高速公路技術標準的論證方法

陳忠云張健新

高速公路技術標準的論證方法

陳忠云張健新

（福建省精創交通設計咨詢有限公司，福州350000）

摘要公路技術標準主要指公路等級、設計速度和路基寬度（車道數）三個關鍵因素。公路技術標準的選擇是公路設計的核心內容，交通量是技術標準選擇的重要控制性因素，服務水平要求是驗證技術標準選擇的主要評價指標。

關鍵詞公路技術標準論證方法交通量服務水平

1　前言

新版《交通建設項目可行性研究報告編制辦法匯編》 （公路-港口-航道）2010年中，將技術標準作為獨立章節進行論證，彰顯了技術標準選擇的重要性。公路技術標準主要指公路等級、設計速度和路基寬度（車道數）三個關鍵因素，三者相輔相成，又互相獨立。技術標準的選擇，應按照交通部頒布的相關技術標準、設計規范，并綜合考慮公路功能、路網規劃、城鎮布局、交通量、沿線地形、地質及擬建項目連接的其他項目工程等建設條件后，經論證確定。本文就某高速公路技術標準論證方法進行分析。

2　論證方法

首先，通過交通調查及從交通部門獲取區域路網的交通數據，分析交通量及交通組成，結合地方規劃預測設計段落的未來交通量；

第二步，結合規劃及交通量，擬定設計段落的設計標準（等級、速度、路基寬度/車道數），并確定公路的服務水平（根據《公路路線設計規范》 （以下簡稱《規范》）JTGD20-2006第3.1.3點，高速公路應按二級服務水平設計）；

第三步，通過單車道通行能力分析，論證在交通量和擬定速度條件下所需的車道數，驗證擬定車道數是否滿足要求；最后，驗證擬定的標準在實際交通量條件下能否滿足服務水平要求。

3　獲取交通量

本項目通過交通OD調查，并從交通管理部門獲取交通數據，通過分析預測未來交通量見下表1：

單位：輛/日小客車

表1　未來高速公路交通量預測結果

4　擬定技術標準

單位：標準小客車輛/日

表2　高速公路能適應的年平均日交通量

本項目以福建境內外長大距離交通為主，具交通干線通道功能。結合交通量，該段路在預測年最大交通量63032，一般所采用的標準有：①六車道，V=100 km/h；②四車道，V=120km/h；結合高速公路設計經驗，在設計速度V=120km/h的條件下選用6車道或8車道的標準較為合適的；在設計速度V=100km/h的條件6車道的設計標準較為合適；

本項目地處福建省東部山區，路線地處山嶺重丘區，地形較陡，但地質條件好，沿線平、縱斷面較好，且無陡坡和小半徑曲線，項目直接影響區域內資源豐富，經濟增長速度快。因此從適應遠景交通量需求、項目功能定位、工程經濟性等方面分析，該項目應當選用較高的標準；

綜上條件，初擬該段落的設計標準為：高速公路、100km/h、路基寬度33.5米（六車道）的設計標準。

5　車道數驗證

（1）理論通行能力

①基本通行能力 （CB）：其含義是在“理想條件”下，公路設施在四級服務水平時所能通行的最大小時交通量，即理論上所能通行的最大小時交通量。

②設計通行能力 （Cd）：其含義是設計某一公路設施時，根據對交通運行質量的要求，即在一定服務水平要求下，公路設施所能通行的最大小時交通量。因此，設計通行能力與選取的服務水平級別有關。計算公式如下：

式中：Cd——設計通行能力 （pcu/h/ln）；

CB——基本通行能力 （pcu/h/1n）；

（V/C）i——第i級服務水平最大服務交通量與基本通行能力的比值。高速公路在二級服務水平不同行使速度狀態下，一條車道的設計通行能力。

③按照《標準》條文說明表1-4，高速公路基本通行能力CB及設計通行能力Cd值見下表3：

表3　高速公路基本通行能力

（2）計算實際行駛速度并修正設計通行能力

根據該設施具體的公路幾何構造、交通條件以及交通管理水平，對二級服務水平狀態下按實際公路條件、交通條件等進行相應修正后的實際行駛速度。計算公式如下：

式中：νR——二級服務水平狀態下，高速公路路段的實際行駛速度（km/h）；

νD——設計速度（km/h）；本項目νD=100（km/h）；

ΔνW——車道寬度和路側寬度對設計速度的修正值（km/h）；本項目車道寬度3.75m，左側路緣帶寬度為0.75m，右側路肩寬度為3m，則ΔW=0（km/h）；

ΔνN——車道數對設計速度的修正值（km/h）；本項目車道數（單向）為暫定為3，則ΔνN=-4.0（km/h）。

將確定的參數代入式 （2）計算得實際行駛速度νR= 96（km/h）。

高速公路路段的通行能力受車道數、車道和路側寬度的影響，應根據實際行駛速度對表3所列的設計通行能力值進行修正：

經分析計算，修正后的設計通行能力Cd=1360 （pcu/h/ln）。

（3）單車道實際通行能力計算

實際通行能力計算 （Cr）：其含義是設計或評價某一具體路段時，根據該設施具體的公路幾何構造、交通條件以及交通管理水平，對不同服務水平下的服務交通量（如基本通行能力或設計通行能力）按實際公路條件、交通條件等進行相應修正后的小時交通量。計算公式如下：

其中：

Cr——高速公路的實際通行能力 （veh/h/1n）；

Cd——如上計算，Cd=1360（pcu/h/ln）；

fN——六車道及其以上高速公路的車道數修正系數，取0.98～0.99；本項目暫定六車道，取fN=0.98；

fHV——交通組成修正系數，根據《規范》條文說明公式 （3-1），fHV=（1+∑【Pi*（Ei-1）】）-1：根據交通資料，查《規范》表3.2.2得：中型車比例P1=3.55%，折算系數E1=4；大型車比例P2=3.34%，折算系數E2=6；拖掛車比例P3=1.45%，折算系數E3=7，經分析本項目的fHV=（1+∑【Pi*（Ei-1）】）-1=0.74；

fP——駕駛者總體特征修正系數，通過調查確定，通常在0.95～1.00之間?？紤]到我國的高等級公路較為發達，駕駛員對在高速公路如何行駛有一定的經驗，所以取fP=0.98。

將確定的參數代入公式 （3）計算得到本項目一條車道的實際通行能力Cr=967（veh/h/1n）（對應二級服務水平：v/c=0.67）。

（4）實際交通量對應的通行能力驗算通行能力驗算主要考慮選定的車道數是否滿足未來交通量的發展需求，也即選定車道數的通行能力能否滿足需求。

①單向設計小時交通量 （DDHV）計算

式中：DDHV——單向設計小時交通量 （veh/h）；

AADT——預測年度年平均日交通量，根據前文知AADT=63032；

D——交通量方向分布系數，取0.5-0.6；本項目根據觀測數據得D=0.52。

K——為高峰小時交通量占AADT（年平均日交通量）的比例：K=（-4.1056Ln（AADT）+49.9271）×（1+A）+……△（5）

A——地區氣候修正系數?。浩渲腥A東、中南和西南地區可不必進行修正；本項目處于福建，取A=0；

△——公路環境條件修正值，近郊取0，公路取4%；本項目為高速公路，取△=4%。

將相關參數代入公式 （5）計算，高峰小時交通量占AADT的比例：

將相關參數代入公式 （4）計算，單向設計小時交通量DDHV：

②交通量所需的車道數 （N）計算

將上文計算所得參數代入公式 （6）計算，N=DDHV/ Cr=2802/967=2.90，取整N=3，即單向三車道、雙向六車道，與擬定車道數相符。

綜上計算分析：本項目采用雙向六車道標準能滿足既定交通量在設計速度V=100km/h時的需求，車道數選擇是合理的。

6　服務水平驗算

（1）評價指標

公路基礎設施交通功能的主要表征是公路的通行能力和服務水平。通行能力能否滿足遠景交通量需要是對公路工程技術指標的基本要求，而服務水平則從車輛運行狀態的角度對工程技術指標提出了更全面的要求。通行能力是實現服務水平的基礎，服務水平的要求包含了對通行能力的要求。如果所選設計技術標準既能夠提供足夠的通行能力，又能保證車輛運行的快速和順暢 （達到一定的服務水平需求），則所選技術標準就是合理和可行的。因此，本報告以服務水平要求作為技術標準選擇的主要評價指標。

本項目全線控制出入，采用立體交叉方式排除橫向干擾。根據服務水平的定義：第i級服務水平最大服務交通量與基本通行能力的比值。本項目的實際服務水平取決于路段本身承擔的交通量與可能的通行能力（CB修正后）的比值——V/C。其計算公式如下：

式中各參數定義如前文所述。

（2）服務水平等級劃分

路段服務等級是為了說明公路交通負荷狀況，以交通流狀態為劃分條件，定性地描述交通流從自由流、穩定流到飽和流和強制流的變化階段。參照《標準》中服務水平分級標準 （如下表4）來分析本項目各路段的實際服務水平。

表4　高速公路基本路段服務水平分級表

（3）實際服務水平計算

將上述數據代入公式 （Ⅶ）計算得：

V/C=2802/（2100×0.98×0.74×0.98×3）=0.63。查上表可知，該路段處于2級服務水平，并接近二級服務水平最大值0.67。

分析表明：本項目遠景設計年限（2034年）內，基本路段處于二級服務水平并接近二級服務水平最大值，這說明本項目采用100km/h的設計速度、雙向六車道的建設標準，能滿足二級服務水平要求，選用的標準基本合理。

7　總結

論文分析表明，本文采用《標準》、《規范》要求的計算方法對高速公路技術標準的進行論證分析。公路技術標準的選擇是設計的核心內容，交通量是標準選擇的重要控制性因素，服務水平要求是驗證技術標準選擇的主要評價指標。

參考文獻

［1］JTGB01-2014，公路工程技術標準.

［2］JTGD20-2006，公路路線設計規范.

［3］國家高速公路網規劃.

［4］海峽西岸經濟區高速公路網布局規劃（修編）2008-2020.

［5］該項目工程可行性研究報告.

［6］該項目對接的浙江省高速公路工程可行性研究報告.