基于運(yùn)行速度與公路線(xiàn)形連續(xù)性設(shè)計(jì)分析

彭誼橋

摘 要：相比于線(xiàn)形傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)速度，運(yùn)行速度的設(shè)計(jì)具有較強(qiáng)的實(shí)踐應(yīng)用意義，要重視和普及這種公路線(xiàn)形連續(xù)性設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)或驗(yàn)證路線(xiàn)平、縱幾何線(xiàn)形時(shí)，要以車(chē)輛的實(shí)際運(yùn)行速度作為設(shè)計(jì)速度進(jìn)行，它作為重要指標(biāo)對(duì)公路的安全性起到很好的衡量作用。通過(guò)對(duì)橋梁隧道、沿線(xiàn)設(shè)施、路基路面以及路線(xiàn)設(shè)計(jì)的綜合評(píng)定，在道路勘察設(shè)計(jì)中納入道路安全檢查工作，將安全設(shè)計(jì)理念認(rèn)真貫徹落實(shí)，盡可能在開(kāi)工前徹底消除安全隱患。

關(guān)鍵詞：運(yùn)行速度；公路線(xiàn)形；連續(xù)性設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：U412.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）09-0110-02

1 運(yùn)行速度與設(shè)計(jì)速度的分析

所謂的運(yùn)行速度，主要指駕駛?cè)藛T駕駛汽車(chē)在氣候條件和道路交通良好的基礎(chǔ)上所達(dá)到的實(shí)際行駛速度。汽車(chē)在行駛過(guò)程中，其行駛速度各不相同。即便相同的一輛車(chē)，讓不同的人去駕駛也會(huì)存在不同的速度。駕駛員一般會(huì)根據(jù)道路情況、心理情況和汽車(chē)情況適當(dāng)調(diào)整車(chē)速。運(yùn)行速度預(yù)測(cè)分為理論預(yù)測(cè)法和GPS定位系統(tǒng)兩種方法。目前，前者可用v運(yùn)來(lái)表示其得出的運(yùn)行速度，后者則指在已有公路上通過(guò)非接觸式測(cè)速儀、雷達(dá)測(cè)速儀等幾種儀器調(diào)查數(shù)據(jù)，將運(yùn)行速度模型和線(xiàn)形要素通過(guò)回歸統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行建立，隨后在對(duì)縱坡影響運(yùn)行速度進(jìn)行綜合考慮，進(jìn)而修正、折減回歸模型，將線(xiàn)形幾何要素與運(yùn)行速度之間的回歸方程計(jì)算得出，由于該方法是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)路段實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行使用，因此可用v85%表示運(yùn)行速度。

所謂的設(shè)計(jì)速度，在氣候條件和道路交通最佳狀態(tài)下，車(chē)輛在幾何受限的路段上確保安全舒適行駛的最高速度。我國(guó)目前制定了公路設(shè)計(jì)速度（表1），但其已無(wú)法適應(yīng)現(xiàn)代汽車(chē)功效和道路交通情況，由于設(shè)計(jì)速度的局限性造成了許多交通事故。

通過(guò)上述內(nèi)容能夠看出，設(shè)計(jì)速度值是固定的；在行駛過(guò)程中駕駛員行駛的最大速度為可能速度；在公路上汽車(chē)行駛的實(shí)際速度為運(yùn)行速度，隨著設(shè)計(jì)速度的變化，運(yùn)行速度和可能速度也存在上下的波動(dòng)。

2 公路線(xiàn)形連續(xù)性設(shè)計(jì)的重要性

公路線(xiàn)形主要從平、縱、橫三個(gè)方面表現(xiàn)出連續(xù)性。在平面設(shè)計(jì)中，路線(xiàn)需要對(duì)車(chē)輛的行駛軌跡進(jìn)行考慮，只有當(dāng)平面線(xiàn)形符合或接近這個(gè)軌跡時(shí)，才能夠表明線(xiàn)形的連續(xù)性和良好性，從而使行車(chē)更加的安全舒適，這方面在高速行駛條件下比較突出。正因?yàn)檫@個(gè)原因，需要將緩和曲線(xiàn)銜接直線(xiàn)和圓曲線(xiàn)應(yīng)用到平曲線(xiàn)設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)曲率的緩和過(guò)度，并將超高設(shè)置在緩和曲線(xiàn)上，使線(xiàn)形能夠與汽車(chē)行駛軌跡相符合，最大程度的接近駕駛員的期望值。在客觀(guān)上線(xiàn)形的連續(xù)性也能夠得到保證。與此同時(shí)，在對(duì)汽車(chē)平面線(xiàn)型指標(biāo)和汽車(chē)行駛軌跡考察時(shí)，要對(duì)汽車(chē)的運(yùn)動(dòng)視覺(jué)、運(yùn)動(dòng)力學(xué)和心理因素進(jìn)行綜合考慮。線(xiàn)形質(zhì)量的好壞不但能夠使駕駛的安全性得到提高，而且對(duì)駕駛員的舒適性產(chǎn)生一定影響，使駕駛的經(jīng)濟(jì)性有效改善。對(duì)公路線(xiàn)形聯(lián)系性加強(qiáng)研究，包括平穩(wěn)行駛對(duì)線(xiàn)形問(wèn)題連續(xù)性問(wèn)題研究具有極其關(guān)鍵的作用。

公路線(xiàn)形連續(xù)性需要對(duì)以下原則進(jìn)行遵循：一是運(yùn)行速度的聯(lián)系性，因?yàn)楣房臻g線(xiàn)形是由平縱組合相鄰線(xiàn)形要素、縱斷面相鄰線(xiàn)形要素以及平面相鄰線(xiàn)形要素構(gòu)成，防止突變情況出現(xiàn)在汽車(chē)運(yùn)行速度中，確保汽車(chē)能夠安全、連續(xù)、穩(wěn)定的行駛；二是視覺(jué)的連續(xù)性，需要對(duì)駕駛員的視線(xiàn)形成自然引導(dǎo)，防止駕駛員對(duì)線(xiàn)形產(chǎn)生迷茫、茫然或失誤的判斷。在公路中它是衡量線(xiàn)形連續(xù)性設(shè)計(jì)的最基本問(wèn)題；三是加速度的連續(xù)性，有縱、平產(chǎn)生的加速度不允許出現(xiàn)過(guò)快或過(guò)大的變化，防止對(duì)汽車(chē)行駛的舒適性、安全性和連續(xù)性造成一定影響。

3 公路線(xiàn)形連續(xù)性分析

（1）線(xiàn)形曲率變化分析。我國(guó)明確規(guī)定了相鄰路段不同線(xiàn)形組合的曲率半徑、曲線(xiàn)參數(shù)和直線(xiàn)長(zhǎng)度，在一定范圍內(nèi)曲率保持連續(xù)變化時(shí)，能夠使汽車(chē)在行駛過(guò)程中的安全性大幅提高，順暢性得到保障。如果所行駛路段曲率變化不連續(xù)，但是由于線(xiàn)形的突變因曲率的跳躍而出現(xiàn)，會(huì)造成汽車(chē)具有較差的穩(wěn)定性。

（2）運(yùn)行速度與設(shè)計(jì)速度匹配分析。在路線(xiàn)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)速度為關(guān)鍵參考，各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)的確定主要取決于設(shè)計(jì)速度值，如果一條路段的實(shí)際運(yùn)行速度能夠接近于設(shè)計(jì)的速度，那么該公路線(xiàn)形的設(shè)計(jì)是連續(xù)和協(xié)調(diào)的，不過(guò)在實(shí)際道路交通中很難實(shí)現(xiàn)。一方面是整條公路具有不同的穿越地形類(lèi)別，因此導(dǎo)致較差的差異存在于相鄰路段線(xiàn)形的設(shè)計(jì)指標(biāo)中。

另一方面是設(shè)計(jì)速度值是固定不變的，而隨著車(chē)輛動(dòng)力性能、駕駛經(jīng)驗(yàn)以及道路線(xiàn)形等各種因素的改變，運(yùn)行速度也會(huì)出現(xiàn)一定的變化。具有表現(xiàn)如下：如果相鄰路段具有連續(xù)平順的線(xiàn)形，車(chē)輛能夠均勻行駛；如果相鄰路段具有不連續(xù)且復(fù)雜多變的線(xiàn)形，車(chē)輛行駛速度則會(huì)隨之產(chǎn)生變化，從而導(dǎo)致路段內(nèi)實(shí)際行駛速度v運(yùn)行與設(shè)計(jì)速度vD具有較大的差異，一般情況下，車(chē)輛運(yùn)行速度要普遍高于設(shè)計(jì)速度，而且不斷降低的道路等級(jí)和設(shè)計(jì)速度會(huì)使該差別更加凸顯。

（3）運(yùn)行速度與公路線(xiàn)形分析。該路段線(xiàn)形變化是否連續(xù)能夠通過(guò)運(yùn)行速度表現(xiàn)出來(lái)，下面運(yùn)行速度的確定通過(guò)對(duì)運(yùn)行速度與縱坡、平曲線(xiàn)和直線(xiàn)之間的關(guān)系分析進(jìn)行，從而確保車(chē)輛在實(shí)際運(yùn)行中設(shè)計(jì)要素能夠滿(mǎn)足其速度要求，使單一設(shè)計(jì)速度造成的問(wèn)題得到有效克服，另外將設(shè)計(jì)要素之間的相容性有效解決。

（4）公路線(xiàn)形連續(xù)性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。公路線(xiàn)形以運(yùn)行速度為依據(jù)設(shè)計(jì)出來(lái)是較連續(xù)的，速度突變點(diǎn)不會(huì)出現(xiàn)，與司機(jī)的駕駛特征相符合，能夠使交通事故大幅減少，降低經(jīng)濟(jì)損失。其不連續(xù)的線(xiàn)形具有以下特征：一是某些路段線(xiàn)形指標(biāo)的變化率較大；二是公路上線(xiàn)形指標(biāo)有較大或較小的變化幅度；三是單個(gè)指標(biāo)和評(píng)價(jià)指標(biāo)間具有較大的差別。通過(guò)這三點(diǎn)特征能夠看出，線(xiàn)形指標(biāo)變化或變化率過(guò)大，以及單個(gè)線(xiàn)形指標(biāo)與評(píng)價(jià)指標(biāo)存在一定差異，都會(huì)造成公路線(xiàn)形不連續(xù)。國(guó)家相關(guān)規(guī)定指出，不允許連續(xù)路段的速度差要控制在每小時(shí)20km以?xún)?nèi)，而二級(jí)公路與一級(jí)公路的設(shè)計(jì)速度之間速度差卻超過(guò)了每小時(shí)40km。

1）線(xiàn)形連續(xù)性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。將運(yùn)行速度與設(shè)計(jì)速度的差值作為評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)線(xiàn)形的標(biāo)準(zhǔn)由美國(guó)學(xué)者Lamm提出，現(xiàn)如今，公路建設(shè)單位廣泛應(yīng)用線(xiàn)形連續(xù)性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)價(jià)時(shí)根據(jù)此線(xiàn)形進(jìn)行。

2）線(xiàn)形協(xié)調(diào)性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。在公路線(xiàn)形連續(xù)性中，協(xié)調(diào)性也是重要的表現(xiàn)指標(biāo)，其中將相鄰路段運(yùn)行速度間的差值作為運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性評(píng)價(jià)指標(biāo)，其標(biāo)準(zhǔn)如表2。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在公路的線(xiàn)形設(shè)計(jì)中，平縱曲線(xiàn)半徑、加寬、停車(chē)視距、縱坡以及指標(biāo)道路標(biāo)志等因素都會(huì)對(duì)汽車(chē)的運(yùn)行速度產(chǎn)生一定影響，為了使公路線(xiàn)形連續(xù)性指標(biāo)得到優(yōu)化，通過(guò)對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)的科學(xué)分析和應(yīng)用，能夠使公路線(xiàn)形質(zhì)量得到提高，使行車(chē)的舒適性和安全性進(jìn)一步提升，從而推動(dòng)設(shè)計(jì)方案在實(shí)踐中的應(yīng)用。想要將線(xiàn)形聯(lián)系的問(wèn)題有效解決好，需要將運(yùn)行速度連續(xù)性的問(wèn)題優(yōu)先解決，等同于將公路幾何要素之間的組合問(wèn)題解決好，給今后公路設(shè)計(jì)提供借鑒和參考。

參考文獻(xiàn)

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