高速公路技术标准的论证方法

陈忠云张健新

高速公路技术标准的论证方法

陈忠云张健新

（福建省精创交通设计咨询有限公司，福州350000）

摘要公路技术标准主要指公路等级、设计速度和路基宽度（车道数）三个关键因素。公路技术标准的选择是公路设计的核心内容，交通量是技术标准选择的重要控制性因素，服务水平要求是验证技术标准选择的主要评价指标。

关键词公路技术标准论证方法交通量服务水平

1　前言

新版《交通建设项目可行性研究报告编制办法汇编》 （公路-港口-航道）2010年中，将技术标准作为独立章节进行论证，彰显了技术标准选择的重要性。公路技术标准主要指公路等级、设计速度和路基宽度（车道数）三个关键因素，三者相辅相成，又互相独立。技术标准的选择，应按照交通部颁布的相关技术标准、设计规范，并综合考虑公路功能、路网规划、城镇布局、交通量、沿线地形、地质及拟建项目连接的其他项目工程等建设条件后，经论证确定。本文就某高速公路技术标准论证方法进行分析。

2　论证方法

首先，通过交通调查及从交通部门获取区域路网的交通数据，分析交通量及交通组成，结合地方规划预测设计段落的未来交通量；

第二步，结合规划及交通量，拟定设计段落的设计标准（等级、速度、路基宽度/车道数），并确定公路的服务水平（根据《公路路线设计规范》 （以下简称《规范》）JTGD20-2006第3.1.3点，高速公路应按二级服务水平设计）；

第三步，通过单车道通行能力分析，论证在交通量和拟定速度条件下所需的车道数，验证拟定车道数是否满足要求；最后，验证拟定的标准在实际交通量条件下能否满足服务水平要求。

3　获取交通量

本项目通过交通OD调查，并从交通管理部门获取交通数据，通过分析预测未来交通量见下表1：

单位：辆/日小客车

表1　未来高速公路交通量预测结果

4　拟定技术标准

单位：标准小客车辆/日

表2　高速公路能适应的年平均日交通量

本项目以福建境内外长大距离交通为主，具交通干线通道功能。结合交通量，该段路在预测年最大交通量63032，一般所采用的标准有：①六车道，V=100 km/h；②四车道，V=120km/h；结合高速公路设计经验，在设计速度V=120km/h的条件下选用6车道或8车道的标准较为合适的；在设计速度V=100km/h的条件6车道的设计标准较为合适；

本项目地处福建省东部山区，路线地处山岭重丘区，地形较陡，但地质条件好，沿线平、纵断面较好，且无陡坡和小半径曲线，项目直接影响区域内资源丰富，经济增长速度快。因此从适应远景交通量需求、项目功能定位、工程经济性等方面分析，该项目应当选用较高的标准；

综上条件，初拟该段落的设计标准为：高速公路、100km/h、路基宽度33.5米（六车道）的设计标准。

5　车道数验证

（1）理论通行能力

①基本通行能力 （CB）：其含义是在“理想条件”下，公路设施在四级服务水平时所能通行的最大小时交通量，即理论上所能通行的最大小时交通量。

②设计通行能力 （Cd）：其含义是设计某一公路设施时，根据对交通运行质量的要求，即在一定服务水平要求下，公路设施所能通行的最大小时交通量。因此，设计通行能力与选取的服务水平级别有关。计算公式如下：

式中：Cd——设计通行能力 （pcu/h/ln）；

CB——基本通行能力 （pcu/h/1n）；

（V/C）i——第i级服务水平最大服务交通量与基本通行能力的比值。高速公路在二级服务水平不同行使速度状态下，一条车道的设计通行能力。

③按照《标准》条文说明表1-4，高速公路基本通行能力CB及设计通行能力Cd值见下表3：

表3　高速公路基本通行能力

（2）计算实际行驶速度并修正设计通行能力

根据该设施具体的公路几何构造、交通条件以及交通管理水平，对二级服务水平状态下按实际公路条件、交通条件等进行相应修正后的实际行驶速度。计算公式如下：

式中：νR——二级服务水平状态下，高速公路路段的实际行驶速度（km/h）；

νD——设计速度（km/h）；本项目νD=100（km/h）；

ΔνW——车道宽度和路侧宽度对设计速度的修正值（km/h）；本项目车道宽度3.75m，左侧路缘带宽度为0.75m，右侧路肩宽度为3m，则ΔW=0（km/h）；

ΔνN——车道数对设计速度的修正值（km/h）；本项目车道数（单向）为暂定为3，则ΔνN=-4.0（km/h）。

将确定的参数代入式 （2）计算得实际行驶速度νR= 96（km/h）。

高速公路路段的通行能力受车道数、车道和路侧宽度的影响，应根据实际行驶速度对表3所列的设计通行能力值进行修正：

经分析计算，修正后的设计通行能力Cd=1360 （pcu/h/ln）。

（3）单车道实际通行能力计算

实际通行能力计算 （Cr）：其含义是设计或评价某一具体路段时，根据该设施具体的公路几何构造、交通条件以及交通管理水平，对不同服务水平下的服务交通量（如基本通行能力或设计通行能力）按实际公路条件、交通条件等进行相应修正后的小时交通量。计算公式如下：

其中：

Cr——高速公路的实际通行能力 （veh/h/1n）；

Cd——如上计算，Cd=1360（pcu/h/ln）；

fN——六车道及其以上高速公路的车道数修正系数，取0.98～0.99；本项目暂定六车道，取fN=0.98；

fHV——交通组成修正系数，根据《规范》条文说明公式 （3-1），fHV=（1+∑【Pi*（Ei-1）】）-1：根据交通资料，查《规范》表3.2.2得：中型车比例P1=3.55%，折算系数E1=4；大型车比例P2=3.34%，折算系数E2=6；拖挂车比例P3=1.45%，折算系数E3=7，经分析本项目的fHV=（1+∑【Pi*（Ei-1）】）-1=0.74；

fP——驾驶者总体特征修正系数，通过调查确定，通常在0.95～1.00之间。考虑到我国的高等级公路较为发达，驾驶员对在高速公路如何行驶有一定的经验，所以取fP=0.98。

将确定的参数代入公式 （3）计算得到本项目一条车道的实际通行能力Cr=967（veh/h/1n）（对应二级服务水平：v/c=0.67）。

（4）实际交通量对应的通行能力验算通行能力验算主要考虑选定的车道数是否满足未来交通量的发展需求，也即选定车道数的通行能力能否满足需求。

①单向设计小时交通量 （DDHV）计算

式中：DDHV——单向设计小时交通量 （veh/h）；

AADT——预测年度年平均日交通量，根据前文知AADT=63032；

D——交通量方向分布系数，取0.5-0.6；本项目根据观测数据得D=0.52。

K——为高峰小时交通量占AADT（年平均日交通量）的比例：K=（-4.1056Ln（AADT）+49.9271）×（1+A）+……△（5）

A——地区气候修正系数取：其中华东、中南和西南地区可不必进行修正；本项目处于福建，取A=0；

△——公路环境条件修正值，近郊取0，公路取4%；本项目为高速公路，取△=4%。

将相关参数代入公式 （5）计算，高峰小时交通量占AADT的比例：

将相关参数代入公式 （4）计算，单向设计小时交通量DDHV：

②交通量所需的车道数 （N）计算

将上文计算所得参数代入公式 （6）计算，N=DDHV/ Cr=2802/967=2.90，取整N=3，即单向三车道、双向六车道，与拟定车道数相符。

综上计算分析：本项目采用双向六车道标准能满足既定交通量在设计速度V=100km/h时的需求，车道数选择是合理的。

6　服务水平验算

（1）评价指标

公路基础设施交通功能的主要表征是公路的通行能力和服务水平。通行能力能否满足远景交通量需要是对公路工程技术指标的基本要求，而服务水平则从车辆运行状态的角度对工程技术指标提出了更全面的要求。通行能力是实现服务水平的基础，服务水平的要求包含了对通行能力的要求。如果所选设计技术标准既能够提供足够的通行能力，又能保证车辆运行的快速和顺畅 （达到一定的服务水平需求），则所选技术标准就是合理和可行的。因此，本报告以服务水平要求作为技术标准选择的主要评价指标。

本项目全线控制出入，采用立体交叉方式排除横向干扰。根据服务水平的定义：第i级服务水平最大服务交通量与基本通行能力的比值。本项目的实际服务水平取决于路段本身承担的交通量与可能的通行能力（CB修正后）的比值——V/C。其计算公式如下：

式中各参数定义如前文所述。

（2）服务水平等级划分

路段服务等级是为了说明公路交通负荷状况，以交通流状态为划分条件，定性地描述交通流从自由流、稳定流到饱和流和强制流的变化阶段。参照《标准》中服务水平分级标准 （如下表4）来分析本项目各路段的实际服务水平。

表4　高速公路基本路段服务水平分级表

（3）实际服务水平计算

将上述数据代入公式 （Ⅶ）计算得：

V/C=2802/（2100×0.98×0.74×0.98×3）=0.63。查上表可知，该路段处于2级服务水平，并接近二级服务水平最大值0.67。

分析表明：本项目远景设计年限（2034年）内，基本路段处于二级服务水平并接近二级服务水平最大值，这说明本项目采用100km/h的设计速度、双向六车道的建设标准，能满足二级服务水平要求，选用的标准基本合理。

7　总结

论文分析表明，本文采用《标准》、《规范》要求的计算方法对高速公路技术标准的进行论证分析。公路技术标准的选择是设计的核心内容，交通量是标准选择的重要控制性因素，服务水平要求是验证技术标准选择的主要评价指标。

参考文献

［1］JTGB01-2014，公路工程技术标准.

［2］JTGD20-2006，公路路线设计规范.

［3］国家高速公路网规划.

［4］海峡西岸经济区高速公路网布局规划（修编）2008-2020.

［5］该项目工程可行性研究报告.

［6］该项目对接的浙江省高速公路工程可行性研究报告.