宁武高速武夷山至武夷山北限速方案研究

2019-09-10张振锋郑建荣王淑妹

赤峰学院学报·自然科学版 2019年12期

张振锋郑建荣王淑妹

摘要：针对宁武高速公路武夷山互通至武夷山北互通路段限速标志和运行现状，应用《福建省高速公路限速标志设置技术指南》中高速公路一般限速实施步骤和方法，结合宁武高速公路的设计技术指标、桥梁、互通、隧道等分布情况，在对设计速度、运行速度及路侧干扰与环境等因素综合论证的基础上，提出了分路段、分车型、局部可变限速和全线限速相结合的限速方案，以期提高宁武高速的通行效率.

关键词：高速公路;运行速度;可变限速;限速标志;保障措施

中图分类号：U412 文献标识码：A 文章编号：1673-260X（2019）12-0085-05

1 工程概况

为方便群众出行，宁武高速公路武夷山互通至武夷山北互通路段拟建武夷山北城互通立交工程，考虑到新增互通建成后会对高速公路主线运行造成影响，结合福建省高速公路限速标志设计与改造的工作要求，现对该路段进行限速方案研究论证，论证路段主线范围为K263+400-K278+550，全长约为15.15km，设计速度为80km/h，双向四车道，路基宽度24.5m.拟建的武夷山北城互通形式为A型单喇叭A匝道下穿主线，其中已实施的主线桥已按照预留的互通形式进行加宽，预留互通对应主线范围为K272+000-K272+990，主线长0.99km.

2 现状限速方案

拟建的武夷山北城互通所处宁武高速原路段（K272+000-K272+990）位于一般路段，采用分车型限速方式，7座及以下小客车限速100km/h;其他车型限速80km/h.与武夷山北城互通相接的段落（K263+400-K272+000、K272+990-K278+550）一般路段也采用分车型限速方式，7座及以下小客车限速100km/h;其他车型限速80km/h，特殊路段采用单一限速80km/h（限速车型分为两类：第一类为7座及以下小型载客汽车及微型载客汽车，简称7座及以下小客车;第二类为7座以上小型载客汽车、中大型载客汽车和载货汽车，统称其他车型）.

3 基于运行速度的限速方案分析

3.1 限速实施步骤和方法

高速公路主线限速实施方案论证过程如图1所示.

可以看出，一个完整的限速方案应该包括划分限速路段、确定限速值和限速方式、制定限速标志及其他综合保障措施设置方案等内容.

3.2 基本限速值

国内大多数学者普遍认为设计速度作为限速值问题较大，不能正确反映驾驶人员实际行驶速度，而以运行速度作为道路初始限速值则更加合理[4-7].同时结合《福建省高速公路限速标志设置技术指南》（以下简称《指南》）要求，高速公路上7座及以下小客车基本限速值应综合考虑法律法规、设计速度、运行速度、限速路段划分等因素综合论证确定;其他车型在设计速度80km/h的四车道高速公路基本限速值宜取80km/h.

所以，本文首先基于运行速度分析来初定基本限速值，然后经过综合性核查与论证后，确定特定限速值.

3.2.1 运行速度分析

按照指南要求，已运营高速公路应分别进行理论计算和实测运行速度，两种运行速度相互结合参照，进行综合论证.

1.预测运行速度

依据《公路项目安全性评价规范（JTGB05- 2015）》[5]附录B中运行速度计算方法，对研究路段的运行车速分车型、分方向进行预测计算（左线，武夷山往宁德方向;右线，宁德往武夷山方向，下同），计算结果为：

1）左线：小型车预测运行速度为104km/h，大型车预测运行速度为74km/h.

2）右线：小型车预测运行速度为100km/h，大型車预测运行速度为72km/h.

2.实测运行速度

运行速度的实测采用地点测速方式，选用雷达测速仪进行测速.观测路段为武夷山互通至武夷山北互通之间主线断面，在天气良好、路面干燥的环境条件下进行数据采集.本次实测的运行车速数据，共计样本量357辆，其中小车206辆，大车151辆，符合最小样本量要求.

采用累积分布曲线分析v85车速.经过统计，小型车和大型车频数曲线及累计频率曲线见图2.

根据插值法得到最终数据分析结果，小型车v85车速为111km/h，大型车v85车速为73km/h.综合理论计算及实测运行速度进行综合论证，得到运行车速最终值，用于运行速度协调性的分析.

1）左线：小型车平均运行速度为108km/h，大型车平均运行速度为74km/h.

2）右线：小型车平均运行速度为106km/h，大型车平均运行速度为73km/h.

3.相邻路段运行速度协调性

《公路项目安全性评价规范（JTGB05-2015）》[8]规定相邻路段协调性评价指标为相邻路段运行速度的差值|？驻v85|和运行速度梯度的绝对值|？驻Iv|：|？驻v85|<10km/h且|？驻Iv|≤10km/（h·m），运行速度协调性好;10km/h<|？驻v85|<20km/h且|？驻Iv|≤10km/（h·m），运行速度协调性较好，相邻路段为减速时，宜对相邻路段平纵面设计进行优化，或采取安全改善措施;|？驻v85|≥20km/h或|？驻Iv|>10km/（h·m），运行速度协调性不良，相邻路段为减速时，应调整相邻路段平纵面设计，当调整设计困难时，应采取安全改善措施.

经过对本路段运行速度分析，相邻路段小型车运行速度协调性均好，仅存在1处小型车运行速度协调性不良的路段|？驻v85|≥20km/h，即左线ZK278+ 550-ZK276+948.

4.设计速度与运行速度协调性

设计速度与运行速度协调性评价是针对同一路段的设计速度与运行速度的差值进行评价.本路段小型车运行速度基本分布在95km/h至108km/h之间，近60%的路段运行速度与设计速度之差大于20km/h，设计速度与运行速度协调性不良.大型车的运行速度大部分均小于设计速度，设计速度与运行速度协调性好.

3.2.2 划分一般路段

2016-2018年宁武高速（研究路段）近三年共发生简易事故22起.事故形态主要有撞固定物、碰撞运动车辆、侧翻、碰撞静止车辆等.发生直接财产损失事故7起，最高金额10000元，所有事故均无人员受伤，事故程度较轻.

根据福建省相关规定的事故多发路段排查标准，将宁武高速事故数进行每500m空间累计核查.核查结果表明，该段事故数远低于事故多发路段的排查值，不属于事故多发路段.

同时根据《指南》要求，并结合本项目沿线地形特点、线性指标和路侧环境的整体情况，将全线K263+400—K278+550作为一个一般路段.

3.2.3 初定基本限速值

按照设计速度与运行速度协调性的原则，运行速度要与设计速度相符，即差值不能超过20km/h，若超过20km/h需要调整设计指标，以达到满足要求为止或进行合理限速.本路段设计速度为80km/h，但小型车运行速度右线平均为106km/h，左线平均为108km/h，运行速度与设计速度差值超过20km/h，协调性不良.

路段可采用限速措施来消除运行速度协调性不良问题，以确保安全行车.因此根据《指南》要求，本路段7座及以下小客车初定基本限速值取100km/h，其他车型按80km/h限速.

3.3 特定限速值

在一般路段内，受公路几何线形、构造物、路面性能、路侧环境、交通事故等制约，需要设置低于基本限速值的局部受限路段，称为特殊路段.特殊路段的最高（最低）限速值，称为特定限速值.

3.3.1 综合性核查与论证

因为研究路段的设计速度为80km/h，故以80km/h和100km/h为核查设计标准.从平面、纵断面、视距、隧道、桥梁、不良天气、互通及交通安全设施等几个方面对初定基本限速值的安全性进行核查，并根据核查不满足的路段，筛选局部受限路段.并结合路段的设计速度、运行速度、交通事故、路侧安全条件和环境因素等综合论证并确定特定限速值.

1.路线指标核查

1）平面线形指标

平曲线半径、速度、横向力系数与超高值四者之间的关系公式如下.

在初定基本限速值条件下，根据平曲线半径、超高值.可根据公式（1）计算横向力系数μ，以评价路段行车安全性.而且计算横向力系数μ应不大于0.15，以保证行车安全性和舒适性.经计算，研究路段范围（YK263+480—YK279+001）圆曲线半径均满足80km/h和100km/h核查设计标准的要求.

2）纵断面线形指标

（1）纵坡

《公路路线设计规范（JTG D20-2017）》[9]中规定：设计速度为80km/h的公路，最大纵坡为5%;设计速度为100km/h的公路，最大纵坡为4%.本路段最大纵坡为3.2%，满足核查80km/h和100km/h核查设计标准的要求.且无连续长下坡路段.

（2）竖曲线

①竖曲线最小半径

根据《公路工程技术标准（JTG B01-2014）》[10]要求，竖曲线最小半径是以停车视距为控制，如果在小半径竖曲线路段，行驶速度超过一定限度，则不能保证停车视距要求.

本路段凹形竖曲线最小半径为12000m，凸形竖曲线最小半径为10000m，均能满足80km/h和100km/h核查设计标准的要求.

②竖曲线长度

本路段豎曲线长度最小值为98m，也满足80km/h和100km/h核查设计标准的要求.

3）视距

停车视距是汽车以特定速度行驶时，普通驾驶员在同一车道上从发现障碍物到能做出反应并安全停车所需的最短距离.停车视距公式如下.

（1）路侧视距核查

在80km/h和100km/h核查设计标准下，经计算满足路侧视距的平曲线半径为186m和394m，本路段平曲线最小半径为800m.因此，全线路侧视距均满足80km/h和100km/h核查设计标准下的小客车视距要求.

（2）中央分隔带视距核查

在80km/h和100km/h核查设计标准下，小客车相应的停车视距分别为110m和160m，依据公式（2）（3），可反算出80km/h和100km/h核查设计标准下满足视距要求的曲线半径分别为575m和1217m.按左、右线合计统计，中央分隔带视距均满足80km/h核查设计标准下满足视距要求，不满足100km/h核查设计标准要求的路段为11处，对该路段采用增设纵向减速标线措施，以保证行车安全[11，12].

2.隧道路段核查

全线路段共有2座隧道，石泉寺隧道和伞街隧道.两隧道间距5263m，小于6s设计速度的行程长度，故该路段不存在隧道群.

隧道视距方面，石泉寺隧道位于直线段，均能满足80km/h和100km/h核查设计标准下的小客车视距要求.伞街隧道左线与右线均满足80km/h核查设计标准下的小客车视距要求，不满足100km/h核查设计标准下的小客车视距要求，

隧道线形方面，石泉寺隧道及伞街隧道洞口内外侧各3s设计行程长度范围的平面线形、纵面线形保持一致，隧道内纵坡满足规范要求.

隧道照明方面，路段沿线隧道照明满足80km/h的核查设计标准的要求，不满足100km/h核查设计标准时的要求.

3.桥梁路段核查

路段全线共有12座桥梁，右线6座，分别是下东埠大桥、药材村大桥、横山头大桥、溪东1#大桥、佛岭大桥、伞街大桥;左线6座，分别是溪东1#大桥、溪东2#大桥、北溪大桥、佛岭大桥、伞街大桥、四渡大桥.不存在跨海、水源保护地、横风区域等特殊管理需求的大桥、特大桥.

4.不良天气路段核查

研究路段年均发生三次以上团雾的地方共有2处，右线范围YK265+000—YK267+000，左线范围ZK265+000—ZK267+000，多发于1月、2月、11月以及12月，多发时段早05：30-9：00，晚23：00-02：00，年均发生次数6次.

5.互通及服务设施核查

路段全线共设置有3处互通，分别为武夷山互通（已建）、武夷山北城互通（拟建）、武夷山北互通（已建），未设置服务区.拟建的武夷山北城互通与武夷山互通相距8.6km，与武夷山北互通相距5.56 km.按照《公路路线设计规范（JTG D20-2017）》[6]中规定：“相邻互通式立体交叉的最小间距不宜小于4km”，因此，两相邻互通的间距均基本满足规范要求.

互通主线线形方面，拟建的武夷山北城互通范围内主线线形最小圆曲线半径不满足100km/h核查设计标准的规范要求（桩号为K271+784—K272+295）;凸形最小竖曲线半径、凹形最小竖曲线半径以及最大纵坡均满足80km/h和100km/h核查设计标准的规范要求.

互通变速车道及渐变段长度方面，武夷山北城互通右线入口满足核查设计标准80km/h和100km/h的规范要求，左线入口满足核查设计标准80km/h时的规范要求，其余不满足规范要求.建议调整项目施工图中对应变速车道及渐变段的长度.

识别视距方面，武夷山北城互通立交识别视距大于230m，满足核查设计标准80km/h和100km/h时的规范要求.

6.安全设施核查

交通安全设施包括护栏、交通标志、标线、防眩设施、轮廓标等，宁武高速公路上标线，防眩设施、轮廓标等安全设施设计基本上采用统一的标准.

研究路段主线范围内交通标志版面的设计基本符合核查设计标准为80km/h和100km/h时的规范要求;警告标志前置距离均符合核查设计标准80km/h时的规范要求，基本符合核查设计标准100km/h时的规范要求.护栏防撞等级的设置符合核查设计标准为100km/h时的规范要求.

3.3.2 确定特殊路段

根据预测运行速度、实测运行速度、设计指标、桥隧、不良天气、安全设施等内容的核查结果综合确定特殊路段.全线特殊路段按右线、左线进行统计.

1）以80km/h为核查设计标准时，不满足的路段划分：

（1）右线：桩号YK265+000—YK267+000，长度2000m，年均三次以上团雾;

（2）左线：桩号ZK265+000—ZK267+000，长度2000m，年均三次以上团雾.

2）以100km/h为核查设计标准时，不满足的路段划分：

（1）右线：中央分隔带视距不足有，桩号YK 264+095—YK267+591、YK266+998—YK267+858、YK270+054—YK271+082、YK271+604—YK272+ 476、YK273+155—YK273+792、YK275+487—YK275 +930;石泉寺隧道YK268+489—YK268+893;伞街隧道YK274+128—YK275+540;发生团雾同上.

（2）左线：中央分隔带视距不足有，桩号ZK 263+480—ZK264+095、ZK264+591—ZK265+520、ZK272+476—ZK273+155、ZK273+792—ZK274+741、ZK276+176—ZK276+948;石泉寺隧道ZK268+475 —ZK268+885;傘街隧道ZK274+176—ZK275+530;发生团雾同上.

3.3.3 确定特定限速值

1）以80km/h为核查设计标准.

特殊路段平纵横指标均满足80km/h为核查设计标准的要求.因此，特殊路段采用可变限速值来满足特殊路段小客车安全运行的最低要求，并根据团雾发生时间以及道路能见度，按照《道路交通安全法》要求，随时改变显示限速值.

2）以100km/h为核查设计标准.

路线上隧道照明不满足100km/h核查标准的要求，且存在中央分隔带视距不足路段及年均发生三次以上团雾的路段，结合现状限速方案，原则上拟建的武夷山北城互通未对本路段平纵横线形进行改变.因此，建议团雾路段采用可变限速，非团雾路段维持原限速方案.

但考虑到一般路段限制速度较设计速度有所提升，同时结合路侧危险度和环境因素，为降低风险，对一般路段采用安全保障提升措施.

①所有非隧道群隧道前设置隧道路段减速行驶标志，以保证小客车视距和照明要求;

②对于最高限速值为100km/h路段，但中央分隔带视距不足100km/h路段，设置纵向减速标线和“前方弯道减速行驶”标志.

综上，特殊路段2处，长度为4km，占全线长度的13.2%，采用可变限速;其余路段采用分车型限速方式，7座及以下小客车限速100km/h，其他车型限速80km/h.

3.4 限速方式与限速标志

3.4.1 限速方式1

分车型限速方式，7座及以下小客车限速100km/h，其他车型限速80km/h，限速标志版面如图3所示.

3.4.2 限速方式2

全线有2处团雾路段，采用LED可变限速方式.当没有团雾发生时，按限速方式1限速;当有团雾发生时，根据能见度情况及时调整限速值，同步提醒驾驶员行车速度.LED可变限速标志版面和设置形式依据《高速公路LED可变限速标志（GB 23826-2009）》规定采用.并在团雾覆盖路段增设“注意团雾”警告标志.

3.5 限速方案

全线路段K263+400—K278+550，采用限速方式1;特殊路段K265+000—K267+000，年均发生三次以上团雾，占路段全长的13.2%，采用限速方式2.同时，在互通出口前适当位置设置“出高速减速行驶”告示标志.详细限速实施方案见附图1.

4 结语

本文对宁武高速公路武夷山互通至武夷山北互通路段进行了限速方案的研究，首先对研究路段进行了运行速度分析，通过运行速度预测和运行速度实测车速，评价了相邻路段运行速度协调性和同一路段的设计速度与运行速度的协调性，划分了一般路段，最终得出基本限速值;然后，经过综合性核查与论证，确定了特殊路段和特定限速值;最后，在上述分析的基礎上提出了全线分车型限速和特殊路段可变限速相结合的限速方案.与既有限速方案相比，在确保车辆安全行驶的同时，提高了宁武高速的通行效率.

提出的限速方案主要针对7座及以下小客车制定，所以本限速方案实施一年内需对限速方案的实际效果进行评估，以确定是否需要对限速方案进行调整、优化.

参考文献：

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