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基于運行速度與公路線(xiàn)形連續性設計分析
相比于線(xiàn)形傳統的設計速度,運行速度的設計具有較強的實(shí)踐應用意義,要重視和普及這種公路線(xiàn)形連續性設計。在設計或驗證路線(xiàn)平、縱幾何線(xiàn)形時(shí),要以車(chē)輛的實(shí)際運行速度作為設計速度進(jìn)行,它作為重要指標對公路的安全性起到很好的衡量作用。通過(guò)對橋梁隧道、沿線(xiàn)設施、路基路面以及路線(xiàn)設計的綜合評定,在道路勘察設計中納入道路安全檢查工作,將安全設計理念認真貫徹落實(shí),盡可能在開(kāi)工前徹底消除安全隱患。
關(guān)鍵詞:運行速度;公路線(xiàn)形;連續性設計
中圖分類(lèi)號:U412.3 文獻標識碼:A 文章編號:1671-2064(2017)09-0110-02
1 運行速度與設計速度的分析
所謂的運行速度,主要指駕駛人員駕駛汽車(chē)在氣候條件和道路交通良好的基礎上所達到的實(shí)際行駛速度。汽車(chē)在行駛過(guò)程中,其行駛速度各不相同。即便相同的一輛車(chē),讓不同的人去駕駛也會(huì )存在不同的速度。駕駛員一般會(huì )根據道路情況、心理情況和汽車(chē)情況適當調整車(chē)速。運行速度預測分為理論預測法和GPS定位系統兩種方法。目前,前者可用v運來(lái)表示其得出的運行速度,后者則指在已有公路上通過(guò)非接觸式測速儀、雷達測速儀等幾種儀器調查數據,將運行速度模型和線(xiàn)形要素通過(guò)回歸統計方法進(jìn)行建立,隨后在對縱坡影響運行速度進(jìn)行綜合考慮,進(jìn)而修正、折減回歸模型,將線(xiàn)形幾何要素與運行速度之間的回歸方程計算得出,由于該方法是對現場(chǎng)路段實(shí)測的數據進(jìn)行使用,因此可用v85%表示運行速度。
所謂的設計速度,在氣候條件和道路交通最佳狀態(tài)下,車(chē)輛在幾何受限的路段上確保安全舒適行駛的最高速度。我國目前制定了公路設計速度(表1),但其已無(wú)法適應現代汽車(chē)功效和道路交通情況,由于設計速度的局限性造成了許多交通事故。
通過(guò)上述內容能夠看出,設計速度值是固定的;在行駛過(guò)程中駕駛員行駛的最大速度為可能速度;在公路上汽車(chē)行駛的實(shí)際速度為運行速度,隨著(zhù)設計速度的變化,運行速度和可能速度也存在上下的波動(dòng)。
2 公路線(xiàn)形連續性設計的重要性
公路線(xiàn)形主要從平、縱、橫三個(gè)方面表現出連續性。在平面設計中,路線(xiàn)需要對車(chē)輛的行駛軌跡進(jìn)行考慮,只有當平面線(xiàn)形符合或接近這個(gè)軌跡時(shí),才能夠表明線(xiàn)形的連續性和良好性,從而使行車(chē)更加的安全舒適,這方面在高速行駛條件下比較突出。正因為這個(gè)原因,需要將緩和曲線(xiàn)銜接直線(xiàn)和圓曲線(xiàn)應用到平曲線(xiàn)設計中,實(shí)現曲率的緩和過(guò)度,并將超高設置在緩和曲線(xiàn)上,使線(xiàn)形能夠與汽車(chē)行駛軌跡相符合,最大程度的接近駕駛員的期望值。在客觀(guān)上線(xiàn)形的連續性也能夠得到保證。與此同時(shí),在對汽車(chē)平面線(xiàn)型指標和汽車(chē)行駛軌跡考察時(shí),要對汽車(chē)的運動(dòng)視覺(jué)、運動(dòng)力學(xué)和心理因素進(jìn)行綜合考慮。線(xiàn)形質(zhì)量的好壞不但能夠使駕駛的安全性得到提高,而且對駕駛員的舒適性產(chǎn)生一定影響,使駕駛的經(jīng)濟性有效改善。對公路線(xiàn)形聯(lián)系性加強研究,包括平穩行駛對線(xiàn)形問(wèn)題連續性問(wèn)題研究具有極其關(guān)鍵的作用。
公路線(xiàn)形連續性需要對以下原則進(jìn)行遵循:一是運行速度的聯(lián)系性,因為公路空間線(xiàn)形是由平縱組合相鄰線(xiàn)形要素、縱斷面相鄰線(xiàn)形要素以及平面相鄰線(xiàn)形要素構成,防止突變情況出現在汽車(chē)運行速度中,確保汽車(chē)能夠安全、連續、穩定的行駛;二是視覺(jué)的連續性,需要對駕駛員的視線(xiàn)形成自然引導,防止駕駛員對線(xiàn)形產(chǎn)生迷茫、茫然或失誤的判斷。在公路中它是衡量線(xiàn)形連續性設計的最基本問(wèn)題;三是加速度的連續性,有縱、平產(chǎn)生的加速度不允許出現過(guò)快或過(guò)大的變化,防止對汽車(chē)行駛的舒適性、安全性和連續性造成一定影響。
3 公路線(xiàn)形連續性分析
(1)線(xiàn)形曲率變化分析。我國明確規定了相鄰路段不同線(xiàn)形組合的曲率半徑、曲線(xiàn)參數和直線(xiàn)長(cháng)度,在一定范圍內曲率保持連續變化時(shí),能夠使汽車(chē)在行駛過(guò)程中的安全性大幅提高,順暢性得到保障。如果所行駛路段曲率變化不連續,但是由于線(xiàn)形的突變因曲率的跳躍而出現,會(huì )造成汽車(chē)具有較差的穩定性。
(2)運行速度與設計速度匹配分析。在路線(xiàn)設計中,設計速度為關(guān)鍵參考,各項參數指標的確定主要取決于設計速度值,如果一條路段的實(shí)際運行速度能夠接近于設計的速度,那么該公路線(xiàn)形的設計是連續和協(xié)調的,不過(guò)在實(shí)際道路交通中很難實(shí)現。一方面是整條公路具有不同的穿越地形類(lèi)別,因此導致較差的差異存在于相鄰路段線(xiàn)形的設計指標中。
另一方面是設計速度值是固定不變的,而隨著(zhù)車(chē)輛動(dòng)力性能、駕駛經(jīng)驗以及道路線(xiàn)形等各種因素的改變,運行速度也會(huì )出現一定的變化。具有表現如下:如果相鄰路段具有連續平順的線(xiàn)形,車(chē)輛能夠均勻行駛;如果相鄰路段具有不連續且復雜多變的線(xiàn)形,車(chē)輛行駛速度則會(huì )隨之產(chǎn)生變化,從而導致路段內實(shí)際行駛速度v運行與設計速度vD具有較大的差異,一般情況下,車(chē)輛運行速度要普遍高于設計速度,而且不斷降低的道路等級和設計速度會(huì )使該差別更加凸顯。
(3)運行速度與公路線(xiàn)形分析。該路段線(xiàn)形變化是否連續能夠通過(guò)運行速度表現出來(lái),下面運行速度的確定通過(guò)對運行速度與縱坡、平曲線(xiàn)和直線(xiàn)之間的關(guān)系分析進(jìn)行,從而確保車(chē)輛在實(shí)際運行中設計要素能夠滿(mǎn)足其速度要求,使單一設計速度造成的問(wèn)題得到有效克服,另外將設計要素之間的相容性有效解決。
(4)公路線(xiàn)形連續性評價(jià)標準。公路線(xiàn)形以運行速度為依據設計出來(lái)是較連續的,速度突變點(diǎn)不會(huì )出現,與司機的駕駛特征相符合,能夠使交通事故大幅減少,降低經(jīng)濟損失。其不連續的線(xiàn)形具有以下特征:一是某些路段線(xiàn)形指標的變化率較大;二是公路上線(xiàn)形指標有較大或較小的變化幅度;三是單個(gè)指標和評價(jià)指標間具有較大的差別。通過(guò)這三點(diǎn)特征能夠看出,線(xiàn)形指標變化或變化率過(guò)大,以及單個(gè)線(xiàn)形指標與評價(jià)指標存在一定差異,都會(huì )造成公路線(xiàn)形不連續。國家相關(guān)規定指出,不允許連續路段的速度差要控制在每小時(shí)20km以?xún)?,而二級公路與一級公路的設計速度之間速度差卻超過(guò)了每小時(shí)40km。
1)線(xiàn)形連續性評價(jià)標準。將運行速度與設計速度的差值作為評價(jià)設計線(xiàn)形的標準由美國學(xué)者Lamm提出,現如今,公路建設單位廣泛應用線(xiàn)形連續性評價(jià)標準,評價(jià)時(shí)根據此線(xiàn)形進(jìn)行。
2)線(xiàn)形協(xié)調性評價(jià)標準。在公路線(xiàn)形連續性中,協(xié)調性也是重要的表現指標,其中將相鄰路段運行速度間的差值作為運行速度協(xié)調性評價(jià)指標,其標準如表2。
4 結語(yǔ)
綜上所述,在公路的線(xiàn)形設計中,平縱曲線(xiàn)半徑、加寬、停車(chē)視距、縱坡以及指標道路標志等因素都會(huì )對汽車(chē)的運行速度產(chǎn)生一定影響,為了使公路線(xiàn)形連續性指標得到優(yōu)化,通過(guò)對各項指標的科學(xué)分析和應用,能夠使公路線(xiàn)形質(zhì)量得到提高,使行車(chē)的舒適性和安全性進(jìn)一步提升,從而推動(dòng)設計方案在實(shí)踐中的應用。想要將線(xiàn)形聯(lián)系的問(wèn)題有效解決好,需要將運行速度連續性的問(wèn)題優(yōu)先解決,等同于將公路幾何要素之間的組合問(wèn)題解決好,給今后公路設計提供借鑒和參考。
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