高等级公路运行速度与设计车速匹配研究

第26卷第3期武汉科技大学学报(自然科学版)

Vol.26,No.3

2003年9月J.of Wuhan Uni.of Sci.&Tech.(Natural Science Edition )

Sep 2003

收稿日期:2002-10-31

作者简介:郑安文(1957-),男,武汉科技大学城市建设学院,副教授1

高等级公路运行速度与设计车速匹配研究

郑安文,牛倬民

(武汉科技大学城市建设学院,湖北武汉,430070)

摘要:针对高等级公路运行速度与设计车速非合理匹配中存在的问题,在公路设计部门仅重视的道路设计车速、在行汽车运行速度的基础上,提出期望车速的概念,并以设计车速、

运行速度、期望车速为基础,讨论这三种速度之间的相互关系及运行速度与设计车速匹配的现状,分析运行速度与设计车速非合理匹配产生的原因,并提出了使高等级公路上运行速度与道路设计车速合理匹配的相关措施。关键词:高等级公路;运行速度;设计车速;合理匹配

中图分类号:U412.36 文献标识码:A 文章编号:1672-3090(2003)02-0273-03

1　问题的提出

公路的设计车速、在行汽车的运行速度是事关公路交通安全的重要参数。按照我国《公路路

线设计规范》

(1994版)的规定,在道路设计过程中,只要所选用的最小几何指标大于选定设计车

速下所对应的最小几何指标,就认为设计是符合规范要求的,因而从理论上讲,在正常条件下汽车行驶于该道路上的安全是有保证的。然而,道路交通的实际情况并非如此。如某山区高等级公路上有由平、纵曲线组合而成的一路段,按60km/h 的设计速度进行路线几何设计:平曲线半径R =350m ,纵曲线半径R =800m ,纵坡度i =-2%,并设有超高,各项指标符合规范要求,且未采用极限值。然而实际中该路段发生多起交通事故,且多为汽车横向控制失稳及追尾。对经过该路段上在行车辆车速测试获知:小汽车的运行速度为89km/h ,最高达101km/h ;载重汽车的运行速度为71km/h ,最高达90km/h 。经分析,造成该路段发生交通事故的主要原因是在行汽车的实际运行车速大大高于设计速度,使得按60km/h 设计速度设置的路面超高及停车视距严重不足,即在行汽车的运行速度与公路设计车速的非合理匹配所致。高等级公路上的其他许多实例也表明:一些独立单项指标符合规范要求的公路几何线形,并不能有效地保证汽车行驶的安全性。从驾驶员的驾车本性来讲,只要道路条件允许,驾驶者总是倾向于采用较高的速度行驶,因而汽车在设计指标较高的路段上总是以远大于设计车速的车速行驶。当在行汽车突然由设计指标较高的路段驶入

指标较低的曲线路段时,因驾驶者不能及时意识到行驶速度过高或当感觉速度过高时已来不及减速或减速不够,从而引发交通事故。这表明,高等级公路中不同路段上在行汽车的运行速度与道路设计车速的非合理匹配对道路交通安全具有重要影响。

2　三种速度的概念及相互关系分析

经分析,与高等级公路道路交通安全相关的车速主要有设计车速、运行速度、期望车速。

(1)设计车速V 。设计车速即计算行车速

度,是指在行汽车在行车条件良好、公路设计要素均起控制作用的情况下安全行驶于给定路段时的允许速度。该车速主要用于公路设计,是公路线形设计中起决定性作用的最重要参数之一。

(2)运行速度V 运行。运行速度是指在行汽车

实际行车速度。行车速度是一个随机变量。不同的驾驶员在行驶过程中随所驾车辆及行车路段的不同,其行车速度是不相同的。实际中通常用自由交通流状态下各类小汽车在车速累计分布曲线上第85位百分点的车辆行驶速度V 85作为确定限制在行汽车最大运行速度的依据,即V 运行≤V 85。

(3)期望车速V 期望。期望车速是指在行车辆

在不受或基本不受其他车辆约束的条件下,驾驶

员所希望达到的最高“安全”车速。一般而言,期望车速与道路等级及交通状况、在行车辆的性能状况、驾驶员的性格、承运任务的急缓相关。当在行车辆驾驶员感觉行驶过程中的运行速度低于期望车速一定数值时,便有改变其车速的意图。若用表达式描述[1],则为:

V运行

期望车速是驾驶员驾车过程中依据道路条件、车流状况、所驾车辆性能经综合考虑后存在于其心目中的一种目标车速。该车速首先决定于道路等级,在道路等级一定后,其大小随驾驶员性别、年龄、性格的差异及驾车风格的不同而在一定范围内变化,并呈现出一定的模糊性。

一般来说,期望车速与运行速度并不一致。实际中当运行速度与期望车速之差满足式(1)时,驾驶员便会改变行车速度直至达到期望车速。虽然期望车速存在于驾驶员的心目中,但该车速直接影响着在行车辆的实际运行速度值的大小。

由以上讨论知,设计车速是用于规定道路路段的设计标准。高等级公路因受地形、地貌影响,实际中不同路段分别采用不同的设计车速。V85是在行车辆实际运行速度的最大许可值;V运行是在行车辆的实际运行速度,随道路条件的不同而变化;V期望是存在于驾驶员心目中的一种目标车速,也随道路条件的不同而变化;实际中V期望与V运行并不始终一致,两者之间的关系是:V期望影响V运行,并使V运行尽可能接近V期望。上述三种车速之间的理想关系为:对于高等级公路上不同路段的设计车速,确定与之相适应的运行速度,同时也使驾驶员产生与之对应的期望车速。实际中,三种车速间的关系是:驾驶员并不关注高等级公路的设计车速,而是根据路段条件,确定相应的运行速度、期望车速,只要条件许可,便按心目中的期望车速引导在行汽车的运行速度。

3　V运行与V合理匹配分析

3.1　V运行与V的最大允许差值

从理论上讲,一条高等级公路全路段采用一种道路设计车速设计公路线形,最利于保证运行速度与设计车速相一致。然而,由于地形、地质条件及道路建设投资效益等原因,因此实际上很难做到,这必然使在一条高等级公路设计中随地形、地质条件的不同而采用不同的设计车速标准。

那么,针对不同的道路设计车速标准,在确保在行车辆行车安全的前提下,运行速度与设计车速的最大差值应为多大?国内外的研究表明:当V运行与V之差大于20km/h,公路线形由高指标向低指标变化时,容易发生交通事故。因而国外道路线形设计规定:V85与V之差必须小于20km/h,且在道路路线的平、纵曲线设计中要尽可能使V85与V保持一致。目前国内对此尚无明确规定。

3.2　高等级公路在行车辆实际运行速度状况

根据文献[2]中介绍的现场检测结果,V运行随V的不同的分布状况是:对于V=120km/h的高等级公路,小客车的V运行一般会大于130km/ h;对于V=100km/h的高等级公路,V运行一般会大于110km/h;对于V=80km/h的高等级公路,V运行一般会大于100km/h;对于V=60km/h 的高等级公路,V运行一般也会大于80km/h。国外高等级公路上的情况基本相同:在设计车速V 大于100km/h的高速公路上,V运行一般比V大10km/h;在设计车速V小于100km/h的高速公路上,V运行一般比V大20km/h。上述数据表明,高等级公路上在行汽车的V运行比V普遍要高,且随道路设计车速的降低,这种差别愈明显。这种情况代表了目前我国高等级公路上在行车辆实际运行的整体状况。

3.3　实际中V运行与V差值超限的原因分析

汽车在公路上行驶时,驾驶者一般是依据道路的行车条件及车辆性能确定所驾车辆的期望车速和运行速度。由于在行车辆的实际运行速度在正常情况下比道路的设计车速高,因此,要保证高等级公路上的交通安全,必须合理控制在行车辆的实际运行速度,使之与道路设计车速的差值保持在许可范围内。从有利于交通安全而言,针对不同的道路设计车速,驾驶员确定与之相应的期望车速并选择与之对应的运行速度。然而实际中要完全做到这样,却存在较大困难,具体原因如下:①随道路指标变化,驾驶员因驾驶惯性对运行速度的调整滞后。在行汽车由设计指标较高的路段突然驶入指标较低的曲线路段时,许多驾驶员因驾驶惯性等原因而不能及时意识到车速过高,或当感觉车速过高时已来不及减速或减速不够,交通事故便在瞬间发生;②道路设计者、交通管理者对“以人为本”重视不够。所谓“以人为本”就是以道路使用者———驾驶员为中心,最大限度地满足大多数驾驶员对道路的使用要求。道路设计者、交通管理者应充分了解驾驶员在使用道路过程中的特点、驾驶习惯、期望及要求,对道路设计中因客观条件无法满足大多数驾驶员的使用要求及驾驶习惯的,应从交通管理方面予以补偿,以最大限度地满足道路交通安全的需要。如高等级公路中,一些因地形和经济原因没有采用高道路设计指标,或因技术原因目前无法实现高道路指标设计的困难路段,就给驾驶员安全使用道路造成了隐患或障碍,对此,道路交通管理部门应通过设

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