郭桂林

本文基于對(duì)車輛運(yùn)行速度的了解，深入分析了公路設(shè)計(jì)對(duì)車輛運(yùn)行速度的影響，通過(guò)對(duì)運(yùn)行速度預(yù)測(cè)模型的構(gòu)建，進(jìn)一步對(duì)車速預(yù)測(cè)、直線、平曲線等公路形狀進(jìn)行車輛速度測(cè)驗(yàn)和設(shè)定，以此為依據(jù)并結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)公路線形進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，為公路設(shè)計(jì)發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。

一、基于運(yùn)行速度的公路設(shè)計(jì)方法

一般情況下，在進(jìn)行公路設(shè)計(jì)的過(guò)程中，必須要對(duì)設(shè)計(jì)速度與運(yùn)行速度這兩個(gè)概念與參數(shù)展開(kāi)提前確定。其中，設(shè)計(jì)速度主要為在可視條件良好的情況下，不考慮除道路本身?xiàng)l件之外的影響因素時(shí)，駕駛員進(jìn)行安全駕駛操作時(shí)的車輛速度；運(yùn)行速度主要為在可視條件良好且交通處于自由流狀態(tài)的情況下，處于路段特征點(diǎn)上測(cè)定的85個(gè)百分位上的車速。設(shè)計(jì)中，必須要確保兩指標(biāo)極為接近或者保持一致。

在依托運(yùn)行速度展開(kāi)公路路線的設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要重點(diǎn)完成的工作內(nèi)容如下所示：第一，參考技術(shù)要求確定設(shè)計(jì)速度，并結(jié)合過(guò)往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、公路設(shè)計(jì)規(guī)范、公路的平面線形等因素完成對(duì)公路的初步設(shè)計(jì)。在該環(huán)節(jié)中，要始終保證初始線形及各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)切實(shí)滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與施工規(guī)范，且具有可行性；第二，在完成公路路線初步設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，結(jié)合預(yù)測(cè)模型，對(duì)于不同路段的運(yùn)行速度落實(shí)預(yù)測(cè)，并對(duì)相同路段下設(shè)計(jì)速度與運(yùn)行速度之間的差距、全線相鄰路段之間的運(yùn)行速度變化情況展開(kāi)分析與確定；第三，在完成設(shè)計(jì)后，推算相應(yīng)路段的運(yùn)行速度，并在此基礎(chǔ)上確定出與運(yùn)行速度向協(xié)調(diào)的指標(biāo)參數(shù)，包括視距、平距、橫距、縱距、超高等。

二、基于運(yùn)行速度的公路設(shè)計(jì)中的要素整合

1.重點(diǎn)考慮因素

（1）車輛速度

基于速度的公路設(shè)計(jì)過(guò)程，核心自然是各類車輛的速度，當(dāng)然車輛速度可以以一種平均速度進(jìn)行分析，從而使得該道路在公路等級(jí)上、速度等級(jí)上都可以確定。如果是按照相關(guān)的技術(shù)規(guī)范，只是單純根據(jù)車輛的預(yù)設(shè)行駛速度進(jìn)行設(shè)計(jì)，那么只需要按照相關(guān)的規(guī)范對(duì)道路的寬度、分支以及路面工程進(jìn)行分析即可。在本文的研究過(guò)程中，認(rèn)為如果單純通過(guò)平均速度進(jìn)行考慮，那么很可能無(wú)法考慮其中的其他一些速度影響要素，比如：坡度、發(fā)生交通事故對(duì)車流量的影響、車流量以及其他各類硬件設(shè)施的配置方法等，因此在道路的設(shè)計(jì)過(guò)程，車輛速度只是其中的一個(gè)關(guān)鍵性要素，還需要考慮其他的各類信息。

（2）道路安全

在道路安全性的設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要是分析兩個(gè)參數(shù)，一方面是在超車道區(qū)域內(nèi)，是否存在影響通行的阻塞物以及可能影響駕駛員視野的缺陷；另一方面要能夠保障在現(xiàn)有的設(shè)計(jì)時(shí)速下，車輛行進(jìn)過(guò)程是否會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的交通事故，要最大限度防范這類問(wèn)題的出現(xiàn)。此外要考慮道路本身物理參數(shù)所造成的影響。比如，在道路的轉(zhuǎn)彎區(qū)域，必須要能夠考慮車輛運(yùn)行過(guò)程中的離心力影響，同時(shí)也要對(duì)該區(qū)域車輛的預(yù)設(shè)速度進(jìn)行考慮，之后才可以對(duì)道路的傾斜角度進(jìn)行高準(zhǔn)確度核算。

（3）道路利用率

利用率的研究過(guò)程中，本文提出的道路利用率概念是在統(tǒng)計(jì)單位時(shí)間之內(nèi)，事故所處的橫斷面車輛的通過(guò)數(shù)量，可以說(shuō)道路利用率是對(duì)發(fā)生交通事故時(shí)車輛通行能力的一個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。當(dāng)然該參數(shù)也和道路的寬度參數(shù)以及某個(gè)區(qū)域內(nèi)的車流量參數(shù)息息相關(guān)，因此在具體的核算中，要綜合考慮這兩個(gè)參數(shù)，并讓道路利用率能夠與車輛的行進(jìn)速度、車流量以及道路的寬度建立關(guān)聯(lián)模型。

2.公路設(shè)計(jì)項(xiàng)目

（1）道路通行力

道路的通行力查找分析過(guò)程中，針對(duì)不同類型的道路，主要是考慮單位時(shí)間內(nèi)的車流量，當(dāng)然也可以考慮在不同的運(yùn)行時(shí)間內(nèi)發(fā)生各類交通事故的概率，以及能夠?qū)φ麄€(gè)道路系統(tǒng)所造成影響的探討。本文的研究過(guò)程中，將道路發(fā)生交通事故的概率設(shè)定為P，當(dāng)然也可考慮夜間和日間的交通事故發(fā)生概率參數(shù)，之后研究一定時(shí)間段內(nèi)，如果車輛無(wú)法離場(chǎng)，則可能對(duì)整個(gè)道路系統(tǒng)造成的阻擋作用，同時(shí)針對(duì)該區(qū)間段內(nèi)的長(zhǎng)度參數(shù)也進(jìn)行分析。如果是對(duì)于市區(qū)的道路，還可考慮紅綠燈對(duì)交通堵塞程度造成的影響。

（2）道路固有硬件

硬件設(shè)施的分析過(guò)程中，一方面要考慮道路的寬度參數(shù)、長(zhǎng)度參數(shù)以及道路等級(jí)參數(shù)，要根據(jù)道路設(shè)計(jì)過(guò)程中的相關(guān)規(guī)范進(jìn)行確定；另一方面要分析道路本身在運(yùn)行過(guò)程其他各類硬件設(shè)施的裝配方法。比如；交通指示線、交通指示燈以及發(fā)生交通事故時(shí)的車輛處理區(qū)等，所有這類設(shè)施在裝配過(guò)程，都需要經(jīng)過(guò)特定情況下的處理。此外也需要考慮在道路通行力核算的基礎(chǔ)之上，對(duì)于道路區(qū)間的硬件選擇方法，其中針對(duì)通行率的核算，由于會(huì)考慮在一個(gè)固定的時(shí)間段之內(nèi)道路車輛的通過(guò)量，那么在道路的設(shè)計(jì)中，這需要以這類關(guān)鍵性的參數(shù)作為最終結(jié)果對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證。

3.關(guān)鍵參數(shù)核算

（1）道路通行力核算

道路通行力的核算過(guò)程中，本文分析從事故發(fā)生是一直到事故車輛撤離道路期間的時(shí)間長(zhǎng)度，本文將該過(guò)程的時(shí)間設(shè)定為1200s，參數(shù)的選擇步長(zhǎng)為120s，從而選擇了10個(gè)道路系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間點(diǎn)。對(duì)于道路的本身參數(shù)，采用雙向四車道方案，認(rèn)為該車輛發(fā)生事故時(shí)會(huì)堵塞其中的一條道路，對(duì)于車輛的阻擋作用，該道路的現(xiàn)有車流量為4輛/s，如果采用理想模型，認(rèn)為道路堵塞一半之后通行量為2量/s，為了能夠進(jìn)一步簡(jiǎn)化計(jì)算，將所有的車輛通過(guò)有限元的模式分析，認(rèn)為每一個(gè)單元內(nèi)的車輛數(shù)量為4輛，在發(fā)生了堵塞時(shí)，每一個(gè)單元內(nèi)的車輛數(shù)量為2輛。在未發(fā)生交通事故時(shí)，該區(qū)域每2個(gè)單元節(jié)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為1s，在發(fā)生交通事故時(shí)，時(shí)間間隔不變，在未發(fā)生交通事故時(shí)，該道路空間內(nèi)并不存在堵塞。通過(guò)所有參數(shù)的直接性設(shè)定，就可以對(duì)后續(xù)不同時(shí)間節(jié)點(diǎn)內(nèi)的堵塞數(shù)量進(jìn)行核算?？梢园l(fā)現(xiàn)在120s時(shí)，堵塞的數(shù)量為120輛，240秒時(shí)堵塞的數(shù)量增加一倍，可以說(shuō)最終形成了一種指數(shù)式的數(shù)量變化。當(dāng)然如果考慮到實(shí)際的情況，包括交警人員的現(xiàn)場(chǎng)指揮、道路系統(tǒng)紅綠燈系統(tǒng)的指示等，可能會(huì)使得實(shí)際堵塞的車輛數(shù)量下降，但是，這也意味著，如果按照現(xiàn)有的道路寬度，每臺(tái)車輛在發(fā)生交通事故時(shí)都會(huì)完全堵塞一條通道，那么造成的交通擁堵效果會(huì)極其顯著，所以在后續(xù)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，則需要對(duì)道路的寬度進(jìn)行增加。而對(duì)于具體的擴(kuò)大數(shù)量，主要是分析發(fā)生了交通事故時(shí)，如何最大程度上提高車輛的單位時(shí)間通過(guò)數(shù)量。

（2）道路其他參數(shù)核算

對(duì)于道路本身參數(shù)的核算過(guò)程中，需要根據(jù)所有的核算內(nèi)容進(jìn)行設(shè)置，比如，在某道路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)階段，該道路屬于高速道路，而在某個(gè)區(qū)間段存在一個(gè)90度的拐彎，那么一方面，在道路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，必然要求所有車輛在這一拐彎處就能夠降低速度，且速度不可過(guò)于緩慢，以防止在系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，由于后面車輛的速度過(guò)快，前車突然剎車時(shí)后車難以躲避。若該道路系統(tǒng)設(shè)計(jì)速度為100km/h，要求拐彎時(shí)的速度為90km/h，此時(shí)針對(duì)整個(gè)道路系統(tǒng)的拐彎區(qū)域直徑就可以利用速度參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)然該過(guò)程中也必須要考慮車輛和路面直接的摩擦力、道路系統(tǒng)本身所需要具備的坡度，之后對(duì)整個(gè)道路系統(tǒng)的轉(zhuǎn)彎區(qū)域圓角直徑進(jìn)行計(jì)算。

三、運(yùn)行速度公路線形設(shè)計(jì)

以多種運(yùn)行速度的預(yù)測(cè)方法為基礎(chǔ)，在進(jìn)行公路路線設(shè)計(jì)時(shí)，需要將車輛運(yùn)行速度作為主要設(shè)計(jì)因素，根據(jù)行車路段的特殊性，對(duì)運(yùn)行速度進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，能夠在原有公路線形設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，對(duì)部分路段設(shè)計(jì)與實(shí)際適應(yīng)程度不大的情況進(jìn)行有效改善，同時(shí)還要針對(duì)實(shí)際地質(zhì)地貌情況，通過(guò)對(duì)車輛行駛速度的有效測(cè)定，才進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)公路線形的有效設(shè)計(jì)。

（1）需要根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)公路進(jìn)行分路段設(shè)計(jì)，一般情況下會(huì)分為坡道和曲線兩種計(jì)算及設(shè)計(jì)方式，對(duì)坡度及曲線半徑的具體數(shù)值進(jìn)行具體設(shè)定，將其作為實(shí)際界限值進(jìn)行路段劃分，以此為基礎(chǔ)對(duì)不同公路路段情況進(jìn)行相應(yīng)的速度預(yù)測(cè)。

（2）為了保證車輛能夠始終處于正常狀態(tài)行駛，需要對(duì)公路的線形設(shè)計(jì)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，滿足實(shí)際車輛運(yùn)行需求，在此基礎(chǔ)上還要對(duì)車輛的運(yùn)行速度進(jìn)行有效預(yù)測(cè)，通常情況下需要嚴(yán)格按照具體步驟進(jìn)行預(yù)測(cè)工作，其中包括車輛初始速度確定、預(yù)期車速值確定、速度斷面圖繪制等，在此基礎(chǔ)上，還需要在公路設(shè)計(jì)過(guò)程中充分考慮到行車安全的影響因素，盡最大可能避免由于公路線形設(shè)計(jì)問(wèn)題導(dǎo)致車輛出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)不均勻、安全事故等危險(xiǎn)情況。

（3）在對(duì)曲線公路進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際地形情況，還要對(duì)運(yùn)行車輛的向心力作用進(jìn)行充分考慮，對(duì)曲線公路的半徑、彎度及坡度進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)整，確保其互相具有較強(qiáng)的協(xié)調(diào)力，同時(shí)還要保證車輛不會(huì)受到各種惡劣環(huán)境因素影響，在彎道路段出現(xiàn)打滑、傾斜等不良現(xiàn)象，面對(duì)此種情況，可通過(guò)模型的確立和數(shù)值的計(jì)算，對(duì)公路線形指標(biāo)加以確定，對(duì)曲線公路的不同路段進(jìn)行多次、反復(fù)的速度測(cè)量，根據(jù)其具體數(shù)值取平均數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)公路線形指標(biāo)進(jìn)行重新標(biāo)定。除此之外，還要根據(jù)實(shí)際情況對(duì)車輛運(yùn)行速度進(jìn)行有效測(cè)試，由于其與公路設(shè)計(jì)的坡度、彎度等變化都有直接關(guān)系，因此需要對(duì)公路線形的設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)變化，切實(shí)達(dá)到實(shí)際的車輛運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，加大對(duì)公路設(shè)計(jì)的重視力度，是滿足現(xiàn)代化社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)，同時(shí)也是推進(jìn)公路建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的重要內(nèi)容，因此，需要根據(jù)實(shí)際情況，與不同種公路設(shè)計(jì)形式進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，對(duì)車輛運(yùn)行速度進(jìn)行深化研究，真正意義上達(dá)到公路線形設(shè)計(jì)具備較強(qiáng)實(shí)用性的目的。