運(yùn)行車(chē)速對(duì)公路線形設(shè)計(jì)安全性檢驗(yàn)的探討

　　摘要：使用《公路項(xiàng)目安全性評(píng)價(jià)指南》中所提供的運(yùn)行車(chē)速計(jì)算模型和安全評(píng)價(jià)方法對(duì)黃祁高速公路線形設(shè)計(jì)進(jìn)行運(yùn)行車(chē)速安全性檢驗(yàn)，保證路線線形設(shè)計(jì)的安全并提出優(yōu)化線形的設(shè)計(jì)方案。

　　關(guān)鍵詞：運(yùn)行車(chē)速；安全性評(píng)價(jià)；優(yōu)化

　　線形是整個(gè)工程設(shè)計(jì)的關(guān)鍵,在設(shè)計(jì)過(guò)程中,要綜合考慮“地形選線、地質(zhì)選線、環(huán)保選線、安全選線”,采用運(yùn)行車(chē)速對(duì)設(shè)計(jì)成果進(jìn)行檢驗(yàn)。檢驗(yàn)其幾何要素的連續(xù)協(xié)調(diào)性�！豆�路項(xiàng)目安全性評(píng)價(jià)指南》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《指南》）中給出了評(píng)價(jià)方法,本文對(duì)黃祁高速公路K0+000K～K103+183.30進(jìn)行運(yùn)行車(chē)速計(jì)算及安全性評(píng)價(jià)進(jìn)行探討。

　　1對(duì)指南的解析

　　1.1名詞術(shù)語(yǔ)

　　(1)同一路段《指南》中同一路段的定義為:設(shè)計(jì)速度、平縱面技術(shù)指標(biāo)及橫斷面相同的路段。在附錄又提到,運(yùn)行車(chē)速計(jì)算時(shí),將整條路段劃分為直線段、縱坡段、平曲線段和彎坡組合段等若干個(gè)分析單元�？梢钥闯�,同一路段即為附錄中所說(shuō)的同一分析單元。應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

　　①當(dāng)整條道路存在2種不同的設(shè)計(jì)速度時(shí),則在設(shè)計(jì)速度分界的位置應(yīng)劃開(kāi),前后處于不同單元,即使該位置前后屬同一種單元類(lèi)型。

　�、诋�(dāng)若干大半徑曲線(R＞1000m)依次相接,設(shè)計(jì)速度一致,則可合并為一個(gè)單元,定為同一路段直線段,盡管其平面指標(biāo)略有不同。

　　(2)相鄰路段及相鄰路段之差

　　相鄰路段實(shí)際上即為相鄰的2個(gè)分析單元。

　　對(duì)于相鄰路段之差，《指南》中沒(méi)有明確規(guī)定相鄰路段取各自何部位的。但對(duì)于某個(gè)單元來(lái)說(shuō)，在整個(gè)長(zhǎng)度范圍內(nèi)，不同位置的不盡相同。

　　圖1摘自美國(guó)IHSDM(交互式公路安全設(shè)計(jì)模型)程序的幫助文件中給出的典型運(yùn)行車(chē)速軌跡。

　　郭忠印等提出如下假定：僅就公路條件而言,當(dāng)曲線半徑較小時(shí),車(chē)輛從直線進(jìn)入到曲線時(shí)逐漸減速到該半徑所對(duì)應(yīng)的運(yùn)行車(chē)速,在圓曲線段做勻速行駛。當(dāng)汽車(chē)離開(kāi)曲線時(shí)又會(huì)適當(dāng)加速，一直達(dá)到駕駛員期望的車(chē)速為止，然后做勻速行駛,直到進(jìn)入下一個(gè)需要變速的曲線。這一假定與IHSDM的計(jì)算結(jié)果吻合�？梢詫�單元中部速度作為一個(gè)典型速度來(lái)代表該路段的。為便于問(wèn)題的研究,相鄰路段的之差取為相鄰單元中部的之差。

　　1.2單元?jiǎng)澐值娜舾杉记?/p>

　　(1)先平面后縱面

　　對(duì)于小客車(chē)來(lái)說(shuō)，影響其運(yùn)行速度的主要因素為平曲線半徑和直線長(zhǎng)度，其他線形要素對(duì)運(yùn)行車(chē)速的影響并不顯著。高速公路、一級(jí)公路的代表車(chē)型為小客車(chē)。在劃分單元先主后次按以下步驟進(jìn)行：

　　第一步：僅考慮平面指標(biāo)將整條道路分為直線段(半徑≥1000m的曲線)和曲線段(半徑＜1000m)兩類(lèi)單元。

　　第二步：在直線段內(nèi)考慮縱坡的影響,將其進(jìn)一步分為直線段和縱坡段(縱坡坡度＞3%,坡長(zhǎng)＞300m)。

　　第三步:在曲線段內(nèi)考慮縱坡的影響將其進(jìn)一步分為小半經(jīng)曲線段和彎坡組合段。

　　(2)緩和曲線的處理

　　緩和曲線多為汽車(chē)加、減速行駛的區(qū)段,也是直線段與曲線段、曲線段與曲線段的銜接部位。緩和曲線不單獨(dú)劃分單元,而應(yīng)與各自所連接的圓曲線一起作為一個(gè)整體。

　　2運(yùn)行速度的測(cè)算

　　測(cè)算某一路段（正向或反向）運(yùn)行速度v85時(shí)，首先要推算與此相鄰路段進(jìn)入該路段時(shí)的實(shí)際速度，作為本路段的初始運(yùn)行速度，然后根據(jù)本路段的路段類(lèi)型，按照相應(yīng)的速度測(cè)算模型進(jìn)行運(yùn)行速度v85的測(cè)算。初始運(yùn)行速度v0確定，一般可通過(guò)調(diào)查點(diǎn)的現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)取得。

　　2.1直線段運(yùn)行速度的測(cè)算。

　　《指南》中直線段運(yùn)行速度的測(cè)算是采用的勻加速穩(wěn)定運(yùn)行模型，其公式為：,式中vs為直線段終點(diǎn)處的運(yùn)行速度（m/s）；v0為直線段起點(diǎn)處的初始運(yùn)行速度（m/s）；為直線段起點(diǎn)處的初始運(yùn)行速度（m/s）；S為直線段長(zhǎng)度（ｍ）。

　　利用上面公式計(jì)算直線段終點(diǎn)處的運(yùn)行速度vs等于期望運(yùn)行速度ve時(shí)，應(yīng)把期望運(yùn)行速度ve代入上面公式，反算出S，算出實(shí)際的變加速長(zhǎng)度，劃分出加速路段和勻速行駛路段范圍。

　　2.2小半徑組合段運(yùn)行速度的測(cè)算。小半徑組合段運(yùn)行速度的測(cè)算是采用平曲線速度預(yù)測(cè)模型，分為進(jìn)入曲線前線形為直線、進(jìn)入曲線前線形為曲線、駛出曲線后接直線線形、駛出曲線后接曲線四種情形，利用《指南》中“平曲線上的速度預(yù)測(cè)模型”相應(yīng)的公式，計(jì)算出曲線中部速度和曲線出口處的速度。

　　2.3縱坡段運(yùn)行速度的測(cè)算。縱坡段運(yùn)行速度的測(cè)算是功率重量比Ｐ標(biāo)定模型和圖表修正法，根據(jù)前一段測(cè)算的運(yùn)行速度加上縱坡段長(zhǎng)度乘以《指南》中“縱波下各車(chē)型運(yùn)行速度的修正”相對(duì)應(yīng)的單位修正數(shù)，即可測(cè)算出縱坡段終點(diǎn)處的運(yùn)行速度。

　　2.4彎坡組合段運(yùn)行速度的測(cè)算。彎坡組合段運(yùn)行速度的測(cè)算是采用兩階段彎坡模型和線形組合彎坡模型，也分進(jìn)入彎坡組合段前線形為直線、進(jìn)入彎坡組合段前線形為曲線、駛出彎坡組合段后接直線線形、駛出彎坡組合段后接曲線四種情形，根據(jù)《指南》中“彎坡組合線形下的運(yùn)行速度預(yù)測(cè)模型”相應(yīng)的公式，計(jì)算出彎坡組合段中部速度和彎坡組合段出口處的速度。

　　2.5短直線段運(yùn)行速度的測(cè)算。短直線段運(yùn)行速度的測(cè)算按直線段運(yùn)行速度的測(cè)算方法進(jìn)行測(cè)算。

　　3運(yùn)行速度的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

　　采用相鄰路段運(yùn)行速度的差值△v85的大小作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：

　�。�△v85｜＜10km/h時(shí)，協(xié)調(diào)性好；

　　10km/h≤｜△v85｜≤20km/h時(shí)協(xié)調(diào)性較好；

　�。�△v85｜＞20km/h時(shí)，協(xié)調(diào)性不良。

　　4運(yùn)行車(chē)速安全性檢驗(yàn)

　　4.1項(xiàng)目概況

　　黃祁高速公路起點(diǎn)K0+000K～34+420設(shè)計(jì)速度100km/h，路基寬度26米，K34+200～K103+183.30設(shè)計(jì)速度80km/h，路基寬24.5米。根據(jù)《指南》提供的計(jì)算模型對(duì)本項(xiàng)目進(jìn)行全線劃分為36個(gè)單元（見(jiàn)表1）。

　　表1黃祁高速公路K0+000K～K103+183.30運(yùn)行車(chē)速檢驗(yàn)結(jié)果                    

　　4.2設(shè)計(jì)速度與運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性評(píng)價(jià)與優(yōu)化

　　設(shè)計(jì)速度與運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性評(píng)價(jià)是對(duì)同一路段的設(shè)計(jì)速度與運(yùn)行速度的差值進(jìn)行評(píng)價(jià)。依據(jù)《公路項(xiàng)目安全性評(píng)價(jià)指南》第4.1.3款：當(dāng)同一路段設(shè)計(jì)速度與運(yùn)行速度的差值大于20km/h時(shí)，應(yīng)對(duì)該路段的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行安全性檢驗(yàn)。

　　(1)起點(diǎn)K0+000～K34+420設(shè)計(jì)速度100km/h，路基寬度26m。

　　依據(jù)計(jì)算結(jié)果，該段運(yùn)行速度均保持在100～120km/h之間，設(shè)計(jì)速度與運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性較好，該段線性設(shè)計(jì)質(zhì)量較高。

　　(2)K34+420～終點(diǎn)K108+183.310，設(shè)計(jì)速度80km/h，路基寬度24.5m。

　　依據(jù)計(jì)算結(jié)果，該段運(yùn)行速度均保持在100km/h以上，有絕大部分路段達(dá)到了最大期望運(yùn)行速度120km/h，設(shè)計(jì)速度與運(yùn)行速度的差值均大于20km/h。依據(jù)《指南》的規(guī)定，設(shè)計(jì)速度與運(yùn)行速度的協(xié)調(diào)性不好。該段因受交通量、工程造價(jià)、地形等條件限制而將路基寬度由26m調(diào)整到了24.5m，設(shè)計(jì)速度由100km/h降到了80km/h，建議在下一設(shè)計(jì)階段，充分結(jié)合地形條件，調(diào)整平、縱面線性，以提高設(shè)計(jì)速度與運(yùn)行速度的協(xié)調(diào)性。

　　五結(jié)語(yǔ)

　　本文采用《公路項(xiàng)目安全性評(píng)價(jià)指南》(JTG/TB05-2004)中的評(píng)價(jià)方法對(duì)黃祁高速公路的線形進(jìn)行了運(yùn)行車(chē)速安全性檢驗(yàn),不僅使線形設(shè)計(jì)得到了優(yōu)化,而且也保證了公路行車(chē)的安全性。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]田兆豐,陳飛.基于運(yùn)行車(chē)速的公路線形安全性檢驗(yàn)[J].北京交通標(biāo)準(zhǔn)化，2006(11):160-163.

　　[2]馬朝慶.基于運(yùn)行速度的路線設(shè)計(jì)方法研究[J].長(zhǎng)沙交通學(xué)院學(xué)報(bào),2006(9):95-96.

　　[3]高建平,郭忠印.基于運(yùn)行車(chē)速的公路線形設(shè)計(jì)質(zhì)量評(píng)價(jià)[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào),2004,22(7):906-911.