公路運行速度體系與工程應用技術

萬福玲

(惠民縣交通運輸局，山東 惠民251700)

中國從20世紀50年代起引入了“設計車速”概念后一直采用的是基于設計速度的公路設計方法體系。自20世紀70年代初開始,面對公路交通事故迅速增加的形勢,歐美一些國家研究提出了“運行速度”概念。由于運行速度綜合考慮了駕駛行為、心理、視覺需求、汽車性能特征、線形幾何要素等多方面的因素,所以采用運行速度方法進行公路設計、安全性檢驗和評價以及公路安全限速,可以有效提升公路路線與汽車行駛之間的協(xié)調(diào)性和一致性，降低速度差,同時規(guī)范駕駛員的行為,從而提升公路行車的安全性以及運行效率。

當前,隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展和汽車保有量逐年遞增,中國也面臨著嚴峻的道路交通安全問題。但由于研究起步較晚等客觀因素,中國基于運行速度開展設計檢驗、安全評價和速度控制等工作尚缺少系統(tǒng)的理論支撐,缺少量化的評價指標和工程應用技術。鑒于此,自2000年開始，中國交通運輸部組織持續(xù)開展了一系列公路運行速度領域的重大專項研究,以期建立符合中國國情、適應中國公路交通特征和駕駛行為的公路運行速度設計、評價與控制體系。

1 綜合評價技術

應用運行速度模型，研究開發(fā)了適用于各級公路和橋、隧道等特殊路段的公路運行速度測算分析技術(軟件系統(tǒng))，實現(xiàn)自動獲取路線幾何設計數(shù)據(jù)、自動劃分路段、結(jié)點速度測算、速度突變點判定、輸出測算分析成果圖表等功能;開發(fā)路線空間曲率測算、駕駛工作負荷度指基于運行速度的安全設計檢驗技術，在綜合考慮公路功能、等級、交通量、沿線地形、地質(zhì)以及工程造價等因素對路線設計影響的基礎上,將運行速度理念引入到中國現(xiàn)行的公路路線設計方法體系中,有效地從安全角度優(yōu)化線形指標、保證路線設計指標更加符合實際行駛速度和駕駛員的駕駛需求。在前述公路安全性綜合評價指標、標準和綜合評價技術等研究成果的基礎上，即在實現(xiàn)對路線“定量評價”的基礎上,從總結(jié)分析運行速度模標測算等軟件技術，為甄別速度型規(guī)律入手,結(jié)合各等級公路勘察設計工作實踐，重點開展基于運行速度的路線安全性優(yōu)化設計方法,即開展“動態(tài)優(yōu)化”方法和技術的研究和探索。

1.1 速度過渡

在公路路線設計中，從行車安全角度更應該關注車輛運行速度發(fā)生變化的位置(或區(qū)域)，即速度過渡段的良好銜接和過渡設計。從典型公路路段運行速度的觀測分析,按照其設計車速與運行速度的變化特點,可將公路項目分為 3類：第“1”類公路，即設計速度大于、等于100km/h的高速公路和部分具有干線功能的一級公路；第“2”類公路,即設計速度在60~90km/h的高速公路、一級公路和部分二級公路;第“3”類公路,即設計速度在30~60km/h的二、三級公路。

1.2 與速度對應的平曲線半徑

根據(jù)相鄰路段的運行速度應保證協(xié)調(diào)性和連續(xù)性的原則,根據(jù)不同駛?cè)胨俣葘m宜半徑的范圍,給出不同規(guī)劃運行速度的推薦半徑范圍，以保證曲線上得到的運行速度差小于20km/h。

1.3 公路速度控制技術

中國交通事故中，機動車駕駛員超速行駛導致的交通事故傷亡人數(shù)占事故傷亡總?cè)藬?shù)的比例很大,對超速行駛現(xiàn)象的有效治理可以在很大程度上改善中國的道路交通安全狀況。本項目研究通過大范圍的數(shù)據(jù)采集、采用先進的分析方法尋找影響限速制定的各種因素，建立了相關因素與限速之間的關系模型；針對不同技術等級公路,構(gòu)建適合于不同條件的速度限制取值方法體系；確定各種速度控制技術的設置條件及方法。

1.4 限速值綜合決策模型

通過分析研究限制速度對交通安全、運行效率和執(zhí)法成本等的影響程度,首次建立了基于運行效率、經(jīng)濟性、安全性、舒適性、實用性等的多目標公路限速綜合決策模型，奠定了適合中國國情的公路限速理論基礎。

1.5 限速區(qū)段確定

限速區(qū)限速是常用的限速方法之一,設置限速區(qū)的路段,通常是道路幾何線形特殊或者道路環(huán)境條件頻繁變化的地方。項目研究建立了限速區(qū)、限速區(qū)過渡段長度計算模型,提出了公路限速區(qū)、限速區(qū)過渡段的最小長度的推薦值,并提出了限速區(qū)段的具體設計方法。

1.6 組合限速設計方法

通過大量實際項目觀測和數(shù)據(jù)采集,對比分析不同限速設施和技術的作用和效果,提出了常用速度控制設施的設置條件、設置位置等技術要點;提出了有效速度控制組合的設置條件、設置位置的選擇及具體實施等技術要點；系統(tǒng)總結(jié)提出適合中國公路交通特點的公路速度限制標準及速度控制設施的組合設計方法。

2 成果工程應用及效果

在本項目階段成果的基礎上，中國《公路工程技術標準》(2003版)和《公路路線設計規(guī)范》(2006版)正式引入運行速度概念。以本項目高速公路運行速度模型研究成果為基礎，中國2004年發(fā)布推薦性行業(yè)標準《公路建設項目安全性評價指南》。2007年度,交通運輸部又發(fā)布了新的“文件編制辦法”對公路勘察設計項目開展安全性檢驗和評價的范圍、評價內(nèi)容、形式等進行了具體的要求。車道公路尤其是山區(qū)高速公路開展安全性檢驗、評價和安全保障對策累計達5-104km以上,從根本上提高了中國各級公路的安全品質(zhì)。2008年初中國科技部、公安部和交通運輸部聯(lián)合啟動了“十一、五”國家科技支撐計劃項目“重特大道路交通事故綜合預防與處置集成技術開發(fā)與示范應用”,該項目在對本項目系統(tǒng)成果驗證的基礎上，正在國家高速公路網(wǎng)京珠線、連霍線、京津通道，以及云貴川渝等省市的國省干道超過4800km的各級公路中開展示范和應用。

3 結(jié)語

（1）項目研究解決了中國公路從設計、建設到運行管理階段與速度和安全密切關聯(lián)的關鍵性問題，系統(tǒng)構(gòu)建了各級公路運行速度預測模型，建立了公路運行速度安全設計理論、技術與流程,研究集成公路安全性綜合評價、安全設計檢驗和限度控制等關鍵技術,建立了符合中國公路交通特性的公路安全性綜合評價標準體系,為中國從 “人、車、路”平衡角度出發(fā)進行公路安全設計、科學評價和安全限速管理提供了成套性理論、方法、技術和標準體系支撐。本項目研究成果的應用推廣,必將大幅度提升中國公路交通安全水平。

（2）對于中國平原微丘地區(qū)的多車道高速公路項目,由于車輛行駛速度等受到道路幾何線形條件的影響相對較小，而受到車道寬度、同一車道及不同車道之間大小車型的速度差等因素的影響較大，所以針對平原微丘地區(qū)線形指標較高的多車道高速公路尚需開展針對性的研究,以補充完善對因車型差異因素而引起的公路安全性評價指標和標準。同時,在本項目成套技術成果的基礎上,應用運行速度方法針對公路網(wǎng)級的速度控制技術開展研究,將對系統(tǒng)提高中國高速公路網(wǎng)的綜合運輸效率有重大意義。

［1］汪雙杰，周榮貴，孫小端，等.公路運行速度設計理論與方法[M].北京：人民交通 出版社，2010.WANG Shuang－jie,ZHOU Rong－gui,SUN Xiao－duan,et al.Highway Design Theory and MethodBased on Operating Speed[M].Beijing：China Communications Press，2010.

［2］汪雙杰，方靖，韓艷.青藏公路運行速度特性研究[J].中國公路學報，2010，23（1）：13，18.WANG Shuang －jie,FANG Jing,HAN Yan.Researchon Operating Speed Characteristics of Qing hai Tibet Highway[J].China Journal of Highway and Transport，2010，23（1）：13，18.

［3］方靖，汪雙杰，祝站東，等.高速公路隧道路段大型車運行速度模型[J].交通運輸工程學報，2010，10（3）：90，94.

［4］羅滿良，方靖，霍明.公路幾何線形特征點對運行速度的影響研究[J].公路交通科技，2008，25（7）：42－44.LUO Man－liang，F(xiàn)ANG Jing，HUO Ming.The Impact of Highway Geometric Alignment Features to the Operating Speed[J].Journal of Highway and Transportation Research and Development，2008，25（7）：42－44.