李忠安
(广西桂通工程咨询有限公司,广西 南宁 530028)
公路路线设计关乎着国家经济发展和人民的生命财产安全,所以我们应该积极研究设计优化策略,从而保证公路交通的安全平稳运行。在七八十年前,设计速度成为公路路线设计的核心,是很多国家和地区的设计规范依据。然而,随着时代的发展,现代汽车制造业的改革创新,汽车性能有了大幅度的提高,人们也对驾驶速度有了新的需求,过去的公路线路设计理念已不适应时代发展的需要,所以,以运行速度为公路路线设计核心的理念应运而生。
了解公路线路设计中运行速度的理念,首先应该了解什么是运行速度。所谓运行速度就是在中等技术水平人员的驾驶下,依据现实交通条件、道路条件和气候条件等方面,能够安全驾驶的速度。采用测定速度的第八十五百分位的行驶速度作为参考,这是通过大量科学实验得到的结果,在实践过程中,充分证明了该理论的准确性[1]。
现阶段,我国的公路路线设计中,是以设计速度为核心进行设计的。所谓设计速度,就是在特定路段采用固定值,一旦确定这个数值,其他诸如道路平曲线半径、竖曲线半径、超高、纵坡、视距等标准也都随之固化。然而在实际运行中,驾驶速度总会随着公路线路、车辆性能、驾驶人员综合素质的不同而变化。如果条件允许,我们都会将车辆维持在较快速度上行驶。所以,从这些角度出发,设计速度并不能满足实际驾驶需求,而且容易造成安全事故。
在世界上其他国家和地区也经历过上述问题,欧美发达国家已经将运行速度的概念运用到了公路线路设计上,这种设计方式能够很好的综合实际驾驶的各种因素,将运行车辆的实际速度作为公路线路中的设计速度,并且动态调整了平曲线半径、竖曲线半径、超高、纵坡、视距等参数,保证了道路的连续、一致的均衡式设计理念。
我国尚未在公路线路设计中以运行速度作为核心因素进行设计,但可以利用运行速度进行验算并检验设计速度的合理性。2003年的《公路工程技术标准》就引入了运行速度的理念,并且给出了指导思想,可以在设计速度变化路段、爬坡车道、超高等受限制的路段进行运行速度测算,然后通过技术标准比对,进行设计整改或者采取必要的安全技术手段,从而保证公路线路设计的科学合理[2]。
想要验算公路路线设计中的设计速度是否合理,首先就应确定计算运行速度的方法。我国在2004年颁布了《高速公路运行速度设计方法与标准》,其中给出了适用高速公路标准的计算评价体系,这也纳入到了《公路项目安全性评价指南》中。通常情况下,公路路线运行速度可以通过实测或者建立计算模型等方式获得,而在路线设计阶段则主要依靠计算模型进行测算。目前,主要有两种运算方法,可以根据中国交通运输部给出的“公路运行速度研究”课题研究进行测算,也可以根据澳大利亚给出的运算方式进行测算。
在进行运行速度测算时,采用公路路线分段研究的方式,依据曲线半径、纵坡坡度的变化,根据横断面宽度变化点、纵断面变坡点、平曲线起点、曲中点、终点等特征,把公路路线分为直线段、纵坡段、平曲线段、弯坡组合段等,然后根据每个段落的起止点进行运行速度测算。
3.2.1 运行速度的合理性检测
通过计算模型获得运行速度后,需要对其协调性进行验算,具体方法是:通过计算相邻路段运行速度的差值来进行评价,如果相邻路段运行速度差值的绝对值<10 km/h,那么说明运行速度比较合理;如果相邻路段运行速度差值的绝对值≥10 km/h、<20 km/h,则说明运行速度一般;如果条件允许,可以对相邻路段的技术指标进行调整,从而达到更为合理的状态;如果相邻路段运行速度差值的绝对值>20 km/h,则说明运行速度不合理,需要进行重新调整验算。通过以上标准来确保运行速度的合理性[3]。
3.2.2 运行速度对设计速度的合理性验算
在公路路线设计中获得合理的运行速度之后,还需要通过运行速度对设计速度的合理性进行验算,具体标准是:通过运行速度与设计速度的差值进行评价,如果运行速度与设计速度的差值<10 km/h,那么说明此速度设计很好,不需要进行调整;如果运行速度与设计速度的差值>10 km/h<20 km/h,那么说明此速度设计良好,条件允许只需微调即可;如果运行速度与设计速度的差值>20 km/h,则说明此速度设计较差,需要重新设计。通过以上差值验算,可以在公路路线设计中用运行速度对设计速度进行合理化调整[4]。
通过以上标准,可以很好的检验公路路线设计中,运行速度的合理性,以及通过运行速度对设计速度进行调整,从而将设计速度设置在合理区间,保证路段的安全稳定运行。
(1)案例简述:山东某高速公路进行线路设计,设计速度为80 km/h,路基宽度为24.5 m,设计路长为50.6 km,公路为双向的四车道设计,荷载公路一级,最小平曲线半径为410 m,平曲线占路线的总长比例为74.7%,最大的纵坡为4.3%,竖曲线占路线总长比例52.1%,每公里土石方为186 000 m3,结构为沥青薄层水泥混凝土路面,桥隧占路线比例为22.7%。
(2)结合《公路工程技术标准》来进行设计合理性检测,结果是:曲线半径>400 m,最大纵坡<5%,超高在2%~8%之间,路基宽为24.5 m。这些数据均符合技术标准规范,接着可以进行运行速度合理性测算。
(3)在进行运行速度合理性验算时,应结合线元表、纵坡表、初始运行速度等将本路线分为4个单元共计95段,从项目的正反两个运行速度进行验算,如图1所示。(注:小客车初始速度为95 km/h,大货车初始速度为65 km/h)
图1 运行速度示意图
(4)经过运行速度正反向的分段计算,可以得出本公路路线中这95个相邻路段的差值。经过计算,该公路路线设计中,相邻路段的运行速度差值的绝对值<20 km/h,其中<10 km/h的比例占了95%以上,所以运行速度比较合理,不需要进行调整。
(5)在得出运行速度之后,应根据之前公路路线设计中的设计速度,即80 km/h,进行对设计速度合理性的验算。从线路设计中运行速度与设计速度的差值来看,>20 km/h的路段比例较多,这不符合规范标准,所以需要重新验证,调整相关技术指标,从而达到合理的结果。
(6)通过对《公路项目安全性评价指南》的应用分析,对小客车运行速度不合理路段的平曲线半径、最小直线长度、缓和曲线长度、视距、合成坡度、超高、纵断面等方面进行检验,通过测算得知,运行速度与设计速度不合理路段只有小部分不符合标准,剩下的大部分路段是符合规范要求的,所以只需对这方面进行微调。
(7)另外,根据《公路项目安全性评价指南》的指导,在运行速度和设计速度不合理的情况下,应该对爬坡车道的设置进行评估。经过测算可知:大部分运行速度<60 km/h的路段纵坡值<3%,所以不需要设置爬坡车道,只有4段路线的纵坡值>3%,而且其运行速度也<60 km/h,所以需要对爬坡车道进行论证调整。
(8)通过测算可以得知,在这95个路段中,只有一个是连续大下坡路段,对小客车的运行速度预测为120 km/h,而对大货车的运行速度预测为75 km/h。这种大坡道需要驾驶员进行长距离刹车,这对人员技术和车辆性能提出了比较高的要求,容易引发安全事故,所以应该考虑在此路段进行紧急避险车道的设置,其他没有连续大下坡的路段,则不需要设置紧急避险车道,维持原设计即可[5]。
(9)通过以上测算,我们对公路路线设计中的运行速度和设计速度的合理性进行了评估,在发现
结果不符合要求规范时,进行数据指标分析,找出不合理的设置,从而完善公路路线的设计,从根源上保证了公路路线的平稳安全运行,保障了人民生命财产安全。
综上所述,运行速度在进行公路路线设计中的优势是十分明显的,它是交通安全和人身财产安全的重要保障,可以从设计源头上减少安全隐患。本文通过对公路路线设计中运行速度的概念分析及意义阐述,结合实际应用情况,列举了公路线路设计中运行速度的应用,希望通过积极的分析研究,能够为公路路线设计提供优化参考方案。
[1]乔国栋.公路路线设计对于运行速度的体现分析[J].建材与装饰,2017(6):273-274.
[2]牟兰若.公路路线设计中对于运行速度的体现探讨[J].中华民居(下旬刊),2014(9):271.
[3]吴卫华.公路路线设计中对于运行速度的体现分析[J].交通世界(运输.车辆),2013(5):174-175.
[4]吴丽丽.运行速度在公路路线优化设计中的应用[J].交通标准化,2013(3):105-107.
[5]陈桂军,梁文艺,朱 营.公路路线设计中运行速度理论检验的方法[J].西部交通科技,2007(5):39-42.