘察设计典型示范工程。本项目的建设是国家重点公路网的组成部分，而且对改善广东西部山区路网结构、完善广东省高速公路网具有重要意义。本项目为双向四车道高速公路，整体式路基宽 24.5 m，主线设计时速 80 km/h， 全线共设置 7 处互通式立交(其中 2 处为预留互通，1 处为枢纽互通)，全线设置隧道 20.645 km/18 座，设置桥梁 29.208 km/
6、122 座，全线桥隧比例高达 51%，而且桥隧相接紧密，约 90%为山岭重丘区，属于典型的山区高速公路。本项目全线设有管理中心 1 处，服务区 2 处，停车区 1 处，收费站 5 处(其中 4 处为匝道收费站，1 处为主线收费站)，养护工区 2 处，集中住宿区 1 处。2 交通工程设计理念交通工程设施主要包括监控、收费、通信、供配电及照明(含场区和隧道)、隧道通风、隧道消防和交通安全设施等。作为高速公路中的一个重要组成部分，本项目交通工程设施设计总体目标是实现公路建设与运营管理的安全、环保和可持续发展， 提高管理服务水平，实现“安全、环保、舒适、和谐”的设计理念。本项目交通工程设施采用了“保障
7、安全、提供服务、利于管理”的总体方针，在设计过程中遵循以下具体原则：(1) 保持系统化的设计思想；(2) 区域与局部相结合，充分考虑整体性； (3)以人为本，注重安全；(4)适应性和可持续性相结合； (5)节约工程造价；(6)环境保护； (7)节能减排。3 设计重点(1) 本项目全线共设置隧道 18 座，单洞长 20.645 km，其中包含了目前广东省内已通车路段最长公路隧道石牙山隧道(4 555 m/4 606 m)，是目前广东省内隧道群最为密集的通车路段，对此如何实施高效、科学、信息化的管理是本项目的设计重点之一。(2) 本项目监控视频图像路数众多，亟需建立一套有效的视频管理平台，不仅可以
8、提高图像质量，方便图像管理调看，而且还可提高日常营运监管效率；如何通过新理念、新技术解决视频传输和管理的瓶颈是本项目设计重点之一。(3) 本项目桥隧构造物多，比例高达 51%，如何通过标志、标线、护栏等安全设施的有效设置提高道路的安全运行水平，如何通过采用新材料、新工艺提高司乘人员的安全保障系数是本项目的设计重点之一。(4) 本项目桥隧衔接紧密、构造物众多，如何针对路段上发生的火灾、重大交通事故等按照预案进行积极有效的救援，保障社会和人民的生命财产安全，是本项目的设计重点之一。(5) 如何针对本项目展开节能减排、绿色环保，降低工程造价和运营成本的设计工作也是本项目的设计重点之一。4 方案实施4
9、.1 科技项目支撑由广东公路勘察规划设计院主导完成的广东省交通厅科技计划项目“山区高速公路隧道智能监控系统研究”(项目编号：2005-7)，以本项目为依托，根据路段实际情况提出了隧道群智能监控技术在山区高速公路建设中的系统构成和应用方案(图1)，将隧道群与中心监控一体化的控制技术和前馈式智能通风控制算法等技术应用于项目中，为山区高速公路隧道群的智能化建设管理开拓了思路，可有效节约建设和营运成本，目前该科技项目已通过了广东省交通厅组织的验收，而且作为“广梧高速公路隧道群安全保障与节能关键技术研究”的子项目，一并荣获了“广东省科学技术奖励一等奖”。图 1 隧道智能监控系统模型4.2 新理念、新技术
10、(1) 本项目构造物较多，监控视频图像路数多达 460 路，为了实现对如此众多图像的有效管理，本次设计方案采用了视频全程数字化的管理模式：在监控点前端对视频图像进行数字编码，采用编码效率高、网络适应性强的 H.264 编码方式；视频传输系统(图 2)采用了 EPON 以太无源光网络技术(全国首次应用于高速公路)，大大节约了光纤资源，减少了设备故障点，具备了更强的扩展性和兼容性；视频存储采用了 IP SAN 技术，具备开放性强、可靠性高、易管理、易扩容的特点；采用智能双码流技术，可满足用户对图像质量的不同需求；采用 IP 组播技术可大大节省网络带宽，增强图像实时性；采用视频业务综合网管平台，实现
11、编解码器、存储设备、传输设备、业务软件的统一管理。图 2 EPON 视频传输系统(2) 本项目通信系统设计采用了 2 套传输平台，其中光纤数字传输系统采用 MSTP综合业务接入网，传输速率为 STM-4，为全线提供 10M/100M 以太网数据通路、2M bit/s 数字通路、音频/数据通路等多种数字信道和接口，保证了收费数据、监控数据、语音等业务的传输通畅；另外视频传输平台采用了基于 RRPP 技术的快速千兆以太环网(图 3)，同时作为以太无源光网络设备的接入层，该平台具有高带宽、高利用率、高可靠性的特点，为本项目庞大的视频业务正常工作起到了良好的保障作用。图 3 RRPP 千兆以太环网构成
12、4.3 新材料、新工艺(1) 防撞型活动护栏(图 4)：本项目中央分隔带开口处设置的防撞型活动护栏达到了公路交通安全设施设计规范规定的 Am 级防护等级；钢管预应力索式防撞活动护栏的单元框架通过套管方式组装而成，开启方便，底部装有万向轮，移动灵活， 连接采用了防盗销，具有良好的防盗防任意开启的功能；框架单元内置预应力钢绞 线，增强了护栏的防撞能力和控制横向位移的能力，端部和中央分隔带的连接处设 有导向板，可防护导向，且与中央分隔带护栏紧密连接，消除了事故隐患。图 4 防撞型活动护栏(2) 可导向防撞垫(图 5)：本项目出口匝道三角端采用可导向防撞垫，具有车辆正碰时缓冲吸能和侧碰时导向的双重功能
13、，可以提高高速公路的整体被动防护能力。防撞垫由数个单元吸能桶、一个特殊桶和导向板以及固定于地面的导轨组成，整个防撞垫固定于后端的固定支撑上，导向板安装在单元吸能桶两侧，每个单元吸能桶都骑跨在固定于地面的导轨上。图 5 可导向防撞垫4.4 现代化营运管理(1) 本次设计在部分收费站入口采用了无人值守自动发卡系统，该系统是一种集车型自动识别、车牌自动识别、车辆信息自动获取和无人值守为一体的综合系统，可实现入口准无人化管理，提高了车辆的通行速度，节约了运营成本，有效的提高了工作效率。并且按照目前主流发展趋势，加大了 ETC 车道的建设力度。见图 6。图 6 无人值守自动发卡和 ETC 收费系统(2)
14、 本项目共有 18 座隧道，隧道监控图像众多，设计采用了基于视频图像处理技术的事件检测和交通流检测系统，以辅助人工进行事故事件的智能识别，该套系统不仅为交通管理部门提供了实时、准确、可靠的交通信息，还对提高运行效率、保障安全运营具有重要的使用价值。(3) 本项目沿线供配电点较多，变电所及箱式变电站总计 39 处，设计本着运行可靠、远程监控、本地无人管理的原则，设置了全线电力监控系统，在管理中心即可远程 监测各供配电点的运营情况，具有自动巡视检查、自动报警和人工远程控制等功能， 极大的提高了全线电力系统的管理效率和供电可靠性。4.5 以人为本、注重安全本项目安全设施的设计以减轻事故的严重度，排除
15、各种纵、横向干扰，提高公路服务水平，提供视线诱导，改善道路景观等为目的，使交通安全设施更具有针对性、合理性和观赏性。在对本项目进行运行速度计算、安全性评价的基础上，将长下坡路段、高填方路段、桥隧连接路段、隧道群路段、长直线接小半径曲线路段作为交通工程安全设计的重点，被动防护与主动诱导相结合设置合理安全设施，确保这些路段的行车安全。如图 7、图 8 所示。图 7 隧道洞口薄层铺装和避险车道图 8 南江大桥钢护栏和隧道口标志例如：在项目 K81+350K100+470 长下坡路段，每隔 2 km 设置路侧黄闪灯、“禁止空档滑行”标志、配合标志设置横向减速标线，在道路左幅 K84+500 处针对长直
16、线接小半径曲线设置“急弯下坡，减速”标志、红蓝警灯，并配合标志设置视觉减速标线，设置荧光黄绿诱导标加强弯道处的视线诱导，并且沿线还结合构造物分布情况设置了完善的视频监控设施和信息发布设施，以便更加快捷的掌握路况信息并进行交通疏导。4.6 节能减排、绿色环保沿线距离供电点较远的监控外场设备，本次设计采用了风光互补供电方式(图 9)，太阳能和风能在时间上的互补性使风光互补发电系统在资源上具有最佳的匹配性能， 具备节能环保、维护方便等特点，而且可有效避免电缆偷盗现象。图 9 风光互补供电系统本项目鹅公髻隧道(3 130 m/3 113 m)采用了 LED 照明设计(图 10，由建设单位组织科研项目另
17、行实施)，积极探索了隧道照明系统的综合节能方法，开拓了有效降低山区高速公路隧道运营成本的思路。在本项目石牙山特长隧道(4 555 m/4 606 m)采用了双电源中压供电方式，且将各变配电站设计在负荷中心位置处(隧道洞内增设 2 处变电站，见图 11)，极大地减少了线路损耗和能源损耗。另外，在设计中还采用了现代主流的环保、节能型供配电产品，既降低能源损耗、提高利用率，又减少了环境污染、保护了周边环境。 图 10 隧道 LED 照明设施图 11 隧道行人横洞内变电站供配电设施4.7 精心设计本次设计根据建设单位提供的公路隧道防火抗灾技术研究阶段报告，并结合本项目特点，共编制了约 600 套防灾救
18、援控制预案，预案的编制主要针对全路段在火灾、重大交通事故、交通管制等突发或异常交通事件以及正常营运情况下，全路段各子系统及设备的应急反应实施方案，当灾害或事故发生时，能够迅速、有序、高效地组织各种突发或异常事件的应急反应行动，充分发挥高速公路各种监控设备的作用，提高路段的整体防灾救灾能力，最大限度减少灾害造成的损失，保障司乘人员及救灾人员生命财产安全。4.8 降低工程造价根据“山区高速公路隧道智能监控系统研究”成果，本项目采取了基于“可视化、 自动化、信息化”的集中管理模式，减少了隧道管理站，发挥了明显的经济效益， 建安费和管理费(按 15 年计算)共可节约造价约 6 000 万元；在本项目施
19、工过程中， 待隧道洞口土建完成后，对隧道洞外亮度进行了实测，根据实测结果对原设计值进 行了修正，降低了部分隧道洞外亮度值，相应调整了隧道照明系统设计，共计核减 照明灯具约 600 套；另外，本项目各系统设计过程中都本着降低成本、节约造价的原则，有效的控制了项目交通工程设施整体造价水平。5 结语广梧二期高速公路河口至平台段建成通车后，经过长时间的连续运转，本项目交通工程设施经受住了严格考验，得到了运营单位的一致好评，而且本项目交通工程设计还获得了 2011 年度“广东省优秀工程勘察设计二等奖”，得到了专家和评审的认可。希望通过本文针对山区高速交通工程设计难点、重点所采取的解决方案能够为广大公路参建人员抛砖引玉、开拓思路。【相关文献】1 交通部公路司新理念-公路设计指南M北京：人民交通出版社，2005.2 高速公路交通工程及沿线设施设计通用规范(JTG D80-2006)S北京：人民交通出版社， 2006.3 公路隧道交通工程设计规范(JTG/T D71-2004)S北京：人民交通出版社，2005.4 广梧高速公路河口至平台段施工图设计安全性评价报告R广州：广东省公路勘察规划设计院 有限公司，2008.