呂學(xué)彪，司選舟，劉向陽，馬海峰

（1.中交第一公路勘察設(shè)計研究院有限公司，陜西西安 710075；2.上海市政工程設(shè)計研究總院（集團）有限公司，上海200092）

0 引言

在我國，對于一條公路項目，設(shè)計速度一經(jīng)選定，所有相關(guān)要素如：視距、超高、縱坡、豎曲線半徑等指標(biāo)均需要與其匹配，現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)只規(guī)定這些指標(biāo)的最小值，而對于其最大值一般沒有限制，常常會造成指標(biāo)選取跨度大。由于駕駛員在公路上行駛時總是傾向于采用較高的速度，過大的指標(biāo)差異往往會導(dǎo)致實際運行速度差，以及實際運行速度與設(shè)計速度之間的速度差過大，這些均可能成為行車安全的隱患。雙車道公路的幾何設(shè)計常受地形、造價的影響，在條件允許的路段幾何指標(biāo)一般很高，條件限制的路段幾何指標(biāo)往往較低，甚至采用極小值，因此公路幾何設(shè)計指標(biāo)不連續(xù)的現(xiàn)象在雙車道公路上表現(xiàn)尤為突出，常常造成交通安全事故的發(fā)生。

國內(nèi)外相關(guān)研究表明：運行速度可以有效地解決這一問題。運行速度是公路安全評價的一個重要指標(biāo)，是指在干凈、潮濕條件下，85%的駕駛員行車不會超過的速度，即特定路段上第85個百分位上的車速。與計算設(shè)計速度相比，應(yīng)用運行速度研究公路的線形和安全問題有以下優(yōu)點：一是運行速度是根據(jù)實際速度確定的，用以進行公路路線的檢驗，更多地考慮了人、車、路的關(guān)系及相互之間的協(xié)調(diào)性，可以為有效地解決路線設(shè)計指標(biāo)與實際運行速度線形指標(biāo)脫節(jié)的問題提供依據(jù)。二是運行速度考慮各種影響因素，如道路線形、駕駛員、汽車、路側(cè)和環(huán)境等因素，從而更加科學(xué)可靠。因此，以運行速度作為評價指標(biāo)，不僅能夠有效地檢驗路線所有相關(guān)要素如平縱曲線半徑、縱坡、超高、視距等指標(biāo)是否合理搭配；也可以檢驗公路線形的連續(xù)性和協(xié)調(diào)性，改善相鄰路段幾何設(shè)計指標(biāo)的連續(xù)性。

1 雙車道公路運行速度測算現(xiàn)狀及改進流程

在我國對于運行速度的研究已有數(shù)十年的歷史，但大多集中在高速公路，對于雙車道公路運行速度的研究起步較晚。目前具有代表性的測算方法有：修正后的澳大利亞計算方法[3]和回歸公式法[5]，但這兩種方法在雙車道公路運行速度測算過程中都存在一定的問題，主要表現(xiàn)在：

（1）修正后的澳大利亞計算方法具有很強的操作性和權(quán)威性，能夠有效地完成運行速度的測算，但是其僅考慮了幾何線形的影響，是車輛“自由流”狀態(tài)下的運行速度，沒有反應(yīng)我國二、三級公路路側(cè)干擾等因素。而該方法可用來計算雙車道自由流速度。

（2）文獻[5]中論述的與幾何線形相關(guān)的計算公式操作性和關(guān)聯(lián)性不強，如：同一路段根據(jù)橫斷面影響和平縱影響會分別得到兩個不同的運行速度，彎坡組合公式存在計算錯誤等，但是其對于雙車道公路路側(cè)影響考慮較為全面，通過大量實驗分析研究總結(jié)量化了雙車道公路中公路功能、橫向干擾、出入口間距對運行速度的影響，并提供較為詳細的公式，可作為雙車道公路路側(cè)環(huán)境干擾對運行速度修正的計算。

因此，本文擬將運行速度的測算過程分為兩大步驟：首先測算無干擾情況下（僅受幾何線形影響）的自由流速度；然后考慮各項干擾因素對自由流速度進行修正。自由流速度的測算采用修正后的澳大利亞計算方法[3]，然后依據(jù)文獻[5]的研究成果對公路功能、橫向干擾、出入口間距等因素的影響進行修正，從而快速得到能夠準(zhǔn)確反映我國公路真實的行駛速度。其測算流程如圖1所示。

圖1 雙車道公路運行速度計算流程圖

2 雙車道公路運行速度測算

為了便于說明運行速度的測算過程，在此以宜安二級公路K25+295.436-K27+385.026段（正向）的小客車運行速度測算為例（見圖2）。

圖2 示例路段平縱面縮圖

2.1 路段單元劃分

依據(jù)文獻[3]提及的分段原則，對于相近路段單元進行歸并，可將K25+295.436～K27+385.026劃分為5段：其中K25+295.436～K25+444.486為直線段 ；K25+444.486～K26+540.220 曲 線 半 徑 均 在160～260 m之間，則四小段可劃分為一段，曲線計算半徑為 210 m；K26+540.220～K26+656.347 為直線段；K26+656.347～K27+001.111為曲線段，計算半徑為 260 m；K27+001.111～K27+385.026 為直線段。分段如表1所列。

2.2 自由流狀態(tài)速度測算

首先確定初始速度V0，并依據(jù)路段單元類型從，確定初始速度V85測算結(jié)果，見圖3或圖4所示，并查表計算出相應(yīng)的節(jié)點速度。

除了考慮上述的平曲線因素，還應(yīng)考慮縱斷面因素?？v斷面對運行速度的修正依據(jù)文獻[3]的修正原則：

表1 路段單元劃分表

圖3 直線段小客車的運行速度圖[3]

圖4 曲線段小客車的運行速度圖[3]

（1）縱坡坡度不小于3%時，且縱坡長度（連續(xù)上坡、下坡）大于2 km，運行速度±5 km/h；

（2）縱坡坡度不小于4%時，運行速度±5 km/h；

（3）其他情況下，運行速度不變。

示例路段各節(jié)點運行速度計算結(jié)果如表2所列。

表2 自由流狀態(tài)下各節(jié)點運行速度一覽表

2.3 公路功能及路側(cè)等因素的修正

2.3.1公路功能對運行速度的修正

文獻[5]中指出：從干線公路到集散公路再到地方公路，自由流速度是呈下降的趨勢，其下降級差為5 km/h。從該示例路段的地理位置和重要性上看，宜將此公路按集散公路考慮，即公路功能對運行速度的修正值為-5 km/h。

2.3.2橫向干擾對運行速度的影響

橫向干擾主要是指路肩（或輔路）交通（包括行人、自行車等非機動車和機動車輛出入主線）對主線機動車交通流的干擾程度。為了量化橫向干擾，文獻[5]將橫向干擾分為五個等級。各分項影響因素分級標(biāo)準(zhǔn)見表3所列。

表3 各類橫向干擾因素分級一覽表[5]

根據(jù)各影響因素的權(quán)重與級別，按下式計算得到路側(cè)干擾因素級別變量值（FRIC）：

根據(jù)FRIC計算結(jié)果，查表4即可得到橫向干擾的修正值。

表4 橫向干擾強度影響修正值一覽表[5]

示例路段摩托車在公路兩側(cè)每200 m范圍內(nèi)出現(xiàn)的干擾事件次數(shù)約為7次，拖拉機的干擾事件次數(shù)約為3次，支路車輛的干擾事件次數(shù)約為1次，路側(cè)停車的干擾事件次數(shù)約為3次，非機動車的干擾事件次數(shù)約為60次，行人的干擾事件次數(shù)約為14次。則該示例路段路側(cè)干擾因素級別值為：

故該示例路段橫向干擾強度為2級，則對運行速度的修正值為-5 km/h。

2.3.3出入口間距對運行速度的修正

出入口是雙車道公路的重要組成部分，對于運行速度的影響不可忽視，文獻[5]提出了依據(jù)入口密度或間距對運行速度進行修正，其出入口間距與運行速度修正關(guān)系見表5所列。

示例路段平面交叉共6處，其中與等級路交叉2處，與等外鄉(xiāng)村道路交叉4處，平均3.1個/km，即出入口間距0.302 km，查表5得此項對運行速度的修正值為-6.0 km/h。

表5 出入口間距與速度修正值一覽表[5]

通過上述三項因素對自由流運行速度的修正即可得到各節(jié)點的運行速度，見表6所列。

表6 自由流狀態(tài)下各節(jié)點修正后運行速度一覽表

3 工程實例驗證與應(yīng)用

宜春至安福二級公路全長41.822 km，按照部頒《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTG B01－2003)二級公路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，設(shè)計速度60 km/h，采用對向雙車道，路基寬度分別為12 m和10 m設(shè)計。全線受地形影響較大，部分路段幾何指標(biāo)較小，是典型的山區(qū)雙車道公路。依據(jù)上述流程對宜安二級公路進行了全線運行速度的測算，并利用計算機技術(shù)將其繪制成運行速度圖，見圖5所示。

3.1 實地驗證

為了驗證該方法的適用性和準(zhǔn)確程度，于2009年6月份對宜安二級公路進行了實地速度觀測（見圖6）。經(jīng)驗證發(fā)現(xiàn)實測速度與運行速度分析結(jié)果基本一致，可以作為安全評價的主要指標(biāo)。

圖5 運行速度成果圖

圖6 實地速度觀測實景

3.2 工程應(yīng)用

通過對宜安二級公路運行速度協(xié)調(diào)性、運行速度與設(shè)計速度一致性的分析，發(fā)現(xiàn)該公路運行速度協(xié)調(diào)性較好，幾何設(shè)計指標(biāo)采用協(xié)調(diào)連續(xù)，過渡適宜，但大部分路段運行速度偏高，運行速度與設(shè)計速度差較大，尤其是存在部分路段視距不滿足運行速度要求，存在較大安全隱患。根據(jù)分析結(jié)果，筆者對宜安二級公路交通安全實施提出優(yōu)化方案，新增提示警告標(biāo)志、輪廓標(biāo)燈設(shè)施49處（見圖7、圖8），對路面標(biāo)線的布設(shè)進行了全面改進，通車一年多來，安全效果明顯，管養(yǎng)各方反映良好。

圖7 K16+500輪廓標(biāo)志與標(biāo)線實景

圖8 K20+600輪廓標(biāo)志與標(biāo)線實景

4 結(jié)語

本文在總結(jié)國內(nèi)運行速度研究成果的基礎(chǔ)上，提出了雙車道公路運行速度的測算方法。通過宜安二級公路項目的應(yīng)用與驗證，發(fā)現(xiàn)該方法操作簡便，計算結(jié)果具有較高的參考價值，可在一般雙車道公路安全性評價中進一步應(yīng)用。

[1]JTG B01—2003，公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2]JTG-D20-2006，公路路線設(shè)計規(guī)范[S].

[3]JTG/T B05—2004，公路項目安全性評價指南[S].

[4]澳大利亞亞維省公路局.公路設(shè)計手冊[M].

[5]霍明，等.雙車道公路路線運行速度設(shè)計方法[R].中交第一公路勘察設(shè)計研究院有限公司，2007.

[6]劉向陽，等.公路虛擬仿真在 M3 項目上的應(yīng)用[J].公路，2008，（9）.

[7]郭騰峰，等.公路三維關(guān)聯(lián)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)的研究與開發(fā) [J].公路，2005，（11）.

[8]郭騰峰，王蒙.道路三維動態(tài)可視化幾何設(shè)計[M].北京：中國電力出版社，2002.

[9]江西省公路科研設(shè)計院，宜安二級公路安全評價與研究報告[R].2009.