公路线性设计是否合理直接影响到公路运行安全的根本性问题,公路线形必须符合汽车行驶的要求,线形设计中必须注重指标的选取和平、纵线形的合理组合,保证线形的均衡性、一致性和连续性.针对目前我国采用基于设计速度为依据的道路线形设计方法存在的局限性,将运行速度与设计速度同时考虑,在此基础上,通过介绍国外的基于运行速度的线形设计方法,结合国内实际情况,提出以运行速度的线形设计方法,为公路几何设计指标选取和运行速度设计方法的推广应用提供参考.

关键词：公路线形 设计速度 运行速度 设计方法

1.绪论

1.1 引言

道理线形,是指道路平面、横断面、纵断面三者密不可分的立体线形的形状,道路建设是百年大计的基础性工程,线形设计伴随着道路建设的全过程,是其它设计和施工的基础：其设计质量直接影响道路质量和运输中的安全与效益,决定着汽车行驶的安全性、舒适性和经济性.

在线形设计时,设计人员必须考虑的基本事项有以下四方面：

（1）在运动学或力学方面,道路线形对汽车行驶是否安全和舒适；

（2）从视觉或运动心理方面看,道路形性给司乘人员的感受是否良好；

（3）从地形看,道路线形在经济方面是否妥当；

（4）道路线形与周围环境和风景等是否协调.

道路线形设计的目标就是在上述的四个方面做到满意,而线形设计的影响因素有很多,有设计速度、环境地形和经济等因素,而汽车行驶的速度是道路几何设计的核心控制参数,直接影响道路的曲线半径、超高、视距等技术指标,同时也与决定着车道的尺寸与数目和路肩的宽度等.道路设计的一个重要目标就是把影响汽车行驶的各种设计要素综合起来考虑,保证汽车在全线能安全、舒适的运行,从而做出符合标准的设计,为实现该目标,国际上一般采用两种不同的方法,即设计速度法和运行速度法.

1.2 设计速度在道路线形设计中的缺陷

我国现行的设计方法是以设计速度为核心的.设计速度的定义是：设计出汽车安全行驶所要求的曲率、超高、视距等的道路外观形状,并且为了使之相互关连而选定的速度.在正常天气、交通密度不高,且道路设计形状满足了安全条件时,每辆汽车可能在道路上安全行驶的最高连续速度.

采用设计速度作为设计指标,实质上规定了道路设计最低速度应该采用的指标,但对采用高于设计速度的指标没有限制.实际上车辆在公路上行驶时,驾驶员总是根据道路的行车条件（特别是几何条件）及车辆本身性能来决定车速,只要条件允许,总是倾向于采用较高车速行驶.这样驾驶员所采用的运行速度所需要的线形指标就会与设计车速所确定的线形相脱节,造成了道路线形的失调性并存在安全隐患.

经过多年的设计实践,国内外的设计者发现这种设计方法存在以下不足：

（1）线形设计要素与实际行车速度不相符

（2）线形要素之间组合设计不合理

（3）设计车速与实际运行车速存在差异

在等值设计车速设计的道路上行驶时,驾驶员会根据实际的交通环境以及自己的主观期望来调整行驶速度,其车速经常会以设计车速为中心上下波动.这样对特定设计车速合适的线形技术指标,相对驾驶员所选用的实际车速就可能不满足要求或者设计指标留有余地,就不能满足线形设计的合理性,即线形的经济性、安全性、舒适性的高度协调统一.

2.运行速度的引入

2.1运行速度的概念

运行速度是指在理想的外部条件下,公路路段上第85%位的车辆运行速度.其中,理想的外部条件是指良好的天气条件、干净、干燥的路面条件和自由流状态的交通条件.因为运行速度V85满足了公路上绝大多数驾驶员的交通心里需求,以此速度的设计方法,可以有效地保证路线所有相关的设计指标如视距、超高、纵坡、竖曲线半径等与设计速度合理的搭配,已获得连续、一致、均衡的线性.

2.2 运行速度设计方法的基本设计思路

在采用计算行车速度设计方法进行公路线形设计的基础上,根据不同的几何要素进行路段划分,通过运行速度预测模型推算各路段运行速度V85,并以线形的连续性和速度的一致性作为路线设计质量评价原则,检验和修正初定的平纵几何设计,然后根据调整后的路线平纵线形和运行速度,最终确定曲线超高、加宽、视距等设计指标.基于运行速度的路线设计方法实质上是在现有设计步骤中增加一个设计检验及线形调整阶段,在此阶段运用运行速度概念对路线初始设计进行检验和调整,使公路线形满足线性的连续性和速度的一致性,从而保证行车安全.

公路线形设计:2-2复杂线形设计

2.3 运行速度设计的优点

（1）运行速度设计方法能够依据实际的车速来确定线性设计指标,使设计要素值能够满足车辆的行驶要求,同时解决了设计要素之间的相容性,

（2）通过采用相邻路段运行速度的原则,保证了在一个设计区内行车速度的连续性和一致性.

运行速度可以有效地解决路线设计指标与实际行驶速度要求的线性指标脱节的问题,但由于国内外的交通条件和驾驶员行为的差别明显,完全借鉴这种方法客观上存在很多困难,现阶段可以在现在设计方法的基础上,采用运行速度对其进行改进.

3.运行速度的设计方法中步骤

（1）初始设计

根据前期可行性研究确定的公路计算行车速度标准,按现有设计规范,进行公路线性初步设计,绘制平面图和纵断面图.

（2）划分分析路段

根据曲线半径和纵坡坡度的大小将整条路段划分为直线段、纵坡段、平曲线段和竖曲线组合段等若干分析单元.其中纵坡坡度小于3%的直线段和半径为1000m以上的大半径曲线为一段,其余小半径曲线段,纵坡坡度大于等于3%,纵坡300m以上的纵坡路段以及竖曲线段,作为独立单元分别进行运行速度的测算,当直线段位于两小半径曲线线段之间,且长度小于临界值200m 时,则该直线段作为短直线,车辆在此路段上的运行速度保持不变.

（3）运行速度的预测

根据我国《公路项目安全性评价指南》中推荐的两种运行速度计算方法,任选一个行车方向进行运行速度测算.主要是根据所划分的路段类型,按直线段、平曲线段和长大纵坡段等各自的运行速度预测模型进行.

（4）线形的连续性检验

检验相邻路段的运行速度V85之差.两相邻均匀路段的运行速度差应控制在10km/h 以内,不符合要求的线形设计应该进行调整.

（5）设计速度的协调性检查

a、当路段推算的运行速度V85<, Vd设计速度时,原设计车速不需要调整：

b、若Vd<,V85<,Vd+20km/h时,设计速度保留,但路面超高、行车视距的计算应采用（Vd+10）km/h作为设计车速：

c、当V85>, Vd+20km/h 时,则需要提高原定的设计速度或者调整路线设计要素,以减小该路段的运行速度.

（6）修正结果、绘制平、纵面图

根据各路段调整的设计速度,重新绘制全线的平、纵面图.

（7）绘制双向运行速度图

根据修正后的设计线形,再次推算路线运行速度的变化过程,以运行速度为纵坐标,路线长度为横坐标,绘制公路运行速度变化曲线,即运行速度图.

（8）完成设计

根据设计半径和运行速度图,确定平曲线超高、视距、平曲线加宽等设计要素值,完成路线线形设计.

4.结语

国外的实践经验证明,采用运行速度的设计理念可以有效地解决现在用设计速度进行线形设计带来的问题,在借鉴和对比的基础上,结合我国的公路设计实际提出以运行速度的线形设计方法,为公路几何设计指标选取和运行速度设计方法的推广应用提供参考.

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