吕学彪，司选舟，刘向阳，马海峰

（1.中交第一公路勘察设计研究院有限公司，陕西西安 710075；2.上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海200092）

0 引言

在我国，对于一条公路项目，设计速度一经选定，所有相关要素如：视距、超高、纵坡、竖曲线半径等指标均需要与其匹配，现行的标准只规定这些指标的最小值，而对于其最大值一般没有限制，常常会造成指标选取跨度大。由于驾驶员在公路上行驶时总是倾向于采用较高的速度，过大的指标差异往往会导致实际运行速度差，以及实际运行速度与设计速度之间的速度差过大，这些均可能成为行车安全的隐患。双车道公路的几何设计常受地形、造价的影响，在条件允许的路段几何指标一般很高，条件限制的路段几何指标往往较低，甚至采用极小值，因此公路几何设计指标不连续的现象在双车道公路上表现尤为突出，常常造成交通安全事故的发生。

国内外相关研究表明：运行速度可以有效地解决这一问题。运行速度是公路安全评价的一个重要指标，是指在干净、潮湿条件下，85%的驾驶员行车不会超过的速度，即特定路段上第85个百分位上的车速。与计算设计速度相比，应用运行速度研究公路的线形和安全问题有以下优点：一是运行速度是根据实际速度确定的，用以进行公路路线的检验，更多地考虑了人、车、路的关系及相互之间的协调性，可以为有效地解决路线设计指标与实际运行速度线形指标脱节的问题提供依据。二是运行速度考虑各种影响因素，如道路线形、驾驶员、汽车、路侧和环境等因素，从而更加科学可靠。因此，以运行速度作为评价指标，不仅能够有效地检验路线所有相关要素如平纵曲线半径、纵坡、超高、视距等指标是否合理搭配；也可以检验公路线形的连续性和协调性，改善相邻路段几何设计指标的连续性。

1 双车道公路运行速度测算现状及改进流程

在我国对于运行速度的研究已有数十年的历史，但大多集中在高速公路，对于双车道公路运行速度的研究起步较晚。目前具有代表性的测算方法有：修正后的澳大利亚计算方法[3]和回归公式法[5]，但这两种方法在双车道公路运行速度测算过程中都存在一定的问题，主要表现在：

（1）修正后的澳大利亚计算方法具有很强的操作性和权威性，能够有效地完成运行速度的测算，但是其仅考虑了几何线形的影响，是车辆“自由流”状态下的运行速度，没有反应我国二、三级公路路侧干扰等因素。而该方法可用来计算双车道自由流速度。

（2）文献[5]中论述的与几何线形相关的计算公式操作性和关联性不强，如：同一路段根据横断面影响和平纵影响会分别得到两个不同的运行速度，弯坡组合公式存在计算错误等，但是其对于双车道公路路侧影响考虑较为全面，通过大量实验分析研究总结量化了双车道公路中公路功能、横向干扰、出入口间距对运行速度的影响，并提供较为详细的公式，可作为双车道公路路侧环境干扰对运行速度修正的计算。

因此，本文拟将运行速度的测算过程分为两大步骤：首先测算无干扰情况下（仅受几何线形影响）的自由流速度；然后考虑各项干扰因素对自由流速度进行修正。自由流速度的测算采用修正后的澳大利亚计算方法[3]，然后依据文献[5]的研究成果对公路功能、横向干扰、出入口间距等因素的影响进行修正，从而快速得到能够准确反映我国公路真实的行驶速度。其测算流程如图1所示。

图1 双车道公路运行速度计算流程图

2 双车道公路运行速度测算

为了便于说明运行速度的测算过程，在此以宜安二级公路K25+295.436-K27+385.026段（正向）的小客车运行速度测算为例（见图2）。

图2 示例路段平纵面缩图

2.1 路段单元划分

依据文献[3]提及的分段原则，对于相近路段单元进行归并，可将K25+295.436～K27+385.026划分为5段：其中K25+295.436～K25+444.486为直线段 ；K25+444.486～K26+540.220 曲 线 半 径 均 在160～260 m之间，则四小段可划分为一段，曲线计算半径为 210 m；K26+540.220～K26+656.347 为直线段；K26+656.347～K27+001.111为曲线段，计算半径为 260 m；K27+001.111～K27+385.026 为直线段。分段如表1所列。

2.2 自由流状态速度测算

首先确定初始速度V0，并依据路段单元类型从，确定初始速度V85测算结果，见图3或图4所示，并查表计算出相应的节点速度。

除了考虑上述的平曲线因素，还应考虑纵断面因素。纵断面对运行速度的修正依据文献[3]的修正原则：

表1 路段单元划分表

图3 直线段小客车的运行速度图[3]

图4 曲线段小客车的运行速度图[3]

（1）纵坡坡度不小于3%时，且纵坡长度（连续上坡、下坡）大于2 km，运行速度±5 km/h；

（2）纵坡坡度不小于4%时，运行速度±5 km/h；

（3）其他情况下，运行速度不变。

示例路段各节点运行速度计算结果如表2所列。

表2 自由流状态下各节点运行速度一览表

2.3 公路功能及路侧等因素的修正

2.3.1公路功能对运行速度的修正

文献[5]中指出：从干线公路到集散公路再到地方公路，自由流速度是呈下降的趋势，其下降级差为5 km/h。从该示例路段的地理位置和重要性上看，宜将此公路按集散公路考虑，即公路功能对运行速度的修正值为-5 km/h。

2.3.2横向干扰对运行速度的影响

横向干扰主要是指路肩（或辅路）交通（包括行人、自行车等非机动车和机动车辆出入主线）对主线机动车交通流的干扰程度。为了量化横向干扰，文献[5]将横向干扰分为五个等级。各分项影响因素分级标准见表3所列。

表3 各类横向干扰因素分级一览表[5]

根据各影响因素的权重与级别，按下式计算得到路侧干扰因素级别变量值（FRIC）：

根据FRIC计算结果，查表4即可得到横向干扰的修正值。

表4 横向干扰强度影响修正值一览表[5]

示例路段摩托车在公路两侧每200 m范围内出现的干扰事件次数约为7次，拖拉机的干扰事件次数约为3次，支路车辆的干扰事件次数约为1次，路侧停车的干扰事件次数约为3次，非机动车的干扰事件次数约为60次，行人的干扰事件次数约为14次。则该示例路段路侧干扰因素级别值为：

故该示例路段横向干扰强度为2级，则对运行速度的修正值为-5 km/h。

2.3.3出入口间距对运行速度的修正

出入口是双车道公路的重要组成部分，对于运行速度的影响不可忽视，文献[5]提出了依据入口密度或间距对运行速度进行修正，其出入口间距与运行速度修正关系见表5所列。

示例路段平面交叉共6处，其中与等级路交叉2处，与等外乡村道路交叉4处，平均3.1个/km，即出入口间距0.302 km，查表5得此项对运行速度的修正值为-6.0 km/h。

表5 出入口间距与速度修正值一览表[5]

通过上述三项因素对自由流运行速度的修正即可得到各节点的运行速度，见表6所列。

表6 自由流状态下各节点修正后运行速度一览表

3 工程实例验证与应用

宜春至安福二级公路全长41.822 km，按照部颁《公路工程技术标准》(JTG B01－2003)二级公路标准设计，设计速度60 km/h，采用对向双车道，路基宽度分别为12 m和10 m设计。全线受地形影响较大，部分路段几何指标较小，是典型的山区双车道公路。依据上述流程对宜安二级公路进行了全线运行速度的测算，并利用计算机技术将其绘制成运行速度图，见图5所示。

3.1 实地验证

为了验证该方法的适用性和准确程度，于2009年6月份对宜安二级公路进行了实地速度观测（见图6）。经验证发现实测速度与运行速度分析结果基本一致，可以作为安全评价的主要指标。

图5 运行速度成果图

图6 实地速度观测实景

3.2 工程应用

通过对宜安二级公路运行速度协调性、运行速度与设计速度一致性的分析，发现该公路运行速度协调性较好，几何设计指标采用协调连续，过渡适宜，但大部分路段运行速度偏高，运行速度与设计速度差较大，尤其是存在部分路段视距不满足运行速度要求，存在较大安全隐患。根据分析结果，笔者对宜安二级公路交通安全实施提出优化方案，新增提示警告标志、轮廓标灯设施49处（见图7、图8），对路面标线的布设进行了全面改进，通车一年多来，安全效果明显，管养各方反映良好。

图7 K16+500轮廓标志与标线实景

图8 K20+600轮廓标志与标线实景

4 结语

本文在总结国内运行速度研究成果的基础上，提出了双车道公路运行速度的测算方法。通过宜安二级公路项目的应用与验证，发现该方法操作简便，计算结果具有较高的参考价值，可在一般双车道公路安全性评价中进一步应用。

[1]JTG B01—2003，公路工程技术标准[S].

[2]JTG-D20-2006，公路路线设计规范[S].

[3]JTG/T B05—2004，公路项目安全性评价指南[S].

[4]澳大利亚亚维省公路局.公路设计手册[M].

[5]霍明，等.双车道公路路线运行速度设计方法[R].中交第一公路勘察设计研究院有限公司，2007.

[6]刘向阳，等.公路虚拟仿真在 M3 项目上的应用[J].公路，2008，（9）.

[7]郭腾峰，等.公路三维关联优化设计技术的研究与开发 [J].公路，2005，（11）.

[8]郭腾峰，王蒙.道路三维动态可视化几何设计[M].北京：中国电力出版社，2002.

[9]江西省公路科研设计院，宜安二级公路安全评价与研究报告[R].2009.