李貴沖
(中交遠(yuǎn)洲交通科技集團(tuán)有限公司,河北 石家莊 050035)
隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展,各行各業(yè)都進(jìn)入新科技時(shí)代,工程設(shè)計(jì)技術(shù)從最初的CAD到現(xiàn)在的BIM,都在緊跟科技潮流,體現(xiàn)著技術(shù)的先進(jìn)性。在交通運(yùn)輸行業(yè)亦不例外,在設(shè)計(jì)之初模擬車(chē)輛運(yùn)行速度,找出影響問(wèn)題所在,以調(diào)整優(yōu)化設(shè)計(jì),把影響車(chē)輛運(yùn)行安全的因素消除在設(shè)計(jì)階段,這就是公路設(shè)計(jì)階段的運(yùn)行速度檢驗(yàn)。
根據(jù)《公路工程基本建設(shè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)文件編制辦法》交公路發(fā)〔2007〕358號(hào)和《公路路線(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D20-2017)[1]的要求,高速公路初步設(shè)計(jì)階段,需要進(jìn)行小客車(chē)和大型車(chē)的運(yùn)行速度檢驗(yàn),在進(jìn)行運(yùn)行速度檢驗(yàn)的過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題并提出解決措施。
運(yùn)行速度就是路面平整、潮濕、自由流狀態(tài)下,行駛速度累計(jì)分布曲線(xiàn)上對(duì)應(yīng)于85%分位值的速度。就是通常所說(shuō)的V85。
運(yùn)行速度檢驗(yàn)就是通過(guò)運(yùn)行速度預(yù)測(cè)模型,預(yù)測(cè)按規(guī)定分成若干單元的路段速度,比較相鄰單元V85的差值(即ΔV85),以及同一單元運(yùn)行速度和設(shè)計(jì)速度的差值,分析評(píng)價(jià)其是否滿(mǎn)足規(guī)范要求。
《公路路線(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D20-2017)中明確規(guī)定:采用運(yùn)行速度檢驗(yàn)時(shí),相鄰路段運(yùn)行速度之差應(yīng)<20 km/h,同一路段設(shè)計(jì)速度與運(yùn)行速度之差宜<20 km/h。
《公路項(xiàng)目安全性評(píng)價(jià)規(guī)范》(JTG B05-2015)[2]附錄B中更進(jìn)一步細(xì)化了評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),把高速公路和一級(jí)公路相鄰路段運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性分為好、較好、不良三類(lèi);把二、三級(jí)公路相鄰路段運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性分為好、不良兩類(lèi)。
分析單元包括平直路段、平曲線(xiàn)路段、縱坡路段、彎坡組合路段、隧道路段和互通式立體交叉路段。在劃分單元時(shí)需要根據(jù)《公路項(xiàng)目安全性評(píng)價(jià)規(guī)范》(JTG B05-2015)附錄B規(guī)定的原則劃分,不同等級(jí)的公路,劃分原則不同。
運(yùn)行速度代表車(chē)型分為兩類(lèi):小型車(chē)和大型車(chē)。車(chē)型不一樣選用的參數(shù)亦不一樣,選用的參數(shù)主要有初始速度、期望速度、推薦加速度、最小速度等。大型車(chē)、小型車(chē)的參數(shù)須與車(chē)型對(duì)應(yīng)。
控制出入口的高速公路和一級(jí)公路不考慮路側(cè)干擾;其他公路需要根據(jù)平交口、路側(cè)干擾等選擇合理的修正系數(shù)。
根據(jù)分析單元的不同,選用的預(yù)測(cè)模型也是不一樣的?!豆讽?xiàng)目安全性評(píng)價(jià)規(guī)范》(JTG B05-2015)附錄B有各路段詳細(xì)的預(yù)測(cè)模型,根據(jù)路段對(duì)應(yīng)選擇即可。
某項(xiàng)目位于山嶺區(qū),全線(xiàn)雙向四車(chē)道高速公路標(biāo)準(zhǔn),設(shè)計(jì)速度為100 km/h,全長(zhǎng)56.8 km,路基寬度為26 m,設(shè)置互通式立交兩處,均為服務(wù)型互通,服務(wù)區(qū)兩處,長(zhǎng)隧道1 580 m/1座,中隧道945 m/1座。本項(xiàng)目中央分隔帶為2 m,行車(chē)道寬度為2×3.75 m,硬路肩寬3 m,左側(cè)路緣帶寬0.75 m,路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖詳見(jiàn)下頁(yè)圖1。
本項(xiàng)目位于河北省北部與內(nèi)蒙古自治區(qū)交界位置,屬燕山地槽與蒙古高原過(guò)渡區(qū),境內(nèi)地形復(fù)雜,山脈縱橫。項(xiàng)目區(qū)壩上壩下相對(duì)高差較大,壩下溝谷底部海拔僅約為850~1 100 m,壩上平原高達(dá)1 500 m甚至1 600 m以上,高差約為500 m。據(jù)此,可將項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)地貌類(lèi)型分為中山區(qū)、壩上高原區(qū)及河谷平原區(qū)三種類(lèi)型。因此,路線(xiàn)所經(jīng)地區(qū),地形變化較大,地形條件對(duì)項(xiàng)目建設(shè)影響較大。
圖1 路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖(cm)
本項(xiàng)目采用《公路項(xiàng)目安全性評(píng)價(jià)規(guī)范》(JTG B05-2015)附錄B中的模型,縱坡段采用修正模型,彎坡段采用彎坡組合模型,平直段采用動(dòng)態(tài)加速法。采用分析參數(shù)如表1所示。
表1 設(shè)計(jì)速度為100 km/h時(shí)分析參數(shù)選用表
運(yùn)行速度檢驗(yàn)使用的軟件是緯地公路路線(xiàn)安全性分析系統(tǒng)。加速度采用數(shù)值如表2所示。
表2 加速度選用表
互通式立體交叉的主線(xiàn)路段采用速度折減值,小型車(chē)速度折減為-8 km/h,大型車(chē)車(chē)速度折減為-5 km/h。
對(duì)全線(xiàn)進(jìn)行了路段劃分,分別為平直段、縱坡段、隧道段,正向劃分為39個(gè)單元、反向劃分為44個(gè)單元。其中,隧道路段為駛?cè)胨淼蓝纯谇?00 m至駛出隧道洞口后100 m;互通式立體交叉區(qū)主線(xiàn)路段為減速車(chē)道漸變段起點(diǎn)至加速車(chē)道漸變段終點(diǎn);服務(wù)區(qū)參照互通路段劃分原則,按各自對(duì)應(yīng)的模型進(jìn)行分析計(jì)算。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖2和圖3。
圖2 正向運(yùn)行速度分布圖
圖3 反向運(yùn)行速度分布圖
根據(jù)運(yùn)行速度的統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析,正向小型車(chē)運(yùn)行速度分布圖39個(gè)結(jié)點(diǎn)“線(xiàn)元”中ΔV85=20 km/h的路段有1處,為起點(diǎn)位置;10 km/h<|ΔV85|<20 km/h的路段有3處,其中有兩處位于隧道段落,1處位于兩座隧道之間;其他路段ΔV85均<10 km/h,速度梯度ΔIV均<10 km/h/100 m。正向大型車(chē)運(yùn)行速度分布圖39個(gè)結(jié)點(diǎn)“線(xiàn)元”中ΔV85均<10 km/h,最大值為-8.19 km/h,速度梯度ΔIV均<10 km/h/100 m,最大值為-4.08 km/h/100 m。其中16~28結(jié)點(diǎn)“線(xiàn)元”運(yùn)行速度分析測(cè)算表見(jiàn)表3。
表3 小型車(chē)正向結(jié)點(diǎn)運(yùn)行速度分析測(cè)算表
經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析,反向小型車(chē)運(yùn)行速度分布圖44個(gè)結(jié)點(diǎn)“線(xiàn)元”中ΔV85=20 km/h的路段有1處,為起點(diǎn)位置;10 km/h<|ΔV85|<20 km/h的路段有4處,其中有兩處位于隧道段落,兩處位于兩座隧道前后;其他路段ΔV85均<10 km/h。速度梯度ΔIV均<10 km/h/100 m,其中18~31結(jié)點(diǎn)“線(xiàn)元”運(yùn)行速度分析測(cè)算表見(jiàn)表4。反向大型車(chē)運(yùn)行速度分布圖44個(gè)結(jié)點(diǎn)“線(xiàn)元”中ΔV85均<10 km/h,最大值為-8.9 km/h,速度梯度ΔIV均<10 km/h/100 m,最大值為-4.043 km/h/100 m。
表4 小型車(chē)反向結(jié)點(diǎn)運(yùn)行速度分析測(cè)算表
根據(jù)《公路項(xiàng)目安全性評(píng)價(jià)規(guī)范》(JTG B05-2015)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),大型車(chē)10 km/h≤|ΔV85|≤10 km/h,且|ΔIV|≤10 km/h/m,相鄰路段運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性好;小型車(chē)10 km/h≤|ΔV85|≤20 km/h,且|ΔIV|≤10 km/h/m,相鄰路段運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性較好;相鄰路段為減速時(shí),宜對(duì)相鄰路段平縱面設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化,或采取安全改善措施。根據(jù)分析結(jié)果可知,大型車(chē)運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性好,小型車(chē)運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性較好。
對(duì)小型車(chē)ΔV85>10 km/h路段進(jìn)行分析,其中起點(diǎn)為ΔV85=20 km/h,分析原因?yàn)槠鹗妓俣葹?00 km/h,附近路況指標(biāo)比較好,期望速度快速上升到120 km/h導(dǎo)致。正向3處10 km/h≤|ΔV85|≤20 km/h路段,分別為:K41+220~K41+420段為隧道進(jìn)口200 m范圍減速段,K43+110~K43+660段為隧道出口加速段,K44+585~K44+785段為隧道進(jìn)口200 m范圍減速段;反向4處10 km/h≤|ΔV85|≤20 km/h路段,分別為:K45+930~K45+730進(jìn)口200 m范圍減速段,K44+685~K43+977.714段為隧道出口加速段,K43+210~K43+010段為進(jìn)口200 m范圍減速段,K41+320~K40+603.832段為隧道出口加速段。按規(guī)范評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),以上正向3處和反向4處相鄰路段運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性較好,因?yàn)檫@7段是隧道加減速造成10 km/h≤|ΔV85|≤20 km/h,并不是線(xiàn)形指標(biāo)造成的,對(duì)平縱線(xiàn)形指標(biāo)優(yōu)化調(diào)整,并不能有效改善ΔV85,應(yīng)按規(guī)范要求采取交通安全改善措施。
通過(guò)運(yùn)行速度檢驗(yàn),能夠得到相鄰路段的運(yùn)行速度差、運(yùn)行速度梯度、同一路段設(shè)計(jì)速度與運(yùn)行速度之差等指標(biāo),根據(jù)這些指標(biāo)能夠找出ΔV85和ΔIV超出規(guī)范的路段,分析造成協(xié)調(diào)性不好的原因,并根據(jù)協(xié)調(diào)性分類(lèi)指標(biāo),有針對(duì)性地采取措施。如果是協(xié)調(diào)性不良或者是線(xiàn)形不連續(xù)的問(wèn)題,在設(shè)計(jì)階段就要優(yōu)化調(diào)整平、縱線(xiàn)形指標(biāo);如果協(xié)調(diào)性較好,并且不屬于線(xiàn)形指標(biāo)的問(wèn)題,可以采用標(biāo)志、標(biāo)線(xiàn)、護(hù)欄、燈光等交通安全措施來(lái)改善。
運(yùn)行速度分析結(jié)果不但能夠指導(dǎo)運(yùn)行速度、ΔV85、速度梯度ΔIV,還能提供運(yùn)行速度反算所需視距和所需超高值,為優(yōu)化設(shè)計(jì)指明方向,這對(duì)平縱面設(shè)計(jì)優(yōu)化至關(guān)重要。
本項(xiàng)目設(shè)置有兩處互通和兩處服務(wù)區(qū),互通式立體交叉范圍前后各300 m范圍需要考慮加減速,但是相關(guān)規(guī)范未對(duì)服務(wù)區(qū)做出規(guī)定,而服務(wù)區(qū)的進(jìn)出口匝道,同樣存在加速、減速車(chē)道,同樣對(duì)運(yùn)行速度有所影響,因此在進(jìn)行本項(xiàng)目運(yùn)行速度檢驗(yàn)時(shí),建議將服務(wù)區(qū)按互通進(jìn)行考慮。
本項(xiàng)目所處區(qū)域?yàn)閴紊蠅蜗逻^(guò)渡路段,壩上路段冬季時(shí)間長(zhǎng)、溫度低、積雪厚,這種情況會(huì)對(duì)行車(chē)速度存在很大影響,但是運(yùn)行速度檢驗(yàn)并未考慮低溫和冰雪的影響,這樣會(huì)使運(yùn)行速度檢驗(yàn)失真。為此,本項(xiàng)目需要按夏季和冬季分別檢驗(yàn),冬季應(yīng)考慮冰雪影響,建議根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況修正運(yùn)行速度檢驗(yàn)?zāi)P汀?/p>
本項(xiàng)目運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性檢驗(yàn)的結(jié)果說(shuō)明,運(yùn)行速度檢驗(yàn)?zāi)軌蛘页銎矫妗⒖v斷面各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)速度的影響,通過(guò)隧道、互通式立交、服務(wù)區(qū)前后路段行車(chē)速度的變化情況,為設(shè)計(jì)優(yōu)化調(diào)整指明方向,采取相應(yīng)措施,以保證行車(chē)的安全性和舒適性。因此,在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)重視運(yùn)行速度檢驗(yàn),根據(jù)不同項(xiàng)目的實(shí)際情況進(jìn)行有針對(duì)性的檢驗(yàn),使檢驗(yàn)結(jié)果更貼近實(shí)際路況下的速度。