公路线形设计中可能速度的应用方法

高 明

(贵州智恒工程勘察设计咨询有限公司，贵州 贵阳 550004)



公路线形设计中可能速度的应用方法

高 明

(贵州智恒工程勘察设计咨询有限公司，贵州 贵阳 550004)

基于目前公路线形设计中应用设计速度的问题缺陷，文章分析了可能速度应用方法的重要性以及预测技术应用，并提出了可能速度设计应用方法，其目的是为相关建设者提供一些理论依据。

公路线形设计；可能速度；竖曲线增减重力；轴向惯性力

1 公路线形设计中可能速度预测方法应用

1.1 可能速度预测

在横向、轴向和竖向加速度设计过程中，轴向加速度为决定性因素,而横向加速度和竖向加速度为限定性因素,轴向加速度决定可能速度的大小。但其最大值又受到横向和竖向的允许速度限制，因此，在预测公路线形设计的可能速度时,还要充分考虑车辆行驶换挡操作的影响。具体来说，设计人员可将路线平、纵、横示意图与可能速度图绘制在一起,这样一来，就能直观便捷的对线形设计的检查进行修改。

1.2 加速度预测

由于车辆在行驶过程中，其受力状态来源是多方面的，即平曲线的横向力、竖曲线的减重力和增重力以及轴向加速度的惯性力。研究表明，这些力均可表示车辆在行驶过程中的加速度强弱，进而根据乘车人员的舒适度来设计公路线形。具体来说，设计人员要对于平曲线的横向力要采用曲率半径、车辆行驶可能速度以及重力加速度来进行分析判断；竖曲线增减重力，则要通过竖向加速度、竖曲线曲率半径来进行计算；而轴向惯性力，则要通过海拔荷载修正系数、惯性力系数、滚动阻力系数、纵坡度以及动力因数等，来进行预测计算。对于公路线形加速度的设计标准，设计人员要通过大量试验来进行获得。

2 公路线形设计中可能速度的应用方法分析

2.1 线形设计的检查及修改应用

可能速度就是一条连续的曲线设计图，其中可以清楚、直观以及定量的发现线形设计中存在的问题，并通过分析其原因、发生位置，进而为进一步的修改提供数据支撑。目前，公路线形设计中应用可能速度进行修改的途径有两种，即修改线形技术标准，以改变速度变化。例如，在修改圆曲线半径或纵坡值时，设计人员应使可能速度曲线进行向上或是向下变化，以消除原线形设计的缺陷。另一种，则是直接修改可能速度图，来解决原公路线形设计应用的问题缺陷。这样一来，设计人员就能根据可能速度重新确定线形的技术指标要素。值得注意的是，在采取上述两种修改方法，均不能合理化公路线形设计应用效果，此时，设计人员就要注重交通安全设施的设计建设，即通过设置双向隔离设施、限速标志以及相关的警告标志设施等，来提高线形设计使用的安全稳定性。研究表明，造成公路线形设计不合理问题出现的原因是，地形地貌限制，为避免后期设计变更造成的成本浪费问题，设计人员应在设计应用可能速度前，对工程所处的环境进行勘察，以降低环境稳定性因素带来的负面影响。

2.2 车辆超速行驶应用

据相关统计证实，超速是引起交通安全事故发生的主要原因。具体来说，即使超过设计速度的行驶处于临界失控状态，也可视为处在不安全行驶状态。国内相关管理部门是采用设计速度的极限值来进行控制的，然而，设计中的极限值具有一定特殊性，仅能在特殊环境内进行使用。这种设计人员仅能根据地形地貌条件，来选取比极限值大的指标，使得车辆超速行驶状态会因为车型、车况的差异，而出现超速现象。为此，设计人员可采用可能速度设计方法，即对最大车速进行修正和检查，以控制车辆行驶的实际速度，从而减少因超速行驶问题而发生的交通安全事故。

2.3 应用实例

以横向加速度与允许速度设计应用过程为例，由于线形设计的横向加速度是因平曲线上行驶的横向离心力而产生，因此，横向加速度方向即为汽车行驶的法线方向。但车辆行驶在公路平面上的直线路段时，是不产生离心力的，此时，横向加速度为零；而车辆在平曲线路段上行驶时则产生离心力，因此横向加速度不为零。当车辆驾驶人员的舒适性受横向加速度的影响时，加速度越大，驾驶人员的舒适性就越高，反之，则越低。由此可判断，横向离心力和横向加速度大小与汽车行驶速度和平曲线半径大小有关。以某公路线形设计为例，根据工程建设实际条件，设计无需考虑平曲线超高问题，仅考虑平曲线半径。因此，设计人员在应用可能速度进行横向加速度计算时，应采用如下公式进行计算

公式：ah表示为横向加速度；V表示为车辆形式速度；Rp表示为平曲线上任一点的半径。事实证明，经过上述公式计算后，得出了公路线形横向加速度的最佳控制取值。

2.4 公路其他内容设计应用

对于避险车道的设置，行业目前的技术应用仍处在研究探索阶段。然而，可以确定的是避险车道设置均与汽车辆在陡坡上的行驶速度有关。因此，应用可能速度图能够为研究避险车道的设置提供了依据。而对于变速车道长度的确定，由于变速车道大多设置在高速公路的服务区、停车区以及应急出口等区域。因此，设计人员应使用可能速度图来确定变速车道的加、减速车道长度。

3 结束语

经上述研究结果证实，可能速度在公路线形设计中的科学合理应用可通过如下方法进行优化控制。

对于公路线形设计不合理问题，设计人员应采用可能速度的预算方式来找出不合理问题的发生原因以及发生位置，进而提高检查修改的工作效率。

针对因公路线形设计而出现的车辆行驶超载问题，设计人员应采用可能速度技术对最大车速进行检查修正，进而找出车辆实际行驶的最大速度，从而实现速度的有效限制。

针对公路线形设计可能速度最大值受到横向以及竖向的允许速度限制，因此，设计人员可通过充分考虑车辆行驶换挡操作的影响，从而提高线形设计检查修改的直观性、便捷性。

[1] 卓祖城,程昊,李勃.采用运行速度检验公路线形设计的应用研究[J].公路交通科技(应用技术版),2012,(9):198-201.

[2] 许金良,胡圣能,杨宏志.运行速度在公路线形质量设计中关键问题研究[J].河北工业大学学报,2011,(1):114-118.

2016-12-28

高明(1989-)，男，贵州黔西人，助理工程师。

U412

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1008-3383(2017)05-0051-01