公路線形是車輛運(yùn)行的直接載體，一旦確定，無(wú)論優(yōu)劣，都很難改變，高速公路尤其如此。這就要求公路設(shè)計(jì)者應(yīng)特別重視線形設(shè)計(jì)質(zhì)量，任何一個(gè)不安全的指標(biāo)、一個(gè)不良的組合設(shè)計(jì)都可能形成交通安全隱患，設(shè)計(jì)者必須認(rèn)識(shí)到所繪制的每條線不僅是幾何線，還是經(jīng)濟(jì)線、能源線、環(huán)境線，更是生命線。
     以往，我們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到長(zhǎng)直線接小半徑等不利線形組合是車輛運(yùn)行安全的隱患，但受設(shè)計(jì)車速體系制約，該問題一直無(wú)法定量化。運(yùn)行車速理論提供了解釋和解決該類問題的方法。有關(guān)研究顯示，大量的公路交通事故是由相鄰路段較大的運(yùn)行車速差導(dǎo)致，當(dāng)相鄰路段運(yùn)行車速差超過某一限值時(shí)，路段存在運(yùn)行安全隱患，而運(yùn)行車速理論的核心就是通過改善相鄰路段指標(biāo)組合，降低容許運(yùn)行車速差，從而消除安全隱患。
     運(yùn)行速度作為公路安全設(shè)計(jì)的主要指標(biāo)，將指導(dǎo)我國(guó)公路設(shè)計(jì)工作更加關(guān)注“以人為本，注重安全”等新理念，以期在設(shè)計(jì)階段就消除隱含的一些安全隱患，體現(xiàn)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、考慮駕駛行為。所以根據(jù)基本的平、縱、橫設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，進(jìn)行運(yùn)行速度測(cè)算分析；以分析結(jié)果指導(dǎo)路線設(shè)計(jì)與優(yōu)化，將逐漸成為我國(guó)公路設(shè)計(jì)工作（流程）中不可或缺的重要一環(huán)。
 
01運(yùn)行速度的定義及路段劃分
     運(yùn)行車速是在單元路段上車輛的實(shí)際行駛速度。因不同車輛在行駛過程中可能采用不同車速，通常按統(tǒng)計(jì)學(xué)中測(cè)定的從高速到低速排列第85個(gè)百分點(diǎn)對(duì)應(yīng)的車輛行駛速度作為運(yùn)行車速。有別于設(shè)計(jì)車速的人為規(guī)定，運(yùn)行車速是一個(gè)統(tǒng)計(jì)學(xué)指標(biāo)，是單元路段車輛實(shí)際行駛速度。因此，運(yùn)行速度的定義：是指在特定路段（無(wú)橫向干擾等）上，在干凈、潮濕條件下，在自由流的情況下，85%的駕駛員行車不會(huì)超過的行駛速度，簡(jiǎn)稱V85。
     運(yùn)行車速計(jì)算之前，首先要對(duì)路線進(jìn)行單元路段劃分，通過《公路項(xiàng)目安全性評(píng)價(jià)指南》中的預(yù)測(cè)模型公式計(jì)算出單元路段特征點(diǎn)的運(yùn)行速度（v85），然后根據(jù)各單元路段特征點(diǎn)的運(yùn)行速度之差（△v85）進(jìn)行評(píng)價(jià)，最后按評(píng)價(jià)結(jié)果指導(dǎo)路線線形最優(yōu)設(shè)計(jì)。
     路線單元路段通常劃分為直線段、縱坡段、小半徑組合段、彎坡組合段、短直線段等路段類型。
     直線段是指路線縱坡小于3%的直線段或曲線半徑大于1000m且縱坡小于3%的曲線段。
     小半徑組合段是指曲線半徑小于等于1000m且縱坡小于3%的曲線段。
縱坡段是指路線縱坡大于等于3%的直線段或曲線半徑大于1000m且縱坡大于等于3%的曲線段。
     彎坡組合段是指路線曲線半徑小于等于1000m且縱坡大于等于3%的曲線段。
      短直線段是指曲線半徑小于等于1000m的兩曲線之間直線長(zhǎng)度小于200m的路段。
 
02運(yùn)行速度的測(cè)算
     在任選一個(gè)方向進(jìn)行第一次的運(yùn)行速度v85測(cè)算時(shí)，首先要推算與設(shè)計(jì)路段銜接的相鄰路段達(dá)到該路段時(shí)的實(shí)際速度，作為本路段的初始運(yùn)行速度v0，然后根據(jù)所劃分的路段類型，按照相應(yīng)的速度測(cè)算模型進(jìn)行運(yùn)行速度v85的測(cè)算。
如果劃分路段位于路線的起、終點(diǎn)，初始運(yùn)行速度v0如何確定？一般可通過調(diào)查點(diǎn)的現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)或按01表查取各種設(shè)計(jì)速度對(duì)應(yīng)的小客車和大型貨車的運(yùn)行速度，作為該路段的初始運(yùn)行速度v0。
表01 設(shè)計(jì)速度與運(yùn)行速度v0間的對(duì)應(yīng)關(guān)系表

設(shè)計(jì)速度（km/h）		60	80	100	120
初始運(yùn)行速度v0	小客車	80	95	110	120
	大貨車	55	65	75	75

2.1直線段運(yùn)行速度的測(cè)算
     《公路項(xiàng)目安全性評(píng)價(jià)指南》中直線段運(yùn)行速度的測(cè)算是采用勻加速穩(wěn)定運(yùn)行模型，其公式為：vs=，式中：
vs——直線段終點(diǎn)處的運(yùn)行速度（m/s）；
v0——直線段起點(diǎn)處的初始運(yùn)行速度（m/s）；
a0——直線段起點(diǎn)處的初始運(yùn)行速度（m/s2）；
S——直線段長(zhǎng)度（m）。
      小客車和大型貨車在直線段上都有一個(gè)期望運(yùn)行速度ve，當(dāng)初始運(yùn)行速度v0小于期望運(yùn)行速度ve時(shí)為變加速過程，直至達(dá)到期望運(yùn)行速度的為勻速行駛。當(dāng)利用上面公式，計(jì)算直線段終點(diǎn)處的運(yùn)行速度vs大于期望運(yùn)行速度ve時(shí)，應(yīng)把期望運(yùn)行速度ve代入上面公式，反算出S，算出實(shí)際的變加速長(zhǎng)度，根據(jù)起點(diǎn)樁號(hào)推出變加速樁號(hào)段落范圍和勻速行駛樁號(hào)段落范圍。
表02 直線段期望運(yùn)行速度和推薦加速度值

車   型	小客車	大貨車
期望運(yùn)行速度ve（km/h）	120	75
推薦加速度值a0（m/s2）	0.15～0.50	0.20～0.25

 
2.2小半徑組合段運(yùn)行速度的測(cè)算
     《公路項(xiàng)目安全性評(píng)價(jià)指南》中小半徑組合段運(yùn)行速度的測(cè)算是采用平曲線速度預(yù)測(cè)模型，分進(jìn)入曲線前線形為直線、進(jìn)入曲線前線形為曲線、駛出曲線后接直線線形、駛出曲線后接曲線四種情形，利用03表相應(yīng)的公式，計(jì)算出曲線中部速度和曲線出口處的速度。
表03 平曲線上的速度預(yù)測(cè)模型

曲線連接形式		平曲線模型
入口直線-曲線	小客車	vmiddle=-24.212+0.834vin+5.729lnRnow
	大貨車	vmiddle=-9.432+0.963vin+1.522lnRnow
入口曲線-曲線	小客車	vmiddle=1.277+0.924vin+6.19lnRnow-5.959lnRback
	大貨車	vmiddle=-24.472+0.990vin+3.629lnRnow
出口曲線-直線	小客車	vout=11.946+0.908vmiddle
	大貨車	vout=5.217+0.926vmiddle
出口曲線-曲線	小客車	vout=-11.299+0.936vmiddle-2.0601lnRnow+5.203lnRfront
	大貨車	vout=5.899+0.925vmiddle-1.005lnRnow+0.329lnRfront

表中：
vin ——曲線入口速度（km/h）；
vmiddle ——曲線中部速度（km/h）；
vout ——曲線出口速度（km/h）；
Rnow——曲線半徑（m）；
Rback——前接曲線半徑（m）；
Rfron——后續(xù)曲線半徑（m）；
2.3縱坡段運(yùn)行速度的測(cè)算
     《公路項(xiàng)目安全性評(píng)價(jià)指南》中縱坡段運(yùn)行速度的測(cè)算是功率重量比P標(biāo)定模型和圖表修正法，根據(jù)前一段測(cè)算的運(yùn)行速度加上縱坡段長(zhǎng)度乘以04表對(duì)應(yīng)的單位修正數(shù)，即可測(cè)算出縱坡段終點(diǎn)處的運(yùn)行速度。
表04 縱坡下各車型運(yùn)行速度的修正

縱坡坡度		速度調(diào)整值
		小客車	大貨車
上坡	3%≤坡度≤4％	降低5km/h/1000m	按圖01所示速度折減量與坡長(zhǎng)的關(guān)系曲線進(jìn)行調(diào)整
	坡度＞4％	降低8km/h/1000m
下坡	3%≤坡度≤4％	增加10km/h/500m	增加10km/h/500m
	坡度＞4％	增加10km/h/500m	增加15km/h/500m

 
2.4彎坡組合段運(yùn)行速度的測(cè)算
     《公路項(xiàng)目安全性評(píng)價(jià)指南》中彎坡組合段運(yùn)行速度的測(cè)算是采用兩階段彎坡模型和線形組合彎坡模型，也分進(jìn)入彎坡組合段前線形為直線、進(jìn)入彎坡組合段前線形為曲線、駛出彎坡組合段后接直線線形、駛出彎坡組合段后接曲線四種情形，利用05表相應(yīng)的公式，計(jì)算出彎坡組合段中部速度和彎坡組合段出口處的速度。
表05 彎坡組合線形下的運(yùn)行速度預(yù)測(cè)模型

曲線連接形式		彎坡組合運(yùn)行速度預(yù)測(cè)值
入口直線-曲線	小客車	vmiddle=-31.669+0.574vin+11.714lnRnow+0.176inowl
	大貨車	vmiddle=1.782+0.859vin-0.51inowl+1.196lnRnow
入口曲線-曲線	小客車	vmiddle=0.750+0.802vin+2.717lnRnow-0.281inowl
	大貨車	vmiddle=-1.798+0.248lnRnow+0.977vin-0.133inowl+0.23lnRback
出口曲線-縱坡	小客車	Car:vout=27.294+0.720vmiddle-1.444inow2
	大貨車	Truck:vout=13.490+0.797vmiddle-0.697inow2
出口曲線-曲線	小客車	Car:vout =1.819+0.839vmiddle+1.427lnRnow+0.782lnRfront-0.48inow2
	大貨車	Truck:vout=26.837+0.109lnRfront-3.039lnRnow-0.594inow2+0.830 middle

注：①表中R∈[120，1000]U[2%，6%]；
 ②vin、vmiddle、vout—分別為駛?cè)肭€的速度、曲中或變坡點(diǎn)前的速度、駛出曲線的速度；
 ③Rback、Rnow，Rfront—分別為駛?cè)肭€前的半徑、所在曲線的半徑、前曲線的半徑；
 ④inowl、inow2—分別為曲線前后兩段的不同坡度。
 
2.5短直線段運(yùn)行速度的測(cè)算
       短直線段運(yùn)行速度的測(cè)算按直線段運(yùn)行速度的測(cè)算方法進(jìn)行測(cè)算。
 
03運(yùn)行速度的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)
評(píng)價(jià)指標(biāo)是采用相鄰路段運(yùn)行速度的差值△v85。
∣△v85∣<10km/h：運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性好。
∣△v85∣為10～20km/h：運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性較好。條件允許時(shí)盡量調(diào)整相鄰路段技術(shù)指標(biāo)，使運(yùn)行速度的差值小于或等于10km/h。
∣△v85∣>20km/h：運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性不良。相鄰路段應(yīng)重新調(diào)整平、縱面設(shè)計(jì)。
 
04運(yùn)行速度的安全性檢驗(yàn)
     同一路段設(shè)計(jì)計(jì)速度與運(yùn)行速度的差值大于20km/h時(shí)，應(yīng)對(duì)該路段進(jìn)行安全性檢驗(yàn)，如平曲線半徑、緩和曲線長(zhǎng)度、最小直線長(zhǎng)度、停車視距等的檢驗(yàn)，合理運(yùn)用v85計(jì)算值調(diào)整相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)，或增加爬坡車道、緊急停車帶、緊急避險(xiǎn)車道等必要的措施，從而達(dá)到安全行車的目的。
     對(duì)于線形確實(shí)難以調(diào)整的特殊困難路段（如老路改造，若調(diào)整線形將導(dǎo)致大量廢棄工程時(shí)），則應(yīng)采取以下安全性措施：
1）改善視距，增加線形誘導(dǎo)標(biāo)志，使駕駛?cè)酥鲃?dòng)提前減速；
2）增設(shè)限速標(biāo)志，設(shè)置減速振蕩線，迫使駕駛?cè)吮粍?dòng)減速；
3）加大曲線超高，降低以較高速度行駛車輛的風(fēng)險(xiǎn)。
 
05結(jié)束語(yǔ)
     運(yùn)行車速理論具有充分顧及交通安全的人性化特點(diǎn)、保證線形與實(shí)際運(yùn)行車速緊密協(xié)調(diào)的優(yōu)勢(shì)，是我國(guó)公路設(shè)計(jì)理論和體系的發(fā)展方向，因此，按設(shè)計(jì)車速理論進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)開展運(yùn)行車速安全性檢驗(yàn)工作，從而提高路線線形設(shè)計(jì)質(zhì)量。