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基于运行速度与公路线形连续性设计分析
作者：彭谊桥
来源：《中国科技纵横》2017年第09期
摘 要：相比于线形传统的设计速度，运行速度的设计具有较强的实践应用意义，要重视和普及这种公路线形连续性设计。在设计或验证路线平、纵几何线形时，要以车辆的实际运行速度作为设计速度进行，它作为重要指标对公路的安全性起到很好的衡量作用。通过对桥梁隧道、沿线设施、路基路面以及路线设计的综合评定，在道路勘察设计中纳入道路安全检查工作，将安全设计理念认真贯彻落实，尽可能在开工前彻底消除安全隐患。 关键词：运行速度；公路线形；连续性设计
中图分类号：U412.3 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）09-0110-02 1 运行速度与设计速度的分析
所谓的运行速度，主要指驾驶人员驾驶汽车在气候条件和道路交通良好的基础上所达到的实际行驶速度。汽车在行驶过程中，其行驶速度各不相同。即便相同的一辆车，让不同的人去驾驶也会存在不同的速度。驾驶员一般会根据道路情况、心理情况和汽车情况适当调整车速。运行速度预测分为理论预测法和GPS定位系统两种方法。目前，前者可用v运来表示其得出的运行速度，后者则指在已有公路上通过非接触式测速仪、雷达测速仪等几种仪器调查数据，将运行速度模型和线形要素通过回归统计方法进行建立，随后在对纵坡影响运行速度进行综合考虑，进而修正、折减回归模型，将线形几何要素与运行速度之间的回归方程计算得出，由于该方法是对现场路段实测的数据进行使用，因此可用v85%表示运行速度。
所谓的设计速度，在气候条件和道路交通最佳状态下，车辆在几何受限的路段上确保安全舒适行驶的最高速度。我国目前制定了公路设计速度（表1），但其已无法适应现代汽车功效和道路交通情况，由于设计速度的局限性造成了许多交通事故。
通过上述内容能够看出，设计速度值是固定的；在行驶过程中驾驶员行驶的最大速度为可能速度；在公路上汽车行驶的实际速度为运行速度，随着设计速度的变化，运行速度和可能速度也存在上下的波动。
2 公路线形连续性设计的重要性
公路线形主要从平、纵、横三个方面表现出连续性。在平面设计中，路线需要对车辆的行驶轨迹进行考虑，只有当平面线形符合或接近这个轨迹时，才能够表明线形的连续性和良好性，从而使行车更加的安全舒适，这方面在高速行驶条件下比较突出。正因为这个原因，需要将缓和曲线衔接直线和圆曲线应用到平曲线设计中，实现曲率的缓和过度，并将超高设置在缓和曲线上，使线形能够与汽车行驶轨迹相符合，最大程度的接近驾驶员的期望值。在客观上线
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形的连续性也能够得到保证。与此同时，在对汽车平面线型指标和汽车行驶轨迹考察时，要对汽车的运动视觉、运动力学和心理因素进行综合考虑。线形质量的好坏不但能够使驾驶的安全性得到提高，而且对驾驶员的舒适性产生一定影响，使驾驶的经济性有效改善。对公路线形联系性加强研究，包括平稳行驶对线形问题连续性问题研究具有极其关键的作用。
公路线形连续性需要对以下原则进行遵循：一是运行速度的联系性，因为公路空间线形是由平纵组合相邻线形要素、纵断面相邻线形要素以及平面相邻线形要素构成，防止突变情况出现在汽车运行速度中，确保汽车能够安全、连续、稳定的行驶；二是视觉的连续性，需要对驾驶员的视线形成自然引导，防止驾驶员对线形产生迷茫、茫然或失误的判断。在公路中它是衡量线形连续性设计的最基本问题；三是加速度的连续性，有纵、平产生的加速度不允许出现过快或过大的变化，防止对汽车行驶的舒适性、安全性和连续性造成一定影响。 3 公路线形连续性分析
（1）线形曲率变化分析。我国明确规定了相邻路段不同线形组合的曲率半径、曲线参数和直线长度，在一定范围内曲率保持连续变化时，能够使汽车在行驶过程中的安全性大幅提高，顺畅性得到保障。如果所行驶路段曲率变化不连续，但是由于线形的突变因曲率的跳跃而出现，会造成汽车具有较差的稳定性。
（2）运行速度与设计速度匹配分析。在路线设计中，设计速度为关键参考，各项参数指标的确定主要取决于设计速度值，如果一条路段的实际运行速度能够接近于设计的速度，那么该公路线形的设计是连续和协调的，不过在实际道路交通中很难实现。一方面是整条公路具有不同的穿越地形类别，因此导致较差的差异存在于相邻路段线形的设计指标中。
另一方面是设计速度值是固定不变的，而随着车辆动力性能、驾驶经验以及道路线形等各种因素的改变，运行速度也会出现一定的变化。具有表现如下：如果相邻路段具有连续平顺的线形，车辆能够均匀行驶；如果相邻路段具有不连续且复杂多变的线形，车辆行驶速度则会随之产生变化，从而导致路段内实际行驶速度v运行与设计速度vD具有较大的差异，一般情况下，车辆运行速度要普遍高于设计速度，而且不断降低的道路等级和设计速度会使该差别更加凸显。
（3）运行速度与公路线形分析。该路段线形变化是否连续能够通过运行速度表现出来，下面运行速度的确定通过对运行速度与纵坡、平曲线和直线之间的关系分析进行，从而确保车辆在实际运行中设计要素能够满足其速度要求，使单一设计速度造成的问题得到有效克服，另外将设计要素之间的相容性有效解决。
（4）公路线形连续性评价标准。公路线形以运行速度为依据设计出来是较连续的，速度突变点不会出现，与司机的驾驶特征相符合，能够使交通事故大幅减少，降低经济损失。其不连续的线形具有以下特征：一是某些路段线形指标的变化率较大；二是公路上线形指标有较大或较小的变化幅度；三是单个指标和评价指标间具有较大的差别。通过这三点特征能够看出，
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线形指标变化或变化率过大，以及单个线形指标与评价指标存在一定差异，都会造成公路线形不连续。国家相关规定指出，不允许连续路段的速度差要控制在每小时20km以内，而二级公路与一级公路的设计速度之间速度差却超过了每小时40km。
1）线形连续性评价标准。将运行速度与设计速度的差值作为评价设计线形的标准由美国学者Lamm提出，现如今，公路建设单位广泛应用线形连续性评价标准，评价时根据此线形进行。
2）线形协调性评价标准。在公路线形连续性中，协调性也是重要的表现指标，其中将相邻路段运行速度间的差值作为运行速度协调性评价指标，其标准如表2。 4 结语
综上所述，在公路的线形设计中，平纵曲线半径、加宽、停车视距、纵坡以及指标道路标志等因素都会对汽车的运行速度产生一定影响，为了使公路线形连续性指标得到优化，通过对各项指标的科学分析和应用，能够使公路线形质量得到提高，使行车的舒适性和安全性进一步提升，从而推动设计方案在实践中的应用。想要将线形联系的问题有效解决好，需要将运行速度连续性的问题优先解决，等同于将公路几何要素之间的组合问题解决好，给今后公路设计提供借鉴和参考。 参考文献
[1]乌鲁木齐绕城高速公路（东线）初步设计汇总说明[R].西安：中交第一公路勘察设计研究院有限公司，2013.
[2]金增曲珍.运行速度与公路线形连续性研究.西南交通大学，2010（07）.