公路路线运行速度设计方法－附录四

基于运行速度理念的公路设计方法 附录四 公路路线运行速度设计方法 1 公路设计方法 1.1基于计算行车速度的设计方法 我国现行的公路路线设计是基于计算行车速度的设计方法，在满足汽车运动学和力学要求的前提下，以计算行车速度作为设计车速确定出相应设计标准。对于一个设计路段采用恒定值（速度）作为平纵线形指标的基础控制参数，从而确定出技术指标的设计要求值。 现行的设计方法容易理解和掌握，但设计速度仅控制了最低指标，在具体设计中设计人员在指标采用时随意性较大，经常出现机械套用规范指标和参数的现象，忽略了路线前后线形的均衡和一致性，从而导致了汽车在公路上实际的行驶速度与预期的设计速度出现明显不一致性；同时，恒定的设计速度与实际驾驶特征的动态变化也存在许多不符。通过大量交通事故调查研究和统计表明，这些反映在速度方面的问题是发生交通事故的主要诱因之一，成为公路交通安全潜在的隐患。 1.2基于运行速度的设计检验方法 基于运行速度的设计检验方法，是对现行设计方法的补充和完善。从汽车行驶对道路的动力学要求出发，兼顾考虑驾驶员的驾驶行为和生理心理特征，在满足舒适、安全、快捷的交通服务需求的同时，更注重驾驶员的心理—生理反应，综合路、人、车的综合要求，依据动态检验评价设计路线的各个元素，力求技术指标的连续和协调。 基于运行速度的设计检验方法，要求将运行速度对路线状况的评价贯穿于整个公路设计的各个阶段，强调路线安全设计理念。该方法使用设计速度进行初始设计，采用运行速度对线形指标进行行车安全性检验，从而量化公路各项指标的合理性和运营后的安全性，运行速度检验是进行设计的必要条件。在公路设计方法和设计流程中两种速度（设计速度与运行速度）需同时考虑。 2 运行速度 2.1运行速度定义、特点和意义 运行速度是指在特定路段上，在干净、潮湿条件下，85%的驾驶员行车不会超过的行驶速度，简称V85。运行速度V85是通过在典型公路上行驶车辆的实际行驶速度观测，经统计、分析、总结其数据分布，回归出第85位的速度并得到运行速度的测算模型。 以车辆的运行速度作为线形设计基础检测指标，有效地保证了路线线形的连续均衡、不会出现速度突变点，行驶速度与所有相关设计要素的合理搭配，从而避免安全隐患。同时，运行速度适应驾驶员心理、视觉和驾驶行为等实时变化，并综合汽车性能特征和所处线形几何设计等因素，避免和更正了公路设计中设计速度带来的驾驶特性与公路特征不匹配的状况，可以动态、实时检测和效验公路特征指标，方法全面、科学，增强了行车的安全性。 2.2公路运行速度测算分析方法 在欧美等国家已广泛应用基于运行速度的公路设计方法，将运行速度概念贯穿于路线设计的始终。我国2000年立专题开展适合我国交通运行特征和行驶特性的运行速度测算方法和设计标准的研究工作，已经取得阶段性的研究成果，提出了符合我国高速公路运行速度的应用模型，在2004年交通部颁布的《公路项目安全性评价指南》（简称《指南》）中提供了具体的计算方法。 近年来，基于运行速度研究高速公路新的设计方法和设计流程的工作已通过多条典型高速公路的试设计、评价过程得以实施、总结和完善，逐渐形成适合我国高速公路设计的新方法。 而用于长大隧道内、互通式立交区间的运行速度应用模型、一般等级公路的运行速度应用模型和评价标准等尚在进一步的研究和试设计中。 2.3高速公路运行速度测算方法 我国的高速公路运行速度模型和评价标准的研究是以不同设计速度、不同地形类别、具有典型代表性的多条高速公路和全封闭的一级公路进行实际行驶为基础，通过对实际速度的观测数据统计分析建立的，适应于我国驾驶员行驶特征和高速公路路况特点。 运行速度应用模型主要涉及到人、车、公路类型、平面线形、纵坡坡度与坡长、行车道宽度与侧向净空、车辆动力性能等影响因素，在自由流状况下车辆的运行速度测算问题。对于交通量与交通组成、路面状况与交通管理及环境气候等因素进行了必要的忽略和理想化修正。我国高速公路运行速度测算方法如下： ​ 方法一：以2000年交通部标准规范研究课题《高速公路运行速度设计方法与标准》的研究成果为标准，提出了全面的速度应用模型和方法。 ​ 方法二：通过数据统计图表，查找出不同设计半径对应的运行速度，再对纵坡段进行修正后得到测算速度。该方法仅适用于小客车车型，只能通过图表粗略查出速度范围，在使用上具有一定的局限性。 方法一为细则提供了运行速度测算模型及评价标准的技术支撑，在计算运行速度时需要参考《高速公路运行速度设计方法与标准》中的相关内容进行必要的补充和标定。 采用该方法进行速度测算时，应分别根据小客车和大货车两种车型，将路线按直线段、平曲线段，纵坡段和弯坡组合段等划分成特征路线单元，采用不同的运行速度模型测算相应路段单元各特征结点的运行速度V85。 2.3.1车型选择 以往设计中注重交通量和通行能力指标，设计代表车型基本换算成小客车来设计，在运行速度设计方法中应对车型组成和车型比例认真分析，区别对待，采用不同车型，分析结果主要影响以下方面： ​ 纵面设计时极限坡度坡长、长大纵坡的设置； ​ 横断面设计时不同车道超高的设置、紧急避险车道和爬坡车道的设置； ​ 停车视距的检验、安全设施的布置等。 在分别对小客车，大货车两种车型进行运行速度测算时，一般交通组成的公路，其测算速度分析的代表车型为小客车；但当有长大纵坡路段的判别，紧急避险车道、爬坡车道等特殊交通安全设施时，应以大货车的运行速度变化为依据；当交通量组成中大型客货车的比例达到30%时，应以大货车为代表车型重点评价一些技术指标（如视距、超高等）。 2.3.2划分测算分析路段 路段划分应分别针对两种车型进行，分段原则如下： ​ 小客车：路线平曲线半径大于1000m、坡度小于3％时，为平直段 路线平曲线半径大于1000m、坡度大于等于3％时，为纵坡段 路线平曲线半径小于等于1000m、坡度小于2％时，为平曲线段 路线平曲线半径小于等于1000m、坡度大于等于2％时，为弯坡段 对于分段后的直线段，当长度小于200m，视为短直线段，该段运行速度保持不变。其余纵坡段、平曲线段、弯坡段测算时没有长度的限制。 ​ 大货车：与上述小客车相似，根据平曲线半径1000m和坡度2％作为临界点，将测 算路线分为平直段、平曲线段、纵坡段、弯坡段。对于分段后的直线段，当长度小于200m，视为短直线段，该段运行速度保持不变。其余纵坡段、平曲线段、弯坡段测算时没有长度的限制。 当平曲线半径大于1000m时，可认为行驶车辆对所处曲线的影响已可以忽略，仅考虑纵坡对速度的影响。而小客车在坡度为±2％～±3％的路段上，汽车动力性能基本没有损失，表现出速度的增加，应视为平直路段；大货车在坡度为2％～3％的路段上，汽车动力性能已经损失，表现出速度的减小，应视为纵坡段。具体可参见下表1进行路段划分。 表1 分析路段技术临界值 车 型 平面 纵断面 半径 半径 注意的问题 小客车 坡度 直线段 <200m视短直线段 坡度 纵坡段 坡度 平曲线段 坡度 弯坡组合段 大货车 坡度 直线段 平曲线段 < 200m视短直线段 坡度 纵坡段 弯坡组合段 2.3.3设置初始速度 一般可通过分析路段的实际现场观测得到，或者按下表估算各种设计速度对应的小客车和大型货车的运行速度，作为设计路段的初始运行速度V0。 表2 设计速度与全路段内运行速度V85间的对应关系 设计速度 60km/h 80km/h 100km/h 120km/h 运行速度 V85 小客车 80 km/h 95 km/h 110 km/h 120 km/h 大型货车 55 km/h 65 km/h 75 km/h 75 km/h 2.3.4各路段结点速度测算模型 利用不同路段的测算模型计算分析路段各特征路段结点的运行速度V85。采用的速度测算模型如下： 1) 平直路段：无论小客车和大货车的驾驶者都有一个心理期望行驶的速度，当车速高于期望速度时，即表现为减速，低于期望速度则为变加速过程，直至达到稳定的期望车速后匀速行驶。车辆在平直路段上的期望运行速度，如表3规定。 表3 平直路段上期望运行速度和加速度推荐值 小客车 大型车 期望运行车速 120Km/h 75Km/h 推荐加速度值a0 0.15-0.50 0.20-0.25 在平直路段上，当初速度V0在大于期望车速Ve为减速，当在期望车速附近时为近似匀速运动,当初速度V0在小于期望车速Ve为匀加速过程。 (V0 Ve)　　　　　　　　　 ( V0=Ve) 2)平曲线路段：车辆驶入曲线后到曲中前都有不同程度的减速，减速幅度通常是半径越小减幅越大，驶出平曲线时，其可能小幅加速，也可能进一步减速或匀速，具其情况与前方连接的线形有关。曲线中点和曲线出口速度应采用平曲线速度预测模型精确计算。 表4　平曲线上速度预测模型 曲线连接形式 平 曲 线 速 度 预 测 模 型 入口 直线-曲线 入口 曲线-曲曲线 出口 曲线-直线 出口 曲线-曲线 注：表中 V-middle：曲中点的运行速度；V-out：驶出曲线的运行速度；R-front：曲线前方的曲线的半径；Ｒ-now：当前曲线半径；R-back：曲线后方的曲线半径； 3)纵坡路段： 可采用“特殊纵坡下各车型运行速度修正值”（简称“拟合修正法”）和“功率重量比计算法”（简称“理论

公式

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法”）计算坡顶，坡底点的速度。 ​ 拟合修正法 在纵坡路段，车辆基本表现为上坡减速、下坡加速的情况。利用表5、图1对小客车和大型货车驶入纵坡段时的运行速度V85进行增加或折减。该测算方法属粗略计算，但简单易行，为推荐测算方法。 表5 纵坡路段各车型的运行速度修正 纵坡坡度 速度调整值(km/h) 小客车 大型货车 上坡 坡度 4%， 降低5km/h/1000 按图1速度折减量 与坡长关系曲线进行调整 坡度≥4% 降低8km/h/1000m 下坡 坡度4%， 增加10km/h/500m 至期望运行速度 增加10km/h/500m 增加15km/h/1000m 增加至期望运行速度 坡度≥4% 增加20km/h/500m 至期望运行速度 图1 速度折减量与坡长关系曲线图 ​ 理论公式法 对于坡长在400－1000m之间、坡度在2％～5％之间的反复上、下坡路段时，这种方法比较“拟合修正法”则更为敏感和准确，符合实际情况。测算模型原理是通过研究纵坡上的运行车速、车辆的动力性能与坡度和坡长的关系，建立功率重量比P与运行速度(坡顶速度V2、坡底速度V1)，坡长s，坡度i的函数关系，来描述运行速度随坡度坡长而变化的特性和规律，如下式： 其中， ——各车型坡底的行车速度，m/s； ——各车型坡顶的运行速度，m/s； ——坡长，m； 、 ——车辆的风阻系数和惯性阻力系数，小客车K=0.0025，大型货车K=0.0035；小客车 ,大型货车 ； =0.01； 、 ——摩擦阻力、纵坡坡度； ——重力加速度，取 ； ——车辆空载质量加实际载重，Kg。小客车取 ，大型车取 ； ——车辆的功率重量比，w/kg； 在纵坡模型预测中，P值的选用可参照表6公式计算，表中提供的功率重量比P是标准车辆载重的参数值，对于超载严重的路况宜注意其影响。 　表6 车辆的功率重量比P值参数表 小客车 大型货车 4)弯坡路段：车辆进入曲线后到曲中前都有不同程度的减速，减速幅度与曲线半径和坡度有关，通常是半径越小减幅越大，坡度越陡减速越大，两者的作用比例随机性变化比较大。 弯坡曲线段时速度测算时，将平曲线从曲线中点分开，分别将两端曲线对应的纵坡加权平均值作为对应分段纵坡。弯坡曲线中心点，出口点的速度应采用“弯坡组合线形下的运行速度预测模型”计算，按表7推算小客车和大货车在组合线形中点的运行速度，该模型是线形与速度关系统计分析的结果，测算精度较高。 表7 弯坡组合线形下的运行速度预测模型 曲线连接形式 弯 坡 组 合 运 行 速 度 预 测 模 型 入口直曲 入口曲曲 出口曲直 出口曲曲 注：表中： ——驶入曲线中，曲中或变坡点前的速度，驶出曲线速度 ——驶入曲线前，所在曲线，前方曲线的半径 ——曲线前后两段的不同坡度 5) 横断面影响因素：当分析路段的车道宽度大于等于3.75m、路缘宽度大于等于0.5m，路肩宽度不低于2.5m时，横断面因素不对自由流情况下的速度构成影响；对于一些分道行驶的高速公路，有时需要测算某个车道的运行速度时，可考虑行车道、路缘带等宽度对速度的影响，下列各车道的速度影响模型可供参考。 外侧车道： 式中： = 受横断面影响后，外侧车道自由流车辆的中位车速； = 理想条件下，外侧车道内自由流车辆的中位车速； 、 = 理想条件下，外侧车道和路肩的宽度，一般取 为3.75m， 为0.5m； 、 = 实际的外侧车道宽度和路肩宽度，如超过理想条件下的外侧车道宽度和路肩宽度，则按理想条件下的外侧车道宽度和路肩宽度值进行计算 、 = 模型的标定常数，其系数值越大，表示该项因素对速度的影响越大， 取24 ， 取8.5。 内侧车道： 式中： = 受横断面影响后，内侧车道自由流车辆的中位车速； = 理想条件下，内侧车道内自由流车辆的中位车速； 、 = 理想条件下，内侧车道宽度和路肩宽度，一般取 为3.75m， 为0.5m； 、 = 实际的内侧车道宽度和路肩宽度，其值如超过理想条件下的内侧车道宽度和路肩宽度，则按理想条件下的内侧车道宽度和路缘度值进行计算 、 = 模型的标定常数，其系数值越大，表示该项因素对速度的影响越大， 取24 ， 取11.5。 中间车道： 式中： = 受横断面影响后，中间车道自由流车辆的中位车速； = 理想条件下，中间车道内自由流车辆的中位车速； 、= 理想条件下中间车道宽度，一般取 为3.75m。 = 实际的中间车道宽度，其值如超过理想条件下的中间车道宽度，则按理想条件下的中间车道宽度值进行计算 = 模型的标定常数，其系数值越大，表示该项因素对速度的影响越大， 取24。 6) 根据上述模型分别测算路段各分段单元的运行速度和速度梯度变化数据，以运行速度V85为纵坐标，路线长度为横坐标，绘制公路沿线运行速度变化曲线，得到沿线的“运行速度分布图”和“运行速度梯度变化图”，输出相应结点的运行速度测算分析数据表格。 2.4高速公路运行速度安全性评价标准 根据高速公路设计技术指标和运行速度测算数据，可对公路路线的安全性进行评价，并检验公路各项技术指标的协调性。评价标准见第十九章“路线设计安全性检验” (1) 规范符合性评价 分析评价路段技术指标首先应满足公路设计技术《标准》、《规范》的要求，安全评价的要求高于一般设计的技术要求。 (2) 运行速度协调性评价 评价公路线形设计技术指标的一致性可采用相邻单元路段间运行速度的变化值，相邻路段是指平面、纵面、横断面指标不同的相接路段。 (3) 运行速度V85与设计速度协调性评价 运行速度与平纵线形设计协调性、一致性宜采用运行速度与设计速度的差值评价。 2.5基于运行速度的高速公路安全性检验内容 对运行速度与设计速度协调性明显不一致的路段应进行相关技术指标的检验，并采取合理的交通安全设施设计、综合完善的处理措施来提高公路设计的安全性。 2.5.1安全检查与验算包括以下方面： 1）平面设计检验 分析评价公路平面线形中的圆曲线半径、平曲线最小长度、缓和曲线参数、直线段长度、曲线间最小直线长度等技术指标。 2）纵面设计检验 分析评价公路一般路段纵坡坡度、坡长、竖曲线半径、曲线长度等技术指标。 3）横断面设计 分析评价公路断面组成、紧急停车带、长大纵坡路段紧急避险车道和爬坡车道、路侧安全净空区、视距、超高等情况。 4）分析评价公路隧道、桥梁等大型构造物接线处平纵指标。 5）分析评价公路互通式立交主线、匝道平纵指标参数、区内视距、超高等情况 6）分析评价公路交通安全设施。 2.5.2长大纵坡、视距、超高检验应注意以下问题： 1）长大纵坡的检验 小客车具有动力性好、载重量轻的特点，行驶特性良好，长陡纵坡路段对其影响较小，而对大货车、载重汽车的行驶很不利。上坡会使货车速减慢，妨碍后续的车辆，使超车需求增多，“强超硬会”的可能性增大，安全性降低；陡下坡会使载重车的制动过热、制动效能降低、刹车失灵导致重大安全事故，因此，应采用大货车的运行速度进行分析检验，不满足以下条件的路段应采取必要的处治措施。 ① 长上坡路段:货车动力性能损失严重,个别路段上运行速度低于最小容许车速，通过进一步验算这些路段运行速度下的交通通行能力和服务水平，提出设置爬坡车道的可能位置和长度； ② 长下坡路段:运行速度达到期望速度,并持续较长，可能出现刹车制动失灵危及行车安全，一般路段连续3公里平均纵坡均接近或超过4％，且下坡段大型载重货车制动刹车时温控器温度经计算超过200℃-250℃，需通过设置紧急避险车道、强制休息区(包括服务区、停车区等)、明显的警示标志等多种综合设计来完善和补充。 2）视距检验 视距是公路交通安全重要的参数。 ① 设计视距 高速公路应以停车视距作为安全设计要求的视距，是汽车以特定速度行驶时，普通驾驶员在驶抵车道上的障碍物之前能作出反应并安全停车所需的最短距离，对于同一路段，一般设计速度为一确定值时，其对应的视距也为同一确定值。表8是规范规定的设计速度要求保证的视距。 　表8 停车视距 设计速度(Km/h) 120 110 100 90 80 70 60 50 小客车停车视距 (m) 210 185 160 130 110 85 75 大货车停车视距 (m) 245 215 180 150 125 100 85 65 ② 运行视距 运行视距：车辆以实际的运行速度行使时所需对应的视距，也可参照表8确定。车辆在路段上的实际运行速度是在不断变化的，对应的运行速度所需的安全停车视距也相应的不断变化，运行速度较高时所需视距数值亦就越大。将设计视距和运行视距沿同一路线桩号绘成曲线图并叠加起来,通过对运行视距分布关系的分析，就可以对线形的视距进行全面检验。 ​ 小客车视距的计算： 小客车的停车视距应采用路段运行速度计算，当计算的停车视距大于设计速度对应的停车视距时，应加大停车视距。停车视距按公式（2-1）进行计算。 （2-1） 式中： — 小客车停车视距(m)； V85 — 运行速度的计算值(Km/h)；(保持与设计速度视距的计算模型一致，当V85为120Km/h～80Km/h时取85%的V85数值；V85为80Km/h～40Km/h时取90%的V85数值代入计算。) t — 即反应时间，取2.5s(判断时间1.5s，运行1.0s)；根据运行速度不同值（表9）确定； g — 重力加速度，取9.8m/s2；f — 纵向摩阻系数，依据运行速度和路面状况确定。 表9小客车的停车反应时间和纵向摩阻系数 运行速度(Km/h) 反应时间t 摩阻系数f 120 2.5 0.29 110 2.5 0.29 100 2.5 0.30 90 2.5 0.30 80 2.5 0.31 70 2.5 0.32 60 2.2 0.33 ​ 货车视距的计算 当交通量中大型重载车的比例较高时，在视距检测时应利用大货车的运行速度计算停车视距，货车停车视距采用下列公式（2-2）计算 St= + （2-2） 式中：St—货车停车视距(m); V85—货车运行速度计算值（Km/h）(保持与设计速度视距的计算模型一致，当V85为120Km/h～80Km/h时取85%的V85数值；V85为80Km/h～40Km/h时取90%的V85数值代入计算。) t — 反应时间（S），根据运行速度不同值（表10）确定； i — 路线纵坡度； f —货车轮胎与路面的纵向摩阻系数，一律取值0.23 表10 大货车的停车反应时间和纵向摩阻系数 运行速度(Km/h) 反应时间 摩阻系数 80 2.4 0.23 70 2.3 0.23 60 2.2 0.23 ​ 对于需安全检验路段，因运行速度基本高于设计速度值，一般运行视距均高于设计视距，路线设计指标应满足运行速度视距要求。 ​ 设计视距高于实际运行速度要求的视距即为视距良好；设计视距低于运行速度要求的视距为视距不足路段，在设计时应谨慎处理。 ​ 大货车的设计视距也是依据设计速度确定的，因其刹车制动性较小客车差，同样速度的大货车需要的停车视距比小客车要长，但因大货车的运行速度较小客车较低，要求的运行视距也不高。一般情况下，在下坡较陡的路段上大货车的视距要求提高较大，这与大货车的制动特性相吻合，对大客货车比例较高的路段应对沿线大货车的运行视距进行检验。 3）超高 ① 公路最大超高 在曲线路段，由于货车的运行速度远小于小客车的运行速度，货车有可能在自重的作用下倾覆，所以在交通流中大型车比例较高，特别是大货车所占比例较高的路段上，最大超高取值应谨慎。 ② 一般路段超高 在平曲线半径不变的前提下，根据汽车在曲线上行驶受力的平衡方程，超高横坡度与横向力系数的计算公式（2-3）如下。 （2-3） 式中： — 计算平曲线半径（m）； — 运行速度（Km/h）； f — 横向力系数；是由路面与轮胎之间的摩阻力、旅行舒适度决定。 — 超高横坡度，当车辆在曲线内侧车道行驶时，取正号，当车辆在曲线外侧车道行驶时，取负号。 超高、横向力系数和曲线半径成曲线关系，可通过曲线上运行速度及对应平曲线半径、横向力系数反算一般路段超高，横向力系数按0.05～0.09之间取值，汽车在坡道上行驶时，不会感到或稍感到曲线的存在，乘客感到舒适、平稳。 ③ 大纵坡路段上的超高 当下坡坡度大于3%时，超高值宜增加，按公式（2-4）计算 （2-4） 式中： —— 大纵坡路段的最小超高值（%）； —— 纵向坡度（%）； E —— 《公路路线设计规范》规定的超高值（%）。 3 基于运行速度的公路设计方法 基于运行速度的公路设计方法和流程是建立在传统勘察设计流程基础上，将运行速度检验、安全评价手段贯穿于整个设计过程，以公路设计速度为基本指标，运行速度为动态评价指标，实时对路线几何状况进行安全检测，将公路运营过程中可能出现的安全隐患在设计中通过

方案

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优化、调整设计、完善交通设施等措施予以剔除或避免，更注重体现 “以人为本”、服务于公路使用者的思想。适应驾驶员心理、视觉和驾驶行为等实时变化，避免驾驶特性与公路特征不匹配的现象，动态、实时检测和效验公路特征指标，增强了行车的安全性。 3.1基于运行速度的公路设计方法使用范围 高速公路运行速度的应用模型及评价方法已日趋成熟，可满足高速公路设计的要求。特别适用于山区高速公路或部分一级公路（封闭）设计速度为60km/h、80km/h、100km/h的公路设计检验和分析评价，包括新建公路、改扩建公路和已建公路项目。 3.2基于运行速度的高速公路设计流程 根据设计速度进行初始平纵横面线形设计，采用运行速度预测模型推算各路段的运行速度，按照沿线运行速度的协调性、运行速度与设计速度的一致性评价、检验路线技术指标，调整和修正路线平纵设计方案，根据调整优化后的路线平纵线形和运行速度测算成果，确定曲线超高、加宽、视距等设计指标。 3.2.1新建公路项目的具体步骤 新建公路项目勘察设计一般采用初步设计和施工图设计两阶段设计模式，运行速度应始终贯穿其中，具体步骤如下： 1) 测算路线全线的运行速度并绘制分析图表； 2) 根据评价方法和标准，分析相邻点运行速度差，评价相邻路段设计标准的适应性；通过运行速度与设计速度的一致性对设计路段的行驶安全性进行总体评价； 3) 查找运行速度发生突变的安全性不良路段和运行速度与设计速度差异较大的待安全检验路段； 4) 对相邻路段运行速度发生突变的安全性不良路段，有针对性地提出路线平、纵、横技术指标调整和优化意见； 5) 对运行速度与设计速度差异较大的路段，通过详细的安全性检查和验算，考虑线形调整方案及相应设计

工程

路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理

量、建设实施可能性等方面综合因素，提出技术指标、线形组合调整的方法和手段，尽量使运行速度与设计速度接近一致； 6) 对视距、爬坡车道、紧急避险车道的设置，路侧安全净空区、重大工点（桥梁、隧道、立交）、交通工程及沿线设施的设计进行安全性评价并提出建议； 7)对超高设计、立交细部设计等需优化和完善的专业问题提出建设性建议； 8)根据运行速度提出全线宜采用的超高、互通式立交详细设计和交通安全设施细部设计等。 初步设计阶段主要通过测算运行速度，对设计方案进行安全性评价和检验： ​ 论证大的比选方案和总体设计标准掌握问题； ​ 提出调整方案中各项技术指标和优化路线方案的具体建议； ​ 制定长大纵坡路段的处理方案（包括安全设施、服务设施的设置）； ​ 检验全线的运行视距（包括桥隧、互通式立交出入口）； ​ 为施工图设计阶段提出建设性意见（针对视距、超高、安全设施等细部设计）； ​ 绘制运行速度图表并编制项目安全性评价

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。 设计方法流程如下： 图2 初步设计阶段公路设计流程 施工图设计阶段采用运行速度进行安全性评价的内容如下： ​ 对局部线形组合进行优化； ​ 确定全线超高取值； ​ 提出全线交通工程安全设施完善措施。 设计方法流程如下： 图3 施工图设计阶段公路设计流程 3.2.2改扩建项目的具体步骤 针对改扩建公路项目现状和改扩建后路线安全性的具体要求，应在设计阶段就消除行车安全隐患，对于一级公路改造项目的安全性评价可分为两个阶段（见图4）。 图4 改扩建公路设计安全性评价流程 Ⅰ阶段 既有公路初始安全性评价阶段 1) 根据交通现状调查及历年统计的重大交通事故数据，找出交通事故多发路段及事故多发原因，进行综合处理方案的汇总和审定； 2) 收集项目的原有道路的竣工设计资料、改建时现场实测数据、沿线路况调查资料、改扩建前期工可报告及有关改造公路的检测，试验成果等资料，了解和掌握本项目具体情况和主要难点问题； 3) 在实测数据基础上，拟合旧路的设计几何线形，对技术指标进行设计符合性检查，查找不符合标准和规范规定的路段； 4) 测算旧路全线的运行速度，评价旧路的行驶现状，提出调整平纵面设计指标、横断面组成、视距、路桥隧构造物等工程设计方案。 Ⅱ阶段 改扩建公路后评价阶段 根据改扩建公路设计数据资料，测算全线的运行速度，对路线平面、纵面、横断面的技术指标、视距、爬坡车道、紧急避险车道的设置、路侧安全净空区、重大工点（桥梁、隧道、立交）、交通工程及沿线设施的设计进行安全性评价，提出补充完善措施。 1) 采用运行速度分析系统进行运行速度测算并绘制分析图表； 2) 根据评价方法和标准，分析相邻点运行速度差，评价相邻路段设计协调性；通过运行速度与设计速度的一致性对设计路段的行驶安全性进行总体评价； 3) 查找运行速度发生突变的安全性不良路段和运行速度与设计速度差异较大的待安全检验路段； 4) 对相邻路段运行速度发生突变的安全性不良路段，有针对性地提出平、纵、横技术指标调整和优化的具体意见； 5) 对运行速度与设计速度差异较大的路段，通过详细的安全性检查和验算，考虑线形调整方案及相应设计工程量、建设实施可能性等方面综合因素，提出技术指标、线形组合调整的方法和手段，尽量使运行速度与设计速度接近一致； 6) 对视距、爬坡车道、紧急避险车道的设置，路侧安全净空区、重大工点（桥梁、隧道、立交）、交通工程及沿线设施的设计进行安全性评价并提出具体意见； 7)对下施工图设计阶段需优化和完善的专业问题（例如超高设计、立交细部设计）提出建设性的建议。 3.2.3在改扩建公路项目中应注重的问题 1) 在改扩建初步设计前期对项目进行初始评价 对既有公路进行运行速度测算和安全性分析评价，查找到改造后线形技术指标衔接组合的协调性、横断面组成、视距等安全方面存在的问题，提出改扩建的设计重点、路线方案设计依据和各项安全保障完善措施。 初始评价的内容包括（见图5）：①收集公路交通事故资料数据，调查和分析事故路段和造成事故的原因；②对公路改扩建后的技术指标进行符合性检验；③测算运行速度，通过速度一致性和与线形指标协调性的评价，查找不符合路段，为确定改扩建路段提供依据。 图5 既有公路初始评价的主要内容 2)进行安全评价与检验是新设计方法、流程的重点环节 运行速度测算和安全性评价是技术指标调整和方案优化的依据之一，在总体设计完成后，应对桥隧、互通立交、交通工程安全设施等详细设计进行安全性评价。 3.3高速公路线形指标采用的一般原则 (1)​ 设计时应充分分析研究公路段的交通组成、车型比例和典型设计车型 公路交通组成、车型组成和车型比例对极限坡度和坡长、长大纵坡、不同车道超高、紧急避险车道和爬坡车道的设置以及停车视距的检验、安全设施的设置影响较大，应充分分析研究。 (2)​ 平、纵面设计指标参数总体均衡、连续过渡 在设计速度≤100Km/h的高速公路设计中，特别是山区高速公路，平纵横设计指标不宜采用高指标，应注重前后指标的均衡和缓和过渡。 (3)​ 平面布线中宜多用曲线，提高曲线占路线总里程的比例 对小客车而言，当路线纵坡较缓（i≤3％）时，运行速度仅受平曲线半径影响，平曲线应尽量避免采用最小值和极限值，采用一般值应保证速度变化的渐变长度要求，增长缓和曲线可达到速度过渡缓和的目的。 (4)​ 路线几何指标对运行速度的影响特点 运行速度具有在平曲线路段和纵坡路段变化较大，在弯坡组合段速度变化较小的特点，在平纵组合具体设计时，当平面指标较高，处在大半径曲线或直线路段时（视为直线段），速度仅受纵坡影响，设计中坡度和坡长尽量避免采用极限值，不宜设置陡坡或长大纵坡。一般路段为了顺应地形，可能采用小半经与较大纵坡路段配合，只要平纵组合得当，平纵指标配合均衡，也是安全的理想线形。对于长大纵坡路段，在速度增加过程的路段中部，适当布设半径为600-1000m的圆曲线可起到降低运行速度、提醒驾驶员减速等作用。 (5)​ 特殊设施设计 长大纵坡路段降温设施、紧急避险车道和爬坡车道的布设位置应通过运行速度的变化定量确定。 (6)​ 桥隧路段设计 大型独立桥梁和隧道进出口的运用运行速度预测模型商不完善，经常出现运行速度变化较大的情况，不宜强调速度差值小于20Km/h的要求，应主要考虑视距检测和限速提示等标志标牌的设置。 (7)​ 超高设计 超高宜根据不同车型的运行速度计算确定，在严格分车道行驶路段中可考虑分车道设置超高。 4 双车道公路运行速度应用模型 双车道公路的运行速度测算也已取得阶段性成果，现将速度分析方法与测算模型做简要介绍。 4.1划分分析路段 针对根据曲线半径和纵坡坡度的大小将整条路线划分为直线段、纵坡段、平曲线段和弯坡组合段等若干分析单元。其中纵坡坡度小于2%（或3%）的直线段和半径600m以上的大半径曲线自成一段；其余小半径曲线段、纵坡坡度大于等于2%（或3%）、坡长150m以上的纵坡路段以及弯坡组合路段，作为独立单元分别进行运行速度测算；当纵坡段长度小于100m或直线段位于两小半径曲线段之间，且长度小于临界值100m时，则该纵坡段或直线视为短纵坡或短直线，车辆在此路段上的运行速度保持不变。 4.2期望速度和初始速度的确定 4.2.1 期望速度 在平直路段上，小客车和大型货车在直线段都有一个期望行驶速度。当初速度V0小于期望行驶速度时变为加速过程，直至达到稳定的期望车速后匀速行驶。车辆在平直路段上的期望运行速度，可按地形对运行速度的影响模型，公式4-1确定。 （4－1） 其中，V —— 运行速度(km/h)； B —— 路段平均曲率（rad/km）； H —— 路段的平均梯度（m/km）； Dis----视距不良路段比例（%）。 4.2.2 初始速度 一般可通过调查点的现场观测或通过公路功能、路侧横向干扰、路侧横向干扰对运行速度的影响模型估算各种设计速度对应的小客车和大型货车的运行速度，作为设计路段的初始运行速度V0。 1) 公路功能对运行速度的影响修正 总体上是从干线公路到集散公路再到地方公路，自由流速度是呈下降的趋势。从干线公路到地方公路的运行速度变化很好地反映出公路功能从通畅性向通达性的转化。公路功能对运行速度的修正值取整为5km/h。 2）横向干扰的速度影响修正 横向干扰主要是指路肩（或辅路）交通（包括行人、自行车等非机动车和机动车辆出入主线）对主线机动车交通流的干扰程度。为了量化横向干扰，这里将横向干扰分为五个等级，具体描述如表11所示。 表11 各类横向干扰因素分级 类别 等级 摩托车 MOT （辆200m.h ） 拖拉机 TRA （辆200m.h ） 支路车辆 EEV （辆/200m.h） 路侧停车 PSV （辆/200m.h） 非机动车 SMV （辆/200m.h） 行人数量 PED （人/200m.h） 1 4 2 1 2 50 6 2 6 4 14 >8 >200 >24 根据各影响因素的权重与级别，路侧干扰因素级别变量值（FRIC），按下式计算： FRIC＝int(0.25×MOT﹢0.2×TRA﹢0.18×EEV﹢0.15×PSV﹢0.12×SMV﹢0.10×PED+0.5) 将各干扰事件等级与上式中干扰事件的权重相乘，再将各干扰因素的加权等级值相加，便可得到该路段最终的路侧干扰等级值（FRIC）。横向干扰等级对85%位速度之间的关系，如表12所示。 表12 横向干扰强度影响折减 横向干扰等级 V85速度折减(km/h) 1 0 2 -5.0 3 -10.0 4 -15.0 5 -20.0 3）出入口间距对运行速度的影响 由于出入口的存在，所有车辆的运行速度都会受到出入口的影响而减速。行驶速度降低的主要原因是车辆接近出入口时，驾驶员为了预防次要公路上车辆的突然出现，采取必要的减速预防措施。 通过引入路侧出入口密度的概念，可以反映出车辆运行速度与出入口间距的影响关系。出入口密度就是指公路单位里程内在其两侧设置的出入口设施的个数的总和。其表达式近似为 ，单位为“个/km”。出入口间距对速度的影响修正如下表13所列。 表13 出入口间距与速度修正值 出入口间距 (km) 出入口密度 (个/km) 速度修正值（km/h） 80 km/h 60 km/h 40km/h 0.2 5.0 18.0 12.5 6.0 0.4 2.5 6.0 3.5 3.0 1.0 1.0 2.0 1.0 1.0 2.0 0.5 0.5 0.5 0.5 4.3各典型路段结点速度测算 4.3.1 直线段上的加速过程和稳定运行速度 对于曲线外的车辆加速过程，按图6测算车辆驶出曲线后在直线上的运行速度。 图6 直线段上不同初速度下车辆加速过程曲线 4.3.2 平曲线段速度模型 根据视线受影响程度的不同，将平曲线速度影响模型分为两种情况： 1）不受视距影响的平曲线速度模型： （4－2） 2）受视距影响的平曲线速度模型： （4－3） 式中： 曲线速度（km/h）； 入口速度（km/h）； ASD入口视距（m）； CSD曲线视距（m）。 其中视距可按下面的方法计算： 当圆曲线长度大于视距时： 当圆曲线长度小于视距时： 式中： —圆曲线的长度(m)； —路基宽度(m)； —圆曲线半径(m)； —圆曲线中心角（度）。 4.3.3 纵坡路段速度模型 当路线为纵坡段时，按表14和图7对小客车和大型货车的运行速度V85进行修正。 表14 纵坡路段各车型的运行速度修正 纵坡坡度 速度调整值(km/h) 小客车 大型货车 上坡 坡度 4%， 降低5km/h/1000 按图10-5速度折减量与坡长关系曲线进行调整 坡度 4% 降低8km/h/1000m 下坡 坡度 4%， 增加10km/h/500m 至期望运行速度 增加10km/h/500m 增加15km/h/1000m 增加至期望运行速度 坡度 4% 增加15km/h/500m 至期望运行速度 图7 速度折减量与坡长关系曲线图 4.3.4 弯坡组合速度影响模型 车辆在弯坡组合线形上行驶，受平曲线和纵坡的综合作用，是速度梯度容易发生突变的地方。对于平、纵组合路段按公式（4－4）计算弯坡中点的速度。 式中：VRI —平曲线曲中点速度（km/h）； R—平面圆曲线半径（m）； I —坡度（%）。 将各分段结点速度运行速度V85为纵坐标，路线长度为横坐标，绘制公路沿线运行速度变化曲线，按双方向绘制沿线“运行速度图”。 双车道公路基于运行速度检验同高速公路相似，也是在前期确定的初始平面线形和纵面线形的基础上，推算设计路段的运行速度V85，并以线形的连续性和速度一致性为路线设计质量的评价原则，检验和修正初期的平纵几何设计，然后根据调整后的路线平纵线形和运行速度测算结果，最终确定曲线超高、加宽、视距等设计指标。