运行速度论文

运行速度的研究和探讨

汽车行驶速度是公路几何设计的核心控制参数, 直接影响道路的曲线半径、超高、视距等技术指标, 同时也与车道的尺寸和数目以及路肩的宽度等指标有关。公路设计的一个重要目标就是把影响汽车运行的各种设计要素通过一条主线联系起来综合考虑, 尽量保证汽车在全线能均匀地运行, 从而做出一个标准一致的设计。为实现该目标, 国际上一般采用两种不同的方法, 即设计速度法和运行速度法。

1. 设计速度及运行速度在公路路线设计中的局限性

我国目前的公路设计主要是以设计速度为基本参数, 根据预测交通和道路等级, 按照《标准》和《规范》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计算行车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。这样导致了各个弯道和纵坡等线形指标都满足设计规范要求, 而线形组合起来不一定是合理的线形, 在道路实际运营中, 车辆的实际运行速度通常要高于设计采用的计算行车速度, 导致车辆的运行速度与线形指标相脱节, 在线形不良路段, 极易产生高车速与低线形的矛盾, 往往形成事故黑点, 对行车安全构成严重威胁。

为了解决设计速度在路线设计中存在的问题, 利用运行速度进行线形设计检查的方法作为我国现行设计方法的补充, 是改善我国道路行驶安全的手段之一, 也是近年来国内外研究和应用的主要方法。尽

管各国提出的运行速度预测模型不尽相同, 但都是通过规定连续公路上相邻路段之间的速度差界值、以及运行速度与设计速度之间的速度差界值, 用以控制线形指标的取值, 用于公路线形的检查与评价。

2. 运行速度的概念

运行速度是指在理想的外部条件下, 公路路段上第85%位的车辆运行速度。其中, 理想的外部条件是指良好的天气条件, 干净、干燥的路面条件和自由流状态的交通条件。因为运行速度V85考虑了公路上绝大多数驾驶员的交通心理需求, 以运行速度作为设计车速进行线形设计的方法--运行速度设计方法, 就有效地保证了路线所有相关要素如视距、超高、纵坡、竖曲线半径等指标与设计速度地合理搭配, 以获得连续、一致的均衡设计。

3. 运行速度的优势

（1) 运行速度设计方法根据实际车速确定设计指标, 使设计要素值能够满足车辆实际速度的要求, 同时解决了设计要素之间的相容性问题;

（2) 通过采用相邻路段运行车速差控制原则, 保证了在一个设计区段内行车速度的连续性和一致性。

运行速度的引入, 可以有效地解决路线设计指标与实际行驶速度所要求的线形指标脱节的问题, 但由于国内外的交通条件和驾驶员行为差别明显, 欲完全借鉴采纳这种设计方法客观上还存在许多困难, 现阶段可在现行设计方法的基础上, 采用运行速度对其进行改进。

4. 运行速度的计算方法

⑴分析路段划分

根据曲线半径和纵坡度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。其中，纵坡度小于3%的直线段和半径大于1000m 的大半径曲线自成一段；其余小半径曲线段和纵坡大于3%、坡长大于300m 的纵坡段以及弯坡组合段，作为独立单元分别进行测算；当直线段位于两小半径曲线段之间、且长度小于临界值200m 时则视为短直线，车辆在此路段上的运行速度保持不变。

⑵运行速度v85的测算

运行速度是指当交通处于自由流状态、且天气良好时，在路段特征点上测定的第85个百分位上的车速，即v85 。在任选一个方向进行第一次的运行速度v85测算时，首先要推算与设计路段衔接的相邻路段速度，作为本路段的初始运行速度v0，然后根据所划分的路段类型，分别进行运行速度v85的推算。

（1）初始运行速度v0

一般可通过调查点的现场观测或按表1-2所示对应的速度采用。

设计速度与运行速度v0 间的对应关系表表1-2

（2）直线段上的加速过程和稳定运行速度

在平直路段上, 小客车和大型货车在直线上都有一个期望行驶速度

当初始运行速度小于期望运行速度时为变加速过程, 直至达到稳定的期望车速后匀速行驶. 平直路段上车辆的加速过程，按表1-3 测算直线上运行速度。

平直路段上期望运行速度和推荐加速度值表1-3

（3）小半径曲线段的运行速度

对于平曲线半径小于1000m 的路段, 分别对曲线中部和曲线出口处的运行速度进行预测. 根据曲线入口速度vin 、当前路段的曲线半径Rnow 和前接曲线的半径Rback ，预测曲线中部的速度Vmid ；然后根据曲线中部速度Vmid 、当前路段的曲线半径Rnow`和后续路段的曲线半径Rfro ，预测曲线出口处的运行速度Vout 。预测模型见表

1-4.

平曲线上的速度预测模型表1-4

（4）纵坡路段

当纵坡度大于3%、坡长大于300m 时，按表1-5 对小客车和大货车的运行速度V85进行修正。

特殊纵坡下各车型运行速度的修正表1-5

（5）弯坡组合路段

按表1-6

预测模型计算小客车和大货车在弯坡组合线形中的特征点

的运行速度V85 。

弯坡组合线形下的运行速度预测模型表1-6

注: （1）表中R ∈[120,1000]∪[2%,6%];

（2）Vin 、Vmid 、Vout －分别为驶入曲线的速度、曲中或变坡点前的速度、驶出曲线的速度；

（3）Rback 、Rnow 、Rfro

－分别为驶入曲线前的半径、所在曲线的半径、前接曲线的半径；

(4)inow1、inow2－分别为曲线前后两段的不同纵坡度。

5. 基于理论运行速度的公路线形连续性设计方法

基于理论运行速度进行线形设计的方法, 其基本设计思路是:根据前期可行性研究确定的公路计算行车速度标准, 采用计算行车速度概念进行公路线形初始设计, 在此设计的基础上通过理论运行速度预测模型推算全路段理论运行速度, 并以线形的连续性和速度的一致性作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, 如此反复检查、修改, 直至满意为止, 然后根据调整后的路线平纵线形最后确定路线各技术指标, 完成路线设计。该方法实际上是在传统设计方

法的基础上增加了一个运用理论运行速度对初始设计进行检验和调整的设计检验阶段, 即增加了基于路线平、纵线形的理论运行速度预测, 根据理论运行速度在满足规范要求和运行速度一致性要求基础上对平、纵面线形技术指标进行检查并修改等设计内容。

采用理论运行速度进行线形的检验, 保证了相邻路段线形的连续性, 其作为我国现行设计方法的补充, 是提高线形设计质量, 改善道路行驶安全的手段之一。具体步骤如下图:

图1 传统的计算行车速度设计步骤

图2 利用理论运行速度进行检验的步骤

6．结语

公路线形设计是否合理是直接影响到公路运行安全的根本性问题. 公路线形必须符合汽车行驶特性的要求, 线形设计中应注重线形指标的选取和平、纵线形合理组合, 保证公路线形指标的均衡性、一致性和线形的连续性, 以满足汽车高速及安全行驶的需要. 从公路线形设计而言, 我国传统的基于计算行车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线形指标, 而对采用较高的线形指标则没有限制. 这样导致了各个弯道和纵坡等线形指标都满足设计规范要求, 而线形组合起来不一定是合理的线形, 在道路实际运营中, 容易导致车辆的运行速度与线形指标相脱节, 形成交通事故的隐患.

国外的实践经验已经证明, 采用运行速度的设计理念是有效解决现在用计算行车速度进行路线几何设计带来一系列问题的方法。在借鉴和对比国外研究方法的基础上, 结合国内公路设计的实际情况, 基于运行速度的路线设计方法及步骤对改善我国公路设计理念、加快运行速度设计方法在我国的应用具有一定的现实意义。