基于设计指标适应性评价的运营期高速公路提速研究

摘 要：【目的】为了评价高速公路既有限速值的合理性，需基于设计指标，研究其与实际交通状态的适应程度。【方法】采用基于设计指标适应性评价的方法，结合交通事故数据，对某高速公路的原限速值开展系统性研究，分析既有限速值对于实际交通通行的适应程度，确定建议的限速值。【结果】该条高速公路可从当前的限速100 km/h提高至120 km/h，限速值提高后，经过两年多的通车运营，该条高速公路未发生限速值提高引起的交通事故，说明该方法的实际应用效果良好。【结论】研究成果可为运营期高速公路限速值合理评价及优化提供借鉴。

关键词：限速；高速公路；设计指标适应性评价法；交通安全

中图分类号：U491" " "文献标志码：A" " " 文章编号：1003-5168（2024）24-0060-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.24.012

Research on Speed-up of Operating Freeways Based on Adaptive

Evaluation of Design Indicators

Abstract： [Purposes] In order to evaluate the rationality of existing speed limits on freeways， it is necessary to evaluate their adaptability to actual traffic conditions based on design indicators. [Methods] Based on the adaptability evaluation method of design index and combined with traffic accident data， a systematic study on the original speed limit value of a highway is carried out. The adaptability of the limited speed value to actual traffic flow was analyzed， and the recommended speed limit value was determined. [Findings] The speed limit of this freeway train can be increased from the current speed limit of 100 km/h to 120 km/h. After more than 2 years of operation， the expressway has not experienced any traffic accidents due to the increase in speed limit， indicating that the practical application effect of this method is good. [Conclusions] This method can provide reference for the reasonable evaluation and optimization of speed limits for operating freeways.

Keywords： speed limit; freeway; design index adaptability evaluation method; traffic safety

0 引言

在高速公路行驶时，驾驶人有时会认为限速设定不合理，如限速值过低、限速路段过长或过短及不良气象条件下的限速值缺乏动态灵活性等。从交通执法的视角看，限速设施既要起到交通违法预防惩治的目的，又要达到保障交通安全的要求，因此应科学合理地制定限速值。驾驶人对限速值的认可度会影响他们对限速的遵守绩效，驾驶人对限速值的认可度较高时，也就能更大程度地遵守限速的规定，产生较少的超速驾驶行为。

对于运营期的高速公路而言，其限速值前期在通车时就已设定，通过长时间的运营管理，驾驶人、交通执法部门对限速值都有了一定的判断。限速设定是否合理，需要有较为科学的依据，使驾驶人、交通执法部门都能够接受。车道数较多时，限速设定应充分考虑不同车道对应的限速值［1］。在高速公路的不同路段，其限速值也可以设定不同［2］。限速提高的方案，应在现有路段线形条件的基础上进行［3-5］。同时，限速值还容易受到外界不良天气［6］、管理措施［7］、关键安全技术指标［8］、行车舒适性［9］的影响。可以采用前后对比的方法，对提出的调整限速值进行效果评价［10-11］，也可以用采集运行速度的方法［12］，提出建议的调整限速值。对山区高速公路的限速，应充分考虑山区高速公路行车环境特点［13］。

对高速公路限速值合理性的研究，应结合具体的高速公路路段的实际情况，为此，本研究在上述研究结果的基础上，利用某高速公路的有关资料，对既有限速值进行分析评价，以提出可能的优化限速值，为限速值的合理确定提供一种新的思路。

1 方法

本研究采用基于设计指标适应性评价的方法对高速公路限速方案进行分析，在满足设计指标的前提下，安全地提高道路限速值。首先，调查公路的运营状况和事故情况，获取适应性评价需要的数据；其次，对各项设计指标进行评价；最后，根据既有公路的线形指标对于新限速值的适应程度来提出决策建议。

1.1 公路运营状况调查

本研究需要调查的公路运营数据有交通量、交通组成、服务水平、事故率与事故原因和运行速度等。其中，应采用运行速度的标准差来判断驾驶员遵守既有限速方案的情况。对事故率与事故原因进行分析的目的是判断是否存在交通事故多发点段，以及其与限速的因果关系。

1.2 适应性评价的指标

检查在现有的限速方案下，以限定速度驾驶的车辆是否安全，同时设计指标是否满足提升一个限速等级的要求，指标如下。

1.2.1 横向力系数。平面技术指标中，与运行速度安全最直接相关的是圆曲线，在圆曲线半径和超高不变的情况下，运行速度提高，可能会带来车辆横向滑移的风险，因此需要计算横向力系数来综合评定车辆行驶的安全性和舒适性。为保证行车安全和舒适性，最大横向力系数μ应不大于0.15。

1.2.2 连续纵坡。连续纵坡应根据限速路段所在地的法律或有关规定加以限制，以避免过长连续上下坡路段所引起的发动机问题或制动问题导致的事故。

1.2.3 横净距。横净距是指行车轨迹线与视距曲线之间的距离。通过停车视距可计算出不同圆曲线半径所需要的横净距。

1.2.4 车辆的停车视距。根据运行速度、驾驶人的反应时间、路面附着系数及纵坡等值，分别计算小客车、大货车的停车视距。

1.2.5 中央分隔带视距。在高速公路的中央分隔带，常采用的防眩措施为种植绿化植物、设置防眩板，在高速公路内侧车道上，车辆左转时，易产生视线遮挡的情况，其他影响因素还有所在路段的圆曲线半径、运行速度等。因靠近中央分隔带车道上行驶的车辆多为小客车，所以用小客车的视距值来进行适应性评价。

1.2.6 重要构造物识别视距与交通工程沿线设施。通过验算并实地驾乘体验来评价桥梁、隧道、立交段构造物的识别视距，同时对既有限速、拟提高限速下交通标志的尺寸等技术参数进行适应性评价。

2 工程实例

2.1 高速公路概况

本研究选取的运营期高速公路位于广西壮族自治区桂林市，地处平原微丘区，双向四车道，设计荷载为公路-Ⅰ级，设计速度为100 km/h，全长41.711 km。主要的路段线形指标见表1。

根据收集到的交通量统计数据，该路段高峰时段的服务水平处于二级，交通流处于相对自由流的状态，驾驶员基本可按照自己的意愿选择行驶速度。交通组成以小型车为主，比例为81.8%。现有限速值与设计速度基本相同，不区分车型，采取双向主线限速100 km/h，局部路段限速80 km/h，在互通出口匝道处限速40 km/h。

2.2 路段事故多发点段排查

相关交通数据显示，2020年该段高速公路共发生交通事故20起。对事故原因进行分析可知，无与道路本身相关的交通事故，无公路交通事故多发点段，因此已发交通事故对于限速值的选取无明显影响。

2.3 运行速度采集与分析

2.3.1 实测运行速度。实测车辆的运行速度可直接反映交通实际运行特征，有助于更加合理地评价运行速度的合理性。结合公路几何线形及构造物的分布，选取典型路段作为运行速度的调查地点，采用雷达测速仪采集实测运行速度。对运行速度的分析显示，小型车的速度为101～114 km/h，中型车的速度为79～88.4 km/h，大型车的速度为78～82.9 km/h，汽车列车的速度为64.9～69.7 km/h。从运行速度的角度分析，小型车超限速值100 km/h的比例为100%，中型车、大型车超限速值80 km/h的比例均大于90%，汽车列车超限速值80 km/h的比例为0。车辆超速行驶的现象较为普遍。

2.3.2 运行速度标准差。速度的离散性越大，车辆超车的可能性和频率越高，发生交通事故的概率也会增加。运行速度的离散性用标准差来衡量。该段高速公路不同车型运行速度的标准差均低于5 km/h，说明运行较为平稳，与服务水平处于二级的总体态势保持一致。

2.4 设计指标适应性评价

该段高速公路既有限速为100 km/h，拟将其提速至120 km/h，主要分析如下。

2.4.1 横向力系数方面。根据采集的运行速度，进行120 km/h下的横向力系数的计算，计算结果显示，有8段道路的横向力系数大于0.15，均为圆曲线半径值较小的路段。

2.4.2 连续纵坡方面。该段高速公路不存在纵坡大于3%且长度大于3 km的连续长、陡下坡路段，纵坡引发交通事故的可能性较小，纵坡对限速值提高无影响。

2.4.3 横净距方面。速度为100、120 km/h时，停车视距最小值分别为160、210 m，需要的横净距无法得到满足，但该高速公路路侧、中分带均设有护栏，可抵消横净距的不足。

2.4.4 小客车停车视距方面。按照120 km/h限速值，左转圆曲线应该满足210 m的视距要求，此时要求的最小圆曲线半径为700 m，该高速公路的最小圆曲线半径值为715.715 m，小客车停车视距满足120 km/h的限速要求。

2.4.5 货车停车视距方面。载重货车停车视距采用的驾驶人视点高度为2.0 m，视点前方路面上障碍物顶点高度为0.1 m。在考虑纵坡及运行速度最不利组合的情况下，要满足货车停车视距的要求，其右转圆曲线半径应不小于885 m。该条高速公路有5段圆曲线小于该值，即在这些路段，货车停车视距无法满足120 km/h限速的要求。

2.4.6 中央分隔带视距方面。在整体式路基段或分离式路基的宽度≤9 m时，需要设置中央分隔带防眩设施，在车道宽度为3.75 m时，靠近中央分隔带的左转曲线一侧可提供的横净距为2.325 m。在行车速度为120 km/h时，满足停车视距的左转曲线最小半径为2 372 m。该条高速公路有不满足此最小半径的路段。

2.4.7 重要构造物识别视距与交通工程沿线设施方面。该段高速公路在行车速度120 km/h的条件下，需要提供350 m的构造物视距；在行车环境复杂，路侧出现较多提示消息时，应提供460 m的构造物视距。该高速公路上的重要构造物均符合识别视距规范的要求。在100 km/h和120 km/h的限制速度时，交通标志的设计标准相同，因此提速后的交通工程设施的标准可得到满足。

2.5 提速方案分析

经适应性评价，对于120 km/h的行车速度，高速公路不满足的因素为横向力系数、货车停车视距、中央分隔带视距，其他指标的适应性均良好。将不适应120 km/h运行速度技术要求的路段进行汇总，具体见表2。

经过适应性检验，表2中的路段总长度为9.69 km（横向力系数路段6.29 km，货车停车视距路段3.48 km，中央分隔带视距路段4.85 km，剔除重复路段）。本段高速公路总长度41.711 km，上述路段占比为23.2%，即满足提速路段的比例为76.8%，综合考虑整条高速公路的实际情况，本研究认为，可将该高速公路的限速值提高到120 km/h，同时在适应性不良的路段加强交通工程措施，如增设视觉减速标线、警告标志等。

3 提速后的实际效果

该高速公路在将既有的限速值从100 km/h提高到120 km/h后，已经运营了两年多，交通安全态势较为平稳，未因提速发生交通事故。经调查，驾驶人对提速的评价普遍较好，提高了通行效率，证明本研究提出的提速评价的方法具有一定的合理性。

4 结语

本研究提出了一种高速公路限速值提升的方案，通过对既有运营高速公路的横向力系数、横净距、连续纵坡、停车视距为主的设计指标进行适应性评价，来检验拟提速的合理性。通过对一条高速公路的实际应用，将限速值提升至120 km/h，从运营效果来看，实现了交通安全、通行效率的双提升。

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