运行车速概念及在我国线形设计中的应用讨论

发布时间：2022-10-05 10:06 热度：

　　摘要：随着公路交通事业的不断发展,公路交通的安全问题已越来越受到人们的重视,而合理的线形设计正是保证公路行车安全的重要条件之一。它将安全性因素引入设计中,用一种动态的设计思路来影响路线设计。虽然基于运行车速的设计理论在我国公路设计中还不占主流地位,但它符合“以人为本”的设计理念,将来会被越来越多地应用到具体工程设计中。

　　关键词：运行车速，线形设计

　　0引言

　　在驾驶员因素、车辆因素确定后，道路条件作为道路交通系统中的客观因素, ,在一定程度上就成为决定道路安全水平的重要因素。“设计是核心”,公路设计工作对公路建设质量好坏起着关键的作用,而安全是公路设计和建设需考虑的首要因素。为此设计阶段就应对线形设计质量进行检验与评价,通过线形检验与评价,找出线形的内在缺陷并进行改善,将安全设计、设计安全的公路的理念贯穿到设计的各个环节中。车速作为公路几何设计的主要控制参数,是驾驶员心理行为、几何线形和道路环境等多方面综合作用于汽车的最终结果的外在表现,通过对这种综合反应结果的研究可以有效的建立公路几何线形和公路安全的“桥梁”。目前,鉴于以设计车速为基础的道路线形设计存在的局限性,国内外已经开始逐步采用以运行车速为基础参数的路线设计与评价方法。运行车速概念及设计方法由于在提高公路设计安全性方面具有重大的现实意义,已经引起了我国交通主管部门和许多专家学者的关注。

　　1.事故成因认识

　　人们对交通事故成因的认识有一个发展、深入的过程.早期的研究。认为事故的发生是单因素的,即认为驾驶员失误是造成事故的主要原因(90%以上),如何控制驾驶员行为是交通安全研究的重点。近年来随着安全科学的不断发展,特别是系统工程原理在安全工作中的应用和研究,人们逐渐开始从系统的角度来看待公路的交通安全问题,认为公路运输系统是一个由人-车-路-环境所组成的动态系统,系统元素间是相互作用的,很多事故的发生也是与公路条件有关的,如欧洲联合经济委员会在关于预防公路交通事故的报告中就指出,30%的事故与公路的缺陷有关。人们对公路因素在交通事故中重要性的认识正逐步得到加强。

　　2.基于车速的路线设计安全评价标准

　　车速是车辆在道路上行驶过程中对路线线形质量最为直观的反映,是道路线形、车辆行驶特性和驾驶员主观期望共同作用的结果,车速的变化也是线形连续性和安全性的最直接表现。因此,采用基于运行速度的连续性指标作为检验和评价线形安全性的参数具有一定的可靠性。统计分析表明,运行速度变化较大的路段往往是存在交通安全隐患的路段,也是线形设计不连续的路段。由于运行速度的变化与设计一致性紧密相关,因此可以用相邻路段的运行速度差来检查线形设计的一致性。

　　2.1安全标准:设计一致性

　　公路设计中各线形指标的最低取值,而运行速度是衡量公路线形设计质量的标准,它反映了线形设计是否合理、线形是否连续、指标是否均衡。因此,运行速度与设计速度的差值大小,在某种程度上反映了公路线形与设计要求的符合程度,反映了公路线形的连续性和安全性。

　　2.2安全标准:运行速度一致性

　　运行速度一致性评价是对相邻路段的运行速度的差值进行评价。相邻路段是指平面、纵断面、横断面指标或设计速度不同的相接路段,一般是指平曲线的起点、曲中点、终点、纵断面变坡点及横断面宽度变化的前后路段。

　　3.运行车速模型的建立

　　运行车速模型建立是进行线形设计质量评价的关键。该模型的建立需要对已成公路的运行车速进行现场车速实测,以建立运行车速与线形元素之间的关系模型。

　　3.1曲线路段车速模型

　　以实际观测依据,建立运行车速与曲线半径的关系模型:

　　1.小型车辆运行速度模型

　　V85=13.016R0.3,(r2=0.995)

　　式中:V85为运行车速(km/h);R为曲线半径(m);r2为相关系数。

　　2.大型货、客车在小半径曲线上的运行速度模型

　　V85=5.245R0.402,(r2=0.981)

　　3.二级公路小半径曲线临界半径R0的确定。由汽车行驶理论可知,汽车行驶的横向稳定性先于纵向稳定性。因此,平曲线半径值的确定是根据汽车行驶的横向稳定性(滑移、倾覆)确定的,离心力的大小与曲线半径密切相关,半径愈小愈不利。圆曲线半径直接影响到驾驶员的心理,半径设计不当的圆曲线可能会加重驾驶员的紧张感,或者使驾驶员放松警惕,这些都容易导致遇到紧急情况时处理不当而发生事故。此外,圆曲线半径对车速的影响也是很大的,而车速又和公路安全相关.从目前的研究成果来看,在平曲线的所有元素中,圆曲线半径和公路安全关系最大。

　　各种车型由于性能的不同,在同一公路等级情况下所对应的临界半径不同。根据大量的调查统计数据结果显示,相对于其它车型,小客车所对应的各级公路临界半径最大。

　　小客车的二级公路临界半径R0为610m,大型客货车小半径曲线的临界半径R0为550m.调查数据显示,当车辆由直线驶入半径R>600m的平曲线时,在所取得的样本中,车辆的速度变化是随机的,与平曲线半径无必然联系。因此,参考国内外研究成果,采用R0=610m作为临界半径是合理的。实测结果也说明了,在大半径曲线上的运行车速与直线上的稳定车速基本趋于一致。

　　3.2直线路段的运行车速

　　根据笔者的调查数据分析确定平原微丘区二级公路直线上小客车、中型货客车特征车速分别为:

　　V85=89km/h,V50=73km/h;V85=67km/h,V50=50km/h。

　　4.平曲路段的安全设计步骤

　　借鉴国内外较为先进的公路安全设计理念,依据所建立的运行速度模型及安全评价标准,采用如下步骤进行公路线性设计的安全评价:

　　1.根据地形、公路功能、公路等级与设计交通量确定设计速度VD。

　　2.依据设计速度VD,利用技术标准确定缓和曲线最小长度、平曲线最小半径、竖曲线最小半径、坡度等技术指标,同时确定设计速度下的最大设计容许横向力系数。

　　3.利用CAD软件进行路线的平面设计,确定平面设计参数,在设计过程中需考虑与环境配合问题,检查相邻单曲线之间的相互关系,若相邻曲线半径不满足安全条件时,需重新确定曲线半径。

　　4.计算单曲线V85值,并进行直线安全性分析。

　　5.根据安全标准检查路线的安全性。如果路线设计的安全性达不到优秀设计标准,需进行设计要素核查,并采取相应的修改措施。

　　5.结语

　　总之，随着公路交通事业的不断发展,公路交通的安全问题已越来越受到人们的重视,而合理的线形设计是保证公路行车安全的重要条件之一。通过建立运行车速模型和相应的评价标准来对公路线形设计质量进行定量评价,将评价标准与行车安全和设计标准相结合,可以使线形设计成果不断得到优化,是一项十分有意义的工作。

　　参考文献：

　　[1]范振宇,张剑飞.公路运行车速测算模型的研究和标定.中国公路学报,2002.

　　[2]李四夫.运行车速理论在公路设计中的应用.林业科技情报,2009.

　　[3]杨少伟.路线设计中车辆行驶速度预测模型.长安大学学报:自然科学版,2003.