公路路線設(shè)計(jì)中運(yùn)行速度應(yīng)用

郝鵬煒 武穎穎

摘 要：公路路線設(shè)計(jì)會(huì)影響到公路的安全運(yùn)行，在公路路線設(shè)計(jì)要結(jié)合車輛運(yùn)行規(guī)律，確保公路線路設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性，為公路工程的高質(zhì)量建設(shè)奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：公路;路線設(shè)計(jì);運(yùn)行速度

中圖分類號(hào)：U412.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

公路交通安全事故的發(fā)生與駕駛員行為、車輛狀況、道路條件、氣候環(huán)境等多個(gè)因素有關(guān)。目前我國公路設(shè)計(jì)普遍采用設(shè)計(jì)速度法，經(jīng)過國內(nèi)外諸多實(shí)踐證明，設(shè)計(jì)速度法不能夠保證設(shè)計(jì)指標(biāo)之間的協(xié)調(diào)性、連續(xù)性等要求。目前國際上普遍采用運(yùn)行速度法進(jìn)行檢驗(yàn)設(shè)計(jì)。采用動(dòng)態(tài)的運(yùn)行速度進(jìn)行公路線形設(shè)計(jì)，可以保證路線設(shè)計(jì)相關(guān)要素的協(xié)調(diào)均衡，達(dá)到良好的行駛效果。

1 運(yùn)行速度概念的引入

速度是公路路線設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵性指標(biāo)參數(shù)，其他指標(biāo)如車道寬、超高、路肩寬、豎曲線半徑、坡長、縱坡、視距、中間帶等都應(yīng)根據(jù)速度確定，速度指標(biāo)設(shè)計(jì)的合理與否直接影響公路運(yùn)行效率和安全。當(dāng)前，國內(nèi)公路路線設(shè)計(jì)以設(shè)計(jì)速度為依據(jù)，局部引入運(yùn)行速度設(shè)計(jì)理念，確定好公路等級(jí)、功能后，以恒定的設(shè)計(jì)速度為基礎(chǔ)性控制指標(biāo)，根據(jù)現(xiàn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行路段幾何線形指標(biāo)取值的確定。基于設(shè)計(jì)速度的公路路線設(shè)計(jì)方法簡單易掌握，但是設(shè)計(jì)速度僅針對(duì)最低指標(biāo)進(jìn)行控制，設(shè)計(jì)者在具體設(shè)計(jì)過程中機(jī)械套用規(guī)范指標(biāo)的現(xiàn)象普遍存在，忽視公路路線線形的均衡性及其與駕駛行為的一致性，導(dǎo)致車輛實(shí)際行駛速度和設(shè)計(jì)速度難以匹配，并與動(dòng)態(tài)駕駛過程存在較大偏差，也成為交通事故的一個(gè)誘因。

2 行車速度影響因素分析

車輛的行駛速度是經(jīng)常變化的，它與路況、天氣情況以及司機(jī)駕駛技術(shù)有關(guān)，公路的設(shè)計(jì)時(shí)速是公路的一種安全時(shí)速，由于車輛行駛是隨時(shí)變化的，因此車速一定要小于安全時(shí)速，公路設(shè)計(jì)一般只會(huì)考慮到最佳的時(shí)速，對(duì)于超過標(biāo)準(zhǔn)時(shí)速的危險(xiǎn)時(shí)速都沒有深入研究。司機(jī)在行駛時(shí)在車少天氣好的情況下，可能會(huì)超過設(shè)計(jì)時(shí)速，因此對(duì)于超過設(shè)計(jì)時(shí)速的危險(xiǎn)時(shí)速也要有一個(gè)上限標(biāo)準(zhǔn)，否則一旦汽車行駛速度超過限制就會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)。實(shí)踐表明，公路要有合理的彎道，不能設(shè)計(jì)成長直線，否則駕駛員會(huì)因?yàn)橐曈X和心理的原因產(chǎn)生視覺疲勞。為了使駕駛員不發(fā)生視覺疲勞，公路兩旁要有樹木綠植，通過雷達(dá)測速繪制的圖表可以看到駕駛員在公路上的行駛規(guī)律，找到這些規(guī)律就可以有針對(duì)性地進(jìn)行公路設(shè)計(jì)，保證人車的安全。采用雷達(dá)測速后對(duì)車速的分布特征進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，分布特征可反映特定位置的交通安全性能。

3 公路路線設(shè)計(jì)安全性評(píng)價(jià)

（1）駕駛符合度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。公路典型路段相對(duì)多樣，不同的地形與區(qū)域涉及平直段、縱坡段、平曲段和彎坡組合段。分析現(xiàn)場跟車試驗(yàn)中駕駛員的變化，可以得出不同的路段上工作符合的變化規(guī)律。當(dāng)駕駛?cè)藛T處在高風(fēng)險(xiǎn)的路段中時(shí)，說明了駕駛員工作符合處于高風(fēng)險(xiǎn)值，這種情況下需要調(diào)整該路段的設(shè)計(jì)或者作出合適的風(fēng)險(xiǎn)措施。另外，當(dāng)駕駛?cè)藛T在安全路段進(jìn)行行駛的過程中，他們身體上顯示出的舒適度會(huì)較高，設(shè)計(jì)出的路線則可以維持原樣。當(dāng)然，在對(duì)公路的安全性設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)價(jià)的過程中，還要參考各類數(shù)據(jù)和比值，最大限度的提高駕駛的安全性。

（2）設(shè)計(jì)符合性測評(píng)。可行性標(biāo)準(zhǔn)是確保公路路線設(shè)計(jì)安全性的主要依照，對(duì)規(guī)范加以嚴(yán)格的遵守，準(zhǔn)確評(píng)價(jià)各類指標(biāo)，并對(duì)不符合標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)及時(shí)做出修改，甚至可以借助強(qiáng)制性指標(biāo)嚴(yán)格控制數(shù)據(jù)，將范圍規(guī)定在合理的部分。但是對(duì)于曲線間的直線長度這樣的數(shù)據(jù)，則必須給予它適當(dāng)?shù)膶捤筛校瑢?duì)指標(biāo)和數(shù)值的控制要具備靈活性，不要盲目的追求高指標(biāo)，強(qiáng)調(diào)適度性原則。具體規(guī)范中要包括明確細(xì)則，突出滿足線路設(shè)計(jì)必須滿足的開車速度、平縱指標(biāo)等等，注重彎道線路的設(shè)計(jì)施工，以符合規(guī)定的方式設(shè)施檢查，控制好線路的設(shè)計(jì)情況。

4 公路路線設(shè)計(jì)中運(yùn)行速度應(yīng)用

（1）明確公路路線設(shè)計(jì)中運(yùn)行速度的方法。檢驗(yàn)?zāi)壳暗墓仿肪€設(shè)計(jì)是否達(dá)到科學(xué)性與合理性的標(biāo)準(zhǔn)，首先應(yīng)該確定計(jì)算運(yùn)行速度的主要方法。我國已經(jīng)于十幾年前頒布和實(shí)施了公路運(yùn)行速度設(shè)計(jì)方案和標(biāo)準(zhǔn)，然后確定了具體的評(píng)價(jià)工作體系，作為公路路線設(shè)計(jì)運(yùn)行速度的依據(jù)，為各項(xiàng)工作的開展提供良好的基礎(chǔ)支持。一般來說，公路路線運(yùn)行速度在確定中，應(yīng)該利用實(shí)測或者通過模型計(jì)算的方式來確定，而線路的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，需要通過計(jì)算模型的方式來做好測算處理。當(dāng)前最為主要的計(jì)算方法就是按照當(dāng)前我國所發(fā)布的相關(guān)技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行，也可以參考國外企業(yè)中所設(shè)定的運(yùn)算方式來進(jìn)行確定。對(duì)于運(yùn)行速度的確定過程中，合理的進(jìn)行速度的測算和分析，要做好公路路線分段的研究和控制，要結(jié)合具體的曲線半徑、縱坡坡度數(shù)據(jù)等因素，實(shí)現(xiàn)多種線形的合理的分配與控制，使得各個(gè)段落的起止點(diǎn)都實(shí)現(xiàn)速度的合理測算，保證各項(xiàng)數(shù)據(jù)都達(dá)到準(zhǔn)確性的標(biāo)準(zhǔn)。

（2）運(yùn)行速度對(duì)設(shè)計(jì)速度的合理性驗(yàn)算。公路工程項(xiàng)目的運(yùn)行線路在運(yùn)行速度的合理確定之后，還要結(jié)合具體的運(yùn)行速度來實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)速度的合理驗(yàn)算和分析，主要標(biāo)準(zhǔn)如下所示：利用運(yùn)行速度與設(shè)計(jì)素質(zhì)所存在的差異來實(shí)現(xiàn)必要的評(píng)價(jià)，如果運(yùn)行速度與設(shè)計(jì)速度差值為10 km/h～20 km/h，就表示這種設(shè)計(jì)速度差值比較大，要再次進(jìn)行設(shè)計(jì)以達(dá)到合理性的要求。從上述差值驗(yàn)算方面進(jìn)行分析，結(jié)合具體的公路路線設(shè)計(jì)中的運(yùn)行速度來實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)素質(zhì)的調(diào)整和改進(jìn)。結(jié)合上述標(biāo)注和要求，可以檢測確定公路路線設(shè)計(jì)的水平，保證運(yùn)行速度設(shè)計(jì)達(dá)到科學(xué)性與合理性的要求，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)速度的改進(jìn)和調(diào)整，最終確保其處于合理的范圍內(nèi)，公路的運(yùn)行安全性、穩(wěn)定性也可以得到提升。

（3）運(yùn)行速度的獲取方法。1）定義法。運(yùn)行速度是行駛速度累計(jì)分布曲線上85%分位值的速度，根據(jù)此定義，在所測路段關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)處設(shè)置錄像設(shè)備或者雷達(dá)測速儀器，分析數(shù)據(jù)后可以得到該路段的行駛速度分布曲線，尋找85%分位值的速度即為運(yùn)行速度。2）基于車輛的運(yùn)行速度模型法。該方法通過對(duì)車輛運(yùn)行狀態(tài)的模擬，利用車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)以及汽車安全運(yùn)行情況，推導(dǎo)車輛運(yùn)行速度的預(yù)測模型。3）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)回歸模型法。一般認(rèn)為，運(yùn)行速度受、駕駛員、車輛、公路線形和周圍環(huán)境的影響，其中公路線形對(duì)運(yùn)行速度的影響最大。在運(yùn)行速度回歸模擬中，只考慮公路線形的影響。首先分析會(huì)對(duì)車輛運(yùn)行速度造成影響的路線設(shè)計(jì)參數(shù)，從而建立路線關(guān)鍵點(diǎn)的運(yùn)行速度與設(shè)計(jì)參數(shù)的影響方程。然后在路線關(guān)鍵點(diǎn)設(shè)置測速設(shè)備，獲取車輛的實(shí)際速度。最后利用實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，從而得到運(yùn)行速度的回歸模型。

（4）基于運(yùn)行速度的公路線形設(shè)計(jì)。通過運(yùn)行速度的預(yù)測方法，在以設(shè)計(jì)速度為主要路線設(shè)計(jì)控制因素基礎(chǔ)上，特殊路段通過運(yùn)行速度修正可有效改善部分路段設(shè)計(jì)速度不適應(yīng)情況。按照劃分路段方式和地形特征，以縱坡3%和曲線半徑600 m為界限進(jìn)行路段劃分，然后可進(jìn)行各路段運(yùn)行速度預(yù)測。運(yùn)行速度預(yù)測按照確定期望車速、確定初始運(yùn)行速度、預(yù)測特征點(diǎn)速度、繪制速度斷面圖等步驟進(jìn)行。為保證線形的連續(xù)性，需要對(duì)運(yùn)行速度進(jìn)行調(diào)整，按正向和反向分別逐一檢查，需要對(duì)出現(xiàn)的行車不安全點(diǎn)、線形不理想點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，不安全點(diǎn)運(yùn)行速度突變過大，容易造成行車中制動(dòng)減速不及，線形不理想點(diǎn)指相鄰線形單元間運(yùn)行速度差大于10 km/h至小于控制標(biāo)準(zhǔn)的地點(diǎn)，容易引發(fā)個(gè)別交通事故。在運(yùn)行速度調(diào)整時(shí)，可考慮單元路段出入口的地形條件分別提高和降低運(yùn)行速度以滿足連續(xù)性要求。

（5）基于運(yùn)行速度的公路線形安全設(shè)計(jì)。公路交通安全會(huì)受到公路線形設(shè)計(jì)的影響，公路設(shè)計(jì)好壞的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)是公路的安全性。公路線形設(shè)計(jì)要根據(jù)行車的速度來確定。對(duì)公路線形造成影響的因素有很多，這些影響因素都有內(nèi)在的聯(lián)系。為了對(duì)公路進(jìn)行線形設(shè)計(jì)，要建立一個(gè)綜合的評(píng)價(jià)體系。要從對(duì)行車安全影響最大的因素開始研究，要對(duì)每個(gè)影響交通安全的因素都建立模型，對(duì)交通安全影響因素進(jìn)行比較，所以線形安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)是個(gè)綜合全面的公路質(zhì)量研究體系，這套公路安全研究系統(tǒng)要對(duì)線形設(shè)計(jì)中所有影響因素都進(jìn)行細(xì)致的考慮，要通過對(duì)每個(gè)指標(biāo)的評(píng)定，然后對(duì)公路線形單元的設(shè)計(jì)進(jìn)行總體分析。

（6）平曲線半徑設(shè)計(jì)。汽車在轉(zhuǎn)彎時(shí)會(huì)受到離心力的作用，離心力與行駛速度成正相關(guān)，與平曲線半徑成反比。當(dāng)離心力與摩擦力、汽車重力分力受力平衡時(shí)，汽車可以安全轉(zhuǎn)彎。當(dāng)輪胎與路面確定、超高固定的情況下，摩擦力與重力分力保持不變，為保證汽車行駛的安全性，應(yīng)根據(jù)汽車行駛速度來規(guī)定平曲線半徑。小客車的運(yùn)行速度要比設(shè)計(jì)速度大0 km/h～20 km/h，按照設(shè)計(jì)速度設(shè)計(jì)的平曲線半徑可能并不適用于實(shí)際的汽車運(yùn)行速度，存在安全隱患。因此，在平曲線設(shè)計(jì)時(shí)必須進(jìn)行運(yùn)行速度檢驗(yàn)。根據(jù)汽車轉(zhuǎn)彎的舒適度的不同，平曲線半徑又分為“極限最小半徑”和“一般最小半徑”兩種。平曲線半徑越小，駕駛員轉(zhuǎn)彎時(shí)的舒適度越差，越容易發(fā)生交通事故。在山區(qū)高速公路線型設(shè)計(jì)中，由于運(yùn)行速度與設(shè)計(jì)速度不符，應(yīng)嚴(yán)格限制“極限最小半徑”的使用。

5 結(jié)語

在公路線形設(shè)計(jì)中要研究車輛運(yùn)行速度，符合真正的駕駛體驗(yàn)，才真正達(dá)到線形設(shè)計(jì)實(shí)用性目的。地形地貌會(huì)給道路線形設(shè)計(jì)造成一定影響，在掌握大量真實(shí)數(shù)據(jù)的情況下，要對(duì)車輛行駛速度進(jìn)行測試，但是通過與設(shè)計(jì)速度方法相協(xié)調(diào)、彌補(bǔ)，可有效增加線形在速度突變點(diǎn)的適應(yīng)性，提高駕駛舒適性和安全度，能保證公路的安全運(yùn)行。

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