基于可能速度的路線連續性評價標準

摘要可能速度的引入，為公路線形設計質量評價中某些評價指標的量化提供了可能。本章提出了基于可能速度的二級公路評價標準，并應用于工程實例中。

關鍵詞可能速度 預測模型 連續性

中圖分類號:U442文獻標識碼:A

如何評價公路路線線形設計質量，目前在我國的標準和規范中只是一般的定性描述，無明確的定量指標，執行起來有一定的隨意性，設計質量和行車安全無檢查依據和評定標準，使公路線形設計存在隱形安全問題，導致交通事故率居高不下，對社會、經濟影響極大。因此，迫切需要找到一種科學、合理的線形評價方法。為此，本文在結合我國公路線形設計的現狀和存在的問題的基礎上，提出了公路線形設計質量評價標準。

1 可能速度及其預測模型

1.1 可能速度

可能速度是指在良好的氣候條件和交通條件下，汽車行駛只受公路本身線形條件影響，技術熟練的駕駛員駕駛汽車沿某條公路行駛時，可能達到最大的速度，簡稱可能速度。

1.2 可能速度預測模型

1.2.1 橫向加速度的計算

公路平曲線設緩和曲線時，緩和曲線任一點處橫向加速度為:

式中:l──緩和曲線起(終)點距任意點的距離(m);

L3──緩和曲線長度(m);其余符號同上

1.2.2 軸向加速度的計算

軸向加速度的計算公式:

式中:──海拔荷載系數;

──道路阻力系數，它僅與道路狀況和坡度有關，=f+i;

──汽車回轉質量換算系數;

D──動力因素。

1.2.3 豎向加速度的計算

式中:l──豎曲線上任意點到起(終)點的距離(m);

T──豎曲線切線(m)。

在橫向加速度、軸向加速度和豎向加速度中，軸向加速度為決定性因素，而橫向加速度、豎向加速度的為限定因素。軸向加速度決定了可能速度的大小，但在具體的曲線路段又受到最大橫、豎向加速度的限制。具體的受限速度可由最大加速度取值及加速度計算公式反算得到。

1.2.4 可能速度預測模型

前文中詳細論述了可能速度的計算方法，在初定路線平面和縱斷面線形的基礎上，根據前述的加速度模型和加速度指標模型，就可以分別計算得到橫向允許速度、軸向行駛速度以及豎向允許速度，并得到可能速度。可能速度預測模型如圖1所示。

圖1可能速度預測模型圖

2 基于可能速度的評價標準

2.1 連續性評價標準

連續性是指公路的幾何條件既不違背駕駛員的期望，也不違背駕駛員安全地操作和駕駛車輛的能力，即:線形連續的公路設計確保駕駛員能夠沿著路線以期望速度行駛。

本文通過公路線形設計中的幾何要素，來推測可能速度V，應用可能速度的“速差量”、可能速度V與設計速度Vd之間的關系作為評價指標，所謂“速差量”是指相鄰可能速度在短距離內急劇下降的差值，用V表示。

國外對公路線形連續性評價方法研究較早，而且取得了一定的成績，針對各自的評價方法，也提出了不同但相近的評價標準和評價指標。

(1)美國。學者Leisch提出了用速差作為評價標準，建議了一個連續的公路線形設計的評價指標為:

①一條路線的小客車平均速度變化不應超過16km/h;

②設計速度的變化量不應超過16km/h;

③貨車平均速度和小客車平均速度相差不應超過16km/h。

另一美國學者提出的評價指標為:

V85-VD>20km/h

式中:V85為運行速度(km/h);VD為設計速度(km/h)。

滿足此公式的公路線形設計為極不連續的設計。

還有一些研究成果，用速差作為評價標準，用運行速度的速差量作為評價指標，如:

Good: △V85≤10km/h;

Fair:10km/h≤△V85≤ 20km/h;

Poor: △V85>20km/h。

式中:△V85為運行車速在連續的平面線形間的相應變化，即平面線形運行速度的速差量。

(2)瑞士。瑞士研究成果采用項目設計速度的速差作為評價標準，以其變化量作為評價指標。即:

設計速度大于75km/h時，△V≤20km/h;

設計速度小于75km/h時，△V≤10km/h。

式中:△V為相鄰曲線或平曲線與直線間項目設計速度的變化量。

(3)德國。德國設計指南規定:

任何給定路段的預測運行速度應不超過其設計速度20km/h;

一條連續路段相鄰線形要素之間的運行速度差允許最大值為10km/h。

為此，結合國內外的評價標準，根據我國的實際情況，修正并提出了基于可能速度和國外評價標準的適應我國實際情況的二級公路線形連續性評價標準，如表1所示。

表1連續性評價標準

2.2工程實例分析

本文工程實例選取某省道山區二級公路的K0+300～K7+300，全長7km。該公路位于山嶺重丘區，設計時速40km/h，雙向雙車道，路基寬10.5m，路面寬9.0m，海拔高度在800m以下。平面設計資料、縱斷面設計資料篇幅所限未列出。

在可能速度的計算中，本文選取桑塔納SANTANA小客車作為代表車型，將公路路線的幾何要素代入可能速度預測模型，就可計算得到各路段相應的可能速度值。

相鄰可能速度在短距離內急劇下降的差值“速差量”越低，該公路路線的連續性越好，反之越差。本文將實例路段按1km分段，對實例公路進行連續性質量評價，評價結果如表2所示。

表2連續性評價結果

表3可能速度與交通事故統計表

由表2可見，實例路段中，發生在K4+300～5+300路段的交通事故次數最多，而發生在K0+300～K1+300路段的交通事故次數最少;由表2.2可知，K0+300～K1+300路段的連續性和安全狀況最佳，K4+300～5+300路段的連續性和安全狀況最差，這個評價結果與表3里的實際調查數據結果一致。本文提出的基于可能速度的公路線形設計質量評價標準及指標具有一定的適用性。

3小結

本文綜合了目前國內外公路線形設計質量評價相關的指標，介紹了基于可能速度的二級公路線形設計連續性評價標，將評價標準應用于某二級公路路線設計質量評價中，希望能夠拋磚引玉，對可能速度方法的實行有一定的參考價值。

參考文獻

[1]楊少偉.可能速度與公路線形設計方法研究(博士學位論文).西安:長安大學，2004.9.

[2]楊少偉，許金良，李偉等.路線設計中車輛行駛速度預測模型[J].長安大學學報(自然科學版)，2003:(3):51～55.

[3]李偉.公路路線—汽車運行響應模型的研究(碩士學位論文).西安:長安大學，2002.4.

[4]KayFitzpatrick，LilyElefteriadou.Speedpredictionfortwo-laneruralhighways[J].Texas:TexasTransportationInstitute，2000.