蘇捷峰

(廣東省路橋規(guī)劃研究中心)

1 前言

我國現(xiàn)行的道路線形設(shè)計方法以設(shè)計速度作為確定幾何形狀的基本依據(jù)，設(shè)計速度也直接和道路的平豎曲線半徑、超高加寬、道路縱坡、視距等技術(shù)指標(biāo)有關(guān)，并影響車道寬度、中間帶寬度、路肩寬度等技術(shù)指標(biāo)的確定。一句話，設(shè)計速度是影響幾何線形的核心要素。該方法規(guī)定了線形設(shè)計要素的最小指標(biāo)值，卻沒考慮是否能夠滿足實際行車速度的要求。實際行駛中的車輛是根據(jù)道路條件和交通狀況來不斷調(diào)整車速的，實際車速經(jīng)常會超過設(shè)計速度。由此造成根據(jù)設(shè)計速度計算的道路參數(shù)，如超高、視距，與實際的行車速度不相符。另外，由于設(shè)計速度的路線設(shè)計方法沒有考慮道路線形指標(biāo)的連續(xù)性，在線形連續(xù)性差的地段都易造成由于駕駛員反應(yīng)時間不足或車速快速降低引發(fā)的交通事故。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，這些在道路線形連續(xù)性方面出現(xiàn)的問題是交通事故的主要誘因之一。

2 評價道路線形的運(yùn)行速度法

線形設(shè)計技術(shù)指標(biāo)與車輛行駛速度密切相關(guān)，任何不連續(xù)的技術(shù)指標(biāo)，都會使運(yùn)行速度出現(xiàn)不連續(xù)，造成駕駛員的不適應(yīng)和匆忙操作，并使該位置發(fā)生的交通事故的可能性大大增加。交通部頒布JTG/T B05-2004《公路項目安全評價指南》(簡稱《安評指南》)，采用相鄰路段運(yùn)行速度差值(ΔV85)來檢查線形連續(xù)性的方法。

2.1 運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性評價

運(yùn)行速度是一個統(tǒng)計量，其值呈正態(tài)分布，通常采用測定的第85百分位行駛速度作為運(yùn)行速度，即V85。對相鄰單元路段的線形特征點(直線起終點、平曲線起終點及曲中點，豎曲線變坡點)進(jìn)行雙向運(yùn)行速度預(yù)測檢查，計算相鄰單元路段運(yùn)行速度差值?！栋苍u指南》中規(guī)定，相鄰路段運(yùn)行速度的差值小于10 km/h時，連續(xù)性好;在10～20 km/h之間時連續(xù)性較好，條件允許時宜適當(dāng)調(diào)整相鄰路段的線形指標(biāo)，使運(yùn)行速度的差值小于10 km/h;大于20 km/h時連續(xù)性差，相鄰路段需要調(diào)整平縱面設(shè)計。

2.2 運(yùn)行速度和設(shè)計速度的協(xié)調(diào)性評價

該項協(xié)調(diào)性評價是對同一路段設(shè)計速度與運(yùn)行速度的差值進(jìn)行評價。同一路段指設(shè)計速度、平縱面技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及橫斷面相同的路段。《安評指南》中規(guī)定，當(dāng)同一路段運(yùn)行速度與設(shè)計速度差值超過20 km/h時，應(yīng)對該路段的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行安全性驗算。

3 運(yùn)行速度法的實際應(yīng)用

3.1 路線概況

廣西某國道擴(kuò)建工程N(yùn)o.1合同段。全長34.49 km，設(shè)計速度80 km/h，路基寬度32 m，雙向四車道，兩側(cè)分設(shè)非機(jī)動車道。道路線形設(shè)計指標(biāo)如表1示。

表1 道路線形設(shè)計指標(biāo)

3.2 運(yùn)行速度計算

(1)運(yùn)行速度計算路段劃分

按照《安評指南》的劃分標(biāo)準(zhǔn)，見表2，將全路分為各路段，詳見表3。

表2 道路路段劃分標(biāo)準(zhǔn)

表3 路段劃分及運(yùn)行速度計算結(jié)果(正向)

(2)計算運(yùn)行速度V85的數(shù)學(xué)模型

選擇道路行駛正向進(jìn)行V85的計算。該國道設(shè)計速度80 km/h，由《安評指南》中設(shè)計速度與初始運(yùn)行速度對應(yīng)關(guān)系的規(guī)定，取小汽車初始運(yùn)行速度V0=95 km/h，大型貨車的V0=65 km/h。行駛道路上的車輛在不同線形條件下，行車速度規(guī)律變化較大。為了研究及實際運(yùn)用的方便，《安評指南》不同的線形條件下車輛運(yùn)行速度的計算模型。

①平直路段

若直線入口處速度小于期望速度，車輛將在直線路段加速至期望速度后勻速行駛。若入口速度大于期望速度，車輛將減速行駛，直到期望速度后勻速行駛。平直段運(yùn)行速度采用

式中:Vout為路段終點速度，km/h;V0為路段入口速度，km/h;a0為車輛推薦加速度，m/s2;S為直線段長度，m，若S＜200，取S=0計算。

《安評指南》中對平直路段上期望速度的取值，小客車120 km/h，大型貨車75 km/h。對于加速度的規(guī)定取值范圍較為寬泛，考慮到該國道采用一級公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)建，線形指標(biāo)較好，在該項目的實際計算中，取推薦加速度值的極大值，即小客車0.50 m/s2，大型貨車0.25 m/s2。

②縱坡段

《安評指南》中規(guī)定縱坡大于3%且坡長大于300 m時，需對運(yùn)行速度進(jìn)行修正。該國道最大縱坡4%，故修正按表4進(jìn)行計算，修正后的結(jié)果即為該段的出口速度。

表4 縱坡路段的運(yùn)行速度的修正

③小半徑平曲線段

由表3可知平曲線段相鄰路段均是直線段，沒有曲線與曲線直接相連的情形。按《安評指南》中的規(guī)定，小半徑平曲線段采用表5的數(shù)學(xué)模型計算平曲線中點和出口處的運(yùn)行速度。

表5 小半徑平曲線運(yùn)行速度預(yù)測模型

④彎坡組合路段

由表3可知該國道有兩個彎坡組合路段。結(jié)合《安評指南》的相關(guān)規(guī)定，采用下表中的數(shù)學(xué)模型計算彎坡路段的平曲線中點和出口處的運(yùn)行速度。

表6 彎坡路段運(yùn)行速度預(yù)測模型

在不同路段分別采用相應(yīng)的計算模型，可以得到在該路段上的運(yùn)行速度值。運(yùn)行速度計算結(jié)果見表3(由于計算及分析過程相似，只列出小客車正向和大型貨車正向運(yùn)行速度計算結(jié)果)。

3.3 協(xié)調(diào)性分析

(1)運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性分析

對相鄰路段的計算運(yùn)行速度差ΔV85結(jié)果(見表3)統(tǒng)計分析，統(tǒng)計結(jié)果如表7。

表7 相鄰路段運(yùn)行速度差值ΔV85統(tǒng)計表

由此表可見，相鄰路段運(yùn)行速度差絕對值 ∣ΔV85∣＜20 km/h，該條路線沒有線形連續(xù)性不好路段。對于小客車，運(yùn)行速度差∣ΔV85∣＜10 km/h路段所占比例較高，協(xié)調(diào)性好;對于大貨車，運(yùn)行速度差∣ΔV85∣＞10 km/h路段比例較大，建議在施工圖設(shè)計時在條件允許時適當(dāng)調(diào)整相鄰路段的平縱面線形指標(biāo)，使運(yùn)行速度的差值小于10 km。

(2)設(shè)計速度與運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性分析

對公路上運(yùn)行速度計算結(jié)果與設(shè)計速度(80 km/h)差值∣ΔV∣進(jìn)行比較分析。

表8 同一路段運(yùn)行速度與設(shè)計速度差值∣ΔV∣統(tǒng)計表

由此表結(jié)合表3可見，小客車運(yùn)行速度在100 km/h以上，運(yùn)行速度與設(shè)計速度差值皆大于20 km/h，說明該路線上運(yùn)行速度與設(shè)計速度的協(xié)調(diào)性差。造成這種結(jié)果的原因在于，該國道在設(shè)計中較多采用了大半徑平曲線和直線且道路縱坡較小，車輛行駛在路上，期望速度較高。建議在施工圖設(shè)計中限制最大直線段長度及適當(dāng)采用小一些的平曲線半徑，調(diào)整縱坡或者在相應(yīng)路段設(shè)置減速分流標(biāo)志，提高行車安全。大貨車設(shè)計速度與運(yùn)行速度差值∣ΔV∣＞20 km/h的線形協(xié)調(diào)性不良路段應(yīng)注意調(diào)整平縱面線形指標(biāo)。

4 結(jié)語

采用運(yùn)行速度方法進(jìn)行道路設(shè)計是公路設(shè)計的一個發(fā)展趨勢。原本采用設(shè)計速度設(shè)計方法的美國也開始采用此種方法。在實際應(yīng)該中，雖然《安評指南》有了一些規(guī)定和指導(dǎo)，但此方法仍需進(jìn)一步地完善，如加速度a0的具體取值、其他等級公路尤其是雙車道公路上各指標(biāo)的確定及新建公路的初試運(yùn)行速度v0的確定問題。為此結(jié)合我國的實際交通情況，提出合理的運(yùn)行速度預(yù)測模型和一套合適的評價方法及標(biāo)準(zhǔn)，顯得尤為必要。

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