基于設計指標適應性評價的運營期高速公路提速研究

摘 要：【目的】為了評價高速公路既有限速值的合理性，需基于設計指標，研究其與實際交通狀態的適應程度。【方法】采用基于設計指標適應性評價的方法，結合交通事故數據，對某高速公路的原限速值開展系統性研究，分析既有限速值對于實際交通通行的適應程度，確定建議的限速值。【結果】該條高速公路可從當前的限速100 km/h提高至120 km/h，限速值提高后，經過兩年多的通車運營，該條高速公路未發生限速值提高引起的交通事故，說明該方法的實際應用效果良好。【結論】研究成果可為運營期高速公路限速值合理評價及優化提供借鑒。

關鍵詞：限速；高速公路；設計指標適應性評價法；交通安全

中圖分類號：U491" " "文獻標志碼：A" " " 文章編號：1003-5168（2024）24-0060-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.24.012

Research on Speed-up of Operating Freeways Based on Adaptive

Evaluation of Design Indicators

Abstract： [Purposes] In order to evaluate the rationality of existing speed limits on freeways， it is necessary to evaluate their adaptability to actual traffic conditions based on design indicators. [Methods] Based on the adaptability evaluation method of design index and combined with traffic accident data， a systematic study on the original speed limit value of a highway is carried out. The adaptability of the limited speed value to actual traffic flow was analyzed， and the recommended speed limit value was determined. [Findings] The speed limit of this freeway train can be increased from the current speed limit of 100 km/h to 120 km/h. After more than 2 years of operation， the expressway has not experienced any traffic accidents due to the increase in speed limit， indicating that the practical application effect of this method is good. [Conclusions] This method can provide reference for the reasonable evaluation and optimization of speed limits for operating freeways.

Keywords： speed limit; freeway; design index adaptability evaluation method; traffic safety

0 引言

在高速公路行駛時，駕駛人有時會認為限速設定不合理，如限速值過低、限速路段過長或過短及不良氣象條件下的限速值缺乏動態靈活性等。從交通執法的視角看，限速設施既要起到交通違法預防懲治的目的，又要達到保障交通安全的要求，因此應科學合理地制定限速值。駕駛人對限速值的認可度會影響他們對限速的遵守績效，駕駛人對限速值的認可度較高時，也就能更大程度地遵守限速的規定，產生較少的超速駕駛行為。

對于運營期的高速公路而言，其限速值前期在通車時就已設定，通過長時間的運營管理，駕駛人、交通執法部門對限速值都有了一定的判斷。限速設定是否合理，需要有較為科學的依據，使駕駛人、交通執法部門都能夠接受。車道數較多時，限速設定應充分考慮不同車道對應的限速值［1］。在高速公路的不同路段，其限速值也可以設定不同［2］。限速提高的方案，應在現有路段線形條件的基礎上進行［3-5］。同時，限速值還容易受到外界不良天氣［6］、管理措施［7］、關鍵安全技術指標［8］、行車舒適性［9］的影響。可以采用前后對比的方法，對提出的調整限速值進行效果評價［10-11］，也可以用采集運行速度的方法［12］，提出建議的調整限速值。對山區高速公路的限速，應充分考慮山區高速公路行車環境特點［13］。

對高速公路限速值合理性的研究，應結合具體的高速公路路段的實際情況，為此，本研究在上述研究結果的基礎上，利用某高速公路的有關資料，對既有限速值進行分析評價，以提出可能的優化限速值，為限速值的合理確定提供一種新的思路。

1 方法

本研究采用基于設計指標適應性評價的方法對高速公路限速方案進行分析，在滿足設計指標的前提下，安全地提高道路限速值。首先，調查公路的運營狀況和事故情況，獲取適應性評價需要的數據；其次，對各項設計指標進行評價；最后，根據既有公路的線形指標對于新限速值的適應程度來提出決策建議。

1.1 公路運營狀況調查

本研究需要調查的公路運營數據有交通量、交通組成、服務水平、事故率與事故原因和運行速度等。其中，應采用運行速度的標準差來判斷駕駛員遵守既有限速方案的情況。對事故率與事故原因進行分析的目的是判斷是否存在交通事故多發點段，以及其與限速的因果關系。

1.2 適應性評價的指標

檢查在現有的限速方案下，以限定速度駕駛的車輛是否安全，同時設計指標是否滿足提升一個限速等級的要求，指標如下。

1.2.1 橫向力系數。平面技術指標中，與運行速度安全最直接相關的是圓曲線，在圓曲線半徑和超高不變的情況下，運行速度提高，可能會帶來車輛橫向滑移的風險，因此需要計算橫向力系數來綜合評定車輛行駛的安全性和舒適性。為保證行車安全和舒適性，最大橫向力系數μ應不大于0.15。

1.2.2 連續縱坡。連續縱坡應根據限速路段所在地的法律或有關規定加以限制，以避免過長連續上下坡路段所引起的發動機問題或制動問題導致的事故。

1.2.3 橫凈距。橫凈距是指行車軌跡線與視距曲線之間的距離。通過停車視距可計算出不同圓曲線半徑所需要的橫凈距。

1.2.4 車輛的停車視距。根據運行速度、駕駛人的反應時間、路面附著系數及縱坡等值，分別計算小客車、大貨車的停車視距。

1.2.5 中央分隔帶視距。在高速公路的中央分隔帶，常采用的防眩措施為種植綠化植物、設置防眩板，在高速公路內側車道上，車輛左轉時，易產生視線遮擋的情況，其他影響因素還有所在路段的圓曲線半徑、運行速度等。因靠近中央分隔帶車道上行駛的車輛多為小客車，所以用小客車的視距值來進行適應性評價。

1.2.6 重要構造物識別視距與交通工程沿線設施。通過驗算并實地駕乘體驗來評價橋梁、隧道、立交段構造物的識別視距，同時對既有限速、擬提高限速下交通標志的尺寸等技術參數進行適應性評價。

2 工程實例

2.1 高速公路概況

本研究選取的運營期高速公路位于廣西壯族自治區桂林市，地處平原微丘區，雙向四車道，設計荷載為公路-Ⅰ級，設計速度為100 km/h，全長41.711 km。主要的路段線形指標見表1。

根據收集到的交通量統計數據，該路段高峰時段的服務水平處于二級，交通流處于相對自由流的狀態，駕駛員基本可按照自己的意愿選擇行駛速度。交通組成以小型車為主，比例為81.8%。現有限速值與設計速度基本相同，不區分車型，采取雙向主線限速100 km/h，局部路段限速80 km/h，在互通出口匝道處限速40 km/h。

2.2 路段事故多發點段排查

相關交通數據顯示，2020年該段高速公路共發生交通事故20起。對事故原因進行分析可知，無與道路本身相關的交通事故，無公路交通事故多發點段，因此已發交通事故對于限速值的選取無明顯影響。

2.3 運行速度采集與分析

2.3.1 實測運行速度。實測車輛的運行速度可直接反映交通實際運行特征，有助于更加合理地評價運行速度的合理性。結合公路幾何線形及構造物的分布，選取典型路段作為運行速度的調查地點，采用雷達測速儀采集實測運行速度。對運行速度的分析顯示，小型車的速度為101～114 km/h，中型車的速度為79～88.4 km/h，大型車的速度為78～82.9 km/h，汽車列車的速度為64.9～69.7 km/h。從運行速度的角度分析，小型車超限速值100 km/h的比例為100%，中型車、大型車超限速值80 km/h的比例均大于90%，汽車列車超限速值80 km/h的比例為0。車輛超速行駛的現象較為普遍。

2.3.2 運行速度標準差。速度的離散性越大，車輛超車的可能性和頻率越高，發生交通事故的概率也會增加。運行速度的離散性用標準差來衡量。該段高速公路不同車型運行速度的標準差均低于5 km/h，說明運行較為平穩，與服務水平處于二級的總體態勢保持一致。

2.4 設計指標適應性評價

該段高速公路既有限速為100 km/h，擬將其提速至120 km/h，主要分析如下。

2.4.1 橫向力系數方面。根據采集的運行速度，進行120 km/h下的橫向力系數的計算，計算結果顯示，有8段道路的橫向力系數大于0.15，均為圓曲線半徑值較小的路段。

2.4.2 連續縱坡方面。該段高速公路不存在縱坡大于3%且長度大于3 km的連續長、陡下坡路段，縱坡引發交通事故的可能性較小，縱坡對限速值提高無影響。

2.4.3 橫凈距方面。速度為100、120 km/h時，停車視距最小值分別為160、210 m，需要的橫凈距無法得到滿足，但該高速公路路側、中分帶均設有護欄，可抵消橫凈距的不足。

2.4.4 小客車停車視距方面。按照120 km/h限速值，左轉圓曲線應該滿足210 m的視距要求，此時要求的最小圓曲線半徑為700 m，該高速公路的最小圓曲線半徑值為715.715 m，小客車停車視距滿足120 km/h的限速要求。

2.4.5 貨車停車視距方面。載重貨車停車視距采用的駕駛人視點高度為2.0 m，視點前方路面上障礙物頂點高度為0.1 m。在考慮縱坡及運行速度最不利組合的情況下，要滿足貨車停車視距的要求，其右轉圓曲線半徑應不小于885 m。該條高速公路有5段圓曲線小于該值，即在這些路段，貨車停車視距無法滿足120 km/h限速的要求。

2.4.6 中央分隔帶視距方面。在整體式路基段或分離式路基的寬度≤9 m時，需要設置中央分隔帶防眩設施，在車道寬度為3.75 m時，靠近中央分隔帶的左轉曲線一側可提供的橫凈距為2.325 m。在行車速度為120 km/h時，滿足停車視距的左轉曲線最小半徑為2 372 m。該條高速公路有不滿足此最小半徑的路段。

2.4.7 重要構造物識別視距與交通工程沿線設施方面。該段高速公路在行車速度120 km/h的條件下，需要提供350 m的構造物視距；在行車環境復雜，路側出現較多提示消息時，應提供460 m的構造物視距。該高速公路上的重要構造物均符合識別視距規范的要求。在100 km/h和120 km/h的限制速度時，交通標志的設計標準相同，因此提速后的交通工程設施的標準可得到滿足。

2.5 提速方案分析

經適應性評價，對于120 km/h的行車速度，高速公路不滿足的因素為橫向力系數、貨車停車視距、中央分隔帶視距，其他指標的適應性均良好。將不適應120 km/h運行速度技術要求的路段進行匯總，具體見表2。

經過適應性檢驗，表2中的路段總長度為9.69 km（橫向力系數路段6.29 km，貨車停車視距路段3.48 km，中央分隔帶視距路段4.85 km，剔除重復路段）。本段高速公路總長度41.711 km，上述路段占比為23.2%，即滿足提速路段的比例為76.8%，綜合考慮整條高速公路的實際情況，本研究認為，可將該高速公路的限速值提高到120 km/h，同時在適應性不良的路段加強交通工程措施，如增設視覺減速標線、警告標志等。

3 提速后的實際效果

該高速公路在將既有的限速值從100 km/h提高到120 km/h后，已經運營了兩年多，交通安全態勢較為平穩，未因提速發生交通事故。經調查，駕駛人對提速的評價普遍較好，提高了通行效率，證明本研究提出的提速評價的方法具有一定的合理性。

4 結語

本研究提出了一種高速公路限速值提升的方案，通過對既有運營高速公路的橫向力系數、橫凈距、連續縱坡、停車視距為主的設計指標進行適應性評價，來檢驗擬提速的合理性。通過對一條高速公路的實際應用，將限速值提升至120 km/h，從運營效果來看，實現了交通安全、通行效率的雙提升。

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