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)

0 引言

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。

1 運(yùn)行速度檢驗(yàn)參數(shù)分析

1.1 運(yùn)行速度檢驗(yàn)的定義

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。

1.2 運(yùn)行速度檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)

《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)。

1.3 分析單元?jiǎng)澐?/h3>

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。

1.4 參數(shù)的選用

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。

2 項(xiàng)目實(shí)例

2.1 項(xiàng)目基本情況

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)

2.2 分析參數(shù)輸入

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。

2.3 運(yùn)行速度檢驗(yàn)分析計(jì)算

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

2.4 運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性分析

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。

2.5 運(yùn)行速度分析及建議

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>

3 結(jié)語(yǔ)

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。