基于运行速度与公路线形连续性设计的研究

姬志洋

摘要：作为影响交通安全的重要因素，公路线形设计是道路设计的核心内容。现阶段我国道路交通安全问题日加严重，为降低交通事故的发生率，应从运行速度的一致性角度出发，深入分析公路线形的连续性。本文主要对运行速度的概况、公路线形设计连续性等内容进行了分析与探究，以期提升公路线形连续性设计的合理性，为行车安全提供可靠的保障。

关键词：运行速度；公路线形设计；连续性；概况；合理性；公路工程

中图分类号U4 文献标识码A 文章编号2095-6363（2016）06-0119-02

随着社会经济的不断发展，公路工程已经成为我国基础建设中的一项重要建设项目，线形设计作为公路工程施工中的重要内容，其设计水平的高低直接关系着工程的整体质量。施工中应在分析运行速度的基础上，对公路线形设计连续性加以重视，才能确保公路工程的质量。在驾驶过程中，驾驶员所选定的实际运行速度是对三维立体线形判断的表现形式。由此可见，运行速度的连续性是反映公路线形连续性优劣的重要指标，如在一定范围内有效限制各路段间的车速变化情况，可以确保运行速度的连续性，进而达到保证公路线形连续的目的，并起到交通事故率降低的作用。

1.运行速度的概况

运行速度的概念在《公路工程技术标准》JTGB01-2003与《公路线形设计规范》JTGD20-2006的设计和管理思想中引入。在气候条件良好及交通条件正常的情况下，一般驾驶员沿某条道路驾驶汽车行驶时实际选用的车速就是运行速度。预测运行速度的方式主要有2种：第一，理论预测法，主要应用于拟建与改建公路中，由V运表示得出的运行速度；第二，在已建公路上选用GPS定位系统、雷达测速仪、非接触式测速仪等进行数据调查，通过回归统计方式进行线形要素与运行速度模型的建立，并对纵坡影响运行速度的因素进行充分考虑，随后修正、折减回归模型，并得出运行速度与线形几何要素之间的回程方程，因其选用的全部数据为现场路段实测，可选用V85%作为其运行速度。

在正常道路、交通及气候条件下，在几何受限的路段，在确保相应行驶舒适度的情况下车辆能够安全行驶的最高速度就是设计速度，表1就是我国《公路工程技术标准》（JTJ001-97）遵循设计速度制定的。在现代汽车尺寸、高功率及交通拥挤等状况下，设计速度已经无法对其适应，这也是交通事故频发的重要原因，进而限制了设计速度。

2.公路线形设计连续性的分析

通常情况下，选用透视图对公路设计连续性进行检查，较为复杂，因此，这种方式只用于陡、急转弯路段，一般情况下则不选用。作为一条三维带状物，公路线形设计连续性主要在平、纵及横3个方面充分体现。

在路线平面设计中应对汽车行驶轨迹进行充分考虑，只有平面线形接近这个轨迹时，才能确保公路线形设计的连续性，才能确保车辆行驶的安全性与提升其舒适度，特别是在高速行驶情况下。因此，选用缓和曲线与圆曲线及直线组合的方式进行平曲线设计，进而达到曲率过渡缓和的作用，这种方式也对驾驶员的期望与汽车行驶轨迹相符合，同时，也起到了提升线形连续性的作用。

直线与竖曲线是路线纵断面设计的主要组成部分。在线形组合确定及运用指标中，必须以满足汽车行驶需求为出发点，并对线形连续性进行充分考虑，如直线长度、坡度将对汽车行驶速度、运输经济及行车安全等造成极大的影响。同时，应对竖曲线的指标进行充分考虑，限制因素应从离心力、行车舒适度及安全视距等方面来看，并对汽车运动力学及驾驶员的视觉心理及生理需求进行最大限度地满足。

在设计路线横断面时，路面宽度、平整度、交通组成等都是线路连续性的决定因素，因此，为提高线形设计的连续性，应确保横断面设计的合理性，只有这样才能提升行车的安全性。通过分析公路线形设计连续性的3方面，可以得出，对公路线形连续性起到影响的各种限制因素主要通过驾驶员的视觉心理感受，最后向汽车运行速度进行反映。由此可见，通过研究运行速度，可以对公路线形设计质量进行有效提升。

3.选用运行速度研究公路线形的可行性

车速的分布特征对道路特定位置交通安全性能起到决定作用，地点车速的样本均值、车速的样本方差、样本标准差、标准差系数、偏度及峰值都是车速分布特征的指标。

作为道路工程结构的中重要组成部分，线形设计是否良好将对工程建设的整体质量造成极大的影响。为此，施工单位必须重视公路工程线形设计，按照运行速度的相关规定，才能确保道路工程线形设计的合理性。在线形设计中应对实际运行速度的各项影响因素进行充分考虑，通过运行速度对公路线形问题进行研究，不仅要对公路路线各路段进行研究，更要与汽车动力因素有效结合，只有这样才能确保运行速度研究的合理性。运行速度将对交通事故率的形态、规律造成极大的影响，通过运行速度研究，可以有效提升公路线形设计的连续性并能对交通安全的可行性进行分析。

1）公路设计速度应遵循前期可行性研究进行确定，选用设计速度概念进行公路线形初始设计，并进行平面图与纵断面图的绘制。按照曲线半径与纵坡坡度大小划分整条路线，一般包括直线段、纵坡段、平曲线段及平纵组合段等。其中各个线段的计算方式为下所示：

其中，长度较长的路线为平曲线段，如车辆在曲线段行驶，曲线长度不足，则为增加开车人员的心理负担，必须快速转方向盘，这种情况在速度极高的高速公路内行驶，将大大增加其行车危险性。如缓和曲线长度较短，那么离心加速度变化率比则具有较小的数值，此时乘客将感觉不适。当道路转角很小时，相比其具体情况，曲线长度则有所不足，往往会出现错觉，如曲线不足。基于此，必须确保平曲线长度充足。为达到行车安全性有效提升的目的，应进行平曲线最小长度的确定，且对以下内容进行思考，如开车人员在方向盘操作过程中无压力，需遵循6s通过时间进行平曲线最小长度的判定，如100h/km为其设计车速，则1km为平曲线长度，0.2km则为其最小值。在判定小偏角平曲线长度过程中，路线转角不大于7度的角则被称为小偏角，如转角与7°等同的情况下，也可按照6s设置平曲线，如转角小于7°，曲线长度增加，则其路线转角将会降低，两者之间为反比关系，当转角低于2°，可按照2°进行路线转角设置及准确计算。

2）在公路线形连续性设计中应遵循以下原则，首先视觉连续性，对驾驶员视线起到自然引导作用，应防止不判断失误线形的出现，这也是公路线形连续性设计衡量的基础；其次，运行速度的连续性，公路空间线形的主要组成部分为平面相邻线形要素、纵断面相邻线形要素与平纵组合相邻线形要素等。确保运行速度连续性是防止汽车运行速度出现突变的主要因素，更能提高汽车行驶的平顺性、连续性与安全性；最后，加速度连续性，有平、纵出现的加速度变化不能过大与过快，进而对汽车行驶的舒适度、连续性及安全性造成极大的影响。

为达到公路线形合理化、准确化，需进行线性设计体系的不断完善，且对其设计重点进行充分了解，只有这样才能将其功能全部展现出来，才能达到工程质量全面提升的目的。在运行速度原理基础上，要求公路线形连续性设计必须与设计标准相符，严格遵循施工现场的实际情况及施工条件，准确判定其各项技术指标，确保其具有合理性、经济性。于此同时，通过运行速度预测模型的应用，准确预测公路沿线运行速度，且及时做好调整、修正工作，最终判定合理的运行速度，只有这样才能确保公路线形具有良好的连续性。

4.结论

综上所述，随着国内交通量的不断加大，要求施工企业必须充分结合施工现场的具体情况，确保线形设计的合理性、可行性，只有这样才能确保工程建设质量，才能最大限度地提升行车的安全。基于运行速度原则，我们必须加大线形设计力度。确保其设计具有准确性，为此，必须选用运行速度对公路线形的可行性进行研究。