運行速度與雙車道公路線形設計分析

施前進

摘要：作為影響交通安全的重要因素，雙車道公路線形設計是道路設計的核心內容。文章從雙車道公路運行速度影響因素進行分析，在雙車道公路運行速度計算方式提出的基礎上，對雙車道公路線形設計方法進行研究，以此為預測雙車道公路運行速度提供便利，為線形設計提供保障。

關鍵詞：運行速度；雙車道公路；公路建設；線形設計；影響因素；設計方法 文獻標識碼：A

中圖分類號：U412 文章編號：1009-2374（2016）08-0011-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.08.006

在國民經濟增長中，公路運輸一直發揮著重要的作用。隨著改革開發的不斷深化，社會經濟發展速度的不斷提升，城市與城市、地區與地區之間經濟發展聯系愈加密切，在客貨流量直線上升的過程中，公路交通發揮著至關重要的作用。作為公路工程的骨架，公路線形對公路走向、實際位置起到決定作用，還直接影響著公路使用環節的質量，也就是行駛的安全性、舒適性與經濟性。雙車道公路作為公路工程建設的重要形式，在干線公路網中占據比例大于90%，一般雙車道公路為二、三級公路或部分四級公路。據公路交通事故統計，雙車道公路事故頻發，其主要原因在于線形設計不合理。為有效降低交通事故率，必須對運行速度影響下雙車道公路線形設計進行探究。

1 運行速度影響因素分析

1.1 道路交通系統組成要素分析

人、車、路與道路交通環境是道路交通系統的動態系統。在該系統內，在道路環境中行車者可進行信息的獲取，此類信息傳送給行車者，通過判斷實現動作指令的目的。在指令作用下，道路上汽車可形成運動狀態，運動后汽車運行狀態與道路環境發生改變，并形成信息向行車者進行及時反饋，以此重復形成一個完整的行駛過程。道路作為交通運行的根本條件，對交通事故發生幾率起到決定作用。其各個構成成分都會影響運行速度，其中線形設計是運行速度的直接影響因素，為此必須重視雙車道線形設計和運行速度之間的聯系。

1.2 平面線形要素與運行速度的關系

1.2.1 直線。作為道路平面線形的重要組成部分，直線具備明確方向、易于布線及路線長度節約與設計方便等優點，在雙車道公路線形設計中得到了廣泛應用。但該線形靈活性不足，和地形地物、附近環境融合難度大，無法確保雙車道公路路線的連續性。直線行駛過程中，事故率頻發現象往往出現在過長、過短直線路段，直線長度短則行車者必須頻繁進行轉彎操作，因過快線形變化將縮短行駛者的反應時間，導致事故發生。

1.2.2 平曲線。在運行速度影響因素中，平曲線半徑與其連接線形至關重要。通常情況下，平曲線半徑和運行速度之間屬于正相關聯系，如增加平曲線半徑，則其運行速度也會隨之增加。

1.3 縱斷面線形要素與運行速度的聯系

1.3.1 坡度。作為縱斷面線指標的重要內容，坡度低于3%時，車輛運行速度影響小。伴隨縱坡坡度的增加，車輛運行速度將發生極大的改變，以下降形式為其總趨勢。據相關實踐證明，上坡車輛行駛前500米內，具有較大速度降低幅度（15～25千米/小時），后500米速度降低幅度范圍為8～15千米/小時。在運行800米后速度逐漸穩定，下坡反之。

1.3.2 坡長。下坡路段車輛行駛速度增加時，隨著坡長的加大行車速度也不斷提升，當提升相應程度后速度趨于穩定，該穩定速度可作為期望車速。其中縱坡增加，則穩定速度將減小，該情況下穩定速度坡長就越小。

1.3.3 彎坡組合路段。彎坡路段車輛運行中，在上坡曲線半徑小于600米路段行駛，車輛運行于曲中前位置時，則存在相應的減速，其中曲線半徑與坡度對車輛行駛減速幅度起到決定作用。下坡進入曲線，如彎道半徑在300米以下，則存在顯著減速現象。

2 基于運行速度的雙車道公路線形設計方法

改變傳統設計方法是運行速度雙車道公路線形設計首要解決的問題。在線形設計中必須將設計速度作為實現線形合理、科學設計的因素，在此基礎上，線形指標取值必須以路段實際運行速度為依據。同時在嚴格遵循雙車道公路等級和地形條件的前提下，必須遵循公路技術標準規定，對地形各項公路技術指標進行初步確定，隨后通過運行速度預測模型對公路沿線運行速度進行預測，并與地形條件修改線形設計相結合，最終進行運行速度的重新標定。

2.1 預測運行速度

獲取運行速度是運行速度線形設計方法實行的前提，按照路線平、縱面技術指標進行運行速度大小的預測?；诖?，在雙車道公路線形設計中，必須嚴格遵循路段具體情況及技術指標，進行路線的合理確定。直線、圓曲線與緩和曲線是公路平面線形的主要組成部分，平面組成要素可直接影響預測運行速度的實際情況，其中對運行速度影響較大的因素為直線長度與圓曲線半徑。直坡度、豎曲線為公路縱斷面的主要構成成分，其中影響運行速度的主要因素為直坡。與此同時，在期望車速確定中路基寬度為其主要決定參數，在初步設計雙車道公路線形時，必須遵循設計等級進行路基寬度的確定。路線按照曲線半徑、縱坡坡度可進行4種類型的劃分：直線段、縱坡路段、平曲線路段以及彎坡組合路段，其具體規定如表1所示：

表1 線形單元劃分表

2.2 速度與線形指標協調性檢驗

利用調整突變點位置的運行速度，可在連續性控制標準內控制速差，以此確保線形設計的連續性，但該情況下，無法確保運行速度與線形指標之間的協調能力。本文以長下坡路段進行分析，因存在一定坡度，在直線路段運行速度將不斷加大。而進入曲線路段時則需將行駛速度降低，出曲線則需以均速、加速的方式行駛，由此可見，路段整個行駛過程中具有較高速度，加速到相應程度后行駛速度應為期望車速，該狀態下，如將運行速度在（V+20）千米/小時以下進行有效控制則難度極大。為此，可利用限制相近線形單元間速差，實現運行速度的連續性。但在曲線路段，當曲線設計具備較低指標時，將具有較高行駛速度，進而對曲線行駛橫向穩定性造成嚴重影響，導致安全事故發生。

2.3 線形指標確定

通過平縱線形指標計算進行運行速度的獲取，因運行速度和線形指標具有密切聯系，在調整運行速度及檢驗速度協調性后，必須將調整后運行速度相關線形指標進行準確計算。一般可選用以下兩種方式進行線性指標的確定：

2.3.1 速差超限線形單元。如線形單元速度具有較大調整量時，則需按照運行速度預測模型對其線形指標進行準確計算，以此為檢驗速度協調性提供便利。因多種因素的制約，計算線形指標時，必須對其修改要素進行確定。

2.3.2 速度和線形指標不協調的線形單元。速差未超限與速差超限為速度和線形指標不協調的線形單元形式。速差未超限是指具有過高運行速度，則其也具備較大橫向力系數；速差超限是指利用調整突變點位置運行速度，在速差允許范圍內有效控制速差，但其橫向力系數處于超標狀態。由此計算此類線形單元指標時，必須與橫向穩定性需求相符。在各種線形設計中，如半徑存有變化將直接影響曲中運行速度。伴隨半徑的加大，曲中運行速度也會隨之增加，但可控制在曲線入口速度以下，因此加大圓曲線半徑后，應在原曲線入口速度、曲中速度范圍內控制曲中運行速度的變化情況。為便于計算線形指標，筆者以均值作為曲中、曲線入口運行速度，進而通過目標運行速度進行半徑值計算，其公式如下：

該目標運行速度通常會對曲中具體運行速度高，因計算半徑時，選取橫向力系數、超高值最大值，以此選取高于曲中運行速度進行半徑值的確定，進而在曲線路段車輛行駛時可提升其橫線穩定性。

3 結語

綜上所述，為滿足汽車安全運行需求，公路設計必須嚴格按照設計規定進行。設計速度為傳統公路線形設計方式的主要依據，具體應用中則選取指標對公路線形設計最低限度進行有效控制，這種情況下線形設計連續性、均衡性實現難度較大。因此部分路段事故頻發，為有效解決現階段公路線形設計問題，必須準確分析運行速度的影響因素。并在此基礎上，選取科學有效的措施進行雙車道公路線形設計，以此達到公路線形設計的目標，實現公路交通的社會效益與經濟效益，為國民經濟可持續發展提供強有力的保障。

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（責任編輯：黃銀芳）