基于運行速度與公路線形連續(xù)性設(shè)計的研究

姬志洋

摘要：作為影響交通安全的重要因素，公路線形設(shè)計是道路設(shè)計的核心內(nèi)容。現(xiàn)階段我國道路交通安全問題日加嚴重，為降低交通事故的發(fā)生率，應(yīng)從運行速度的一致性角度出發(fā)，深入分析公路線形的連續(xù)性。本文主要對運行速度的概況、公路線形設(shè)計連續(xù)性等內(nèi)容進行了分析與探究，以期提升公路線形連續(xù)性設(shè)計的合理性，為行車安全提供可靠的保障。

關(guān)鍵詞：運行速度；公路線形設(shè)計；連續(xù)性；概況；合理性；公路工程

中圖分類號U4 文獻標識碼A 文章編號2095-6363（2016）06-0119-02

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，公路工程已經(jīng)成為我國基礎(chǔ)建設(shè)中的一項重要建設(shè)項目，線形設(shè)計作為公路工程施工中的重要內(nèi)容，其設(shè)計水平的高低直接關(guān)系著工程的整體質(zhì)量。施工中應(yīng)在分析運行速度的基礎(chǔ)上，對公路線形設(shè)計連續(xù)性加以重視，才能確保公路工程的質(zhì)量。在駕駛過程中，駕駛員所選定的實際運行速度是對三維立體線形判斷的表現(xiàn)形式。由此可見，運行速度的連續(xù)性是反映公路線形連續(xù)性優(yōu)劣的重要指標，如在一定范圍內(nèi)有效限制各路段間的車速變化情況，可以確保運行速度的連續(xù)性，進而達到保證公路線形連續(xù)的目的，并起到交通事故率降低的作用。

1.運行速度的概況

運行速度的概念在《公路工程技術(shù)標準》JTGB01-2003與《公路線形設(shè)計規(guī)范》JTGD20-2006的設(shè)計和管理思想中引入。在氣候條件良好及交通條件正常的情況下，一般駕駛員沿某條道路駕駛汽車行駛時實際選用的車速就是運行速度。預(yù)測運行速度的方式主要有2種：第一，理論預(yù)測法，主要應(yīng)用于擬建與改建公路中，由V運表示得出的運行速度；第二，在已建公路上選用GPS定位系統(tǒng)、雷達測速儀、非接觸式測速儀等進行數(shù)據(jù)調(diào)查，通過回歸統(tǒng)計方式進行線形要素與運行速度模型的建立，并對縱坡影響運行速度的因素進行充分考慮，隨后修正、折減回歸模型，并得出運行速度與線形幾何要素之間的回程方程，因其選用的全部數(shù)據(jù)為現(xiàn)場路段實測，可選用V85%作為其運行速度。

在正常道路、交通及氣候條件下，在幾何受限的路段，在確保相應(yīng)行駛舒適度的情況下車輛能夠安全行駛的最高速度就是設(shè)計速度，表1就是我國《公路工程技術(shù)標準》（JTJ001-97）遵循設(shè)計速度制定的。在現(xiàn)代汽車尺寸、高功率及交通擁擠等狀況下，設(shè)計速度已經(jīng)無法對其適應(yīng)，這也是交通事故頻發(fā)的重要原因，進而限制了設(shè)計速度。

2.公路線形設(shè)計連續(xù)性的分析

通常情況下，選用透視圖對公路設(shè)計連續(xù)性進行檢查，較為復(fù)雜，因此，這種方式只用于陡、急轉(zhuǎn)彎路段，一般情況下則不選用。作為一條三維帶狀物，公路線形設(shè)計連續(xù)性主要在平、縱及橫3個方面充分體現(xiàn)。

在路線平面設(shè)計中應(yīng)對汽車行駛軌跡進行充分考慮，只有平面線形接近這個軌跡時，才能確保公路線形設(shè)計的連續(xù)性，才能確保車輛行駛的安全性與提升其舒適度，特別是在高速行駛情況下。因此，選用緩和曲線與圓曲線及直線組合的方式進行平曲線設(shè)計，進而達到曲率過渡緩和的作用，這種方式也對駕駛員的期望與汽車行駛軌跡相符合，同時，也起到了提升線形連續(xù)性的作用。

直線與豎曲線是路線縱斷面設(shè)計的主要組成部分。在線形組合確定及運用指標中，必須以滿足汽車行駛需求為出發(fā)點，并對線形連續(xù)性進行充分考慮，如直線長度、坡度將對汽車行駛速度、運輸經(jīng)濟及行車安全等造成極大的影響。同時，應(yīng)對豎曲線的指標進行充分考慮，限制因素應(yīng)從離心力、行車舒適度及安全視距等方面來看，并對汽車運動力學(xué)及駕駛員的視覺心理及生理需求進行最大限度地滿足。

在設(shè)計路線橫斷面時，路面寬度、平整度、交通組成等都是線路連續(xù)性的決定因素，因此，為提高線形設(shè)計的連續(xù)性，應(yīng)確保橫斷面設(shè)計的合理性，只有這樣才能提升行車的安全性。通過分析公路線形設(shè)計連續(xù)性的3方面，可以得出，對公路線形連續(xù)性起到影響的各種限制因素主要通過駕駛員的視覺心理感受，最后向汽車運行速度進行反映。由此可見，通過研究運行速度，可以對公路線形設(shè)計質(zhì)量進行有效提升。

3.選用運行速度研究公路線形的可行性

車速的分布特征對道路特定位置交通安全性能起到?jīng)Q定作用，地點車速的樣本均值、車速的樣本方差、樣本標準差、標準差系數(shù)、偏度及峰值都是車速分布特征的指標。

作為道路工程結(jié)構(gòu)的中重要組成部分，線形設(shè)計是否良好將對工程建設(shè)的整體質(zhì)量造成極大的影響。為此，施工單位必須重視公路工程線形設(shè)計，按照運行速度的相關(guān)規(guī)定，才能確保道路工程線形設(shè)計的合理性。在線形設(shè)計中應(yīng)對實際運行速度的各項影響因素進行充分考慮，通過運行速度對公路線形問題進行研究，不僅要對公路路線各路段進行研究，更要與汽車動力因素有效結(jié)合，只有這樣才能確保運行速度研究的合理性。運行速度將對交通事故率的形態(tài)、規(guī)律造成極大的影響，通過運行速度研究，可以有效提升公路線形設(shè)計的連續(xù)性并能對交通安全的可行性進行分析。

1）公路設(shè)計速度應(yīng)遵循前期可行性研究進行確定，選用設(shè)計速度概念進行公路線形初始設(shè)計，并進行平面圖與縱斷面圖的繪制。按照曲線半徑與縱坡坡度大小劃分整條路線，一般包括直線段、縱坡段、平曲線段及平縱組合段等。其中各個線段的計算方式為下所示：

其中，長度較長的路線為平曲線段，如車輛在曲線段行駛，曲線長度不足，則為增加開車人員的心理負擔(dān)，必須快速轉(zhuǎn)方向盤，這種情況在速度極高的高速公路內(nèi)行駛，將大大增加其行車危險性。如緩和曲線長度較短，那么離心加速度變化率比則具有較小的數(shù)值，此時乘客將感覺不適。當(dāng)?shù)缆忿D(zhuǎn)角很小時，相比其具體情況，曲線長度則有所不足，往往會出現(xiàn)錯覺，如曲線不足?；诖耍仨毚_保平曲線長度充足。為達到行車安全性有效提升的目的，應(yīng)進行平曲線最小長度的確定，且對以下內(nèi)容進行思考，如開車人員在方向盤操作過程中無壓力，需遵循6s通過時間進行平曲線最小長度的判定，如100h/km為其設(shè)計車速，則1km為平曲線長度，0.2km則為其最小值。在判定小偏角平曲線長度過程中，路線轉(zhuǎn)角不大于7度的角則被稱為小偏角，如轉(zhuǎn)角與7°等同的情況下，也可按照6s設(shè)置平曲線，如轉(zhuǎn)角小于7°，曲線長度增加，則其路線轉(zhuǎn)角將會降低，兩者之間為反比關(guān)系，當(dāng)轉(zhuǎn)角低于2°，可按照2°進行路線轉(zhuǎn)角設(shè)置及準確計算。

2）在公路線形連續(xù)性設(shè)計中應(yīng)遵循以下原則，首先視覺連續(xù)性，對駕駛員視線起到自然引導(dǎo)作用，應(yīng)防止不判斷失誤線形的出現(xiàn)，這也是公路線形連續(xù)性設(shè)計衡量的基礎(chǔ)；其次，運行速度的連續(xù)性，公路空間線形的主要組成部分為平面相鄰線形要素、縱斷面相鄰線形要素與平縱組合相鄰線形要素等。確保運行速度連續(xù)性是防止汽車運行速度出現(xiàn)突變的主要因素，更能提高汽車行駛的平順性、連續(xù)性與安全性；最后，加速度連續(xù)性，有平、縱出現(xiàn)的加速度變化不能過大與過快，進而對汽車行駛的舒適度、連續(xù)性及安全性造成極大的影響。

為達到公路線形合理化、準確化，需進行線性設(shè)計體系的不斷完善，且對其設(shè)計重點進行充分了解，只有這樣才能將其功能全部展現(xiàn)出來，才能達到工程質(zhì)量全面提升的目的。在運行速度原理基礎(chǔ)上，要求公路線形連續(xù)性設(shè)計必須與設(shè)計標準相符，嚴格遵循施工現(xiàn)場的實際情況及施工條件，準確判定其各項技術(shù)指標，確保其具有合理性、經(jīng)濟性。于此同時，通過運行速度預(yù)測模型的應(yīng)用，準確預(yù)測公路沿線運行速度，且及時做好調(diào)整、修正工作，最終判定合理的運行速度，只有這樣才能確保公路線形具有良好的連續(xù)性。

4.結(jié)論

綜上所述，隨著國內(nèi)交通量的不斷加大，要求施工企業(yè)必須充分結(jié)合施工現(xiàn)場的具體情況，確保線形設(shè)計的合理性、可行性，只有這樣才能確保工程建設(shè)質(zhì)量，才能最大限度地提升行車的安全?；谶\行速度原則，我們必須加大線形設(shè)計力度。確保其設(shè)計具有準確性，為此，必須選用運行速度對公路線形的可行性進行研究。