初步設計中的運行速度檢驗探析

李貴沖

(中交遠洲交通科技集團有限公司，河北 石家莊 050035)

0 引言

隨著經濟社會的發展，各行各業都進入新科技時代，工程設計技術從最初的CAD到現在的BIM，都在緊跟科技潮流，體現著技術的先進性。在交通運輸行業亦不例外，在設計之初模擬車輛運行速度，找出影響問題所在，以調整優化設計，把影響車輛運行安全的因素消除在設計階段，這就是公路設計階段的運行速度檢驗。

根據《公路工程基本建設項目設計文件編制辦法》交公路發〔2007〕358號和《公路路線設計規范》(JTG D20-2017)[1]的要求，高速公路初步設計階段，需要進行小客車和大型車的運行速度檢驗，在進行運行速度檢驗的過程中，發現存在的問題并提出解決措施。

1 運行速度檢驗參數分析

1.1 運行速度檢驗的定義

運行速度就是路面平整、潮濕、自由流狀態下，行駛速度累計分布曲線上對應于85%分位值的速度。就是通常所說的V85。

運行速度檢驗就是通過運行速度預測模型，預測按規定分成若干單元的路段速度，比較相鄰單元V85的差值(即ΔV85)，以及同一單元運行速度和設計速度的差值，分析評價其是否滿足規范要求。

1.2 運行速度檢驗的標準

《公路路線設計規范》(JTG D20-2017)中明確規定：采用運行速度檢驗時，相鄰路段運行速度之差應<20 km/h，同一路段設計速度與運行速度之差宜<20 km/h。

《公路項目安全性評價規范》(JTG B05-2015)[2]附錄B中更進一步細化了評價標準，把高速公路和一級公路相鄰路段運行速度協調性分為好、較好、不良三類；把二、三級公路相鄰路段運行速度協調性分為好、不良兩類。

1.3 分析單元劃分

分析單元包括平直路段、平曲線路段、縱坡路段、彎坡組合路段、隧道路段和互通式立體交叉路段。在劃分單元時需要根據《公路項目安全性評價規范》(JTG B05-2015)附錄B規定的原則劃分，不同等級的公路，劃分原則不同。

1.4 參數的選用

運行速度代表車型分為兩類：小型車和大型車。車型不一樣選用的參數亦不一樣，選用的參數主要有初始速度、期望速度、推薦加速度、最小速度等。大型車、小型車的參數須與車型對應。

控制出入口的高速公路和一級公路不考慮路側干擾；其他公路需要根據平交口、路側干擾等選擇合理的修正系數。

根據分析單元的不同，選用的預測模型也是不一樣的。《公路項目安全性評價規范》(JTG B05-2015)附錄B有各路段詳細的預測模型，根據路段對應選擇即可。

2 項目實例

2.1 項目基本情況

某項目位于山嶺區，全線雙向四車道高速公路標準，設計速度為100 km/h，全長56.8 km，路基寬度為26 m，設置互通式立交兩處，均為服務型互通，服務區兩處，長隧道1 580 m/1座，中隧道945 m/1座。本項目中央分隔帶為2 m，行車道寬度為2×3.75 m，硬路肩寬3 m，左側路緣帶寬0.75 m，路基標準橫斷面圖詳見下頁圖1。

本項目位于河北省北部與內蒙古自治區交界位置，屬燕山地槽與蒙古高原過渡區，境內地形復雜，山脈縱橫。項目區壩上壩下相對高差較大，壩下溝谷底部海拔僅約為850～1 100 m，壩上平原高達1 500 m甚至1 600 m以上，高差約為500 m。據此，可將項目區域內地貌類型分為中山區、壩上高原區及河谷平原區三種類型。因此，路線所經地區，地形變化較大，地形條件對項目建設影響較大。

圖1 路基標準橫斷面圖(cm)

2.2 分析參數輸入

本項目采用《公路項目安全性評價規范》(JTG B05-2015)附錄B中的模型，縱坡段采用修正模型，彎坡段采用彎坡組合模型，平直段采用動態加速法。采用分析參數如表1所示。

表1 設計速度為100 km/h時分析參數選用表

運行速度檢驗使用的軟件是緯地公路路線安全性分析系統。加速度采用數值如表2所示。

表2 加速度選用表

互通式立體交叉的主線路段采用速度折減值，小型車速度折減為-8 km/h，大型車車速度折減為-5 km/h。

2.3 運行速度檢驗分析計算

對全線進行了路段劃分，分別為平直段、縱坡段、隧道段，正向劃分為39個單元、反向劃分為44個單元。其中，隧道路段為駛入隧道洞口前200 m至駛出隧道洞口后100 m；互通式立體交叉區主線路段為減速車道漸變段起點至加速車道漸變段終點；服務區參照互通路段劃分原則，按各自對應的模型進行分析計算。計算結果見圖2和圖3。

圖2 正向運行速度分布圖

圖3 反向運行速度分布圖

2.4 運行速度協調性分析

根據運行速度的統計結果分析，正向小型車運行速度分布圖39個結點“線元”中ΔV85=20 km/h的路段有1處，為起點位置；10 km/h<|ΔV85|<20 km/h的路段有3處，其中有兩處位于隧道段落，1處位于兩座隧道之間；其他路段ΔV85均<10 km/h，速度梯度ΔIV均<10 km/h/100 m。正向大型車運行速度分布圖39個結點“線元”中ΔV85均<10 km/h，最大值為-8.19 km/h，速度梯度ΔIV均<10 km/h/100 m，最大值為-4.08 km/h/100 m。其中16～28結點“線元”運行速度分析測算表見表3。

表3 小型車正向結點運行速度分析測算表

經統計分析，反向小型車運行速度分布圖44個結點“線元”中ΔV85=20 km/h的路段有1處，為起點位置；10 km/h<|ΔV85|<20 km/h的路段有4處，其中有兩處位于隧道段落，兩處位于兩座隧道前后；其他路段ΔV85均<10 km/h。速度梯度ΔIV均<10 km/h/100 m，其中18～31結點“線元”運行速度分析測算表見表4。反向大型車運行速度分布圖44個結點“線元”中ΔV85均<10 km/h，最大值為-8.9 km/h，速度梯度ΔIV均<10 km/h/100 m，最大值為-4.043 km/h/100 m。

表4 小型車反向結點運行速度分析測算表

根據《公路項目安全性評價規范》(JTG B05-2015)的評價標準，大型車10 km/h≤|ΔV85|≤10 km/h，且|ΔIV|≤10 km/h/m，相鄰路段運行速度協調性好；小型車10 km/h≤|ΔV85|≤20 km/h，且|ΔIV|≤10 km/h/m，相鄰路段運行速度協調性較好；相鄰路段為減速時，宜對相鄰路段平縱面設計進行優化，或采取安全改善措施。根據分析結果可知，大型車運行速度協調性好，小型車運行速度協調性較好。

對小型車ΔV85>10 km/h路段進行分析，其中起點為ΔV85=20 km/h，分析原因為起始速度為100 km/h，附近路況指標比較好，期望速度快速上升到120 km/h導致。正向3處10 km/h≤|ΔV85|≤20 km/h路段，分別為：K41+220～K41+420段為隧道進口200 m范圍減速段，K43+110～K43+660段為隧道出口加速段，K44+585～K44+785段為隧道進口200 m范圍減速段；反向4處10 km/h≤|ΔV85|≤20 km/h路段，分別為：K45+930～K45+730進口200 m范圍減速段，K44+685～K43+977.714段為隧道出口加速段，K43+210～K43+010段為進口200 m范圍減速段，K41+320～K40+603.832段為隧道出口加速段。按規范評價標準，以上正向3處和反向4處相鄰路段運行速度協調性較好，因為這7段是隧道加減速造成10 km/h≤|ΔV85|≤20 km/h，并不是線形指標造成的，對平縱線形指標優化調整，并不能有效改善ΔV85，應按規范要求采取交通安全改善措施。

2.5 運行速度分析及建議

通過運行速度檢驗，能夠得到相鄰路段的運行速度差、運行速度梯度、同一路段設計速度與運行速度之差等指標，根據這些指標能夠找出ΔV85和ΔIV超出規范的路段，分析造成協調性不好的原因，并根據協調性分類指標，有針對性地采取措施。如果是協調性不良或者是線形不連續的問題，在設計階段就要優化調整平、縱線形指標；如果協調性較好，并且不屬于線形指標的問題，可以采用標志、標線、護欄、燈光等交通安全措施來改善。

運行速度分析結果不但能夠指導運行速度、ΔV85、速度梯度ΔIV，還能提供運行速度反算所需視距和所需超高值，為優化設計指明方向，這對平縱面設計優化至關重要。

本項目設置有兩處互通和兩處服務區，互通式立體交叉范圍前后各300 m范圍需要考慮加減速，但是相關規范未對服務區做出規定，而服務區的進出口匝道，同樣存在加速、減速車道，同樣對運行速度有所影響，因此在進行本項目運行速度檢驗時，建議將服務區按互通進行考慮。

本項目所處區域為壩上壩下過渡路段，壩上路段冬季時間長、溫度低、積雪厚，這種情況會對行車速度存在很大影響，但是運行速度檢驗并未考慮低溫和冰雪的影響，這樣會使運行速度檢驗失真。為此，本項目需要按夏季和冬季分別檢驗，冬季應考慮冰雪影響，建議根據項目實際情況修正運行速度檢驗模型。

3 結語

本項目運行速度協調性檢驗的結果說明，運行速度檢驗能夠找出平面、縱斷面各項指標對速度的影響，通過隧道、互通式立交、服務區前后路段行車速度的變化情況，為設計優化調整指明方向，采取相應措施，以保證行車的安全性和舒適性。因此，在設計時應重視運行速度檢驗，根據不同項目的實際情況進行有針對性的檢驗，使檢驗結果更貼近實際路況下的速度。