运行速度在道路几何设计中的应用研究

摘要：为了解决设计速度在道路几何设计中存在的问题，研究以国内外相关研究成果为基础，建立运行速度预测模型并运用运行速度评价道路线形指标连续性的标准，提出运用运行速度来对道路几何设计指标进行校核与验证的方法。该方法能够保证道路线形指标的连续性，提高道路的安全性。

关键词：运行速度；线形设计；预测模型；线形连续性

1 运行速度的概念

1.1 传统的路线设计方法及其局限性

所谓设计速度（计算行车速度）是指在气候正常、交通密度小、汽车行驶只受道路几何要素、路面、附属设施等条件影响时，具有中等驾驶技术的驾驶员能保持安全行驶的最大行驶速度。

我国现行道路线形设计主要是以设计速度为基本参数，根据预测交通量和道路等级，按照相关规范和标准选定一个合适的设计速度，并以此为主要根据选定合适的平、纵曲线半径、超高、加宽、视距等公路几何设计参数。这种传统的基于设计速度的路线设计方法，实质上是规定了满足设计车速所要达到的最低的平、纵线形指标，而对采用较高的线形指标则没有限制。车辆在公路上行驶时，驾驶员一般是根据公路的行车条件（线形条件、路面条件、气候条件、环境条件及交通条件）和车辆本身的性能来确定自己的车速的，只要条件允许，驾驶员总倾向于采用高于设计速度的速度行驶，从而使车辆在按设计速度设计的线形上行驶存在安全隐患。

经过多年的设计实践发现计算行车速度方法存在以下不足：

（1）线形设计缺乏连续性和一致性；

（2）线形要素之间组合设计不合理；

（3）线形设计要素与计算行车速度不相符；

（4）有的路段线形组合存在事故黑点；

（5）计算行车速度与实际运行车速存在差异。

为了解决设计速度在道路几何设计中存在的问题，本论文提出了在道路线形设计中应用运行速度的方法，是在现行设计方法的基础之上，增加了运行速度预测及以此来检查和修改初定的路线几何指标，使得运行速度图变化连续、均衡、协调，并作为确定其它设计技术指标和沿线设施布置的依据。

这里的运行速度是指在天气状况良好，路面干燥， 通行顺畅的条件下， 在路段特征点上测定的第85个百分位上的车速。因此根据运行速度进行道路线形设计， 可以使道路坡度、曲率、视距、超高和路侧宽度等相互协调一致， 达到良好的行驶效果， 从而降低交通事故的发生率。

研究运行速度在道路几何设计中的应用，其目的主要是：

（1）通过运行速度的应用，建立一种比较科学、合理的道路线形设计方法；

（2）避免了设计速度作为一个固定值并用来进行道路线形设计的盲目性和不具体性；

（3）采用路段上实际行驶速度作为线形设计指标取值的依据，具有很大的实时性和具体性。

2 运行速度在道路线形设计中的应用

2.1运行速度设计法的设计理念

基于运行速度的设计法是对现行设计方法的发展和完善。由于运行速度能够体现汽车行驶对道路的动力学要求，更加直接地反映出不同公路线形对驾驶员驾驶行为和心生理特征的干扰，以及路侧环境、大型公路工点对速度的影响。通过测算设计路段上的运行速度，评价和分析路段上速度分布的连续性和协调性，达到动态检验与评价设计路线的各项技术指标的目的，其结果是力求保证设计线形、公路行驶环境的连续和协调。运行速度设计法为公路设计中路线方案的优化与调整、具体技术参数的选取、完善交通设施设计等提供依据和合理地处治措施，避免驾驶特性与公路特征不匹配的现象，增强了公路后期行车的安全性；在设计中注重体现“以人为本”服务于公路使用者的思想，突出强调路线安全设计这一理念。

2.2 运行速度设计法的应用研究

采用运行速度法，首先要计算运行速度。运行速度可采用实测或估算两种方式获得。目前国内外常用的方法是建立运行速度预测模型，从而估算出运行速度的数值。

2.2.1 运行速度预测模型

本文拟采用《公路项目安全性评价指南》中运行速度模型进行运行速度的计算。

本运行速度计算模型中，根据道路曲线半径和纵坡坡度的大小将整条路线为直线段、纵坡段、平曲线段和弯坡组合段等若干个分析单元，每个单元的起、终点为预测运行速度线形特征点。或者是按照设计成果绘制平面线形草图，把路线划为若干个路段，计算每个行车方向各路段起、终点，线形特征点及特征点的运行车速，再根据纵坡坡度对运行速度进行修正。

2.2.2 运行速度设计法推荐流程

以运行速度作为道路线形指标的验证的基本思路是：首先在设计速度的基础上设计路线方案，通过运行速度预测模型推算各路段运行速度V85，并以线形的连续性和速度的一致性为路线设计质量评价原则，检验和修正初期的平纵几何设计，然后根据调整后的路线平纵线形和运行速度，最终确定曲线超高、加宽、视距等设计指标。具体步骤如下：

（1）初始设计

根据前期可行性研究确定的公路计算行车速度标准，采用设计行车速度概念进行公路线形初始设计，绘制平面图和纵断面图。这一阶段可按现有设计规范进行。

（2）划分分析路段

根据曲线半径和纵坡坡度的大小将整条路线划分为直线段、纵坡段、平曲线段和弯坡组合段等若干分析单元，其划分标准如下：

（3）运行速度V85的预测

根据初步设计的路线平、纵、横技术指标，按照运行速度预测方法预测路线双向运行速度并绘制运行速度分布图。

（4）线形连续性检验

检验相邻路段的运行速度V85之差，两相邻均匀路段之间的运行速度差应控制在10%以内，不符合要求的线形设计应进行调整或设置一过渡段。

（5）线形设计修改

根据运行速度预测结果和线形连续性检验，修改存在问题路段线形指标，以保证道路线形的连续性与协调性，同时兼顾道路建设的经济性要求。

（6）设计速度的一致性检验

（7）修正结果，重新确定运行速度

根据修改后线形指标，重新计算道路沿线运行速度，并作为其他设计指标确定的依据。

（8）绘制道路平、纵、横图纸及双向运行速度图

根据各路段调整的计算行车速度，重新绘制全线的平、纵、横图纸。根据修正后的设计线形，再次推算路线运行速度变化过程，绘制道路沿线运行速度图。

（9）完成设计

根据设计半径和运行速度图，确定平曲线超高、视距、平曲线加宽等设计要素值，最终完成路线线形设计。

3 结语

基于运行速度的特性，论文提出了以现行公路线形设计方法为基础的应用运行速度的线形设计方法，其设计步骤只是增加了运行速度预测及应用其对初定的线形几何要素指标进行检查和修改，使全线运行速度变化连续、均衡、协调，并以此作为确定其它设计技术指标和沿线设施布置的依据。运行速度设计法能够更好地体现车辆行驶的安全性和驾驶员的舒适性，可以获得连续、一致的均衡设计，

参考文献：

[2]JTG/T B05-2004，公路项目安全性评价指南[S].