基于運行速度檢驗公路路線設計的研究

張日麗

1 概述

2007年發布的《公路工程基本建設項目設計文件編制辦法》在原《編制辦法》的基礎上，加強了對設計深度的要求，更加注重了設計細節，重視了基礎資料的收集與應用，加強了對總體設計的要求，特別是加強了對安全的要求，將標志、標線、護欄等安全設施設計由交通工程章節調至主體工程設計章節，使之與主體工程設計更好地結合，增加了運行速度對運營安全模擬檢驗的內容。下面筆者通過所設計的項目，主要對路線線形上車輛實際運行速度的變化對平、縱、橫等方面的安全隱患進行分析探討。目的是根據擬建公路項目等級，結合預測交通量及其組成、沿線地形情況等對相鄰路段設計速度差較大的路段進行安全性評價。

2 運行速度協調性

對相鄰路段的運行速度的差值進行評價，選取雙向進行運行速度V85(特定路段上第85個百分位上的車速)測算，首先從本路段的初始運行速度V0開始，然后根據所劃分的路段類型，按直線段、平曲線段和長大縱坡路段等分別進行運行速度V85的測算。在測算中采用《公路項目安全性評價指南》中的附錄B運行速度模型計算，對直線段、平曲線段采用公式法精確計算;對縱坡段采用縱坡修正法;對彎坡組合模型采用兩階段彎坡模型計算。

1)平直路段上按勻加速或勻減速運動進行測算。平直路段上小客車期望速度為120 km/h、大貨車為75 km/h。小客車采用加速度0.25 m/s2，大貨車采用加速度0.2 m/s2。2)對于縱坡路段采用《特殊縱坡下各車型運行速度修正值》計算坡頂、坡底點的速度。3)對于曲線段采用《平曲線上的速度預測模型》計算曲線中點和曲線出口速度。4)對于彎坡路段采用《彎坡組合線形下的運行速度預測模型》計算出彎坡曲線中心點、出口點的速度。

根據某項目一級公路K42+000～K52+000段測算的運行速度、梯度數據，以運行速度V85為縱坐標，路線長度為橫坐標，繪制公路沿線運行速度變化曲線，即沿線的“運行速度圖”“運行速度梯度圖”，并輸出運行速度數據表格。利用運行速度、梯度圖表進行設計參數的安全性總體評價和部分路段的安全性檢驗。

3 評價指標

3.1 運行速度協調性，即平縱面線形組合的連續性分析評價

由正、反向運行速度圖及正、反向運行速度梯度圖可知:K42+000～K52+000段相鄰節點小客車運行速度差ΔV85基本小于±20 km/h、梯度的變化為±5 km/h/100 m內，說明沿線相鄰路段之間的技術指標在逐漸變化，線形的連續性較好。同樣，大貨車的梯度變化也與小客車相似，且波動區間較小，線形的連續性較好。

3.2 運行速度與設計速度的協調性、一致性分析評價

由正向運行速度圖可知:設計速度100 km/h，小客車的運行速度最大120 km/h、最小102.982 km/h，本段運行速度基本都在100 km/h～120 km/h之間，滿足速度一致性要求;大貨車的最大運行速度為75 km/h，最小運行速度為48.217 km/h，在數值上大貨車均低于設計速度，滿足速度一致性要求。由反向運行速度圖可知:設計速度100 km/h，小客車的運行速度最大120 km/h、最小96.786 km/h，此路段速度差ΔV≤20 km/h，滿足一致性要求;大貨車的最大運行速度為75 km/h，最小運行速度為44.198 km/h，在數值上大貨車均低于設計速度，基本滿足速度一致性要求。綜上所述，本路段總體上滿足運行速度與設計速度的協調性、一致性的要求。

4 安全性分析評價

4.1 平、縱面設計指標

1)平曲線半徑。根據V85計算相應平曲線半徑的最小極限半徑，以檢測設計中相應點的半徑的合理性。本段平曲線最小半徑Rmin=750，沒有 R＜RV85的路段。

2)緩和曲線長度。緩和曲線的最小長度應滿足3 s行程的距離要求，本段緩和曲線長度均滿足要求。

3)曲線間最短直線段。同向曲線間的最小直線長度宜為行車速度的6倍，反向曲線的最小直線長度為行車速度的2倍，根據路段各結點的運行速度對路線同向、反向曲線間的最小直線長度進行檢驗，本路段曲線間直線長度不滿足要求的段落見表1。

4)曲線間最長直線段。在過長直線路段上行駛，會造成駕駛員視覺和心理上的疲勞感，設計中一般直線段長度控制在20倍的速度以內為宜。

5)坡長、坡度評價。本段小客車的正向、反向運行速度基本在100 km/h～120 km/h，運行速度較高。120 km/h對應的最大縱坡3.95%。本路段不滿足運行速度下縱坡要求見表2。長陡下坡接小半徑是交通事故易發地段，本路段中有如下段落，建議縱坡調整。

反向:K47+185 ～K49+075 段，高差69.712，坡長1 890 m，平均縱坡3.688%，運行速度120 km/h，長陡下坡接R=750 m的半徑。

表1 不滿足曲線間直線長度一覽表

表2 不滿足運行速度下縱坡一覽表

6)豎曲線評價。全線小客車的正向、反向運行速度基本在100 km/h～120 km/h，運行速度較高。120 km/h對應的極限最小凸形豎曲線半徑為11 000 m、凹形豎曲線半徑為4 000 m。

本路段不滿足運行速度下極限最小豎曲線半徑見表3。

4.2 超高加強

本路段正反運行速度基本在100 km/h～120 km/h，平曲線超高橫坡度宜適當提高，可取“規范”規定的設計上限，建議對同一平曲線正向與反向參考運行速度分別設置超高。

全線平曲線半徑R≥4 000 m的段落建議設置2%的超高，有條件的考慮設置緩和曲線。

表3 不滿足運行速度下極限最小豎曲線半徑一覽表

4.3 緊急停車帶設置

右側硬路肩寬度為3.0 m，可不考慮設置緊急停車帶。

4.4 緊急避險車道設置

對連續下坡路段應設置緊急避險車道或者采取限速措施以提高大貨車在下坡路段的行車安全性，本路段需設置緊急避險車道或者采取限速措施的如下:反向:K42+000～K49+795段，高差174.06 m，長度7 795 m，平均縱坡2.23%，運行速度75 km/h，連續下坡，建議根據運行速度擇位設置緊急避險車道。

表4 需設置爬坡車道的路段一覽表

4.5 爬坡車道設置

對于連續上坡的路段，通行能力與運行安全受到影響且上坡方向載重汽車行駛速度低于最低容許速度55 km/h時，在行車道外側設爬坡車道。這里僅考慮安全性角度，不考慮構造物、地形條件以及工程造價的影響，根據運行速度設置爬坡車道，設置爬坡車道的路段見表4。

5 結語

通過運行速度檢驗，使設計人員對設計中采用的標準、規范、技術指標是否合理進行了檢驗，給設計人員的設計成果安全性提供了技術保證。對存在安全隱患的路段，設計人員首先應從路線平、縱、橫斷面上提出改進措施。其次從完善標志、標線、加強護欄設置強度上下功夫。最后考慮合理位置設置爬坡車道、緊急避險車道、完善監控設施等。切實從源頭上貫徹了公路設計新理念，大大加強了運營中的行車安全。

[1]交通部公路司.新理念[J］.公路設計指南，2005(3):27-28.

[2]交通部公路司.降低造價[J］.公路設計指南，2005(3):51-52.

[3]JTG B01-2003，公路工程技術標準[S］.

[4]JTG/T B05-2004，公路項目安全性評價指南[S］.

[5]JTG D20-2006，公路路線設計規范[S］.

[6]工程建設標準強制性條文(公路工程部分)[S］.

[7]阿布扎爾.關于高速公路線形設計的探討[J］.山西建筑，2010，36(14):250-251.