高速公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的論證方法

陳忠云張健新

高速公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的論證方法

陳忠云張健新

（福建省精創(chuàng)交通設(shè)計(jì)咨詢有限公司，福州350000）

摘要公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要指公路等級(jí)、設(shè)計(jì)速度和路基寬度（車道數(shù)）三個(gè)關(guān)鍵因素。公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的選擇是公路設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容，交通量是技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)選擇的重要控制性因素，服務(wù)水平要求是驗(yàn)證技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)選擇的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)。

關(guān)鍵詞公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)論證方法交通量服務(wù)水平

1　前言

新版《交通建設(shè)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告編制辦法匯編》 （公路-港口-航道）2010年中，將技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)作為獨(dú)立章節(jié)進(jìn)行論證，彰顯了技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)選擇的重要性。公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要指公路等級(jí)、設(shè)計(jì)速度和路基寬度（車道數(shù)）三個(gè)關(guān)鍵因素，三者相輔相成，又互相獨(dú)立。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的選擇，應(yīng)按照交通部頒布的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)規(guī)范，并綜合考慮公路功能、路網(wǎng)規(guī)劃、城鎮(zhèn)布局、交通量、沿線地形、地質(zhì)及擬建項(xiàng)目連接的其他項(xiàng)目工程等建設(shè)條件后，經(jīng)論證確定。本文就某高速公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)論證方法進(jìn)行分析。

2　論證方法

首先，通過(guò)交通調(diào)查及從交通部門獲取區(qū)域路網(wǎng)的交通數(shù)據(jù)，分析交通量及交通組成，結(jié)合地方規(guī)劃預(yù)測(cè)設(shè)計(jì)段落的未來(lái)交通量；

第二步，結(jié)合規(guī)劃及交通量，擬定設(shè)計(jì)段落的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（等級(jí)、速度、路基寬度/車道數(shù)），并確定公路的服務(wù)水平（根據(jù)《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》 （以下簡(jiǎn)稱《規(guī)范》）JTGD20-2006第3.1.3點(diǎn)，高速公路應(yīng)按二級(jí)服務(wù)水平設(shè)計(jì)）；

第三步，通過(guò)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(shù)，驗(yàn)證擬定車道數(shù)是否滿足要求；最后，驗(yàn)證擬定的標(biāo)準(zhǔn)在實(shí)際交通量條件下能否滿足服務(wù)水平要求。

3　獲取交通量

本項(xiàng)目通過(guò)交通OD調(diào)查，并從交通管理部門獲取交通數(shù)據(jù)，通過(guò)分析預(yù)測(cè)未來(lái)交通量見下表1：

單位：輛/日小客車

表1　未來(lái)高速公路交通量預(yù)測(cè)結(jié)果

4　擬定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

單位：標(biāo)準(zhǔn)小客車輛/日

表2　高速公路能適應(yīng)的年平均日交通量

本項(xiàng)目以福建境內(nèi)外長(zhǎng)大距離交通為主，具交通干線通道功能。結(jié)合交通量，該段路在預(yù)測(cè)年最大交通量63032，一般所采用的標(biāo)準(zhǔn)有：①六車道，V=100 km/h；②四車道，V=120km/h；結(jié)合高速公路設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，在設(shè)計(jì)速度V=120km/h的條件下選用6車道或8車道的標(biāo)準(zhǔn)較為合適的；在設(shè)計(jì)速度V=100km/h的條件6車道的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)較為合適；

本項(xiàng)目地處福建省東部山區(qū)，路線地處山嶺重丘區(qū)，地形較陡，但地質(zhì)條件好，沿線平、縱斷面較好，且無(wú)陡坡和小半徑曲線，項(xiàng)目直接影響區(qū)域內(nèi)資源豐富，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度快。因此從適應(yīng)遠(yuǎn)景交通量需求、項(xiàng)目功能定位、工程經(jīng)濟(jì)性等方面分析，該項(xiàng)目應(yīng)當(dāng)選用較高的標(biāo)準(zhǔn)；

綜上條件，初擬該段落的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為：高速公路、100km/h、路基寬度33.5米（六車道）的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

5　車道數(shù)驗(yàn)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(shè)施在四級(jí)服務(wù)水平時(shí)所能通行的最大小時(shí)交通量，即理論上所能通行的最大小時(shí)交通量。

②設(shè)計(jì)通行能力 （Cd）：其含義是設(shè)計(jì)某一公路設(shè)施時(shí)，根據(jù)對(duì)交通運(yùn)行質(zhì)量的要求，即在一定服務(wù)水平要求下，公路設(shè)施所能通行的最大小時(shí)交通量。因此，設(shè)計(jì)通行能力與選取的服務(wù)水平級(jí)別有關(guān)。計(jì)算公式如下：

式中：Cd——設(shè)計(jì)通行能力 （pcu/h/ln）；

CB——基本通行能力 （pcu/h/1n）；

（V/C）i——第i級(jí)服務(wù)水平最大服務(wù)交通量與基本通行能力的比值。高速公路在二級(jí)服務(wù)水平不同行使速度狀態(tài)下，一條車道的設(shè)計(jì)通行能力。

③按照《標(biāo)準(zhǔn)》條文說(shuō)明表1-4，高速公路基本通行能力CB及設(shè)計(jì)通行能力Cd值見下表3：

表3　高速公路基本通行能力

（2）計(jì)算實(shí)際行駛速度并修正設(shè)計(jì)通行能力

根據(jù)該設(shè)施具體的公路幾何構(gòu)造、交通條件以及交通管理水平，對(duì)二級(jí)服務(wù)水平狀態(tài)下按實(shí)際公路條件、交通條件等進(jìn)行相應(yīng)修正后的實(shí)際行駛速度。計(jì)算公式如下：

式中：νR——二級(jí)服務(wù)水平狀態(tài)下，高速公路路段的實(shí)際行駛速度（km/h）；

νD——設(shè)計(jì)速度（km/h）；本項(xiàng)目νD=100（km/h）；

ΔνW——車道寬度和路側(cè)寬度對(duì)設(shè)計(jì)速度的修正值（km/h）；本項(xiàng)目車道寬度3.75m，左側(cè)路緣帶寬度為0.75m，右側(cè)路肩寬度為3m，則ΔW=0（km/h）；

ΔνN——車道數(shù)對(duì)設(shè)計(jì)速度的修正值（km/h）；本項(xiàng)目車道數(shù)（單向）為暫定為3，則ΔνN=-4.0（km/h）。

將確定的參數(shù)代入式 （2）計(jì)算得實(shí)際行駛速度νR= 96（km/h）。

高速公路路段的通行能力受車道數(shù)、車道和路側(cè)寬度的影響，應(yīng)根據(jù)實(shí)際行駛速度對(duì)表3所列的設(shè)計(jì)通行能力值進(jìn)行修正：

經(jīng)分析計(jì)算，修正后的設(shè)計(jì)通行能力Cd=1360 （pcu/h/ln）。

（3）單車道實(shí)際通行能力計(jì)算

實(shí)際通行能力計(jì)算 （Cr）：其含義是設(shè)計(jì)或評(píng)價(jià)某一具體路段時(shí)，根據(jù)該設(shè)施具體的公路幾何構(gòu)造、交通條件以及交通管理水平，對(duì)不同服務(wù)水平下的服務(wù)交通量（如基本通行能力或設(shè)計(jì)通行能力）按實(shí)際公路條件、交通條件等進(jìn)行相應(yīng)修正后的小時(shí)交通量。計(jì)算公式如下：

其中：

Cr——高速公路的實(shí)際通行能力 （veh/h/1n）；

Cd——如上計(jì)算，Cd=1360（pcu/h/ln）；

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

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

fP——駕駛者總體特征修正系數(shù)，通過(guò)調(diào)查確定，通常在0.95～1.00之間?？紤]到我國(guó)的高等級(jí)公路較為發(fā)達(dá)，駕駛員對(duì)在高速公路如何行駛有一定的經(jīng)驗(yàn)，所以取fP=0.98。

將確定的參數(shù)代入公式 （3）計(jì)算得到本項(xiàng)目一條車道的實(shí)際通行能力Cr=967（veh/h/1n）（對(duì)應(yīng)二級(jí)服務(wù)水平：v/c=0.67）。

（4）實(shí)際交通量對(duì)應(yīng)的通行能力驗(yàn)算通行能力驗(yàn)算主要考慮選定的車道數(shù)是否滿足未來(lái)交通量的發(fā)展需求，也即選定車道數(shù)的通行能力能否滿足需求。

①單向設(shè)計(jì)小時(shí)交通量 （DDHV）計(jì)算

式中：DDHV——單向設(shè)計(jì)小時(shí)交通量 （veh/h）；

AADT——預(yù)測(cè)年度年平均日交通量，根據(jù)前文知AADT=63032；

D——交通量方向分布系數(shù)，取0.5-0.6；本項(xiàng)目根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)得D=0.52。

K——為高峰小時(shí)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(qū)氣候修正系數(shù)取：其中華東、中南和西南地區(qū)可不必進(jìn)行修正；本項(xiàng)目處于福建，取A=0；

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

將相關(guān)參數(shù)代入公式 （5）計(jì)算，高峰小時(shí)交通量占AADT的比例：

將相關(guān)參數(shù)代入公式 （4）計(jì)算，單向設(shè)計(jì)小時(shí)交通量DDHV：

②交通量所需的車道數(shù) （N）計(jì)算

將上文計(jì)算所得參數(shù)代入公式 （6）計(jì)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(shù)相符。

綜上計(jì)算分析：本項(xiàng)目采用雙向六車道標(biāo)準(zhǔn)能滿足既定交通量在設(shè)計(jì)速度V=100km/h時(shí)的需求，車道數(shù)選擇是合理的。

6　服務(wù)水平驗(yàn)算

（1）評(píng)價(jià)指標(biāo)

公路基礎(chǔ)設(shè)施交通功能的主要表征是公路的通行能力和服務(wù)水平。通行能力能否滿足遠(yuǎn)景交通量需要是對(duì)公路工程技術(shù)指標(biāo)的基本要求，而服務(wù)水平則從車輛運(yùn)行狀態(tài)的角度對(duì)工程技術(shù)指標(biāo)提出了更全面的要求。通行能力是實(shí)現(xiàn)服務(wù)水平的基礎(chǔ)，服務(wù)水平的要求包含了對(duì)通行能力的要求。如果所選設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)既能夠提供足夠的通行能力，又能保證車輛運(yùn)行的快速和順暢 （達(dá)到一定的服務(wù)水平需求），則所選技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)就是合理和可行的。因此，本報(bào)告以服務(wù)水平要求作為技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)選擇的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)。

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

式中各參數(shù)定義如前文所述。

（2）服務(wù)水平等級(jí)劃分

路段服務(wù)等級(jí)是為了說(shuō)明公路交通負(fù)荷狀況，以交通流狀態(tài)為劃分條件，定性地描述交通流從自由流、穩(wěn)定流到飽和流和強(qiáng)制流的變化階段。參照《標(biāo)準(zhǔn)》中服務(wù)水平分級(jí)標(biāo)準(zhǔn) （如下表4）來(lái)分析本項(xiàng)目各路段的實(shí)際服務(wù)水平。

表4　高速公路基本路段服務(wù)水平分級(jí)表

（3）實(shí)際服務(wù)水平計(jì)算

將上述數(shù)據(jù)代入公式 （Ⅶ）計(jì)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(jí)服務(wù)水平，并接近二級(jí)服務(wù)水平最大值0.67。

分析表明：本項(xiàng)目遠(yuǎn)景設(shè)計(jì)年限（2034年）內(nèi)，基本路段處于二級(jí)服務(wù)水平并接近二級(jí)服務(wù)水平最大值，這說(shuō)明本項(xiàng)目采用100km/h的設(shè)計(jì)速度、雙向六車道的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，能滿足二級(jí)服務(wù)水平要求，選用的標(biāo)準(zhǔn)基本合理。

7　總結(jié)

論文分析表明，本文采用《標(biāo)準(zhǔn)》、《規(guī)范》要求的計(jì)算方法對(duì)高速公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)行論證分析。公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的選擇是設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容，交通量是標(biāo)準(zhǔn)選擇的重要控制性因素，服務(wù)水平要求是驗(yàn)證技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)選擇的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

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［3］國(guó)家高速公路網(wǎng)規(guī)劃.

［4］海峽西岸經(jīng)濟(jì)區(qū)高速公路網(wǎng)布局規(guī)劃（修編）2008-2020.

［5］該項(xiàng)目工程可行性研究報(bào)告.

［6］該項(xiàng)目對(duì)接的浙江省高速公路工程可行性研究報(bào)告.