公路路线设计中运行速度应用

郝鹏炜 武颖颖

摘 要：公路路线设计会影响到公路的安全运行，在公路路线设计要结合车辆运行规律，确保公路线路设计的科学性和合理性，为公路工程的高质量建设奠定基础。

关键词：公路;路线设计;运行速度

中图分类号：U412.3 文献标识码：A

0 引言

公路交通安全事故的发生与驾驶员行为、车辆状况、道路条件、气候环境等多个因素有关。目前我国公路设计普遍采用设计速度法，经过国内外诸多实践证明，设计速度法不能够保证设计指标之间的协调性、连续性等要求。目前国际上普遍采用运行速度法进行检验设计。采用动态的运行速度进行公路线形设计，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。

1 运行速度概念的引入

速度是公路路線设计中的关键性指标参数，其他指标如车道宽、超高、路肩宽、竖曲线半径、坡长、纵坡、视距、中间带等都应根据速度确定，速度指标设计的合理与否直接影响公路运行效率和安全。当前，国内公路路线设计以设计速度为依据，局部引入运行速度设计理念，确定好公路等级、功能后，以恒定的设计速度为基础性控制指标，根据现行技术标准进行路段几何线形指标取值的确定。基于设计速度的公路路线设计方法简单易掌握，但是设计速度仅针对最低指标进行控制，设计者在具体设计过程中机械套用规范指标的现象普遍存在，忽视公路路线线形的均衡性及其与驾驶行为的一致性，导致车辆实际行驶速度和设计速度难以匹配，并与动态驾驶过程存在较大偏差，也成为交通事故的一个诱因。

2 行车速度影响因素分析

车辆的行驶速度是经常变化的，它与路况、天气情况以及司机驾驶技术有关，公路的设计时速是公路的一种安全时速，由于车辆行驶是随时变化的，因此车速一定要小于安全时速，公路设计一般只会考虑到最佳的时速，对于超过标准时速的危险时速都没有深入研究。司机在行驶时在车少天气好的情况下，可能会超过设计时速，因此对于超过设计时速的危险时速也要有一个上限标准，否则一旦汽车行驶速度超过限制就会发生危险。实践表明，公路要有合理的弯道，不能设计成长直线，否则驾驶员会因为视觉和心理的原因产生视觉疲劳。为了使驾驶员不发生视觉疲劳，公路两旁要有树木绿植，通过雷达测速绘制的图表可以看到驾驶员在公路上的行驶规律，找到这些规律就可以有针对性地进行公路设计，保证人车的安全。采用雷达测速后对车速的分布特征进行统计分析，分布特征可反映特定位置的交通安全性能。

3 公路路线设计安全性评价

（1）驾驶符合度评价标准。公路典型路段相对多样，不同的地形与区域涉及平直段、纵坡段、平曲段和弯坡组合段。分析现场跟车试验中驾驶员的变化，可以得出不同的路段上工作符合的变化规律。当驾驶人员处在高风险的路段中时，说明了驾驶员工作符合处于高风险值，这种情况下需要调整该路段的设计或者作出合适的风险措施。另外，当驾驶人员在安全路段进行行驶的过程中，他们身体上显示出的舒适度会较高，设计出的路线则可以维持原样。当然，在对公路的安全性设计进行评价的过程中，还要参考各类数据和比值，最大限度的提高驾驶的安全性。

（2）设计符合性测评。可行性标准是确保公路路线设计安全性的主要依照，对规范加以严格的遵守，准确评价各类指标，并对不符合标准的技术及时做出修改，甚至可以借助强制性指标严格控制数据，将范围规定在合理的部分。但是对于曲线间的直线长度这样的数据，则必须给予它适当的宽松感，对指标和数值的控制要具备灵活性，不要盲目的追求高指标，强调适度性原则。具体规范中要包括明确细则，突出满足线路设计必须满足的开车速度、平纵指标等等，注重弯道线路的设计施工，以符合规定的方式设施检查，控制好线路的设计情况。

4 公路路线设计中运行速度应用

（1）明确公路路线设计中运行速度的方法。检验目前的公路路线设计是否达到科学性与合理性的标准，首先应该确定计算运行速度的主要方法。我国已经于十几年前颁布和实施了公路运行速度设计方案和标准，然后确定了具体的评价工作体系，作为公路路线设计运行速度的依据，为各项工作的开展提供良好的基础支持。一般来说，公路路线运行速度在确定中，应该利用实测或者通过模型计算的方式来确定，而线路的设计环节，需要通过计算模型的方式来做好测算处理。当前最为主要的计算方法就是按照当前我国所发布的相关技术和标准来进行，也可以参考国外企业中所设定的运算方式来进行确定。对于运行速度的确定过程中，合理的进行速度的测算和分析，要做好公路路线分段的研究和控制，要结合具体的曲线半径、纵坡坡度数据等因素，实现多种线形的合理的分配与控制，使得各个段落的起止点都实现速度的合理测算，保证各项数据都达到准确性的标准。

（2）运行速度对设计速度的合理性验算。公路工程项目的运行线路在运行速度的合理确定之后，还要结合具体的运行速度来实现设计速度的合理验算和分析，主要标准如下所示：利用运行速度与设计素质所存在的差异来实现必要的评价，如果运行速度与设计速度差值为10 km/h～20 km/h，就表示这种设计速度差值比较大，要再次进行设计以达到合理性的要求。从上述差值验算方面进行分析，结合具体的公路路线设计中的运行速度来实现设计素质的调整和改进。结合上述标注和要求，可以检测确定公路路线设计的水平，保证运行速度设计达到科学性与合理性的要求，实现设计速度的改进和调整，最终确保其处于合理的范围内，公路的运行安全性、稳定性也可以得到提升。

（3）运行速度的获取方法。1）定义法。运行速度是行驶速度累计分布曲线上85%分位值的速度，根据此定义，在所测路段关键节点处设置录像设备或者雷达测速仪器，分析数据后可以得到该路段的行驶速度分布曲线，寻找85%分位值的速度即为运行速度。2）基于车辆的运行速度模型法。该方法通过对车辆运行状态的模拟，利用车辆系统动力学、运动学以及汽车安全运行情况，推导车辆运行速度的预测模型。3）实时数据回归模型法。一般认为，运行速度受、驾驶员、车辆、公路线形和周围环境的影响，其中公路线形对运行速度的影响最大。在运行速度回归模拟中，只考虑公路线形的影响。首先分析会对车辆运行速度造成影响的路线设计参数，从而建立路线关键点的运行速度与设计参数的影响方程。然后在路线关键点设置测速设备，获取车辆的实际速度。最后利用实际数据进行回归分析，从而得到运行速度的回归模型。

（4）基于运行速度的公路线形设计。通过运行速度的预测方法，在以设计速度为主要路线设计控制因素基础上，特殊路段通过运行速度修正可有效改善部分路段设计速度不适应情况。按照划分路段方式和地形特征，以纵坡3%和曲线半径600 m为界限进行路段划分，然后可进行各路段运行速度预测。运行速度预测按照确定期望车速、确定初始运行速度、预测特征点速度、绘制速度断面图等步骤进行。为保证线形的连续性，需要对运行速度进行调整，按正向和反向分别逐一检查，需要对出现的行车不安全点、线形不理想点进行调整，不安全点运行速度突变过大，容易造成行车中制动减速不及，线形不理想点指相邻线形单元间运行速度差大于10 km/h至小于控制标准的地点，容易引发个别交通事故。在运行速度调整时，可考虑单元路段出入口的地形条件分别提高和降低运行速度以满足连续性要求。

（5）基于运行速度的公路线形安全设计。公路交通安全会受到公路线形设计的影响，公路设计好坏的评判标准是公路的安全性。公路线形设计要根据行车的速度来确定。对公路线形造成影响的因素有很多，这些影响因素都有内在的联系。为了对公路进行线形设计，要建立一个综合的评价体系。要从对行车安全影响最大的因素开始研究，要对每个影响交通安全的因素都建立模型，对交通安全影响因素进行比较，所以线形安全系统设计是个综合全面的公路质量研究体系，这套公路安全研究系统要对线形设计中所有影响因素都进行细致的考虑，要通过对每个指标的评定，然后对公路线形单元的设计进行总体分析。

（6）平曲线半径设计。汽车在转弯时会受到离心力的作用，离心力与行驶速度成正相关，与平曲线半径成反比。当离心力与摩擦力、汽车重力分力受力平衡时，汽车可以安全转弯。当轮胎与路面确定、超高固定的情况下，摩擦力与重力分力保持不变，为保证汽车行驶的安全性，应根据汽车行驶速度来规定平曲线半径。小客车的运行速度要比设计速度大0 km/h～20 km/h，按照设计速度设计的平曲线半径可能并不适用于实际的汽车运行速度，存在安全隐患。因此，在平曲线设计时必须进行运行速度检验。根据汽车转弯的舒适度的不同，平曲线半径又分为“极限最小半径”和“一般最小半径”两种。平曲线半径越小，驾驶员转弯时的舒适度越差，越容易发生交通事故。在山区高速公路线型设计中，由于运行速度与设计速度不符，应严格限制“极限最小半径”的使用。

5 结语

在公路线形设计中要研究车辆运行速度，符合真正的驾驶体验，才真正达到线形设计实用性目的。地形地貌会给道路线形设计造成一定影响，在掌握大量真实数据的情况下，要对车辆行驶速度进行测试，但是通过与设计速度方法相协调、弥补，可有效增加线形在速度突变点的适应性，提高驾驶舒适性和安全度，能保证公路的安全运行。

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