運(yùn)行速度考慮了公路上大多數(shù)駕駛者的交通心理需求，以車輛的實(shí)際運(yùn)行速度作為路線設(shè)計(jì)速度，從而可以有效地保證路線所有相關(guān)要素，如半徑、縱坡、超高、視距等與設(shè)計(jì)速度合理搭配，從而可以獲得連續(xù)、一致的均衡設(shè)計(jì)。因此，可以有效的解決設(shè)計(jì)速度與汽車實(shí)際行駛速度相脫節(jié)的問題，近年來(lái)，以運(yùn)行速度為基礎(chǔ)的路線設(shè)計(jì)方法已被歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家廣泛采用。

　　1 運(yùn)行速度概念

　　運(yùn)行速度又稱行駛速度,是指在良好的氣候條件和正常的交通條件下,一般駕駛員駕駛汽車沿某條道路行駛時(shí)實(shí)際采用的車速。汽車在路段上行駛時(shí)的車速各異,不同的駕駛員駕駛相同的汽車運(yùn)行時(shí)車速也不同,即使相同的駕駛員駕駛相同的汽車也會(huì)因駕駛員的心理狀況、汽車的狀況、道路的狀況而車速不同,另外貨車和小客車的運(yùn)行速度也是不同的。國(guó)外通過大量的實(shí)況速度調(diào)查,選用V85來(lái)表示路段上的汽車實(shí)際運(yùn)行速度。V85指的是在某路段上85 %分位車速,即85 %的車輛所能達(dá)到的最高車速。

　　國(guó)外一些國(guó)家在設(shè)計(jì)速度的基礎(chǔ)上，也同樣進(jìn)行了適當(dāng)?shù)男薷摹Ｈ纾?/p>

　　意大利：標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)所設(shè)計(jì)公路，均給出一個(gè)設(shè)計(jì)速度區(qū)間，上限是安全速度，即單個(gè)車輛安全行駛的速度上限值。

　　美國(guó)：在其最新版的《公路與城市道路幾何設(shè)計(jì)指南》中指出：考慮到基于設(shè)計(jì)速度的路線設(shè)計(jì)方法已被大家所了解、掌握，對(duì)于設(shè)計(jì)速度大于100km/h的高速公路環(huán)境，仍采用設(shè)計(jì)速度方法，但對(duì)平曲線半徑、最大縱坡與坡長(zhǎng)限制、視距和加減速車道長(zhǎng)度等一些關(guān)鍵性設(shè)計(jì)指標(biāo)的選取，都在原設(shè)計(jì)速度后增加了對(duì)應(yīng)的運(yùn)行速度指標(biāo)，要求按實(shí)際的運(yùn)行速度進(jìn)行調(diào)整修正。

　　我國(guó)仍采用設(shè)計(jì)車速進(jìn)行設(shè)計(jì)，但要求對(duì)線形設(shè)計(jì)受地形條件或其他特殊情況限制的路段，采用運(yùn)行速度進(jìn)行檢驗(yàn)。

　　2 影響運(yùn)行速度的主要因素

　　由于駕駛員、道路、汽車以及周圍環(huán)境構(gòu)成了一個(gè)封閉的道路交通系統(tǒng)。因此,汽車的運(yùn)行速度就會(huì)受到道路條件、汽車自身狀況、駕駛員和路側(cè)自然景觀及周圍環(huán)境等因素的影響。而對(duì)于道路設(shè)計(jì)者來(lái)說道路條件對(duì)運(yùn)行速度的影響是我們首先要考慮的問題。

　　道路線形是由直線和各種曲線連接而成,常用的曲線是緩和曲線(回旋線) 和圓曲線。直線是以往公路設(shè)計(jì)中最主要的設(shè)計(jì)線形,尤其在地形地勢(shì)平坦的地帶采用更多。但長(zhǎng)直線會(huì)使駕駛員感到單調(diào)乏味和厭煩,有早點(diǎn)駛出直線區(qū)域的沖動(dòng),故駕駛員會(huì)一味地加速,造成行車速度過高,當(dāng)在發(fā)現(xiàn)有障礙物(包括過路行人、車輛) 或小半徑曲線的急轉(zhuǎn)彎路段時(shí),往往不能及時(shí)剎車制動(dòng)而發(fā)生車禍;另外,直線不易適應(yīng)復(fù)雜地形,也不易與周圍自然景觀很好地融合,不易保證道路線形的連續(xù)性,從而影響駕駛員的視覺和心理感受,造成判斷上的誤差,影響汽車的運(yùn)行速度。圓曲線具有很多優(yōu)點(diǎn),但處理不好,不僅會(huì)使線形顯得曲折,使駕駛員判斷失誤,造成不必要的加速或減速,甚至導(dǎo)致交通事故。如圓曲線地段的道路轉(zhuǎn)角對(duì)道路安全有很大關(guān)系,轉(zhuǎn)角愈大,事故率愈高,但轉(zhuǎn)角過小又會(huì)把曲線長(zhǎng)度看的比實(shí)際要小,使駕駛員產(chǎn)生急轉(zhuǎn)彎的錯(cuò)覺,造成不必要的減速。

　　緩和曲線可以保證曲率變化柔和、連續(xù),符合汽車行駛軌跡,還可以保證汽車在進(jìn)入圓曲線時(shí)不必過多地降低運(yùn)行速度而安全地行駛。隨著運(yùn)行速度的提高,緩和曲線應(yīng)隨之變得更緩更長(zhǎng)一點(diǎn),這樣有利于安全舒適地行駛。線形組合也會(huì)對(duì)運(yùn)行速度產(chǎn)生影響。例如:凹形豎曲線的底部插入小半徑的平曲線或平曲線不能包容豎曲線的線形組合具有較差的視線誘導(dǎo)性,容易使駕駛員判斷失誤,導(dǎo)致事故。如果線形在駕駛員的視域內(nèi)反復(fù)變化,會(huì)使線形外觀不連續(xù),形成視線盲區(qū)和錯(cuò)覺,容易使駕駛員產(chǎn)生緊張,導(dǎo)致不必要的減速,影響運(yùn)行速度和燃油消耗。

　　道路橫斷面的結(jié)構(gòu)對(duì)運(yùn)行速度也存在一定的影響。有研究表明四車道無(wú)分隔帶的道路事故率比雙車道道路的事故率高,雙車道的路面寬度如大于6m ,其事故率比5. 5m 的路面低的多。

　　路面的抗滑能力直接影響到汽車的運(yùn)行速度。由于路面的抗滑能力不強(qiáng),駕駛員處于安全考慮,將會(huì)以較低的運(yùn)行速度行駛,從而影響運(yùn)輸?shù)慕?jīng)濟(jì)性;如駕駛員不考慮路面的抗滑能力,以高速度行駛必將導(dǎo)致交通事故。

　　路面平整度也是影響運(yùn)行速度的一個(gè)方面。路面坑坑洼洼,道路阻力系數(shù)增大很多,直接導(dǎo)致運(yùn)行速度的急劇下降,同時(shí)還影響舒適性。

　　3 運(yùn)行速度預(yù)測(cè)模型

　　運(yùn)行速度可采用實(shí)測(cè)或估算兩種方式獲得,對(duì)于現(xiàn)有公路采用實(shí)測(cè)的方法在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量運(yùn)行速度的大小,但對(duì)于擬建公路卻無(wú)法量測(cè),目前國(guó)內(nèi)外常用的方法是建立運(yùn)行速度預(yù)測(cè)模型,從而估算出運(yùn)行速度的數(shù)值。

　　(1) 基于平面和橫斷面的運(yùn)行速度預(yù)測(cè)模型

　　平面與車速的關(guān)系以及橫斷面與車速的關(guān)系,目前我國(guó)還處于研究階段。結(jié)合國(guó)內(nèi)的實(shí)際情況,引入德國(guó)的研究方法,建立平面的曲度、橫斷面的路面寬度與行駛速度的關(guān)系,直接查圖即可得到行駛速度。橫斷面對(duì)車速的影響,主要是行車道寬度對(duì)駕駛員心理方面的影響,行車道越窄,車速越低。

　　(2) 基于豎曲線的運(yùn)行速度預(yù)測(cè)模型

　　1997 年,Fambro 博士曾對(duì)42 個(gè)豎曲線車速數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析,建立了豎曲線的車速模型。方程如下:V運(yùn)行= 72. 74+ 0. 47V計(jì)算。該模型可以較準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)路肩寬度小于1.8m時(shí)車輛的運(yùn)行車速,但也存在著不足。

　　近期,Daniel R. Jessen 等學(xué)者收集了內(nèi)布拉斯加州公路上70 個(gè)豎曲線的車速數(shù)據(jù)。研究發(fā)現(xiàn)公路里程、豎曲線坡度、道路兩側(cè)護(hù)欄、平曲線半徑、橋梁與涵洞、交叉口、交通控制與管理、車道寬、路面、交通流和計(jì)算行車速度等因素均對(duì)運(yùn)行車速產(chǎn)生潛在影響。為了簡(jiǎn)化模型,將對(duì)車速影響較大的豎曲線坡度、交通量納入模型,從而重新詮釋了豎曲線運(yùn)行車速的特征,方程如下:V85 = 73.9 + 0.400V計(jì)算- 0.124g - 0.00143TADT式中:g —豎曲線坡度( %) ;TADT —年平均日交通量。

　　目前，交通部公路科學(xué)研究院正在開發(fā)運(yùn)行速度計(jì)算軟件，國(guó)內(nèi)也有多家公司開發(fā)了或正在運(yùn)行速度測(cè)算軟件，如：緯地運(yùn)行速度測(cè)算分析系統(tǒng)。

　　4 運(yùn)用運(yùn)行速度判斷道路線型連續(xù)

　　道路線形的連續(xù)性是路線設(shè)計(jì)的基本要求之一,連續(xù)性設(shè)計(jì)是指道路的幾何條件既不違背駕駛員的期望,也不違背駕駛員安全地操作和駕駛汽車的能力,即:連續(xù)的道路設(shè)計(jì)確保駕駛員能夠沿著路線以他們期望的速度行駛。但我國(guó)目前所使用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)規(guī)范中雖已提出線形連續(xù)性,但對(duì)連續(xù)性的標(biāo)準(zhǔn)并無(wú)明確的要求。如《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》JTGB01 - 2003 中規(guī)定:“路線設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)公路等級(jí)及其功能,正確運(yùn)用技術(shù)指標(biāo),保持線形連續(xù)、均衡,確保行車安全、舒適。”; 《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》中指出:“等級(jí)較高的公路應(yīng)注重立體線形設(shè)計(jì),使駕駛員在視覺上能保持線形的連續(xù)性,在心里上有舒適感和安全感,并與沿線的環(huán)境、景觀相協(xié)調(diào)”等。線形指標(biāo)的不連續(xù)主要是通過駕駛員駕駛汽車和乘客的感覺表現(xiàn)出來(lái)的。線形指標(biāo)的變化是否符合駕駛員的期望, 汽車的運(yùn)行速度變化是否符合乘客舒適性的要求等等,最終表現(xiàn)出來(lái)的是汽車的運(yùn)行速度是否連續(xù),以此來(lái)表示線形指標(biāo)的連續(xù)性。目前國(guó)外對(duì)于線形連續(xù)性的研究有很多,其中基于速度的研究比較成熟,因?yàn)榈缆肪€形連續(xù)與否對(duì)車輛產(chǎn)生的影響首要表現(xiàn)在車速上,車速變化的大小也就代表著線形連續(xù)程度。事故率大小是對(duì)道路線形連續(xù)性的直接檢驗(yàn)結(jié)果,事故率比較大的事故多發(fā)地點(diǎn),也必然代表著其線形在此處存在問題。通過分析事故率與車速變化的關(guān)系,可根據(jù)V85的變化范圍△V85來(lái)評(píng)價(jià)連續(xù)性的好與差:

　　(1) 連續(xù)性較好:V85的變化范圍△V85 ≤10km/ h(事故率低,基本不存在事故多發(fā)地點(diǎn)) 。

　　(2) 連續(xù)性一般:10km/ h < △V85 ≤20km/ h (事故率有所增加,事故多發(fā)地點(diǎn)比較稀少) 。

　　(3) 連續(xù)性不好: △V85 > 20 km/ h (事故率很高,事故多發(fā)地點(diǎn)比較密) 。

　　因此為了保證道路線形具有良好的連續(xù)性,在道路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證△V85 ≤10 km/ h。

　　5 基于運(yùn)行速度的路線設(shè)計(jì)方法

　　目前，國(guó)際上流行的運(yùn)行速度路線設(shè)計(jì)方法通常采用設(shè)計(jì)速度和運(yùn)行速度相結(jié)合的聯(lián)合設(shè)計(jì)。即在按設(shè)計(jì)速度設(shè)計(jì)出初始線形指標(biāo)后，再采用運(yùn)行速度進(jìn)行設(shè)計(jì)檢驗(yàn)與修正，直至滿足一致性檢查為止。

　　6 運(yùn)用運(yùn)行速度經(jīng)行設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)

　　運(yùn)行速度是近20年來(lái)國(guó)外路線設(shè)計(jì)人員針對(duì)設(shè)計(jì)車速法在實(shí)際應(yīng)用中的缺陷而提出的。運(yùn)用運(yùn)行速度來(lái)研究、解決道路線形的問題，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　(1) 避免了設(shè)計(jì)速度作為一個(gè)固定值進(jìn)行公路線形設(shè)計(jì)的盲目性和不具體性;

　　(2) 可以利用道路某路段的實(shí)際行駛車速來(lái)進(jìn)行公路線形設(shè)計(jì)，具有很強(qiáng)的針對(duì)性和實(shí)用性;

　　(3) 考慮影響實(shí)際行駛車速的各種因素，利用運(yùn)行速度來(lái)研究道路線形問題，更加科學(xué)，考慮的因素也更加全面;

　　(4) 考慮駕駛員在實(shí)際行駛當(dāng)中的換檔情況;

　　(5) 以運(yùn)行速度為依據(jù)設(shè)計(jì)出來(lái)的公路線形是連續(xù)的，不會(huì)出現(xiàn)速度突變點(diǎn)。

　　7 結(jié)束語(yǔ)

　　《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》JTGB01-2003 中引入了運(yùn)行速度的概念,但因?yàn)樵S多設(shè)計(jì)人員往往是剛剛接觸運(yùn)行速度概念，對(duì)具體測(cè)算分析過程更是了解甚少，加之具體計(jì)算模型復(fù)雜、路線分段過程繁瑣，導(dǎo)致實(shí)際設(shè)計(jì)工作和安全評(píng)價(jià)工作中，僅僅是簡(jiǎn)單對(duì)項(xiàng)目的個(gè)別區(qū)段進(jìn)行手工簡(jiǎn)化計(jì)算(如只考慮平曲線影響、或者只考慮縱坡影響的前提下進(jìn)行計(jì)算)，而并未按照《指南》中所要求在同時(shí)考慮平、縱、橫綜合影響因素的前提下，對(duì)整個(gè)路線的兩個(gè)行車方向繼續(xù)系統(tǒng)全面的測(cè)算分析。本文希望通過對(duì)運(yùn)行速度以及基于運(yùn)行速度的路線設(shè)計(jì)的介紹，能夠?qū)υO(shè)計(jì)人員有所幫助。

　　參考文獻(xiàn)

　　公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) (JTG B01-2003)

　　公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范 (JTG D20-2003)

　　美國(guó)最新版的《公路與城市道路幾何設(shè)計(jì)指南》