山區雙車道公路平曲線路段運行速度預測模型研究

王曉安，李志中，計 斌，徐 民

(云南省交通科學研究院 安全研究中心)

1 國內外研究現狀

目前，國外對公路平曲線路段的運行速度模型研究開展較早。1990年，Lamm 等人以322 個曲線段的數據為依據，對85%位車速與平曲線的關系作進一步研究，得出曲線半徑(曲率)是影響車輛運行速度的最顯著參數，并建立了公路平曲線路段的運行速度模型。1994年，Krammes 等人采集了美國5 個州自由流狀態下的138 個平曲線上車輛運行速度數據，得到了平曲線路段的運行速度云層模型。

國內在公路平曲線運行速度預測模型方面的研究起步較晚，且較為零散。2003年6月，交通運輸部公路科學研究院建立了高速公路行車道寬度、縱坡坡度、平曲線、彎坡組合對運行速度的影響模型。2004年11月，交通運輸部發布了《公路項目安全性評價指南》(JTG/T B05－2004)，對高速公路和一級公路的平曲線運行速度預測模型進行了推導。2007年3月，西南交通大學的宋濤以山區低等級公路平曲線段小客車的運行速度為研究目標，給出了山區公路平曲線路段的運行速度預測模型，并進行了標定。2009年8月，華南理工大學的伍劍奇根據路線平面線形對汽車運行速度的影響，建立了適用于各種車型的直線、緩和曲線、圓曲線上的理論運行速度模型。

然而以上研究者均未考慮縱坡坡度對平曲線運行速度的影響，運行速度預測模型的適應性不強。因此，旨在通過對山區公路平曲線運行速度模型進行研究，為山區公路設計和安全性檢驗與評價提供科學、具體的技術和方法，供相關管理、運營和維護部門作出決策;研究科學合理的公路限速和速度控制技術，消除或減少事故多發危險路段的安全危險隱患，以提高云南省山區公路的交通安全特性，也為國內類似的的道路狀況提供安全經驗借鑒，提升我國的公路安全運行技術。

2 山區雙車道公路平曲線路段運行速度預測模型

各種道路幾何特性和事故率之間的關系分析已經清楚地表明，車輛在任何路段上的行駛速度對于事故的發生起重要作用。駕駛員對于行駛速度的選擇不僅嚴重受到路段幾何特性的制約，也受到進入路段速度的約束，因此，駕駛員要依據道路的幾何特性進行及時的提前調整處理行駛速度。由于這個原因，不同國家的設計標準不僅要求驗證速度與沿道路平面布置相互連接的每個要素幾何特征之間的兼容性，而且要在比較相鄰段要素真實行駛速度的基礎上進行控制，以限制相鄰路段間的差值。為了給出各種類型車輛的估計運行速度，需要通過實驗調查獲得的數據，并進行統計分析得到合適的運行速度模型。

在深入研究其他國家雙車道公路運行速度預測模型的基礎上，結合云南省雙車道公路危險路段事故狀況，在國道326 線K1171 至K1183 路段(昆石公路石林境內)、昆祿公路K51 至K63 路段以及嵩待公路K64 至K79 路段選擇了觀察點進行現場速度的調查和數據采集。見表1。

國外一般以小客車為研究對象，通過建立平曲線上的運行速度預測來檢驗道路線形的一致性。由于山區公路的特殊地形和大型車輛在交通組成成分中占有很大的比例，以及較多的大型貨車超載引起的車輛失控事故。因此，大型車輛在雙車道公路上的運行速度協調性應加強研究，以準確分析事故的原因，找到有效的減少事故的措施和方法。

根據對部分國內外雙車道公路平曲線運行速度預測模型的研究和分析，將代表車輛分為大型貨車及小型客車兩種，將平曲線上的坡度分為:－9%≤G ＜－4%、－4%≤G ＜0%、0%≤G＜4%和4%≤G ＜9%等四類，采用對數模型的方法，可分別建立相應的V85 運行速度預測模型。見圖1～圖4。

表1 雙車道公路現場速度觀測

圖1 平曲線上坡度:－9%≤G ＜－4%運行速度預測

圖2 平曲線上坡度:－4%≤G ＜0%運行速度預測

圖3 平曲線上坡度:0%≤G ＜4%運行速度預測

圖4 平曲線上坡度:4%≤G ＜9%運行速度預測

(1)大型貨車曲線運行速度

大型貨車曲線運行速度預測類型見表2。

表2 大型貨車運行速度預測模型

(2)小型客車曲線上運行速度

小型客車曲線上運行速度預測模型見表3。

表3 小型客車運行速度預測模型

3 模型驗證與應用

為了驗證山區雙車道公路平曲線運行速度預測模型的可靠性，選擇元謀至雙柏二級公路四個典型平曲線路段進行運行速度調查(結果見表4)。該二級公路設計速度為60km/h，雙向兩車道。因元雙公路地處云貴高原地區，地形地貌復雜多變，彎多坡陡，適合找到相關平曲線對理論運行速度預測模型進行驗證。

從表4 中可以看出:對于設計速度為60 km/h 的雙向兩車道二級公路，因平曲線半徑較小，小客車及大貨車很難按自由流狀態行駛，故其期望的運行速度達不到預測速度。同時，隨著坡度絕對值的增大，大貨車的運行速度實測值與預測值差距增大，但小客車的運行速度實測值與預測值誤差變化較小。

表4 平曲線路段實測運行速度與預測運行速度對比表

4 結 語

對運行速度進行預測是進行運行速度協調性分析的基礎。通過采集云南省三條雙車道公路平曲線路段的運行速度數據，建立了山區雙車道公路平曲線路段的運行速度預測模型。該模型可用于山區雙車道公路平曲線路段的運行速度預測。同時，從運行速度預測模型的驗證和應用中可以得出，半徑大小和縱坡坡度是影響小客車和大貨車運行速度的主要因素。

［1］交通運輸部公路科學研究院.高速公路運行速度設計方法與標準［R］.交通運輸部公路科學研究院研究項目，2003.

［2］宋濤，張永生，郭彩香.山區公路平曲線運行速度預測模型研究［J］.交通運輸工程與信息學報，2007，5(1):118－123.