公路線形設(shè)計中可能速度的應(yīng)用方法

高 明

(貴州智恒工程勘察設(shè)計咨詢有限公司，貴州 貴陽 550004)

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公路線形設(shè)計中可能速度的應(yīng)用方法

高 明

(貴州智恒工程勘察設(shè)計咨詢有限公司，貴州 貴陽 550004)

基于目前公路線形設(shè)計中應(yīng)用設(shè)計速度的問題缺陷，文章分析了可能速度應(yīng)用方法的重要性以及預(yù)測技術(shù)應(yīng)用，并提出了可能速度設(shè)計應(yīng)用方法，其目的是為相關(guān)建設(shè)者提供一些理論依據(jù)。

公路線形設(shè)計；可能速度；豎曲線增減重力；軸向慣性力

1 公路線形設(shè)計中可能速度預(yù)測方法應(yīng)用

1.1 可能速度預(yù)測

在橫向、軸向和豎向加速度設(shè)計過程中，軸向加速度為決定性因素,而橫向加速度和豎向加速度為限定性因素,軸向加速度決定可能速度的大小。但其最大值又受到橫向和豎向的允許速度限制，因此，在預(yù)測公路線形設(shè)計的可能速度時,還要充分考慮車輛行駛換擋操作的影響。具體來說，設(shè)計人員可將路線平、縱、橫示意圖與可能速度圖繪制在一起,這樣一來，就能直觀便捷的對線形設(shè)計的檢查進行修改。

1.2 加速度預(yù)測

由于車輛在行駛過程中，其受力狀態(tài)來源是多方面的，即平曲線的橫向力、豎曲線的減重力和增重力以及軸向加速度的慣性力。研究表明，這些力均可表示車輛在行駛過程中的加速度強弱，進而根據(jù)乘車人員的舒適度來設(shè)計公路線形。具體來說，設(shè)計人員要對于平曲線的橫向力要采用曲率半徑、車輛行駛可能速度以及重力加速度來進行分析判斷；豎曲線增減重力，則要通過豎向加速度、豎曲線曲率半徑來進行計算；而軸向慣性力，則要通過海拔荷載修正系數(shù)、慣性力系數(shù)、滾動阻力系數(shù)、縱坡度以及動力因數(shù)等，來進行預(yù)測計算。對于公路線形加速度的設(shè)計標準，設(shè)計人員要通過大量試驗來進行獲得。

2 公路線形設(shè)計中可能速度的應(yīng)用方法分析

2.1 線形設(shè)計的檢查及修改應(yīng)用

可能速度就是一條連續(xù)的曲線設(shè)計圖，其中可以清楚、直觀以及定量的發(fā)現(xiàn)線形設(shè)計中存在的問題，并通過分析其原因、發(fā)生位置，進而為進一步的修改提供數(shù)據(jù)支撐。目前，公路線形設(shè)計中應(yīng)用可能速度進行修改的途徑有兩種，即修改線形技術(shù)標準，以改變速度變化。例如，在修改圓曲線半徑或縱坡值時，設(shè)計人員應(yīng)使可能速度曲線進行向上或是向下變化，以消除原線形設(shè)計的缺陷。另一種，則是直接修改可能速度圖，來解決原公路線形設(shè)計應(yīng)用的問題缺陷。這樣一來，設(shè)計人員就能根據(jù)可能速度重新確定線形的技術(shù)指標要素。值得注意的是，在采取上述兩種修改方法，均不能合理化公路線形設(shè)計應(yīng)用效果，此時，設(shè)計人員就要注重交通安全設(shè)施的設(shè)計建設(shè)，即通過設(shè)置雙向隔離設(shè)施、限速標志以及相關(guān)的警告標志設(shè)施等，來提高線形設(shè)計使用的安全穩(wěn)定性。研究表明，造成公路線形設(shè)計不合理問題出現(xiàn)的原因是，地形地貌限制，為避免后期設(shè)計變更造成的成本浪費問題，設(shè)計人員應(yīng)在設(shè)計應(yīng)用可能速度前，對工程所處的環(huán)境進行勘察，以降低環(huán)境穩(wěn)定性因素帶來的負面影響。

2.2 車輛超速行駛應(yīng)用

據(jù)相關(guān)統(tǒng)計證實，超速是引起交通安全事故發(fā)生的主要原因。具體來說，即使超過設(shè)計速度的行駛處于臨界失控狀態(tài)，也可視為處在不安全行駛狀態(tài)。國內(nèi)相關(guān)管理部門是采用設(shè)計速度的極限值來進行控制的，然而，設(shè)計中的極限值具有一定特殊性，僅能在特殊環(huán)境內(nèi)進行使用。這種設(shè)計人員僅能根據(jù)地形地貌條件，來選取比極限值大的指標，使得車輛超速行駛狀態(tài)會因為車型、車況的差異，而出現(xiàn)超速現(xiàn)象。為此，設(shè)計人員可采用可能速度設(shè)計方法，即對最大車速進行修正和檢查，以控制車輛行駛的實際速度，從而減少因超速行駛問題而發(fā)生的交通安全事故。

2.3 應(yīng)用實例

以橫向加速度與允許速度設(shè)計應(yīng)用過程為例，由于線形設(shè)計的橫向加速度是因平曲線上行駛的橫向離心力而產(chǎn)生，因此，橫向加速度方向即為汽車行駛的法線方向。但車輛行駛在公路平面上的直線路段時，是不產(chǎn)生離心力的，此時，橫向加速度為零；而車輛在平曲線路段上行駛時則產(chǎn)生離心力，因此橫向加速度不為零。當車輛駕駛?cè)藛T的舒適性受橫向加速度的影響時，加速度越大，駕駛?cè)藛T的舒適性就越高，反之，則越低。由此可判斷，橫向離心力和橫向加速度大小與汽車行駛速度和平曲線半徑大小有關(guān)。以某公路線形設(shè)計為例，根據(jù)工程建設(shè)實際條件，設(shè)計無需考慮平曲線超高問題，僅考慮平曲線半徑。因此，設(shè)計人員在應(yīng)用可能速度進行橫向加速度計算時，應(yīng)采用如下公式進行計算

公式：ah表示為橫向加速度；V表示為車輛形式速度；Rp表示為平曲線上任一點的半徑。事實證明，經(jīng)過上述公式計算后，得出了公路線形橫向加速度的最佳控制取值。

2.4 公路其他內(nèi)容設(shè)計應(yīng)用

對于避險車道的設(shè)置，行業(yè)目前的技術(shù)應(yīng)用仍處在研究探索階段。然而，可以確定的是避險車道設(shè)置均與汽車輛在陡坡上的行駛速度有關(guān)。因此，應(yīng)用可能速度圖能夠為研究避險車道的設(shè)置提供了依據(jù)。而對于變速車道長度的確定，由于變速車道大多設(shè)置在高速公路的服務(wù)區(qū)、停車區(qū)以及應(yīng)急出口等區(qū)域。因此，設(shè)計人員應(yīng)使用可能速度圖來確定變速車道的加、減速車道長度。

3 結(jié)束語

經(jīng)上述研究結(jié)果證實，可能速度在公路線形設(shè)計中的科學(xué)合理應(yīng)用可通過如下方法進行優(yōu)化控制。

對于公路線形設(shè)計不合理問題，設(shè)計人員應(yīng)采用可能速度的預(yù)算方式來找出不合理問題的發(fā)生原因以及發(fā)生位置，進而提高檢查修改的工作效率。

針對因公路線形設(shè)計而出現(xiàn)的車輛行駛超載問題，設(shè)計人員應(yīng)采用可能速度技術(shù)對最大車速進行檢查修正，進而找出車輛實際行駛的最大速度，從而實現(xiàn)速度的有效限制。

針對公路線形設(shè)計可能速度最大值受到橫向以及豎向的允許速度限制，因此，設(shè)計人員可通過充分考慮車輛行駛換擋操作的影響，從而提高線形設(shè)計檢查修改的直觀性、便捷性。

[1] 卓祖城,程昊,李勃.采用運行速度檢驗公路線形設(shè)計的應(yīng)用研究[J].公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版),2012,(9):198-201.

[2] 許金良,胡圣能,楊宏志.運行速度在公路線形質(zhì)量設(shè)計中關(guān)鍵問題研究[J].河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報,2011,(1):114-118.

2016-12-28

高明(1989-)，男，貴州黔西人，助理工程師。

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1008-3383(2017)05-0051-01