基于运行速度的路线设计方法研究

基于运行速度的路线设计方法研究

房士伟

青海省公路科研勘测设计院青海西宁810001

摘要:在公路线形设计领域，更加注重路线线形对运行速度的影响，基于运行速度对公路线形设计方法进行研究，从而使得在进行公路线形设计的工作中，更加重视运行速度对公路路线平、纵面线形及其组合的检验，以满足汽车正常行驶特性以及线形设计的要求。

关键词:运行速度路线线形设计方法研究

引言：目前，公路路线设计主要根据设计速度进行的，但是在实际行驶过程中，行驶速度与设计速度往往是不同的，主要是因为视距、行驶环境、车道的尺寸数目以及路肩的宽度的影响。而运行速度指标是根据路线平纵面、路基宽度等各种影响因素计算出的汽车实际行驶速度，因此根据运行速度对路线设计更加合理。《公路路线设计规范》[1]JTGD20-2017中也要求采用运行速度对路线线形组合进行检验，保持线形的连续性。因此本文基于运行速度对路线设计方法进行研究，使路线设计指标能够满足实际行驶速度的要求，保证行车安全。

1设计速度在公路路线设计中的局限性

1.1设计速度同实际行车速度不匹配

在公路路线设计中，通常根据设计速度对路线进行设计，将设计速度作为路线指标选择的标准。但是在实际的驾驶过程中，行驶速度可能远高于设计速度，一些接近一般值或极限值的设计指标不能满足实际行驶速度的要求，行车较危险。

1.2线形的不利组合

目前，路线设计的程序为先进行平面设计、再试坡、最后进行横断面设计，平面指标、纵断面指标均能满足规范要求，但是两者组合起来，可能对行车安全产生不利影响。例如，长直线接小半径圆曲线、长直线接陡坡或半径小且长度短的竖曲线、凸形竖曲线的变坡点与反向平曲线拐点重合等。如果存在上述平纵线形组合时，就会对行车安全产生影响。因此，在路线设计过程中，尽量避免线形的不利组合。

2运行速度的概念

指在理想的外部条件下运动速度可以达到安全舒适的状态。其中，晴朗的天气条件以及干燥干净的路面都可以帮助提高运行速度。运行速度大多也需要考虑了公路上绝大多数驾驶员的交通心理需要，运行时的舒适度和安全性应当首要的安排在设计之中。

通过对运行速度的研究和运用，从而在最大程度上实现路线设计指标和实际车速情况的线形标准的有机结合，减小两者之间的差值。所以，为了更加有效地解决路线设计指标与实际行驶速度所要求的线形指标不符的问题，就要合理的使用运行速度这一条件。目前，路线仍是根据设计速度进行设计的，运行速度只是用来检验路线线形组合是否合理，不是路线设计的标准。根据多年的路线设计经验以及对应用运行速度对路线线形的安全组合进行检验，提出了基于运行速度的路线设计方法。

3基于运行速度的路线设计方法研究

3.1设计理念

根据设计速度进行路线设计，使用运行速度预测推算各路段运行速度，根据运行速度在初始平面线形和纵断面设计的基础上调整路线设计指标。

3.2设计步骤

3.2.1初始设计

根据项目的规划、工程可行性研究或者初步设计确定设计速度、地形困难路段，根据设计速度进行路线平面设计、纵断面设计、横断面设计，编制路线设计数据。

3.2.2划分分析路段

采用运行速度对路线线形进行检验，尤其是困难路段。应用运行速度检验时首先划分分析路段，要充分的结合设计的可行性来判定车速，形成两部分：一是纵坡坡度小于百分之三的直线段和半径一千米以上的大半径曲线；二是小半曲线段、纵坡坡度大于等于百分之三，坡长三百米以上的纵坡路段以及弯坡组合路段，这些都作为独立单元分别进行运行速度测算；如果两小半径曲线段之间是直线段的话，并且长度小于临界值两百米时，此为短直线，此路段上车辆的的运行速度可以保持不变。直线段:R∈[1000，+]，I∈(-3%，3%)。纵坡段:R∈[1000，+]，I＜-3%或R∈[1000，+]，I＞3%。平曲线段：R∈[0，1000]，I∈[-3%，3%]。弯坡组合段:R∈[0，1000]，I＜-3%或R∈[0，1000]，I＞3%。

3.3.3运行速度的预测

任选一个行车方向进行运行速度检验。主要是根据所划分的路段类型，按直线段、平曲线段和长大纵坡路段等各自的运行速度预测模型进行。我国JTGB05-2015《公路项目安全性评价规范》中，推荐了两种运行速度计算方法:第一点就是采用交通部公路科学研究所《公路运行速度研究》课题成果；第二点为采用澳大利亚运行速度计算法。在进行运行速度检验时，主要采用交通部研究的成果。

3.3.4线形的连续性检验

检验相邻路段的运行速度之差｜△V85｜和运行速度梯度的绝对值｜△IV｜。若两相邻均匀路段之间的｜△V85｜＜10km/h且｜△IV｜≤10km/（h·m），线形组合好；若两相邻均匀路段之间的｜△V85｜≥20km/h或｜△IV｜＞10km/（h·m），路线组合不符合要求，应对相应的平面或纵断面线形进行调整。

3.3.5设计速度的一致性检验

当路段推算的运行速度V85∈[V设-20km/h，V设+20km/h]，该路段的路线设计指标不需要调整；当V85∈[0，V设-20km/h]，表明平面、纵断面指标较低，应该优化平面、纵断面指标，提高平面、纵断面技术标准；当V85∈[V设+20km/h，∞]，表明平面、纵断面指标较高，应适当降低平面、纵断面技术标准，增加交点。

3.3.6再次进行运行速度检测

根据修正后的设计线形，再次进行运行速度检测，检查｜△V85｜、｜△IV｜、V85是否满足规范要求，若满足要求，则路线设计完成；若不满足要求，则继续调整平、纵断面线形。

3.3.7完成设计

根据平曲线半径和运行速度图，确定平曲线超高、视距、平曲线加宽等设计要素值，最终完成路线设计。

4结语

本文主要介绍了基于运行速度的路线设计方法，首先根据设计速度进行路线设计，然后对路线划分分析路段，分析｜△V85｜、｜△IV｜、V85是否满足规范要求，若不满足要求，对路线指标进行调整，从而使路线满足规范要求、实际行驶速度要求、行车安全要求。在路线设计过程中重视运行速度对路线的检验。

参考文献：

[1]JTGD20-2017《公路路线设计规范》[S].北京:人民交通出版社，2017.

[2]JTGB05-2015《公路项目安全性评价规范》[S].北京:人民交通出版社，2015.

[3]符锌砂，刘震.基于平纵组合线形的理论运行速度预测模型[J].长安大学学报，2010（30）.

[4]唐云，吴林.运行速度的试算及探讨[J].公路，2005(07).