寧武高速武夷山至武夷山北限速方案研究

張振鋒 鄭建榮 王淑妹

摘要：針對寧武高速公路武夷山互通至武夷山北互通路段限速標(biāo)志和運行現(xiàn)狀，應(yīng)用《福建省高速公路限速標(biāo)志設(shè)置技術(shù)指南》中高速公路一般限速實施步驟和方法，結(jié)合寧武高速公路的設(shè)計技術(shù)指標(biāo)、橋梁、互通、隧道等分布情況，在對設(shè)計速度、運行速度及路側(cè)干擾與環(huán)境等因素綜合論證的基礎(chǔ)上，提出了分路段、分車型、局部可變限速和全線限速相結(jié)合的限速方案，以期提高寧武高速的通行效率.

關(guān)鍵詞：高速公路;運行速度;可變限速;限速標(biāo)志;保障措施

中圖分類號：U412 ?文獻標(biāo)識碼：A ?文章編號：1673-260X（2019）12-0085-05

1 工程概況

為方便群眾出行，寧武高速公路武夷山互通至武夷山北互通路段擬建武夷山北城互通立交工程，考慮到新增互通建成后會對高速公路主線運行造成影響，結(jié)合福建省高速公路限速標(biāo)志設(shè)計與改造的工作要求，現(xiàn)對該路段進行限速方案研究論證，論證路段主線范圍為K263+400-K278+550，全長約為15.15km，設(shè)計速度為80km/h，雙向四車道，路基寬度24.5m.擬建的武夷山北城互通形式為A型單喇叭A匝道下穿主線，其中已實施的主線橋已按照預(yù)留的互通形式進行加寬，預(yù)留互通對應(yīng)主線范圍為K272+000-K272+990，主線長0.99km.

2 現(xiàn)狀限速方案

擬建的武夷山北城互通所處寧武高速原路段（K272+000-K272+990）位于一般路段，采用分車型限速方式，7座及以下小客車限速100km/h;其他車型限速80km/h.與武夷山北城互通相接的段落（K263+400-K272+000、K272+990-K278+550）一般路段也采用分車型限速方式，7座及以下小客車限速100km/h;其他車型限速80km/h，特殊路段采用單一限速80km/h（限速車型分為兩類：第一類為7座及以下小型載客汽車及微型載客汽車，簡稱7座及以下小客車;第二類為7座以上小型載客汽車、中大型載客汽車和載貨汽車，統(tǒng)稱其他車型）.

3 基于運行速度的限速方案分析

3.1 限速實施步驟和方法

高速公路主線限速實施方案論證過程如圖1所示.

可以看出，一個完整的限速方案應(yīng)該包括劃分限速路段、確定限速值和限速方式、制定限速標(biāo)志及其他綜合保障措施設(shè)置方案等內(nèi)容.

3.2 基本限速值

國內(nèi)大多數(shù)學(xué)者普遍認(rèn)為設(shè)計速度作為限速值問題較大，不能正確反映駕駛?cè)藛T實際行駛速度，而以運行速度作為道路初始限速值則更加合理[4-7].同時結(jié)合《福建省高速公路限速標(biāo)志設(shè)置技術(shù)指南》（以下簡稱《指南》）要求，高速公路上7座及以下小客車基本限速值應(yīng)綜合考慮法律法規(guī)、設(shè)計速度、運行速度、限速路段劃分等因素綜合論證確定;其他車型在設(shè)計速度80km/h的四車道高速公路基本限速值宜取80km/h.

所以，本文首先基于運行速度分析來初定基本限速值，然后經(jīng)過綜合性核查與論證后，確定特定限速值.

3.2.1 運行速度分析

按照指南要求，已運營高速公路應(yīng)分別進行理論計算和實測運行速度，兩種運行速度相互結(jié)合參照，進行綜合論證.

1.預(yù)測運行速度

依據(jù)《公路項目安全性評價規(guī)范（JTGB05- 2015）》[5]附錄B中運行速度計算方法，對研究路段的運行車速分車型、分方向進行預(yù)測計算（左線，武夷山往寧德方向;右線，寧德往武夷山方向，下同），計算結(jié)果為：

1）左線：小型車預(yù)測運行速度為104km/h，大型車預(yù)測運行速度為74km/h.

2）右線：小型車預(yù)測運行速度為100km/h，大型車預(yù)測運行速度為72km/h.

2.實測運行速度

運行速度的實測采用地點測速方式，選用雷達測速儀進行測速.觀測路段為武夷山互通至武夷山北互通之間主線斷面，在天氣良好、路面干燥的環(huán)境條件下進行數(shù)據(jù)采集.本次實測的運行車速數(shù)據(jù)，共計樣本量357輛，其中小車206輛，大車151輛，符合最小樣本量要求.

采用累積分布曲線分析v85車速.經(jīng)過統(tǒng)計，小型車和大型車頻數(shù)曲線及累計頻率曲線見圖2.

根據(jù)插值法得到最終數(shù)據(jù)分析結(jié)果，小型車v85車速為111km/h，大型車v85車速為73km/h.綜合理論計算及實測運行速度進行綜合論證，得到運行車速最終值，用于運行速度協(xié)調(diào)性的分析.

1）左線：小型車平均運行速度為108km/h，大型車平均運行速度為74km/h.

2）右線：小型車平均運行速度為106km/h，大型車平均運行速度為73km/h.

3.相鄰路段運行速度協(xié)調(diào)性

《公路項目安全性評價規(guī)范（JTGB05-2015）》[8]規(guī)定相鄰路段協(xié)調(diào)性評價指標(biāo)為相鄰路段運行速度的差值|？駐v85|和運行速度梯度的絕對值|？駐Iv|：|？駐v85|<10km/h且|？駐Iv|≤10km/（h·m），運行速度協(xié)調(diào)性好;10km/h<|？駐v85|<20km/h且|？駐Iv|≤10km/（h·m），運行速度協(xié)調(diào)性較好，相鄰路段為減速時，宜對相鄰路段平縱面設(shè)計進行優(yōu)化，或采取安全改善措施;|？駐v85|≥20km/h或|？駐Iv|>10km/（h·m），運行速度協(xié)調(diào)性不良，相鄰路段為減速時，應(yīng)調(diào)整相鄰路段平縱面設(shè)計，當(dāng)調(diào)整設(shè)計困難時，應(yīng)采取安全改善措施.

經(jīng)過對本路段運行速度分析，相鄰路段小型車運行速度協(xié)調(diào)性均好，僅存在1處小型車運行速度協(xié)調(diào)性不良的路段|？駐v85|≥20km/h，即左線ZK278+ 550-ZK276+948.

4.設(shè)計速度與運行速度協(xié)調(diào)性

設(shè)計速度與運行速度協(xié)調(diào)性評價是針對同一路段的設(shè)計速度與運行速度的差值進行評價.本路段小型車運行速度基本分布在95km/h至108km/h之間，近60%的路段運行速度與設(shè)計速度之差大于20km/h，設(shè)計速度與運行速度協(xié)調(diào)性不良.大型車的運行速度大部分均小于設(shè)計速度，設(shè)計速度與運行速度協(xié)調(diào)性好.

3.2.2 劃分一般路段

2016-2018年寧武高速（研究路段）近三年共發(fā)生簡易事故22起.事故形態(tài)主要有撞固定物、碰撞運動車輛、側(cè)翻、碰撞靜止車輛等.發(fā)生直接財產(chǎn)損失事故7起，最高金額10000元，所有事故均無人員受傷，事故程度較輕.

根據(jù)福建省相關(guān)規(guī)定的事故多發(fā)路段排查標(biāo)準(zhǔn)，將寧武高速事故數(shù)進行每500m空間累計核查.核查結(jié)果表明，該段事故數(shù)遠(yuǎn)低于事故多發(fā)路段的排查值，不屬于事故多發(fā)路段.

同時根據(jù)《指南》要求，并結(jié)合本項目沿線地形特點、線性指標(biāo)和路側(cè)環(huán)境的整體情況，將全線K263+400—K278+550作為一個一般路段.

3.2.3 初定基本限速值

按照設(shè)計速度與運行速度協(xié)調(diào)性的原則，運行速度要與設(shè)計速度相符，即差值不能超過20km/h，若超過20km/h需要調(diào)整設(shè)計指標(biāo)，以達到滿足要求為止或進行合理限速.本路段設(shè)計速度為80km/h，但小型車運行速度右線平均為106km/h，左線平均為108km/h，運行速度與設(shè)計速度差值超過20km/h，協(xié)調(diào)性不良.

路段可采用限速措施來消除運行速度協(xié)調(diào)性不良問題，以確保安全行車.因此根據(jù)《指南》要求，本路段7座及以下小客車初定基本限速值取100km/h，其他車型按80km/h限速.

3.3 特定限速值

在一般路段內(nèi)，受公路幾何線形、構(gòu)造物、路面性能、路側(cè)環(huán)境、交通事故等制約，需要設(shè)置低于基本限速值的局部受限路段，稱為特殊路段.特殊路段的最高（最低）限速值，稱為特定限速值.

3.3.1 綜合性核查與論證

因為研究路段的設(shè)計速度為80km/h，故以80km/h和100km/h為核查設(shè)計標(biāo)準(zhǔn).從平面、縱斷面、視距、隧道、橋梁、不良天氣、互通及交通安全設(shè)施等幾個方面對初定基本限速值的安全性進行核查，并根據(jù)核查不滿足的路段，篩選局部受限路段.并結(jié)合路段的設(shè)計速度、運行速度、交通事故、路側(cè)安全條件和環(huán)境因素等綜合論證并確定特定限速值.

1.路線指標(biāo)核查

1）平面線形指標(biāo)

平曲線半徑、速度、橫向力系數(shù)與超高值四者之間的關(guān)系公式如下.

在初定基本限速值條件下，根據(jù)平曲線半徑、超高值.可根據(jù)公式（1）計算橫向力系數(shù)μ，以評價路段行車安全性.而且計算橫向力系數(shù)μ應(yīng)不大于0.15，以保證行車安全性和舒適性.經(jīng)計算，研究路段范圍（YK263+480—YK279+001）圓曲線半徑均滿足80km/h和100km/h核查設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的要求.

2）縱斷面線形指標(biāo)

（1）縱坡

《公路路線設(shè)計規(guī)范（JTG D20-2017）》[9]中規(guī)定：設(shè)計速度為80km/h的公路，最大縱坡為5%;設(shè)計速度為100km/h的公路，最大縱坡為4%.本路段最大縱坡為3.2%，滿足核查80km/h和100km/h核查設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的要求.且無連續(xù)長下坡路段.

（2）豎曲線

①豎曲線最小半徑

根據(jù)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（JTG B01-2014）》[10]要求，豎曲線最小半徑是以停車視距為控制，如果在小半徑豎曲線路段，行駛速度超過一定限度，則不能保證停車視距要求.

本路段凹形豎曲線最小半徑為12000m，凸形豎曲線最小半徑為10000m，均能滿足80km/h和100km/h核查設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的要求.

②豎曲線長度

本路段豎曲線長度最小值為98m，也滿足80km/h和100km/h核查設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的要求.

3）視距

停車視距是汽車以特定速度行駛時，普通駕駛員在同一車道上從發(fā)現(xiàn)障礙物到能做出反應(yīng)并安全停車所需的最短距離.停車視距公式如下.

（1）路側(cè)視距核查

在80km/h和100km/h核查設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)下，經(jīng)計算滿足路側(cè)視距的平曲線半徑為186m和394m，本路段平曲線最小半徑為800m.因此，全線路側(cè)視距均滿足80km/h和100km/h核查設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)下的小客車視距要求.

（2）中央分隔帶視距核查

在80km/h和100km/h核查設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)下，小客車相應(yīng)的停車視距分別為110m和160m，依據(jù)公式（2）（3），可反算出80km/h和100km/h核查設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)下滿足視距要求的曲線半徑分別為575m和1217m.按左、右線合計統(tǒng)計，中央分隔帶視距均滿足80km/h核查設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)下滿足視距要求，不滿足100km/h核查設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)要求的路段為11處，對該路段采用增設(shè)縱向減速標(biāo)線措施，以保證行車安全[11，12].

2.隧道路段核查

全線路段共有2座隧道，石泉寺隧道和傘街隧道.兩隧道間距5263m，小于6s設(shè)計速度的行程長度，故該路段不存在隧道群.

隧道視距方面，石泉寺隧道位于直線段，均能滿足80km/h和100km/h核查設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)下的小客車視距要求.傘街隧道左線與右線均滿足80km/h核查設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)下的小客車視距要求，不滿足100km/h核查設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)下的小客車視距要求，

隧道線形方面，石泉寺隧道及傘街隧道洞口內(nèi)外側(cè)各3s設(shè)計行程長度范圍的平面線形、縱面線形保持一致，隧道內(nèi)縱坡滿足規(guī)范要求.

隧道照明方面，路段沿線隧道照明滿足80km/h的核查設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的要求，不滿足100km/h核查設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)時的要求.

3.橋梁路段核查

路段全線共有12座橋梁，右線6座，分別是下東埠大橋、藥材村大橋、橫山頭大橋、溪東1#大橋、佛嶺大橋、傘街大橋;左線6座，分別是溪東1#大橋、溪東2#大橋、北溪大橋、佛嶺大橋、傘街大橋、四渡大橋.不存在跨海、水源保護地、橫風(fēng)區(qū)域等特殊管理需求的大橋、特大橋.

4.不良天氣路段核查

研究路段年均發(fā)生三次以上團霧的地方共有2處，右線范圍YK265+000—YK267+000，左線范圍ZK265+000—ZK267+000，多發(fā)于1月、2月、11月以及12月，多發(fā)時段早05：30-9：00，晚23：00-02：00，年均發(fā)生次數(shù)6次.

5.互通及服務(wù)設(shè)施核查

路段全線共設(shè)置有3處互通，分別為武夷山互通（已建）、武夷山北城互通（擬建）、武夷山北互通（已建），未設(shè)置服務(wù)區(qū).擬建的武夷山北城互通與武夷山互通相距8.6km，與武夷山北互通相距5.56 km.按照《公路路線設(shè)計規(guī)范（JTG D20-2017）》[6]中規(guī)定：“相鄰互通式立體交叉的最小間距不宜小于4km”，因此，兩相鄰互通的間距均基本滿足規(guī)范要求.

互通主線線形方面，擬建的武夷山北城互通范圍內(nèi)主線線形最小圓曲線半徑不滿足100km/h核查設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范要求（樁號為K271+784—K272+295）;凸形最小豎曲線半徑、凹形最小豎曲線半徑以及最大縱坡均滿足80km/h和100km/h核查設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范要求.

互通變速車道及漸變段長度方面，武夷山北城互通右線入口滿足核查設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)80km/h和100km/h的規(guī)范要求，左線入口滿足核查設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)80km/h時的規(guī)范要求，其余不滿足規(guī)范要求.建議調(diào)整項目施工圖中對應(yīng)變速車道及漸變段的長度.

識別視距方面，武夷山北城互通立交識別視距大于230m，滿足核查設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)80km/h和100km/h時的規(guī)范要求.

6.安全設(shè)施核查

交通安全設(shè)施包括護欄、交通標(biāo)志、標(biāo)線、防眩設(shè)施、輪廓標(biāo)等，寧武高速公路上標(biāo)線，防眩設(shè)施、輪廓標(biāo)等安全設(shè)施設(shè)計基本上采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn).

研究路段主線范圍內(nèi)交通標(biāo)志版面的設(shè)計基本符合核查設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為80km/h和100km/h時的規(guī)范要求;警告標(biāo)志前置距離均符合核查設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)80km/h時的規(guī)范要求，基本符合核查設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)100km/h時的規(guī)范要求.護欄防撞等級的設(shè)置符合核查設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為100km/h時的規(guī)范要求.

3.3.2 確定特殊路段

根據(jù)預(yù)測運行速度、實測運行速度、設(shè)計指標(biāo)、橋隧、不良天氣、安全設(shè)施等內(nèi)容的核查結(jié)果綜合確定特殊路段.全線特殊路段按右線、左線進行統(tǒng)計.

1）以80km/h為核查設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)時，不滿足的路段劃分：

（1）右線：樁號YK265+000—YK267+000，長度2000m，年均三次以上團霧;

（2）左線：樁號ZK265+000—ZK267+000，長度2000m，年均三次以上團霧.

2）以100km/h為核查設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)時，不滿足的路段劃分：

（1）右線：中央分隔帶視距不足有，樁號YK 264+095—YK267+591、YK266+998—YK267+858、YK270+054—YK271+082、YK271+604—YK272+ 476、YK273+155—YK273+792、YK275+487—YK275 +930;石泉寺隧道YK268+489—YK268+893;傘街隧道YK274+128—YK275+540;發(fā)生團霧同上.

（2）左線：中央分隔帶視距不足有，樁號ZK 263+480—ZK264+095、ZK264+591—ZK265+520、ZK272+476—ZK273+155、ZK273+792—ZK274+741、ZK276+176—ZK276+948;石泉寺隧道ZK268+475 —ZK268+885;傘街隧道ZK274+176—ZK275+530;發(fā)生團霧同上.

3.3.3 確定特定限速值

1）以80km/h為核查設(shè)計標(biāo)準(zhǔn).

特殊路段平縱橫指標(biāo)均滿足80km/h為核查設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的要求.因此，特殊路段采用可變限速值來滿足特殊路段小客車安全運行的最低要求，并根據(jù)團霧發(fā)生時間以及道路能見度，按照《道路交通安全法》要求，隨時改變顯示限速值.

2）以100km/h為核查設(shè)計標(biāo)準(zhǔn).

路線上隧道照明不滿足100km/h核查標(biāo)準(zhǔn)的要求，且存在中央分隔帶視距不足路段及年均發(fā)生三次以上團霧的路段，結(jié)合現(xiàn)狀限速方案，原則上擬建的武夷山北城互通未對本路段平縱橫線形進行改變.因此，建議團霧路段采用可變限速，非團霧路段維持原限速方案.

但考慮到一般路段限制速度較設(shè)計速度有所提升，同時結(jié)合路側(cè)危險度和環(huán)境因素，為降低風(fēng)險，對一般路段采用安全保障提升措施.

①所有非隧道群隧道前設(shè)置隧道路段減速行駛標(biāo)志，以保證小客車視距和照明要求;

②對于最高限速值為100km/h路段，但中央分隔帶視距不足100km/h路段，設(shè)置縱向減速標(biāo)線和“前方彎道減速行駛”標(biāo)志.

綜上，特殊路段2處，長度為4km，占全線長度的13.2%，采用可變限速;其余路段采用分車型限速方式，7座及以下小客車限速100km/h，其他車型限速80km/h.

3.4 限速方式與限速標(biāo)志

3.4.1 限速方式1

分車型限速方式，7座及以下小客車限速100km/h，其他車型限速80km/h，限速標(biāo)志版面如圖3所示.

3.4.2 限速方式2

全線有2處團霧路段，采用LED可變限速方式.當(dāng)沒有團霧發(fā)生時，按限速方式1限速;當(dāng)有團霧發(fā)生時，根據(jù)能見度情況及時調(diào)整限速值，同步提醒駕駛員行車速度.LED可變限速標(biāo)志版面和設(shè)置形式依據(jù)《高速公路LED可變限速標(biāo)志（GB 23826-2009）》規(guī)定采用.并在團霧覆蓋路段增設(shè)“注意團霧”警告標(biāo)志.

3.5 限速方案

全線路段K263+400—K278+550，采用限速方式1;特殊路段K265+000—K267+000，年均發(fā)生三次以上團霧，占路段全長的13.2%，采用限速方式2.同時，在互通出口前適當(dāng)位置設(shè)置“出高速減速行駛”告示標(biāo)志.詳細(xì)限速實施方案見附圖1.

4 結(jié)語

本文對寧武高速公路武夷山互通至武夷山北互通路段進行了限速方案的研究，首先對研究路段進行了運行速度分析，通過運行速度預(yù)測和運行速度實測車速，評價了相鄰路段運行速度協(xié)調(diào)性和同一路段的設(shè)計速度與運行速度的協(xié)調(diào)性，劃分了一般路段，最終得出基本限速值;然后，經(jīng)過綜合性核查與論證，確定了特殊路段和特定限速值;最后，在上述分析的基礎(chǔ)上提出了全線分車型限速和特殊路段可變限速相結(jié)合的限速方案.與既有限速方案相比，在確保車輛安全行駛的同時，提高了寧武高速的通行效率.

提出的限速方案主要針對7座及以下小客車制定，所以本限速方案實施一年內(nèi)需對限速方案的實際效果進行評估，以確定是否需要對限速方案進行調(diào)整、優(yōu)化.

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