采用运行速度评价优化高速公路设计指标

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摘 要：通过分析我国高速公路的安全现状看到目前公路安全所面临的严峻形势，以《公路项目安全性评价》为基础，提出以运行速度为基准，检测用设计速度法设计的高速公路，通过评价结果优化高速公路各设计指标，列举了以运行速度评价优化各重要设计指标的基本方法，减少安全隐患，为高速公路创造一个安全的行车环境。

关键词：高速公路；运行速度；公路安全性

1 目前我国高速公路的安全问题

高速公路在我国飞速发展，截止2008年底，我国公路总里程已达373万多公里，其中高速公路6.03万公里，自2001年以来连续8年仅次于美国居世界第二。我国高速公路的建设仅用了不到三十年的时间便完成了西方发达国家半个多世纪甚至更长时间才完成的工作。但遗憾的是公路的安全性并没有随着建设的飞速发展而增强，相反，从1990年起，交通事故以平均每年10%的速度递增，带来了巨大的经济损失和人员伤亡。表1为我国从1990年起交通事故统计表。

高速公路应该是高速快捷并且安全性极高的高等级公路，但我国的高速公路并不能体现其“安全”的优点，当务之急，应该采取有效的措施来确保高速公路的安全性，使其成为名符其实的高等级公路。

众所周知，车速是影响交通安全的重要因素。交通是人、车、路、环境四者的统一结合，俗称交通四要素。这四要素都以不同的方式制约影响着车速，进而影响着交通安全。

一条优良的高等级公路应该保证道路的连续性，增加驾驶人员和乘客的安全感和舒适感。我国目前的公路设计采用的是设计速度法，设计速度是指天气良好、交通量小、路面干净的条件下，中等技术水平的驾驶员在道路受限制部分能保持安全而舒适行驶的最大速度，它是一个定速。设计速度一旦选定，公路的平、纵曲线要素的范围也就确定了。但实际中，驾驶人员在道路上不可能以一个定速行驶，他们一般是依据道路的行车条件（线形几何条件、路面状况、气候条件及交通密度等）及车辆本身的性能来确定自己的车速，只 要条件允许，驾驶人员总是倾向于采用较高的速度行驶。这样的实际情况致使采用设计速度法设计的公路缺乏安全性，连续性及舒适性。

2 根据运行速度优化高速公路以增强安全性

本文以《公路项目安全性评价指南》（JTG/T B05-2004）为根本，提倡以运行速度为标准，在以设计速度法初定公路设计要素的基础上，对公路进行安全性评价，并以评价结果为指导，修改优化公路设计要素，保证公路的安全性，连续性及舒适性。

运行速度是一个随机变量，一般在路段上呈正态分布，选取85%位车速作为评价标准，即在该路段行驶的所有车辆中，有85%的车辆行驶速度在此速度以下，只有15%的行驶速度高于此值。该车速满足了多数车辆的行车需求，并且反映出实际安全行驶的最大速度，达到了速度与安全的最大平衡。

计算运行速度，首先需要确定设计速度，然后以设计速度为标准初定设计要素，在此设计要素上计算运行速度， 我国《公路项目安全性评价指南》中提出了两种运行速度计算方法：方法一采用交通部公路科学研究所“公路运行速度研究”课题成果；方法二采用澳大利亚运行速度计算法。由于左右线设计要素不同，需分上行下行两个方向分别计算运行速度，一般选择小客车作为检验的标准车型，但为了保证行车安全，建议把大货车作为验算车型。

2.1运行速度协调性评价

计算运行速度时需按平纵指标及设计速度的不同把道路分为直线段、平曲线段、纵坡段和弯坡组合段。运行速度协调性评价是对相邻路段的运行速度差值进行评价，指南中评价指标采用相邻路段运行速度的差值。

：运行速度协调性好。

为：运行速度协调性较好。

：运行速度协调性不良。

运行速度协调性越好，道路的连续性越好，驾驶人员在驾驶车辆时感觉道路是连续不断地展现在眼前的，没有突变，不会增加驾驶人员的无谓操作，不会感觉疲劳或者恐惧，同时防止了误操作，缓操作的发生。

相反，运行速度协调性越差，安全隐患就越大，对的相邻路段，应分析其差值过大的原因，改善设计要素以减少安全隐患。

2.2 运行速度与设计速度协调性评价

设计速度与运行速度协调性评价是对同一路段上的设计速度与运行速度的差值进行评价，由于道路的所有指标都是跟设计速度相匹配的，因此当同一路段运行速度与设计速度差值较大时，容易发生交通事故。一般该差值不宜大于20Km/h时，当某一路段运行速度与设计速度差值大于20Km/h时，应对此路段的相关技术指标进行安全性验算。

2.2.1对差值大于20km/h的路段验算平面指标

平曲线半径

据统计，当平曲线半径R＜1500m时，半径越小，事故率越高。且半径越小，事故率增加幅度越大，当R＜400m时，事故率陡增。由于设计速度与运行速度的差异，致使满足设计速度安全需要的平曲线半径不一定能保证实际运行车辆的安全，因此需根据运行速度对平曲线半径进行安全性验算。

验算半径不满足的路段需改善平面线形，条件受限时应采取交通工程措施确保行车安全。验算半径满足的路段，也需分析其安全隐患是否存在，如小半径平曲线的连续使用，长大纵坡或长直线接小半径平曲线等，需要注意的是判定是否为小半径曲线应该根据运行速度的值而不是设计速度的值。

另外，平曲线半径过大，小客车对路线平面及纵面的敏感度都较低，感觉类似在直线上行驶，如果连续使用大半径曲线或大半径曲线接直线，小客车在该路段上一直加速，可达到期望车速115~120Km/h，这个运行速度对于设计速度为80km/h的公路是相当危险的，因此在低设计速度的高速路上应避免连续使用大半径曲线。

超高

汽车通过曲线段时，为了消除离心力的影响而设置超高，超高形成的向心力应与离心力相互平衡，以保证安全性和舒适性。公路上的超高是以设计速度为基准设置的，由于小客车的运行速度一般高于设计速度，导致某些路段超高值对于小客车偏低，小客车通过时乘客感觉明显，因此应采用运行速度对路线超高进行检验，适当调整超高值。同时应注意对于重载交通路段，由于大型货车的运行速度低于设计速度，过大的超高可能会导致大货车向曲线内侧滑移，极有可能造成翻车。因此，对大型车辆交通组成率较大的路段，应谨慎选择超高值。

2.2.2对差值大于20km/h的路段验算纵面指标

纵坡坡度及坡长

对于运行速度较高的路段，需注意以下几个方面。

一般高速公路长大下坡路段均为事故多发段，重载车辆在长大下坡路段上行驶时，为了保持一定的安全速度，驾驶员必须持续不断的实施制动，使刹车闸温度急剧上升，制动热衰退现象突出，严重时会使制动能力完全丧失，以致酿成交通事故。

以京珠北高速南行K39～K51路段为例，路段长13km，平均纵坡2.9%，各段纵坡坡度和坡长见表3。2003年4月至11月间，该路段共发生事故118起，平均两天就发生一起交通事故，无论是事故率还是死亡率都远远超过国内平均水平。该路段事故分布情况如图1所示，事故在连续下坡9km开始出现集中的趋势，10～11km处是事故最集中的路段。因此应尽量避免长大下坡的出现。条件受限时需设置警告牌使驾驶人员有充分的心理准备，并在长大下坡坡顶设置停车区，内附检修措施，再于长大下坡路段适当位置设置避险车道。

相对于小客车，在坡度4%＜i＜5%的路段上行驶与在平坦路段上的差别不大。而相对于货车，平坦路段与坡度较大路段的速度差别就比较大。因此当路线中出现接近或达到《公路工程技术标准》规定的最大坡度或最大坡长时，对大型车辆尤其是超载车辆的爬坡非常不利，容易导致交通事故。另外，由于货车与小客车爬坡性能的差异，在坡道上易形成较大的速度差，统计表明，当两者的速度差大于15km/h时，事故率有一个突增点，同时对通行能力的影响也比较大。建议条件允许时改善路段纵坡，条件受限时在适当的位置设置爬坡车道。

运行速度较高的纵坡路段，还应注意纵坡底部是否存在小半径平曲线，此种连接方式存在较大的安全隐患，首先建议优化纵坡设计，条件受限时宜在坡顶设置图形标志，标明连续下坡的坡度和坡长以及平面线形，指出可能的危险点，向货车驾驶员推荐安全的下坡速度。并在小半径曲线段前设置紧急避险车道，防止失控车辆在小半径曲线上转向不足造成交通事故。

竖曲线

如果凹形竖曲线的底部刚好位于平曲线上，此时车速很高又要急转方向盘，车辆、尤其是重载车辆极容易失控。建议尽可能增大平曲线半径或调整竖曲线的位置。

由于视觉是驾驶员信息来源的主要渠道，驾驶员根据所获信息进行驾驶操作。如果凸型竖曲线的顶部刚好位于平曲线上，会使驾驶员失去视觉诱导，容易产生交通事故。建议尽可能增大平曲线半径或调整竖曲线的位置。

2.3 计算全路段视距

视觉对驾驶安全的重要性不言而喻，由于设计速度与运行速度的差异，规范中规定的停车视距可能并不能满足实际运行的需要，因此建议采用运行速度计算停车视距以保证安全。同时由于货车本身的车辆性能决定了其制动性能差，且轴间荷载分布不均，一条轴发生侧滑会导致其余车轴失稳等，因此在货车运行速度高的路段，应对货车视距进行单独验算。

2.4桥梁

统计表明，桥头仅车辆刮擦和撞毁桥梁端部护栏的死亡率就高出一般事故死亡率8 倍之多，一旦发生交通事故，严重程度非常高。因此应根据运行速度评价桥梁端部速度协调性，当两路段速度之差大于20km/h时，需改善线形指标，减少安全隐患。条件受限时可采用交通工程措施降低车辆运行速度。

另外，在我国，由于工程造价等原因，桥梁路基宽度往往比路线宽度窄，在路桥结合处经常出现“颈缩”现象。此种情形桥头前应设置足够长度的过渡段，防止道路线形出现突变，使车辆速度平稳过渡到安全速度，保证行驶的连续性和安全性。

还需注意的是，桥梁端部如果处于小半径平曲线上，平曲线偏角较大，不能保证车辆的停车视距及驾驶员的轻松连续操作，视觉信息的延迟到达及突发信息的突然性，可能会导致驾驶员心理紧张从而出现误操作，以致发生交通事故。

建议在条件允许的情况下放大平曲线半径，条件受限时在桥头设置限速标志，并设置线形诱导标。

2.5 隧道

由于光线的剧烈变化以及路基宽度和行车环境的改变，隧道洞口一般为事故多发地段，约占隧道事故的34%，因此隧道洞口前后一定距离线形应尽量保持一致。指南提出需保证隧道洞口前后3秒行程时间线性一致，因此首先应依据运行速度检查洞口的线性一致性，一致性不满足时应优化线性设计，减少安全隐患。

此外，由于隧道的横向宽度小于路基宽度，宽度的突变会影响交通的连续性。建议设置一定长度的过渡段，使车辆能够顺利驶入隧道。过渡段的长度，宜以前后路肩宽度差不超过1/25的坡度接顺，以保持隧道洞口内外横断面顺适过渡。

隧道事故率一般为其他路段的2~3倍，且严重程度较高，隧道事故中追尾事故居于首位， 撞击隧道事故次之。特别注意长大隧道，应尽量避免大半径曲线的连续使用及长大纵坡的出现，这两种线性会促使车辆不停加速，由于隧道内环境单调、驾驶员的参照物相对较少，驾驶员对与前车的距离容易判断失误，遇到紧急情况来不及采取措施；另一方面，长大隧道导致隧道通风不良，不能有效地排出车辆的废气，降低了隧道内的能见度，使驾驶员不能及时发现前方车辆，易于引发追尾事故。建议长大隧道应严格谨慎选用线性，条件受限时增大隧道内的通风量，还可在隧道壁两侧每间隔一段距离（30―50m）设置明显的标线或者图案等以帮助驾驶员判断前车的距离，降低追尾事故发生的可能性。

另外，隧道如果位于长大下坡的中下部，连续长大下坡与隧道的不利综合起来，极易发生刹车失灵撞击隧道的特大事故，此种情况首先建议优化线性设计，条件受限时可考虑在隧道进口前设置避险车道，并完善相应的交通工程设施，包括标志提醒，交通事故的监测以及信息等。

3结语

目前，澳大利亚、法国、德国、英国等国家均采用运行速度法设计高速公路，综合考虑了人、车、路、环境四者的相互作用，避免了实际运行条件与路线设计要素的脱节。在我国，高速公路起步较晚，对道路的安全性研究也处于初期，高速公路的设计还停留在设计速度法的阶段，并且暂时无法达到采用运行速度法设计高速公路的技术水平。因此只能在设计速度的基础上，使用运行速度检测高速公路的安全性，对检测结果不理想的路段进行优化调节，最大限度的消除安全隐患，保障人民的人身安全及财产安全，创建一个安全、舒适、高效的高速公路环境，实现和谐交通、绿色交通的远大目标。

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