浅析运行速度在道路线形评价中的应用

苏捷峰

(广东省路桥规划研究中心)

1 前言

我国现行的道路线形设计方法以设计速度作为确定几何形状的基本依据，设计速度也直接和道路的平竖曲线半径、超高加宽、道路纵坡、视距等技术指标有关，并影响车道宽度、中间带宽度、路肩宽度等技术指标的确定。一句话，设计速度是影响几何线形的核心要素。该方法规定了线形设计要素的最小指标值，却没考虑是否能够满足实际行车速度的要求。实际行驶中的车辆是根据道路条件和交通状况来不断调整车速的，实际车速经常会超过设计速度。由此造成根据设计速度计算的道路参数，如超高、视距，与实际的行车速度不相符。另外，由于设计速度的路线设计方法没有考虑道路线形指标的连续性，在线形连续性差的地段都易造成由于驾驶员反应时间不足或车速快速降低引发的交通事故。统计数据表明，这些在道路线形连续性方面出现的问题是交通事故的主要诱因之一。

2 评价道路线形的运行速度法

线形设计技术指标与车辆行驶速度密切相关，任何不连续的技术指标，都会使运行速度出现不连续，造成驾驶员的不适应和匆忙操作，并使该位置发生的交通事故的可能性大大增加。交通部颁布JTG/T B05-2004《公路项目安全评价指南》(简称《安评指南》)，采用相邻路段运行速度差值(ΔV85)来检查线形连续性的方法。

2.1 运行速度协调性评价

运行速度是一个统计量，其值呈正态分布，通常采用测定的第85百分位行驶速度作为运行速度，即V85。对相邻单元路段的线形特征点(直线起终点、平曲线起终点及曲中点，竖曲线变坡点)进行双向运行速度预测检查，计算相邻单元路段运行速度差值。《安评指南》中规定，相邻路段运行速度的差值小于10 km/h时，连续性好;在10～20 km/h之间时连续性较好，条件允许时宜适当调整相邻路段的线形指标，使运行速度的差值小于10 km/h;大于20 km/h时连续性差，相邻路段需要调整平纵面设计。

2.2 运行速度和设计速度的协调性评价

该项协调性评价是对同一路段设计速度与运行速度的差值进行评价。同一路段指设计速度、平纵面技术标准及横断面相同的路段。《安评指南》中规定，当同一路段运行速度与设计速度差值超过20 km/h时，应对该路段的相关技术指标进行安全性验算。

3 运行速度法的实际应用

3.1 路线概况

广西某国道扩建工程No.1合同段。全长34.49 km，设计速度80 km/h，路基宽度32 m，双向四车道，两侧分设非机动车道。道路线形设计指标如表1示。

表1 道路线形设计指标

3.2 运行速度计算

(1)运行速度计算路段划分

按照《安评指南》的划分标准，见表2，将全路分为各路段，详见表3。

表2 道路路段划分标准

表3 路段划分及运行速度计算结果(正向)

(2)计算运行速度V85的数学模型

选择道路行驶正向进行V85的计算。该国道设计速度80 km/h，由《安评指南》中设计速度与初始运行速度对应关系的规定，取小汽车初始运行速度V0=95 km/h，大型货车的V0=65 km/h。行驶道路上的车辆在不同线形条件下，行车速度规律变化较大。为了研究及实际运用的方便，《安评指南》不同的线形条件下车辆运行速度的计算模型。

①平直路段

若直线入口处速度小于期望速度，车辆将在直线路段加速至期望速度后匀速行驶。若入口速度大于期望速度，车辆将减速行驶，直到期望速度后匀速行驶。平直段运行速度采用

式中:Vout为路段终点速度，km/h;V0为路段入口速度，km/h;a0为车辆推荐加速度，m/s2;S为直线段长度，m，若S＜200，取S=0计算。

《安评指南》中对平直路段上期望速度的取值，小客车120 km/h，大型货车75 km/h。对于加速度的规定取值范围较为宽泛，考虑到该国道采用一级公路技术标准扩建，线形指标较好，在该项目的实际计算中，取推荐加速度值的极大值，即小客车0.50 m/s2，大型货车0.25 m/s2。

②纵坡段

《安评指南》中规定纵坡大于3%且坡长大于300 m时，需对运行速度进行修正。该国道最大纵坡4%，故修正按表4进行计算，修正后的结果即为该段的出口速度。

表4 纵坡路段的运行速度的修正

③小半径平曲线段

由表3可知平曲线段相邻路段均是直线段，没有曲线与曲线直接相连的情形。按《安评指南》中的规定，小半径平曲线段采用表5的数学模型计算平曲线中点和出口处的运行速度。

表5 小半径平曲线运行速度预测模型

④弯坡组合路段

由表3可知该国道有两个弯坡组合路段。结合《安评指南》的相关规定，采用下表中的数学模型计算弯坡路段的平曲线中点和出口处的运行速度。

表6 弯坡路段运行速度预测模型

在不同路段分别采用相应的计算模型，可以得到在该路段上的运行速度值。运行速度计算结果见表3(由于计算及分析过程相似，只列出小客车正向和大型货车正向运行速度计算结果)。

3.3 协调性分析

(1)运行速度协调性分析

对相邻路段的计算运行速度差ΔV85结果(见表3)统计分析，统计结果如表7。

表7 相邻路段运行速度差值ΔV85统计表

由此表可见，相邻路段运行速度差绝对值 ∣ΔV85∣＜20 km/h，该条路线没有线形连续性不好路段。对于小客车，运行速度差∣ΔV85∣＜10 km/h路段所占比例较高，协调性好;对于大货车，运行速度差∣ΔV85∣＞10 km/h路段比例较大，建议在施工图设计时在条件允许时适当调整相邻路段的平纵面线形指标，使运行速度的差值小于10 km。

(2)设计速度与运行速度协调性分析

对公路上运行速度计算结果与设计速度(80 km/h)差值∣ΔV∣进行比较分析。

表8 同一路段运行速度与设计速度差值∣ΔV∣统计表

由此表结合表3可见，小客车运行速度在100 km/h以上，运行速度与设计速度差值皆大于20 km/h，说明该路线上运行速度与设计速度的协调性差。造成这种结果的原因在于，该国道在设计中较多采用了大半径平曲线和直线且道路纵坡较小，车辆行驶在路上，期望速度较高。建议在施工图设计中限制最大直线段长度及适当采用小一些的平曲线半径，调整纵坡或者在相应路段设置减速分流标志，提高行车安全。大货车设计速度与运行速度差值∣ΔV∣＞20 km/h的线形协调性不良路段应注意调整平纵面线形指标。

4 结语

采用运行速度方法进行道路设计是公路设计的一个发展趋势。原本采用设计速度设计方法的美国也开始采用此种方法。在实际应该中，虽然《安评指南》有了一些规定和指导，但此方法仍需进一步地完善，如加速度a0的具体取值、其他等级公路尤其是双车道公路上各指标的确定及新建公路的初试运行速度v0的确定问题。为此结合我国的实际交通情况，提出合理的运行速度预测模型和一套合适的评价方法及标准，显得尤为必要。

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