任傳亭， 李森哲， 呂 昊， 孟云偉， 任廣海

(1.招商局重慶交通科研設計院有限公司， 重慶 400067； 2.重慶交通大學 土木工程學院， 重慶 400074；3.重慶交通大學 交通運輸學院， 重慶 400074； 4.招商局公路信息技術(shù)(重慶)有限公司， 重慶 400067)

在高速公路行駛，駕駛?cè)顺Ｓ龅降缆废匏僦挡缓侠淼默F(xiàn)象，如限速值過低、限速路段過長或過短及不良氣象條件下的限速值缺乏動態(tài)靈活性等，致使通行效率低。但從交通執(zhí)法部門的角度來看，限速標志的設計，既要起到威懾違法、保障交通安全、運輸暢通及便捷的目的，又要遵循一定的規(guī)則。在一條高速路具體限速值的確定方面，道路的用戶和管理者存在著天然的矛盾。隨著我國交通運輸行業(yè)的穩(wěn)步高質(zhì)量發(fā)展，高速公路限速值的評價、調(diào)整及確定，應適應駕駛?cè)说膶嶋H需求和期望，還應從主動安全的角度，為駕乘人員構(gòu)建平安交通的環(huán)境，同時應兼顧通行效率[1-8]。

針對以上問題，交通部開展了限速評價標準研究，并于2020年6月28日發(fā)布了JTG/T 3381-02—2020《公路限速標志設計規(guī)范》[9]的實施公告；2018年7月，山東省出臺了《全面改進和規(guī)范公路限速及測速八條工作措施》，并集中開展為期6個月的公路限速突出問題排查治理專項行動，以高速公路、國省道和事故多發(fā)路段為重點，全面排查整改道路限速值過低、“斷崖式”道路限速等突出問題；2020年11月,云南省印發(fā)《云南省優(yōu)化高速公路限速工作實施方案》的通知，明確規(guī)定一般限速路段設計速度80 km/h(100 km/h)的高速公路，小客車最高限速110 km/h(120 km/h)；廣東省組織省公路事務中心開展了《廣東省公路限速技術(shù)指南》研究工作，明確公路限速值可不同于設計速度值，要兼顧考慮運行速度(即“v85車速”)確定具體限速值；2020年7月，廣西發(fā)布DBJT45/T 016—2020《高速公路限制速度論證和調(diào)整技術(shù)指南》的實施公告，該指南明確要求高速公路限制速度應以設計速度和運行速度為基礎，綜合考慮路段技術(shù)指標、重要構(gòu)造物、交通事故、路側(cè)環(huán)境等因素，經(jīng)分析論證確定，小客車限制速度可高于設計速度10 km/h～20 km/h，但不得高于120 km/h，其他車宜按設計速度，但不得高于100 km/h。

1 工程概況與限速現(xiàn)狀

廣西資源(梅溪)至興安高速公路是國家高速公路網(wǎng)中縱向主干線呼和浩特—北海高速公路的組成部分，也是我國內(nèi)陸地區(qū)通往廣西沿海港口及東盟國家最便捷的通道之一。資興高速于2017年12月通車，設計速度為100 km/h，路基寬度26.0 m；路線全長82.656 km，橋梁共20 704.9 m/75座，其中大橋19 662.68 m/62座(連續(xù)剛構(gòu)橋1 440.2 m/3座)、中橋1 042.22 m/13座；隧道共9 578 m/10座，其中長隧道7 064.5 m/4座，中短隧道2 513.5 m/6座，全線主線橋隧占路線總長36.6%；互通式立交5處，服務區(qū)2處，停車區(qū)1處。

據(jù)2020年交通量統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析，資興高速年平均日交通量為3 134 veh/d，其中小客車2 396 veh/d，中型客車68 veh/d，貨車670 veh/d，客貨自然車型比例約為3∶1。采用飽和度(v/C)評價服務水平，經(jīng)計算飽和度為0.05，遠小于一級服務水平飽和度下限值0.35，交通流狀態(tài)特點為交通流處于完全自由狀態(tài)，駕駛?cè)四茏杂傻匕凑兆约旱囊庠高x擇所需要速度，行駛車輛不受或基本不受交通流中其他車輛的影響。

資興高速現(xiàn)有限速方案依據(jù)設計速度，即全線單一限速100 km/h(隧道段80 km/h)，將設計速度作為限速會帶來一些問題:一是設計速度決定線性指標的最低值，而實際上絕大多數(shù)路段線性指標高于最低值；二是現(xiàn)狀交通流處于完全自由狀態(tài)，且以通行小客車為主，大多數(shù)駕駛者認為采用現(xiàn)有限速值過低，違背其速度期望；三是隧道段限速80 km/h和洞外實際運行速度差較大，對于駕駛操作及公路運營存在一定風險因素。為了解決限速問題，確定安全合理的限速值，本文采用JTG/T 3381-02—2020《公路限速標志設計規(guī)范》[9]中的綜合評價論證法，論證并制定合理的限速方案，為優(yōu)化限速及改善安全保障措施提供依據(jù)。

2 事故多發(fā)點段排查

2.1 事故易發(fā)點段核查

2018年—2020年資興高速共有事故42起，其中2018年11起，2019年22起，2020年9起，輕微傷人數(shù)共計3人。按照《公路交通事故多發(fā)點段及嚴重安全隱患排查工作規(guī)范(試行)》中公路交通事故易發(fā)點段分類參考標準排查，本條高速路交通事故程度遠低于排查值，沒有公路交通事故多發(fā)點段。

2.2 事故集中路段分析

根據(jù)連續(xù)3年的事故數(shù)據(jù)，K53+000～K57+500路段共11起交通事故，雖不是交通事故多發(fā)段，但事故相對集中。該路段路線平縱指標參數(shù)較好，見圖1。

圖1 K53+000～K57+500路線平縱指標

分析該路段平縱組合及構(gòu)造物設置發(fā)現(xiàn)：1) 單個線性指標較為良好，但有一處長平曲線包含3個豎曲線；2) 中峰互通與中峰服務區(qū)采用輔助車道連通，中峰服務區(qū)與八坊隧道間的凈距為1 350 m，可滿足JTG/T D21—2014《公路立體交叉設計細則》[10]規(guī)定要求，但互通、服務區(qū)與隧道特殊路段過于集中，存在車輛多次分合流、加減速現(xiàn)象；3) 八坊隧道洞外存在S形曲線，特殊線性與隧道特殊路段疊加，增加駕駛?cè)瞬倏仉y度。

綜上所述，本條高速路沒有公路交通事故多發(fā)點段，但K53+000～K57+500段及八坊隧道(K57+500～K59+860)存在特殊構(gòu)造物等不利組合，路況干擾因素大，應劃為特殊限速路段。

3 運行速度測算與分析

為了全面評估資興高速的車輛運行速度，分別從計算運行速度和實測運行速度2方面來進行深入分析。

3.1 計算運行速度

計算運行速度采用JTG B05—2015《公路項目安全性評價規(guī)范》[11]中規(guī)定的計算方法，考慮本條高速路設計速度為100 km/h，交通流處于完全自由狀態(tài)，期望速度采用DBJT45/T 016—2020《高速公路限制速度論證和調(diào)整技術(shù)指南》的推薦值較為合理，即小客車為120 km/h，其他車為100 km/h，計算運行速度見圖2和圖3。

圖2 正向計算運行速度

圖3 反向計算運行速度

分析圖2和圖3可知：1) 全線范圍內(nèi)運行速度差∣Δv5∣基本小于20 km/h，且梯度差∣ΔIV∣基本小于10 km/(h·m)，相鄰路段運行速度協(xié)調(diào)性較好；2) 不考慮個別節(jié)點運行速度影響，小型車運行速度基本在100 km/h～120 km/h，大型車運行速度基本在80 km/h～100 km/h，2種車型運行速度與設計速度100 km/h差值基本小于20 km/h。

3.2 實測運行速度

實測車輛運行速度直接反映車輛實際運行特征，有助于更加合理地評價運行速度。結(jié)合公路幾何線性及結(jié)構(gòu)物分布，選取典型路段作為運行速度調(diào)查地點，見表1。

表1 典型路段運行速度調(diào)查

在一定的環(huán)境、路況、車流等條件下，采集運行速度調(diào)查地點的代表車型車速，取采集樣本的平均值作為其實測運行速度，其分布見圖4、圖5。

圖4 正向?qū)崪y運行速度

圖5 反向?qū)崪y運行速度

從圖4、圖5可知：1) 小型車運行速度均大于100 km/h，大型車運行速度均未超過100 km/h；2) 運行速度受特殊路段疊加影響顯著，如陡坡急彎組合、連續(xù)構(gòu)造物等。

綜合分析可知，小型車的實測運行速度與計算運行速度吻合性較好，反映出小型車行駛自由度高，受控因素少。而大型車的實測運行速度普遍比計算運行速度低，且更容易受特殊路段影響。因此，建議本條高速采用分車型限速方式。

4 平縱橫指標核查

4.1 初定基本限速值

本條高速為全封閉高速公路，通車未滿5年，路況較好，交通服務水平為一級，交通流處于完全自由狀態(tài)。交通組成以小型車為主，50%小型車計算運行速度可達到120 km/h。全線功能定位、技術(shù)指標、路側(cè)干擾和沿線環(huán)境相同，所以全線劃分為一個一般限速路段，其初定基本限速值為120 km/h。

4.2 核查設計標準

與設計關(guān)聯(lián)緊密的技術(shù)指標和參數(shù)較多，但并非所有指標和參數(shù)均與車輛運行速度直接相關(guān)并影響交通安全。在深入分析公路主要設計要素與運行速度的相關(guān)性基礎上，以是否直接影響運行速度安全性為依據(jù)，確定直接影響運行安全性的技術(shù)指標。核查指標為橫向力系數(shù)μ、縱坡、視距等是否滿足JTG B01—2014《公路工程技術(shù)標準》[12]、JTG D20—2017《公路路線設計規(guī)范》[13]中規(guī)定。

4.2.1 橫向力系數(shù)μ

平面技術(shù)指標中，與運行速度安全最直接相關(guān)的是圓曲線，當圓曲線半徑和超高不變的情況下，運行速度提高，可能會帶來車輛橫向滑移的風險，因此需要計算橫向力系數(shù)來綜合評定車輛行駛的安全性和舒適性。在核查設計標準值的計算情況下，為保證行車安全和舒適性，最大橫向力系數(shù)μ應不大于0.15。

橫向力系數(shù)的計算公式如下：

(1)

式中：R為平曲線半徑，m；V為核查設計速度，km/h；μ為橫向力系數(shù)。

最大橫向力系數(shù)為最小半徑處，即Rmin=700 m，取V=120 km/h、Imax=5%，得μmax=0.11<0.15。由此可知本條高速路橫向力系數(shù)全部滿足核查要求。

4.2.2 縱坡

經(jīng)核查，本條高速路有1處最大縱坡為4%(坡長為760 m)，不能滿足初定基本限速值120 km/h的要求，其余均可滿足經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟論證(縱坡增加1%)后的最大縱坡4%。經(jīng)核查，本條高速平均坡度和連續(xù)坡長均滿足JTG D20—2017《公路路線設計規(guī)范》[13]的規(guī)定，無長、陡下坡路段。

4.2.3 視距

視距是指在車輛正常行駛中，駕駛員從正常駕駛位置能連續(xù)看到公路前方行車道范圍內(nèi)路面上一定高度障礙物，或看到公路前方交通設施、路面標線的最遠距離。高速公路視距按照停車視距設計，設計速度為100 km/h、120 km/h，停車視距最小值分別為160 m、210 m，分別對平面視距和縱面視距核查。

1) 橫凈距

橫凈距是指行車軌跡線與視距曲線之間的距離。通過停車視距，可計算出不同圓曲線半徑所需要的橫凈距，按下式計算。

(2)

式中：m為所需橫凈距，m；R為內(nèi)車道中線處的曲線半徑，m；S為小客車或貨車的相對停車視距，m。

(1) 右側(cè)橫凈距

主線最小圓曲線半徑R=700 m，帶入公式(2)，得最大橫凈距為7.9 m，不利挖方段可提供實際凈距為3.75/2(行車道半寬)+3.0(硬路肩)+0.75(土路肩)+2.6(水溝、碎落臺)=8.975 m>7.9 m，所以右側(cè)橫凈距滿足速度120 km/h條件下停車視距要求。

(2) 中央分隔帶視距

主線中央分隔帶側(cè)可提供實際凈距寬度為3.75/2(行車道半寬)+1.0 m(側(cè)向余寬)=2.875 m，計算臨界半徑值及核查不滿足要求的圓曲線段數(shù)，見表2。

表2 中央分隔帶視距核查

2) 縱面視距

縱坡變坡點處的豎曲線，不僅是緩和因車輛動能變化而產(chǎn)生的沖擊，還是保證縱面行車視距的需要。經(jīng)核查，本條高速7處凸型豎曲線半徑(R=10 000 m～11 000 m)，不滿足初定基本限速值120 km/h的豎曲線半徑極限值11 000 m的要求。

5 隧道路段、互通路段及沿線設施指標核查

5.1 隧道路段核查

根據(jù)JTG 3370.1—2018《公路隧道設計規(guī)范 第一冊 土建工程》[14]、JTG D70/2—2018《公路隧道設計規(guī)范 第二冊 交通工程與附屬設施》[15]，核查隧道線形、視距、通風照明等參數(shù)指標。

1) 隧道線形

本條高速路為山區(qū)高速公路，其隧道進出口一般設置平曲線作分線設計，為了順利進出隧道，宜采用直線和較大半徑的平曲線。洞內(nèi)外前后線性應均衡、協(xié)調(diào)，不宜設置S形、卵形等特殊曲線，八坊隧道小樁號洞口設置有S形曲線進洞。

2) 隧道視距

由圖2、圖3可知，除八坊隧道外，其余隧道路段的小型車計算運行速度均可達120 km/h，6座隧道存在運行速度視距高于線性實際視距，見表3。

3) 隧道通風照明

1) 設計速度100 km/h與120 km/h對隧道通風設施要求基本相同，因此本條高速隧道通風設施基本滿足120 km/h的規(guī)定要求。

2) 隧道照明是為了保障行車安全重要措施之一，經(jīng)核查，現(xiàn)狀隧道照明長度和入口亮度不能滿足核查速度120 km/h的指標要求。

5.2 互通式立體交叉、服務區(qū)段等核查

1) 間距

按照JTG/T D21—2014《公路立體交叉設計細則》[10]規(guī)定，服務設施之間、服務設施與隧道之間的距離核查見表4。由表4可知，大石山隧道與八角寨服務區(qū)、順谷嶺隧道與八角寨互通、資源互通與資源停車區(qū)、中峰停車區(qū)與中峰互通之間的凈距不滿足規(guī)定要求。

表3 隧道運行速度視距核查

5.2.1 主線線形指標

互通式立交范圍內(nèi)的主線的分、合流部位，應有良好的視距及較緩的縱坡。按120 km/h核查標準，資源互通的最小平曲線半徑，嚴關(guān)互通的最小凸曲線半徑、最小平曲線半徑設計指標不能滿足規(guī)范要求。

5.2.2 加減速車道長度

本條高速路所有互通變速車道長度均滿足核查速度100 km/h條件下的要求。所有互通和服務區(qū)的變速車道及漸變段長度基本不能滿足核查速度120 km/h條件下的要求。

5.2.3 識別視距

公路基本路段的視距應采用相應等級公路規(guī)定的停車視距，公路主線分流鼻端之前宜采用識別視距。

1) 分流區(qū)視距

采用核查速度120 km/h，分流識別視距取350 m，核查分流區(qū)漸變段起點之前350 m范圍內(nèi)的互通視距情況。經(jīng)核查，八角寨互通、資源互通、資源停車區(qū)、浪江互通、嚴關(guān)互通不能滿足識別視距要求。

2) 合流區(qū)視距

本條高速各互通的匯流鼻視線較為通暢。建議對通視三角區(qū)內(nèi)的綠化定期養(yǎng)護，保證通視要求。

5.3 安全設施核查

根據(jù)JTG D81—2017《公路交通安全設施設計規(guī)范》[16]規(guī)定核查，本條高速路距離確認標志，出口預告標志及地點距離標志都是60 cm的漢字高度，達到了核查速度120 km/h對標志字高設計的要求。防護欄防護等級的要求，速度100 km/h下的防護等級與速度120 km/h下的防護等級基本相同。

6 限速方案

6.1 特殊限速路段劃定

按照本條高速路指標核查情況，核查指標不能滿足要求的點、段統(tǒng)計見表5，經(jīng)對本條高速路限制速度關(guān)鍵控制性要素分析，應在限速方案制定時，綜合考慮運行速度、交通事故情況、路側(cè)環(huán)境等因素，對核查不滿足的路段進行特殊路段限速處置。

1) 一般限速路段

本條高速路一般路段限速原則包括：

(1) 符合120 km/h條件下設計要素核查的路基段，列為一般路段，按照120 km/h進行限速。

表5 限速控制因素

(2) 對于中分帶停車視距不滿足的路段，通過對我國部分山區(qū)高速公路進行視距檢驗評價實踐發(fā)現(xiàn)：在平、縱等幾何指標滿足對應標準、規(guī)范指標要求的情況下，仍可能存在視距不良(不足)的情況。單純進行限速不能使幾何指標發(fā)揮原本效能，而應采取相應的技術(shù)措施予以改善后，劃分為一般限速路段。

(3) 本條高速路隧道段線形指標高，車輛可達到運行速度也較高，符合120 km/h條件下視距的中、短隧道劃分為一般限速路段。

(4) 對于互通主線技術(shù)指標不能滿足要求的互通路段，因沒有事故易發(fā)的情況與之疊加，劃分為一般限速路段。

2) 特殊限速路段

本條高速路的特殊路段限速原則包括：

(1) 按設計速度限速，即100 km/h。

(2) 長度大于2 km的隧道段。

(3) S形線形段連續(xù)密集設置互通、服務區(qū)、隧道等結(jié)構(gòu)物，且與事故集中發(fā)生路段疊加。

(4) 視距不良的隧道，洞內(nèi)外路況、環(huán)境有明顯變化，疊加視距不良因素后，將增加行車風險，所以將此類隧道按特殊限速路段處理，其中長度小于2 km的隧道作為特殊限速路點。

6.2 限速方案

經(jīng)綜合論證分析，本條高速路一般限速路段采用分車型限速方案，小客車限速120 km/h，其他車100 km/h；特殊限速路段采用單一限速方案，單一限速100 km/h，具體見表6、表7。

表6 正向限速方案

表7 反向限速方案

7 結(jié)束語

1) 對于高速公路限速不合理的問題，交通部、各省市做了大量相關(guān)研究及解決方案，出臺了一系列的規(guī)范、指南，取得了一系列成效。

2) 以往我國主要依據(jù)設計速度實施公路限速，甚至某些地區(qū)認為采用低于設計速度限速更為安全，以此確定的限速缺乏合理性，JTG/T 3381-02—2020《公路限速標志設計規(guī)范》的發(fā)布，為我國實施安全限速提供了科學、合理的規(guī)范和方法。

3) 采用JTG/T 3381-02—2020《公路限速標志設計規(guī)范》的綜合評價論證法，分析論證廣西資興高速限速值，提出分路段、分車型限速方案，可為優(yōu)化限速值及改善保障措施提供依據(jù)。