运行速度与双车道公路线形设计分析

施前进

摘要：作为影响交通安全的重要因素，双车道公路线形设计是道路设计的核心内容。文章从双车道公路运行速度影响因素进行分析，在双车道公路运行速度计算方式提出的基础上，对双车道公路线形设计方法进行研究，以此为预测双车道公路运行速度提供便利，为线形设计提供保障。

关键词：运行速度；双车道公路；公路建设；线形设计；影响因素；设计方法 文献标识码：A

中图分类号：U412 文章编号：1009-2374（2016）08-0011-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.08.006

在国民经济增长中，公路运输一直发挥着重要的作用。随着改革开发的不断深化，社会经济发展速度的不断提升，城市与城市、地区与地区之间经济发展联系愈加密切，在客货流量直线上升的过程中，公路交通发挥着至关重要的作用。作为公路工程的骨架，公路线形对公路走向、实际位置起到决定作用，还直接影响着公路使用环节的质量，也就是行驶的安全性、舒适性与经济性。双车道公路作为公路工程建设的重要形式，在干线公路网中占据比例大于90%，一般双车道公路为二、三级公路或部分四级公路。据公路交通事故统计，双车道公路事故频发，其主要原因在于线形设计不合理。为有效降低交通事故率，必须对运行速度影响下双车道公路线形设计进行探究。

1 运行速度影响因素分析

1.1 道路交通系统组成要素分析

人、车、路与道路交通环境是道路交通系统的动态系统。在该系统内，在道路环境中行车者可进行信息的获取，此类信息传送给行车者，通过判断实现动作指令的目的。在指令作用下，道路上汽车可形成运动状态，运动后汽车运行状态与道路环境发生改变，并形成信息向行车者进行及时反馈，以此重复形成一个完整的行驶过程。道路作为交通运行的根本条件，对交通事故发生几率起到决定作用。其各个构成成分都会影响运行速度，其中线形设计是运行速度的直接影响因素，为此必须重视双车道线形设计和运行速度之间的联系。

1.2 平面线形要素与运行速度的关系

1.2.1 直线。作为道路平面线形的重要组成部分，直线具备明确方向、易于布线及路线长度节约与设计方便等优点，在双车道公路线形设计中得到了广泛应用。但该线形灵活性不足，和地形地物、附近环境融合难度大，无法确保双车道公路路线的连续性。直线行驶过程中，事故率频发现象往往出现在过长、过短直线路段，直线长度短则行车者必须频繁进行转弯操作，因过快线形变化将缩短行驶者的反应时间，导致事故发生。

1.2.2 平曲线。在运行速度影响因素中，平曲线半径与其连接线形至关重要。通常情况下，平曲线半径和运行速度之间属于正相关联系，如增加平曲线半径，则其运行速度也会随之增加。

1.3 纵断面线形要素与运行速度的联系

1.3.1 坡度。作为纵断面线指标的重要内容，坡度低于3%时，车辆运行速度影响小。伴随纵坡坡度的增加，车辆运行速度将发生极大的改变，以下降形式为其总趋势。据相关实践证明，上坡车辆行驶前500米内，具有较大速度降低幅度（15～25千米/小时），后500米速度降低幅度范围为8～15千米/小时。在运行800米后速度逐渐稳定，下坡反之。

1.3.2 坡长。下坡路段车辆行驶速度增加时，随着坡长的加大行车速度也不断提升，当提升相应程度后速度趋于稳定，该稳定速度可作为期望车速。其中纵坡增加，则稳定速度将减小，该情况下稳定速度坡长就越小。

1.3.3 弯坡组合路段。弯坡路段车辆运行中，在上坡曲线半径小于600米路段行驶，车辆运行于曲中前位置时，则存在相应的减速，其中曲线半径与坡度对车辆行驶减速幅度起到决定作用。下坡进入曲线，如弯道半径在300米以下，则存在显著减速现象。

2 基于运行速度的双车道公路线形设计方法

改变传统设计方法是运行速度双车道公路线形设计首要解决的问题。在线形设计中必须将设计速度作为实现线形合理、科学设计的因素，在此基础上，线形指标取值必须以路段实际运行速度为依据。同时在严格遵循双车道公路等级和地形条件的前提下，必须遵循公路技术标准规定，对地形各项公路技术指标进行初步确定，随后通过运行速度预测模型对公路沿线运行速度进行预测，并与地形条件修改线形设计相结合，最终进行运行速度的重新标定。

2.1 预测运行速度

获取运行速度是运行速度线形设计方法实行的前提，按照路线平、纵面技术指标进行运行速度大小的预测。基于此，在双车道公路线形设计中，必须严格遵循路段具体情况及技术指标，进行路线的合理确定。直线、圆曲线与缓和曲线是公路平面线形的主要组成部分，平面组成要素可直接影响预测运行速度的实际情况，其中对运行速度影响较大的因素为直线长度与圆曲线半径。直坡度、竖曲线为公路纵断面的主要构成成分，其中影响运行速度的主要因素为直坡。与此同时，在期望车速确定中路基宽度为其主要决定参数，在初步设计双车道公路线形时，必须遵循设计等级进行路基宽度的确定。路线按照曲线半径、纵坡坡度可进行4种类型的划分：直线段、纵坡路段、平曲线路段以及弯坡组合路段，其具体规定如表1所示：

表1 线形单元划分表

2.2 速度与线形指标协调性检验

利用调整突变点位置的运行速度，可在连续性控制标准内控制速差，以此确保线形设计的连续性，但该情况下，无法确保运行速度与线形指标之间的协调能力。本文以长下坡路段进行分析，因存在一定坡度，在直线路段运行速度将不断加大。而进入曲线路段时则需将行驶速度降低，出曲线则需以均速、加速的方式行驶，由此可见，路段整个行驶过程中具有较高速度，加速到相应程度后行驶速度应为期望车速，该状态下，如将运行速度在（V+20）千米/小时以下进行有效控制则难度极大。为此，可利用限制相近线形单元间速差，实现运行速度的连续性。但在曲线路段，当曲线设计具备较低指标时，将具有较高行驶速度，进而对曲线行驶横向稳定性造成严重影响，导致安全事故发生。

2.3 线形指标确定

通过平纵线形指标计算进行运行速度的获取，因运行速度和线形指标具有密切联系，在调整运行速度及检验速度协调性后，必须将调整后运行速度相关线形指标进行准确计算。一般可选用以下两种方式进行线性指标的确定：

2.3.1 速差超限线形单元。如线形单元速度具有较大调整量时，则需按照运行速度预测模型对其线形指标进行准确计算，以此为检验速度协调性提供便利。因多种因素的制约，计算线形指标时，必须对其修改要素进行确定。

2.3.2 速度和线形指标不协调的线形单元。速差未超限与速差超限为速度和线形指标不协调的线形单元形式。速差未超限是指具有过高运行速度，则其也具备较大横向力系数；速差超限是指利用调整突变点位置运行速度，在速差允许范围内有效控制速差，但其横向力系数处于超标状态。由此计算此类线形单元指标时，必须与横向稳定性需求相符。在各种线形设计中，如半径存有变化将直接影响曲中运行速度。伴随半径的加大，曲中运行速度也会随之增加，但可控制在曲线入口速度以下，因此加大圆曲线半径后，应在原曲线入口速度、曲中速度范围内控制曲中运行速度的变化情况。为便于计算线形指标，笔者以均值作为曲中、曲线入口运行速度，进而通过目标运行速度进行半径值计算，其公式如下：

该目标运行速度通常会对曲中具体运行速度高，因计算半径时，选取横向力系数、超高值最大值，以此选取高于曲中运行速度进行半径值的确定，进而在曲线路段车辆行驶时可提升其横线稳定性。

3 结语

综上所述，为满足汽车安全运行需求，公路设计必须严格按照设计规定进行。设计速度为传统公路线形设计方式的主要依据，具体应用中则选取指标对公路线形设计最低限度进行有效控制，这种情况下线形设计连续性、均衡性实现难度较大。因此部分路段事故频发，为有效解决现阶段公路线形设计问题，必须准确分析运行速度的影响因素。并在此基础上，选取科学有效的措施进行双车道公路线形设计，以此达到公路线形设计的目标，实现公路交通的社会效益与经济效益，为国民经济可持续发展提供强有力的保障。

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（责任编辑：黄银芳）