运行车速对公路线形设计安全性检验的探讨
摘要：使用《公路项目安全性评价指南》中所提供的运行车速计算模型和安全评价方法对黄祁高速公路线形设计进行运行车速安全性检验，保证路线线形设计的安全并提出优化线形的设计方案。
关键词：运行车速；安全性评价；优化
线形是整个工程设计的关键,在设计过程中,要综合考虑“地形选线、地质选线、环保选线、安全选线”,采用运行车速对设计成果进行检验。检验其几何要素的连续协调性。《公路项目安全性评价指南》（以下简称《指南》）中给出了评价方法,本文对黄祁高速公路K0+000K～K103+183.30进行运行车速计算及安全性评价进行探讨。
1对指南的解析
1.1名词术语
(1)同一路段《指南》中同一路段的定义为:设计速度、平纵面技术指标及横断面相同的路段。在附录又提到,运行车速计算时,将整条路段划分为直线段、纵坡段、平曲线段和弯坡组合段等若干个分析单元。可以看出,同一路段即为附录中所说的同一分析单元。应注意以下几点：
①当整条道路存在2种不同的设计速度时,则在设计速度分界的位置应划开,前后处于不同单元,即使该位置前后属同一种单元类型。
②当若干大半径曲线(R＞1000m)依次相接,设计速度一致,则可合并为一个单元,定为同一路段直线段,尽管其平面指标略有不同。
(2)相邻路段及相邻路段之差
相邻路段实际上即为相邻的2个分析单元。
对于相邻路段之差，《指南》中没有明确规定相邻路段取各自何部位的。但对于某个单元来说，在整个长度范围内，不同位置的不尽相同。
图1摘自美国IHSDM(交互式公路安全设计模型)程序的帮助文件中给出的典型运行车速轨迹。
郭忠印等提出如下假定：仅就公路条件而言,当曲线半径较小时,车辆从直线进入到曲线时逐渐减速到该半径所对应的运行车速,在圆曲线段做匀速行驶。当汽车离开曲线时又会适当加速，一直达到驾驶员期望的车速为止，然后做匀速行驶,直到进入下一个需要变速的曲线。这一假定与IHSDM的计算结果吻合。可以将单元中部速度作为一个典型速度来代表该路段的。为便于问题的研究,相邻路段的之差取为相邻单元中部的之差。
1.2单元划分的若干技巧
(1)先平面后纵面
对于小客车来说，影响其运行速度的主要因素为平曲线半径和直线长度，其他线形要素对运行车速的影响并不显著。高速公路、一级公路的代表车型为小客车。在划分单元先主后次按以下步骤进行：
第一步：仅考虑平面指标将整条道路分为直线段(半径≥1000m的曲线)和曲线段(半径＜1000m)两类单元。
第二步：在直线段内考虑纵坡的影响,将其进一步分为直线段和纵坡段(纵坡坡度＞3%,坡长＞300m)。
第三步:在曲线段内考虑纵坡的影响将其进一步分为小半经曲线段和弯坡组合段。
(2)缓和曲线的处理
缓和曲线多为汽车加、减速行驶的区段,也是直线段与曲线段、曲线段与曲线段的衔接部位。缓和曲线不单独划分单元,而应与各自所连接的圆曲线一起作为一个整体。
2运行速度的测算
测算某一路段（正向或反向）运行速度v85时，首先要推算与此相邻路段进入该路段时的实际速度，作为本路段的初始运行速度，然后根据本路段的路段类型，按照相应的速度测算模型进行运行速度v85的测算。初始运行速度v0确定，一般可通过调查点的现场观测取得。
2.1直线段运行速度的测算。
《指南》中直线段运行速度的测算是采用的匀加速稳定运行模型，其公式为：,式中vs为直线段终点处的运行速度（m/s）；v0为直线段起点处的初始运行速度（m/s）；为直线段起点处的初始运行速度（m/s）；S为直线段长度（ｍ）。
利用上面公式计算直线段终点处的运行速度vs等于期望运行速度ve时，应把期望运行速度ve代入上面公式，反算出S，算出实际的变加速长度，划分出加速路段和匀速行驶路段范围。
2.2小半径组合段运行速度的测算。小半径组合段运行速度的测算是采用平曲线速度预测模型，分为进入曲线前线形为直线、进入曲线前线形为曲线、驶出曲线后接直线线形、驶出曲线后接曲线四种情形，利用《指南》中“平曲线上的速度预测模型”相应的公式，计算出曲线中部速度和曲线出口处的速度。
2.3纵坡段运行速度的测算。纵坡段运行速度的测算是功率重量比Ｐ标定模型和图表修正法，根据前一段测算的运行速度加上纵坡段长度乘以《指南》中“纵波下各车型运行速度的修正”相对应的单位修正数，即可测算出纵坡段终点处的运行速度。
2.4弯坡组合段运行速度的测算。弯坡组合段运行速度的测算是采用两阶段弯坡模型和线形组合弯坡模型，也分进入弯坡组合段前线形为直线、进入弯坡组合段前线形为曲线、驶出弯坡组合段后接直线线形、驶出弯坡组合段后接曲线四种情形，根据《指南》中“弯坡组合线形下的运行速度预测模型”相应的公式，计算出弯坡组合段中部速度和弯坡组合段出口处的速度。
2.5短直线段运行速度的测算。短直线段运行速度的测算按直线段运行速度的测算方法进行测算。
3运行速度的评价标准
采用相邻路段运行速度的差值△v85的大小作为评价标准：
｜△v85｜＜10km/h时，协调性好；
10km/h≤｜△v85｜≤20km/h时协调性较好；
｜△v85｜＞20km/h时，协调性不良。
4运行车速安全性检验
4.1项目概况
黄祁高速公路起点K0+000K～34+420设计速度100km/h，路基宽度26米，K34+200～K103+183.30设计速度80km/h，路基宽24.5米。根据《指南》提供的计算模型对本项目进行全线划分为36个单元（见表1）。
表1黄祁高速公路K0+000K～K103+183.30运行车速检验结果
4.2设计速度与运行速度协调性评价与优化
设计速度与运行速度协调性评价是对同一路段的设计速度与运行速度的差值进行评价。依据《公路项目安全性评价指南》第4.1.3款：当同一路段设计速度与运行速度的差值大于20km/h时，应对该路段的技术指标进行安全性检验。
(1)起点K0+000～K34+420设计速度100km/h，路基宽度26m。
依据计算结果，该段运行速度均保持在100～120km/h之间，设计速度与运行速度协调性较好，该段线性设计质量较高。
(2)K34+420～终点K108+183.310，设计速度80km/h，路基宽度24.5m。
依据计算结果，该段运行速度均保持在100km/h以上，有绝大部分路段达到了最大期望运行速度120km/h，设计速度与运行速度的差值均大于20km/h。依据《指南》的规定，设计速度与运行速度的协调性不好。该段因受交通量、工程造价、地形等条件限制而将路基宽度由26m调整到了24.5m，设计速度由100km/h降到了80km/h，建议在下一设计阶段，充分结合地形条件，调整平、纵面线性，以提高设计速度与运行速度的协调性。
五结语
本文采用《公路项目安全性评价指南》(JTG/TB05-2004)中的评价方法对黄祁高速公路的线形进行了运行车速安全性检验,不仅使线形设计得到了优化,而且也保证了公路行车的安全性。
参考文献：
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