雙車道公路運行速度測算研究

呂學彪，司選舟，劉向陽，馬海峰

（1.中交第一公路勘察設計研究院有限公司，陜西西安 710075；2.上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，上海200092）

0 引言

在我國，對于一條公路項目，設計速度一經選定，所有相關要素如：視距、超高、縱坡、豎曲線半徑等指標均需要與其匹配，現行的標準只規定這些指標的最小值，而對于其最大值一般沒有限制，常常會造成指標選取跨度大。由于駕駛員在公路上行駛時總是傾向于采用較高的速度，過大的指標差異往往會導致實際運行速度差，以及實際運行速度與設計速度之間的速度差過大，這些均可能成為行車安全的隱患。雙車道公路的幾何設計常受地形、造價的影響，在條件允許的路段幾何指標一般很高，條件限制的路段幾何指標往往較低，甚至采用極小值，因此公路幾何設計指標不連續的現象在雙車道公路上表現尤為突出，常常造成交通安全事故的發生。

國內外相關研究表明：運行速度可以有效地解決這一問題。運行速度是公路安全評價的一個重要指標，是指在干凈、潮濕條件下，85%的駕駛員行車不會超過的速度，即特定路段上第85個百分位上的車速。與計算設計速度相比，應用運行速度研究公路的線形和安全問題有以下優點：一是運行速度是根據實際速度確定的，用以進行公路路線的檢驗，更多地考慮了人、車、路的關系及相互之間的協調性，可以為有效地解決路線設計指標與實際運行速度線形指標脫節的問題提供依據。二是運行速度考慮各種影響因素，如道路線形、駕駛員、汽車、路側和環境等因素，從而更加科學可靠。因此，以運行速度作為評價指標，不僅能夠有效地檢驗路線所有相關要素如平縱曲線半徑、縱坡、超高、視距等指標是否合理搭配；也可以檢驗公路線形的連續性和協調性，改善相鄰路段幾何設計指標的連續性。

1 雙車道公路運行速度測算現狀及改進流程

在我國對于運行速度的研究已有數十年的歷史，但大多集中在高速公路，對于雙車道公路運行速度的研究起步較晚。目前具有代表性的測算方法有：修正后的澳大利亞計算方法[3]和回歸公式法[5]，但這兩種方法在雙車道公路運行速度測算過程中都存在一定的問題，主要表現在：

（1）修正后的澳大利亞計算方法具有很強的操作性和權威性，能夠有效地完成運行速度的測算，但是其僅考慮了幾何線形的影響，是車輛“自由流”狀態下的運行速度，沒有反應我國二、三級公路路側干擾等因素。而該方法可用來計算雙車道自由流速度。

（2）文獻[5]中論述的與幾何線形相關的計算公式操作性和關聯性不強，如：同一路段根據橫斷面影響和平縱影響會分別得到兩個不同的運行速度，彎坡組合公式存在計算錯誤等，但是其對于雙車道公路路側影響考慮較為全面，通過大量實驗分析研究總結量化了雙車道公路中公路功能、橫向干擾、出入口間距對運行速度的影響，并提供較為詳細的公式，可作為雙車道公路路側環境干擾對運行速度修正的計算。

因此，本文擬將運行速度的測算過程分為兩大步驟：首先測算無干擾情況下（僅受幾何線形影響）的自由流速度；然后考慮各項干擾因素對自由流速度進行修正。自由流速度的測算采用修正后的澳大利亞計算方法[3]，然后依據文獻[5]的研究成果對公路功能、橫向干擾、出入口間距等因素的影響進行修正，從而快速得到能夠準確反映我國公路真實的行駛速度。其測算流程如圖1所示。

圖1 雙車道公路運行速度計算流程圖

2 雙車道公路運行速度測算

為了便于說明運行速度的測算過程，在此以宜安二級公路K25+295.436-K27+385.026段（正向）的小客車運行速度測算為例（見圖2）。

圖2 示例路段平縱面縮圖

2.1 路段單元劃分

依據文獻[3]提及的分段原則，對于相近路段單元進行歸并，可將K25+295.436～K27+385.026劃分為5段：其中K25+295.436～K25+444.486為直線段 ；K25+444.486～K26+540.220 曲 線 半 徑 均 在160～260 m之間，則四小段可劃分為一段，曲線計算半徑為 210 m；K26+540.220～K26+656.347 為直線段；K26+656.347～K27+001.111為曲線段，計算半徑為 260 m；K27+001.111～K27+385.026 為直線段。分段如表1所列。

2.2 自由流狀態速度測算

首先確定初始速度V0，并依據路段單元類型從，確定初始速度V85測算結果，見圖3或圖4所示，并查表計算出相應的節點速度。

除了考慮上述的平曲線因素，還應考慮縱斷面因素。縱斷面對運行速度的修正依據文獻[3]的修正原則：

表1 路段單元劃分表

圖3 直線段小客車的運行速度圖[3]

圖4 曲線段小客車的運行速度圖[3]

（1）縱坡坡度不小于3%時，且縱坡長度（連續上坡、下坡）大于2 km，運行速度±5 km/h；

（2）縱坡坡度不小于4%時，運行速度±5 km/h；

（3）其他情況下，運行速度不變。

示例路段各節點運行速度計算結果如表2所列。

表2 自由流狀態下各節點運行速度一覽表

2.3 公路功能及路側等因素的修正

2.3.1公路功能對運行速度的修正

文獻[5]中指出：從干線公路到集散公路再到地方公路，自由流速度是呈下降的趨勢，其下降級差為5 km/h。從該示例路段的地理位置和重要性上看，宜將此公路按集散公路考慮，即公路功能對運行速度的修正值為-5 km/h。

2.3.2橫向干擾對運行速度的影響

橫向干擾主要是指路肩（或輔路）交通（包括行人、自行車等非機動車和機動車輛出入主線）對主線機動車交通流的干擾程度。為了量化橫向干擾，文獻[5]將橫向干擾分為五個等級。各分項影響因素分級標準見表3所列。

表3 各類橫向干擾因素分級一覽表[5]

根據各影響因素的權重與級別，按下式計算得到路側干擾因素級別變量值（FRIC）：

根據FRIC計算結果，查表4即可得到橫向干擾的修正值。

表4 橫向干擾強度影響修正值一覽表[5]

示例路段摩托車在公路兩側每200 m范圍內出現的干擾事件次數約為7次，拖拉機的干擾事件次數約為3次，支路車輛的干擾事件次數約為1次，路側停車的干擾事件次數約為3次，非機動車的干擾事件次數約為60次，行人的干擾事件次數約為14次。則該示例路段路側干擾因素級別值為：

故該示例路段橫向干擾強度為2級，則對運行速度的修正值為-5 km/h。

2.3.3出入口間距對運行速度的修正

出入口是雙車道公路的重要組成部分，對于運行速度的影響不可忽視，文獻[5]提出了依據入口密度或間距對運行速度進行修正，其出入口間距與運行速度修正關系見表5所列。

示例路段平面交叉共6處，其中與等級路交叉2處，與等外鄉村道路交叉4處，平均3.1個/km，即出入口間距0.302 km，查表5得此項對運行速度的修正值為-6.0 km/h。

表5 出入口間距與速度修正值一覽表[5]

通過上述三項因素對自由流運行速度的修正即可得到各節點的運行速度，見表6所列。

表6 自由流狀態下各節點修正后運行速度一覽表

3 工程實例驗證與應用

宜春至安福二級公路全長41.822 km，按照部頒《公路工程技術標準》(JTG B01－2003)二級公路標準設計，設計速度60 km/h，采用對向雙車道，路基寬度分別為12 m和10 m設計。全線受地形影響較大，部分路段幾何指標較小，是典型的山區雙車道公路。依據上述流程對宜安二級公路進行了全線運行速度的測算，并利用計算機技術將其繪制成運行速度圖，見圖5所示。

3.1 實地驗證

為了驗證該方法的適用性和準確程度，于2009年6月份對宜安二級公路進行了實地速度觀測（見圖6）。經驗證發現實測速度與運行速度分析結果基本一致，可以作為安全評價的主要指標。

圖5 運行速度成果圖

圖6 實地速度觀測實景

3.2 工程應用

通過對宜安二級公路運行速度協調性、運行速度與設計速度一致性的分析，發現該公路運行速度協調性較好，幾何設計指標采用協調連續，過渡適宜，但大部分路段運行速度偏高，運行速度與設計速度差較大，尤其是存在部分路段視距不滿足運行速度要求，存在較大安全隱患。根據分析結果，筆者對宜安二級公路交通安全實施提出優化方案，新增提示警告標志、輪廓標燈設施49處（見圖7、圖8），對路面標線的布設進行了全面改進，通車一年多來，安全效果明顯，管養各方反映良好。

圖7 K16+500輪廓標志與標線實景

圖8 K20+600輪廓標志與標線實景

4 結語

本文在總結國內運行速度研究成果的基礎上，提出了雙車道公路運行速度的測算方法。通過宜安二級公路項目的應用與驗證，發現該方法操作簡便，計算結果具有較高的參考價值，可在一般雙車道公路安全性評價中進一步應用。

[1]JTG B01—2003，公路工程技術標準[S].

[2]JTG-D20-2006，公路路線設計規范[S].

[3]JTG/T B05—2004，公路項目安全性評價指南[S].

[4]澳大利亞亞維省公路局.公路設計手冊[M].

[5]霍明，等.雙車道公路路線運行速度設計方法[R].中交第一公路勘察設計研究院有限公司，2007.

[6]劉向陽，等.公路虛擬仿真在 M3 項目上的應用[J].公路，2008，（9）.

[7]郭騰峰，等.公路三維關聯優化設計技術的研究與開發 [J].公路，2005，（11）.

[8]郭騰峰，王蒙.道路三維動態可視化幾何設計[M].北京：中國電力出版社，2002.

[9]江西省公路科研設計院，宜安二級公路安全評價與研究報告[R].2009.