運行速度在道路幾何設計中的應用研究

摘要：為了解決設計速度在道路幾何設計中存在的問題，研究以國內外相關研究成果為基礎，建立運行速度預測模型并運用運行速度評價道路線形指標連續性的標準，提出運用運行速度來對道路幾何設計指標進行校核與驗證的方法。該方法能夠保證道路線形指標的連續性，提高道路的安全性。

關鍵詞：運行速度；線形設計；預測模型；線形連續性

1 運行速度的概念

1.1 傳統的路線設計方法及其局限性

所謂設計速度（計算行車速度）是指在氣候正常、交通密度小、汽車行駛只受道路幾何要素、路面、附屬設施等條件影響時，具有中等駕駛技術的駕駛員能保持安全行駛的最大行駛速度。

我國現行道路線形設計主要是以設計速度為基本參數，根據預測交通量和道路等級，按照相關規范和標準選定一個合適的設計速度，并以此為主要根據選定合適的平、縱曲線半徑、超高、加寬、視距等公路幾何設計參數。這種傳統的基于設計速度的路線設計方法，實質上是規定了滿足設計車速所要達到的最低的平、縱線形指標，而對采用較高的線形指標則沒有限制。車輛在公路上行駛時，駕駛員一般是根據公路的行車條件（線形條件、路面條件、氣候條件、環境條件及交通條件）和車輛本身的性能來確定自己的車速的，只要條件允許，駕駛員總傾向于采用高于設計速度的速度行駛，從而使車輛在按設計速度設計的線形上行駛存在安全隱患。

經過多年的設計實踐發現計算行車速度方法存在以下不足：

（1）線形設計缺乏連續性和一致性；

（2）線形要素之間組合設計不合理；

（3）線形設計要素與計算行車速度不相符；

（4）有的路段線形組合存在事故黑點；

（5）計算行車速度與實際運行車速存在差異。

1.2 運行速度的提出

為了解決設計速度在道路幾何設計中存在的問題，本論文提出了在道路線形設計中應用運行速度的方法，是在現行設計方法的基礎之上，增加了運行速度預測及以此來檢查和修改初定的路線幾何指標，使得運行速度圖變化連續、均衡、協調，并作為確定其它設計技術指標和沿線設施布置的依據。

這里的運行速度是指在天氣狀況良好，路面干燥， 通行順暢的條件下， 在路段特征點上測定的第85個百分位上的車速。因此根據運行速度進行道路線形設計， 可以使道路坡度、曲率、視距、超高和路側寬度等相互協調一致， 達到良好的行駛效果， 從而降低交通事故的發生率。

研究運行速度在道路幾何設計中的應用，其目的主要是：

（1）通過運行速度的應用，建立一種比較科學、合理的道路線形設計方法；

（2）避免了設計速度作為一個固定值并用來進行道路線形設計的盲目性和不具體性；

（3）采用路段上實際行駛速度作為線形設計指標取值的依據，具有很大的實時性和具體性。

2 運行速度在道路線形設計中的應用

2.1運行速度設計法的設計理念

基于運行速度的設計法是對現行設計方法的發展和完善。由于運行速度能夠體現汽車行駛對道路的動力學要求，更加直接地反映出不同公路線形對駕駛員駕駛行為和心生理特征的干擾，以及路側環境、大型公路工點對速度的影響。通過測算設計路段上的運行速度，評價和分析路段上速度分布的連續性和協調性，達到動態檢驗與評價設計路線的各項技術指標的目的，其結果是力求保證設計線形、公路行駛環境的連續和協調。運行速度設計法為公路設計中路線方案的優化與調整、具體技術參數的選取、完善交通設施設計等提供依據和合理地處治措施，避免駕駛特性與公路特征不匹配的現象，增強了公路后期行車的安全性；在設計中注重體現“以人為本”服務于公路使用者的思想，突出強調路線安全設計這一理念。

2.2 運行速度設計法的應用研究

采用運行速度法，首先要計算運行速度。運行速度可采用實測或估算兩種方式獲得。目前國內外常用的方法是建立運行速度預測模型，從而估算出運行速度的數值。

2.2.1 運行速度預測模型

本文擬采用《公路項目安全性評價指南》中運行速度模型進行運行速度的計算。

本運行速度計算模型中，根據道路曲線半徑和縱坡坡度的大小將整條路線為直線段、縱坡段、平曲線段和彎坡組合段等若干個分析單元，每個單元的起、終點為預測運行速度線形特征點。或者是按照設計成果繪制平面線形草圖，把路線劃為若干個路段，計算每個行車方向各路段起、終點，線形特征點及特征點的運行車速，再根據縱坡坡度對運行速度進行修正。

2.2.2 運行速度設計法推薦流程

以運行速度作為道路線形指標的驗證的基本思路是：首先在設計速度的基礎上設計路線方案，通過運行速度預測模型推算各路段運行速度V85，并以線形的連續性和速度的一致性為路線設計質量評價原則，檢驗和修正初期的平縱幾何設計，然后根據調整后的路線平縱線形和運行速度，最終確定曲線超高、加寬、視距等設計指標。具體步驟如下：

（1）初始設計

根據前期可行性研究確定的公路計算行車速度標準，采用設計行車速度概念進行公路線形初始設計，繪制平面圖和縱斷面圖。這一階段可按現有設計規范進行。

（2）劃分分析路段

根據曲線半徑和縱坡坡度的大小將整條路線劃分為直線段、縱坡段、平曲線段和彎坡組合段等若干分析單元，其劃分標準如下：

（3）運行速度V85的預測

根據初步設計的路線平、縱、橫技術指標，按照運行速度預測方法預測路線雙向運行速度并繪制運行速度分布圖。

（4）線形連續性檢驗

檢驗相鄰路段的運行速度V85之差，兩相鄰均勻路段之間的運行速度差應控制在10%以內，不符合要求的線形設計應進行調整或設置一過渡段。

（5）線形設計修改

根據運行速度預測結果和線形連續性檢驗，修改存在問題路段線形指標，以保證道路線形的連續性與協調性，同時兼顧道路建設的經濟性要求。

（6）設計速度的一致性檢驗

當推算的路段運行速度V85小于該路段原定的設計速度時，原設計車速不需要調整；若路段運行速度V85大于該路段原定的設計速度，但小于設計速（Vs+20）km/h時，設計速度保留，但路面超高、停車視距的計算應采用（Vd+10）km/h作為設計車速；當路段運行速度V85大于該路段原定的設計速度（Vd+20）km/h時，則需要提高原定的設計速度或調整路線設計要素，以減少該路段的運行速度V85。然后對修改后的路線線形指標進行重新驗證，修改至滿足要求。

（7）修正結果，重新確定運行速度

根據修改后線形指標，重新計算道路沿線運行速度，并作為其他設計指標確定的依據。

（8）繪制道路平、縱、橫圖紙及雙向運行速度圖

根據各路段調整的計算行車速度，重新繪制全線的平、縱、橫圖紙。根據修正后的設計線形，再次推算路線運行速度變化過程，繪制道路沿線運行速度圖。

（9）完成設計

根據設計半徑和運行速度圖，確定平曲線超高、視距、平曲線加寬等設計要素值，最終完成路線線形設計。

3 結語

基于運行速度的特性，論文提出了以現行公路線形設計方法為基礎的應用運行速度的線形設計方法，其設計步驟只是增加了運行速度預測及應用其對初定的線形幾何要素指標進行檢查和修改，使全線運行速度變化連續、均衡、協調，并以此作為確定其它設計技術指標和沿線設施布置的依據。運行速度設計法能夠更好地體現車輛行駛的安全性和駕駛員的舒適性，可以獲得連續、一致的均衡設計，

參考文獻：

[1] JTG D20—2006，公路路線設計規范[S].

[2]JTG/T B05-2004，公路項目安全性評價指南[S].