初步设计中的运行速度检验探析

李贵冲

(中交远洲交通科技集团有限公司，河北 石家庄 050035)

0 引言

随着经济社会的发展，各行各业都进入新科技时代，工程设计技术从最初的CAD到现在的BIM，都在紧跟科技潮流，体现着技术的先进性。在交通运输行业亦不例外，在设计之初模拟车辆运行速度，找出影响问题所在，以调整优化设计，把影响车辆运行安全的因素消除在设计阶段，这就是公路设计阶段的运行速度检验。

根据《公路工程基本建设项目设计文件编制办法》交公路发〔2007〕358号和《公路路线设计规范》(JTG D20-2017)[1]的要求，高速公路初步设计阶段，需要进行小客车和大型车的运行速度检验，在进行运行速度检验的过程中，发现存在的问题并提出解决措施。

1 运行速度检验参数分析

1.1 运行速度检验的定义

运行速度就是路面平整、潮湿、自由流状态下，行驶速度累计分布曲线上对应于85%分位值的速度。就是通常所说的V85。

运行速度检验就是通过运行速度预测模型，预测按规定分成若干单元的路段速度，比较相邻单元V85的差值(即ΔV85)，以及同一单元运行速度和设计速度的差值，分析评价其是否满足规范要求。

1.2 运行速度检验的标准

《公路路线设计规范》(JTG D20-2017)中明确规定：采用运行速度检验时，相邻路段运行速度之差应<20 km/h，同一路段设计速度与运行速度之差宜<20 km/h。

《公路项目安全性评价规范》(JTG B05-2015)[2]附录B中更进一步细化了评价标准，把高速公路和一级公路相邻路段运行速度协调性分为好、较好、不良三类；把二、三级公路相邻路段运行速度协调性分为好、不良两类。

1.3 分析单元划分

分析单元包括平直路段、平曲线路段、纵坡路段、弯坡组合路段、隧道路段和互通式立体交叉路段。在划分单元时需要根据《公路项目安全性评价规范》(JTG B05-2015)附录B规定的原则划分，不同等级的公路，划分原则不同。

1.4 参数的选用

运行速度代表车型分为两类：小型车和大型车。车型不一样选用的参数亦不一样，选用的参数主要有初始速度、期望速度、推荐加速度、最小速度等。大型车、小型车的参数须与车型对应。

控制出入口的高速公路和一级公路不考虑路侧干扰；其他公路需要根据平交口、路侧干扰等选择合理的修正系数。

根据分析单元的不同，选用的预测模型也是不一样的。《公路项目安全性评价规范》(JTG B05-2015)附录B有各路段详细的预测模型，根据路段对应选择即可。

2 项目实例

2.1 项目基本情况

某项目位于山岭区，全线双向四车道高速公路标准，设计速度为100 km/h，全长56.8 km，路基宽度为26 m，设置互通式立交两处，均为服务型互通，服务区两处，长隧道1 580 m/1座，中隧道945 m/1座。本项目中央分隔带为2 m，行车道宽度为2×3.75 m，硬路肩宽3 m，左侧路缘带宽0.75 m，路基标准横断面图详见下页图1。

本项目位于河北省北部与内蒙古自治区交界位置，属燕山地槽与蒙古高原过渡区，境内地形复杂，山脉纵横。项目区坝上坝下相对高差较大，坝下沟谷底部海拔仅约为850～1 100 m，坝上平原高达1 500 m甚至1 600 m以上，高差约为500 m。据此，可将项目区域内地貌类型分为中山区、坝上高原区及河谷平原区三种类型。因此，路线所经地区，地形变化较大，地形条件对项目建设影响较大。

图1 路基标准横断面图(cm)

2.2 分析参数输入

本项目采用《公路项目安全性评价规范》(JTG B05-2015)附录B中的模型，纵坡段采用修正模型，弯坡段采用弯坡组合模型，平直段采用动态加速法。采用分析参数如表1所示。

表1 设计速度为100 km/h时分析参数选用表

运行速度检验使用的软件是纬地公路路线安全性分析系统。加速度采用数值如表2所示。

表2 加速度选用表

互通式立体交叉的主线路段采用速度折减值，小型车速度折减为-8 km/h，大型车车速度折减为-5 km/h。

2.3 运行速度检验分析计算

对全线进行了路段划分，分别为平直段、纵坡段、隧道段，正向划分为39个单元、反向划分为44个单元。其中，隧道路段为驶入隧道洞口前200 m至驶出隧道洞口后100 m；互通式立体交叉区主线路段为减速车道渐变段起点至加速车道渐变段终点；服务区参照互通路段划分原则，按各自对应的模型进行分析计算。计算结果见图2和图3。

图2 正向运行速度分布图

图3 反向运行速度分布图

2.4 运行速度协调性分析

根据运行速度的统计结果分析，正向小型车运行速度分布图39个结点“线元”中ΔV85=20 km/h的路段有1处，为起点位置；10 km/h<|ΔV85|<20 km/h的路段有3处，其中有两处位于隧道段落，1处位于两座隧道之间；其他路段ΔV85均<10 km/h，速度梯度ΔIV均<10 km/h/100 m。正向大型车运行速度分布图39个结点“线元”中ΔV85均<10 km/h，最大值为-8.19 km/h，速度梯度ΔIV均<10 km/h/100 m，最大值为-4.08 km/h/100 m。其中16～28结点“线元”运行速度分析测算表见表3。

表3 小型车正向结点运行速度分析测算表

经统计分析，反向小型车运行速度分布图44个结点“线元”中ΔV85=20 km/h的路段有1处，为起点位置；10 km/h<|ΔV85|<20 km/h的路段有4处，其中有两处位于隧道段落，两处位于两座隧道前后；其他路段ΔV85均<10 km/h。速度梯度ΔIV均<10 km/h/100 m，其中18～31结点“线元”运行速度分析测算表见表4。反向大型车运行速度分布图44个结点“线元”中ΔV85均<10 km/h，最大值为-8.9 km/h，速度梯度ΔIV均<10 km/h/100 m，最大值为-4.043 km/h/100 m。

表4 小型车反向结点运行速度分析测算表

根据《公路项目安全性评价规范》(JTG B05-2015)的评价标准，大型车10 km/h≤|ΔV85|≤10 km/h，且|ΔIV|≤10 km/h/m，相邻路段运行速度协调性好；小型车10 km/h≤|ΔV85|≤20 km/h，且|ΔIV|≤10 km/h/m，相邻路段运行速度协调性较好；相邻路段为减速时，宜对相邻路段平纵面设计进行优化，或采取安全改善措施。根据分析结果可知，大型车运行速度协调性好，小型车运行速度协调性较好。

对小型车ΔV85>10 km/h路段进行分析，其中起点为ΔV85=20 km/h，分析原因为起始速度为100 km/h，附近路况指标比较好，期望速度快速上升到120 km/h导致。正向3处10 km/h≤|ΔV85|≤20 km/h路段，分别为：K41+220～K41+420段为隧道进口200 m范围减速段，K43+110～K43+660段为隧道出口加速段，K44+585～K44+785段为隧道进口200 m范围减速段；反向4处10 km/h≤|ΔV85|≤20 km/h路段，分别为：K45+930～K45+730进口200 m范围减速段，K44+685～K43+977.714段为隧道出口加速段，K43+210～K43+010段为进口200 m范围减速段，K41+320～K40+603.832段为隧道出口加速段。按规范评价标准，以上正向3处和反向4处相邻路段运行速度协调性较好，因为这7段是隧道加减速造成10 km/h≤|ΔV85|≤20 km/h，并不是线形指标造成的，对平纵线形指标优化调整，并不能有效改善ΔV85，应按规范要求采取交通安全改善措施。

2.5 运行速度分析及建议

通过运行速度检验，能够得到相邻路段的运行速度差、运行速度梯度、同一路段设计速度与运行速度之差等指标，根据这些指标能够找出ΔV85和ΔIV超出规范的路段，分析造成协调性不好的原因，并根据协调性分类指标，有针对性地采取措施。如果是协调性不良或者是线形不连续的问题，在设计阶段就要优化调整平、纵线形指标；如果协调性较好，并且不属于线形指标的问题，可以采用标志、标线、护栏、灯光等交通安全措施来改善。

运行速度分析结果不但能够指导运行速度、ΔV85、速度梯度ΔIV，还能提供运行速度反算所需视距和所需超高值，为优化设计指明方向，这对平纵面设计优化至关重要。

本项目设置有两处互通和两处服务区，互通式立体交叉范围前后各300 m范围需要考虑加减速，但是相关规范未对服务区做出规定，而服务区的进出口匝道，同样存在加速、减速车道，同样对运行速度有所影响，因此在进行本项目运行速度检验时，建议将服务区按互通进行考虑。

本项目所处区域为坝上坝下过渡路段，坝上路段冬季时间长、温度低、积雪厚，这种情况会对行车速度存在很大影响，但是运行速度检验并未考虑低温和冰雪的影响，这样会使运行速度检验失真。为此，本项目需要按夏季和冬季分别检验，冬季应考虑冰雪影响，建议根据项目实际情况修正运行速度检验模型。

3 结语

本项目运行速度协调性检验的结果说明，运行速度检验能够找出平面、纵断面各项指标对速度的影响，通过隧道、互通式立交、服务区前后路段行车速度的变化情况，为设计优化调整指明方向，采取相应措施，以保证行车的安全性和舒适性。因此，在设计时应重视运行速度检验，根据不同项目的实际情况进行有针对性的检验，使检验结果更贴近实际路况下的速度。