运行速度在公路路线优化设计中的应用

吴丽丽

（中交远洲交通科技集团有限公司，河北 石家庄 050051）

0 引言

在我国现行公路设计方法中设计速度作为确定几何线形的核心因素，直接决定着道路的平曲线半径、超高、纵坡、竖曲线半径、视距等技术指标[1]。用此标准设计的公路存在着一定的缺陷，因为设计速度对一定路段是一个固定值，规定了线形设计要素的最小指标值，而运行于公路上车辆的驾驶员总是倾向于在条件允许的情况下采用较高的速度，时常大于设计速度，这就造成了路线设计指标与实际行驶速度所要求线形指标之间的脱节，对公路运行的安全性存在不利影响。

针对设计速度方法中存在的问题，国内外研究者引入运行速度的概念。公路路线设计的发展趋势是从基于车辆动力学的分析模式向考虑人、车、路系统因素，特别是注重驾驶员行为的趋向发展，采用动态观点根据运行速度进行道路线形设计，可以保证路线设计相关要素的协调均衡，达到良好的行驶效果。美国AASHTO采用运行速度来辅助评价公路线形设计质量，澳大利亚联邦公路局则将运行速度贯穿于路线设计整个过程中，我国交通部颁布的《公路项目安全性评价指南》也提出采用运行速度评价公路线形的连续性和安全性，为公路线形设计提供辅助作用。

以运行速度理论为基础，对公路线形设计原理方法步骤进行分析，以下主要探讨了应用运行速度公路路线优化设计的方法。

1 运行速度的计算及评价

1.1 运行速度的概念

运行速度是指交通处于自由流状态，且天气良好时，在路段特征点上测定的第85个百分位上的车速[2]。相关道路的实际速度调查研究表明，运行速度是一个随机变量，公路上车辆的行驶速度一般呈正态分布[3]，运行速度受到车辆、道路、天气情况、驾驶员的技术和心理影响，采用V85是考虑到绝大多数驾驶员的交通心理需求。基于运行速度的公路路线设计可使视距、超高、曲线半径、纵坡等要素相互协调一致，达到良好的行驶效果。

1.2 运行速度的计算

确定运行速度是评价公路平纵线形指标合理性和判断设计速度与运行速度协调性的前提和基础。运行速度可通过实测或计算模型预测得到，设计阶段通过计算模型预测得到运行速度。《公路项目安全性评价指南》中给出了两种运行速度的计算方法：一是采用交通运输部公路科学研究所“公路运行速度研究”课题成果进行计算；二是采用澳大利亚运行速度计算方法得出。

计算运行速度时，首先需要对公路路线进行分段，分段依据曲线半径和纵坡坡度的大小，选择纵断面变坡点、横断面宽度变化点、平曲线的起点、曲中点、终点为分段特征点，将路线划分为直线段、纵坡段、平曲线段和弯坡组合段等分析单元，每个单元的起终点为运行速度计算的特征点。

1.3 运行速度协调性评价

运行速度协调性评价包括以下两个方面：

a）运行速度协调性评价 它是对相邻路段的运行速度差值进行评价，相邻路段指平面、纵断面、横断面或设计速度不同的相接路段；

b）设计速度与运行速度的协调性评价 它是对同一路段（指设计速度、平纵技术指标和横断面相同的路段）的设计速度和运行速度的差值进行评价。

相邻路段的协调性评价主要考虑驾驶员在公路不同路段上行驶的安全性和舒适性，设计速度和运行速度协调性是为了验证公路路线设计的合理性和经济性。

由运行速度预测方法计算得到相邻路段运行速度的差值为ΔV85，其评价标准为：

a）当|ΔV85|＜10km/h时， 运行速度协调性良好；

b）10km/h≤|ΔV85|＜20km/h， 运行速度协调性较好，条件允许时适当调整相邻路段技术指标，使运行速度差值小于等于10km/h；

c）当|ΔV85|＞20km/h时， 运行速度协调性不良，相邻路段重新调整平纵面设计，通常当同一路段的设计速度和运行速度的差值大于20km/h时，要对相关路段的技术指标进行安全性验算。

2 应用运行速度优化设计的步骤

现阶段我国由于受各种条件的限制，还不能采用运行速度进行公路路线设计，但考虑到运行速度在保证线形连续性和速度一致性方面的优点，可以在以设计速度为基础的公路路线初步设计成果的基础上，通过推算各路段的运行速度检验线形连续性和速度一致性，修正相关的平纵设计，然后根据调整后平纵线形和运行速度，最终确定曲线的超高、加宽、视距等设计指标，从而达到对公路路线进行优化的目的，具体步骤如下。

2.1 初步设计

根据可行性研究确定拟建公路的设计速度，按照选定的设计速度对公路路线进行初步设计，绘制平面图和纵断面图，如图1所示。

图1 公路路线初步设计平面、纵断面图

2.2 路段划分

依据《公路项目安全性评价指南》，将路线根据曲线半径和纵坡坡度大小划分为直线段、纵坡段、平曲线段和弯曲组合段等分析单元。

2.3 运行速度V85的预测

根据运行速度预测方法对相邻路段的特征点进行双向运行速度预测，主要是根据所划分的路段类型，按直线段、平曲线段和长大纵坡段进行运行速度V85测算[4]。

2.4 线形的连续性检验

对得到相邻路段运行速度V85的差值进行检验，两相邻均匀路段之间的运行速度差应控制在10km/h以内，调整不符合要求段落的线形设计或设置过渡段。

2.5 设计速度的一致性检查

设计速度的安全性评价应根据拟建公路项目等级，结合预测交通量及其组成、沿线地形情况等进行。当路段推算的运行速度V85小于该路段原定的设计速度时，原设计车速度不需要调整；若路段运行速度V85大于该路段原定的设计速度，但小于设计速度Vd+20km/h时，设计速度保留，但路面超高、停车视距的计算应采用Vd+10km/h作为设计车速；当路段运行速度V85大于该路段原定的设计速度Vd+20km/h时，则需要提高原定的设计速度或调整路线设计要素，以减少该路段的运行速度V85。

2.6 修正结果，绘制平、纵面图

根据各路段调整的设计速度，重新绘制全线的平、纵面图。

2.7 绘制双向运行速度图

根据优化后的设计线形，再次推算路线运行速度变化过程，以运行速度V85为纵坐标，路线长度为横坐标，绘制公路沿线运行速度变化曲线，即沿线运行速度图。

2.8 完成设计

根据设计半径和运行速度图，确定平曲线超高、视距、平曲线加宽等设计要素值，最终完成路线线形设计。

3 结语

虽然目前我国仍采用设计速度作为设计指标，但该方法存在的缺点已经得到了广泛认知，国内外相关研究表明基于运行速度理念的设计可以有效解决上述方法带来的问题。随着社会的发展，道路线形不仅要满足行车安全也要满足驾驶人员的心理期望。本文基于设计速度的公路路线设计为初步成果，应用运行速度进行设计合理性判断，对路线设计进行优化，对提高设计效率和质量有一定的实际意义。

[1]陈胜营，汪亚干，张剑飞.公路设计指南[M].北京：人民交通出版社，2000.

[2]JTG/T B05—2004，公路项目安全性评价指南[S].

[3]温学钧，杨迄东，方靖.高速公路运行速度研究[J].公路交通科技， 2002， 19（1）： 80-82.

[4]马朝庆，韩跃杰，徐福，等.基于运行速度的路线设计方法研究[J].长沙交通学院学报，2006，20（3）： 54-57.