西部地区公路速度限制标准与控制技术研究.pdf

ACHIEVEMENTS OF WESTERN CHINA 西部成果W esternChinaC om m unicati ons Science( 2) 针对高速公路和具有干线功能的一、 二级公路及其限速要求, 确定各种速度控制技术的设置条件及方法;( 3) 建立我国公路速度限制与速度控制技术指南;( 4) 通过示范工程的实施使本项目的成果更具有实用性 本项目的研究将使我国高速公路和具有干线功能的一、 二级公路的限速值的确定与速度控制措施的设置更具科学性、 经济性、 合理性, 实施的效果更为有效2? 项目所取得的研究成果项目组在我国西部地区开展了广泛的调查研究和数据采集工作, 包括重庆、 云南等 9 个省( 自治区、 直辖市) 共计2 000余公里样本公路, 调研范围与基础数据容量均超过了项目的合同要求本项目取得了如下的研究成果: ( 1) 研究了国内外公路速度指标的定义、 应用经验等宏观数据, 进行了公路限速的概念性和结构性研究, 着重分析了我国公路限速的本质与精髓,构建了限速的理论基础图 1? 速度指标之间的逻辑关系示意图本研究根据实际需要采用了设计速度、 运行速度、 期望车速、 限制速度、 85%速度、 限速区过渡段 等不同速度概念。

这些速度指标在公路设计、 建造与运营管理的实践中出现的顺序、 层次及其互动关系是不同的,如图 1 所示设计速度是确定道路几何线形的基本要素, 它直接影响限制速度、 运行速度和驾驶员的期望速度选择限制速度是具有法律效应的值,与运行速度之间存在一定的互动关系运行速度常以统计指标表征, 如百分位值、 均值和标准差等,它直接影响车辆的行驶速度期望速度是个体驾驶员的主观意愿, 与道路交通条件紧密相关, 它直接影响车辆的运行速度和行驶速度 在所有的互动关系中, 设计车速、 运行车速与限制速度的相互关系是设计合理限速值的前提与根据 2) 以样本公路的调研数据为基础提出了高速公路和具有干线功能的一、 二级公路的限速与设计速度、 限速与运行速度的关系的定性描述本研究采用 M etrocount5600 采集不同检测断面的速度数据, 基于 M etrocount5600 的 ARX 分车型系统和公路工程技术标准( JTG B01- 2003) 两种划分方法, 选取轴距3 ?8 m作为划分标准, 将车型归并为两类, 将轴距 ∃ 3 ?8 m的车辆归为小车, 将轴距> 3?8 m 的车辆归为大车图 2? 高速公路小车限制速度与运行速度关系图从图 2 中可以看出, 限速值为60 km/h时, 高速公路所有检测断面的小车 85%位车速均高于限速值, 最高超速幅度为49 ?3 km/h; 限速值为80 km/h16? ? ?西部交通科技We ste rn China Communi ca ti ons Sc i ence 限速值为100 km /h时, 92% 的断面小车 85%位车速高于限速值, 最高超速幅度为44 ?86 km /h; 限速值为120 km/h时, 所有断面小车 85%位车速高于限 速值, 最高 超速幅度为23 ?49 km/h。

这是高速公路道路条件与小车动力性能都处于优势而产生的结果, 使限速值失去了其应有的作用图3? 高速公路大车限制速度与运行速度关系图从图 3中可以看出, 限速值为50 km/h时, 所有高速公路检测断面的大车 85%位车速均高于限速 值, 最高超速幅度为36 ?44 km/h; 限速值为60 km /h时, 80%的断面大车 85%位车速高于限速值, 最高超速幅度为17 km/h; 限速值为80 km/h时, 80%的断面大车 85%位车速高于限速值, 最高超速幅度为24 ?72 km/h; 限速值为90 km/h时, 所有断面大车85%位车速接近湖或小于限速值; 当限速值为 100 km/h时, 71%的断面大车85%位车速高于限速值, 最高超速幅度为9 ?8 km /h几乎所有的大车85%位车速均高于相应的限速值, 随着限速值的升高, 85%位车速超过限速值的比例和超速幅度下降与小车相比, 大车超速幅度较低具有干线功能的一、 二级公路在限制值为 40 km/h及60 km /h的断面, 小车运行速度远高于限制速度, 因此应综合考虑其他相关因素, 来设定此类道路的合理限速小车限制速度在80 km /h以及100 km/h的条件下, 77%断面的运行速度高于限制速度, 而在不同的断面, 运行速度的变化起伏较大,其中超速幅度最高为40 ?5 km/h。

图 4? 具有干线功能的一、 二级公路小车限制速度与运行速度关系图对于行驶在具有干线功能的一、 二级公路上的小车, 随着限制速度的增加, 运行速度也在增加, 运 行速度仍高于限制速度图 5? 具有干线功能的一、 二级公路大车限制速度与运行速度关系图当大车的限制速度为40 km /h时, 运行速度均 高于限制速度; 当限制速度为60 km /h时, 83%的车辆运行速度高于限制速度; 而限制速度为80 km/h 时, 只有34%的车辆运行速度高于限制速度 随着限制速度的增加, 大车的运行速度高于限制速度, 而运行速度会随着限速的增加而逐渐低于 相应的限制速度 ( 3) 研究了样本公路限速对道路交通安全、 交通运行效率及执法成本等的影响, 提出了限速对交 通安全的影响模型、 限速对运行效率的影响模型、 限速对执法成本的影响的定性分析等 % 高速公路小车的限速与安全模型Crashy= Expo * EXP ( - 18 ?032+ 2 ?735LnCsl + 280 ?495Inverser )(1)2011年第1期 总第42期17? ? ?Inverser ∋ ∋∋ 平曲线曲率; Tsl∋ ∋∋ 大车限速, km /h;Csl∋ ∋∋ 小车限速, km /h。

限速对运行效率的影响模型以车辆行程延误模型来表征: Delay= Ei( Qi( ( L /V85- L /Vdesign)( 3)式中: Ei∋∋∋ 平均载运系数, v /day; 其中 i= 1 时为大车平均载运系数, i = 2 时为小车平均载运 系数;Qi∋∋ ∋ 交通量, v /day, 其中 i= 1 时 为大车交通量, i = 2 时为小车交通量; L∋∋ ∋ 高速公路长度, km;V85∋∋ ∋ 运行车速, km/h; Vdesign∋∋ ∋ 设计车速, km/h 4) 建立了以安全服务水平、 舒适性、 实用性等 为约束条件, 以运行效率、 运营经济等为目标函数的公路限速综合决策模型 根据多目标优化模型的分析, 分别构建关于小车和大车的限制速度综合决策模型, 如式 4 和 5 所 示其中目标函数为运行效率的时间费用函数和油耗费用函数之和, 其值越小越好约束条件从制 定限速的舒适性、 安全性和实用性三方面考虑 小车的公路限速综合决策模型:Min=G 365( 8EQcarL 111 ?099Ln( VPSL_car) - 389 ?107-L VDesign+ ( 0 ?001V2 PSL_car- 0 ?252VPSL _car+ 22 ?497)L 100 PgQcarSTVPSL_car∃ 120Expo * EXP [ - 18 ?032+ 2 ?735Ln( VPSL _car) + 280 ?495Inverse] ∃ CcriticalCcritical∃ L * EXP ( 0 ?332- 1 ?501( 10-3Hourflow+ 1 ?040( 10- 5Horuflow2- 4 ?220( 10- 9Hourflow3)(4)式中: Vps l _car∋∋ ∋ 小车限制速度, km /h; VDesign∋∋ ∋ 路段设计速度, km /h;G∋∋ ∋ 人均国内生产总值,元 /人 /年; Ecar∋∋ ∋ 小车平均载运系数, 人 /车;Qcar∋∋ ∋ 小车平均日交通量, 辆 /日; L∋∋ ∋ 路段长度, km ;Pg∋∋ ∋ 汽油的市场价格, 元 /升;EXPO∋∋ ∋ 交通风险暴露指数, 即 L 和 Hourflow 乘积;Inverser ∋∋ ∋ 平曲线曲率, 1 /m; Ccritical∋∋ ∋ 可接受的事故率, 事故数 /年;Hourflow∋∋ ∋ 小车和大车单向的平均小时绝对交通量之和, veh /h。

VDesign∋∋ ∋ 路段设计速度, km /h; G∋∋ ∋ 人均国内生产总值, 元 /人 / 年; Etruck∋∋ ∋ 大车平均载运系数, 人 /车; Qtruck∋∋ ∋ 大车平均日交通量, 辆 /日; L∋∋ ∋ 路段长度, km ; Pg∋∋ ∋ 汽油的市场价格,元 /升; EXPO∋∋ ∋ 交通风险暴露指数, 即 L 和Hourflow 的乘积; Grade∋∋∋ 纵坡坡度; Ccritical∋∋∋ 可接受的事故率, 事故数 / 年;Hourflow∋∋∋ 小车和大车单向的平均小 时绝对交通量之和, veh /h 模型适应性说明: 大、 小车限制速度综合决策 模型不适用于高速和一级公路隧道、 桥区、 收费站 及事故多发段等一些特殊路段表 1? 高速公路及具有干线功能的一级公路一般路段最高限速值推荐值表设计速度 (km /h)最高限速推荐 值(km/h) 小车大车适用条件120120100平曲线和竖曲线设计指标> 120 km/h对应的一般值;其他平纵横指标至少应满足120 km /h对应的最小值或极限要求10012090或 100 平曲线和竖曲线设计指标> 120 km/h对应的一般值,其他平纵横指标至少应满足120 km /h对应的最小值或极限要求。

11090或 100平曲线和竖曲线设计指标介于100km/h设计速度对应的一般值和120 km / h设计速度对应的一般值之间, 其他平纵横指标满足 100 km /h的设计速度对应的一般值10080或90平纵横设计指标均满足100 km /h设计速度要求, 并平曲线半径和竖曲线半径介于设计速度对应的极限值与一般值之间8010080平曲线和竖曲线设计指标> 100 km/h对应的一般值,其他平纵横指标至少应满足100 km /h对应的最小值或极限要求9080平曲线和竖曲线设计指标介于80 km /h设计速度对应的一般值和100 km/h设计速度对应的一般值之间,其他平纵横指标满足 80 km/h的设计速度对应的一般值8080平纵横设计指标均满足80 km/h设计速度要求,并平曲线半径和竖曲线半径介于设计速度对应的极限值与一般值之间608060平曲线和竖曲线设计指标> 80km /h对应的一般值,其他平纵横指标至少应满足80 km/h对应的最小值或极限要求7060平曲线和竖曲线设计指标介于60 km/h设计速度对应的一般值和80 km/h设计速度对应的一般值之间, 其他平纵横指标满足 60 km/h的设计速度对应的一般值。

6050或60平纵横设计指标均满足60 km/h设计速度要求,并平曲线半径和竖曲线半径介于设计速度对应的极限值与一般值之间注: 上述推荐值皆适用于路面技术指标合格、 视野开阔、 视距充分、 安全设施完善条件下表 2? 具有干线功能的二级公路一般路段最高限速值推荐值表设计速度 (km /h)最高限速推 荐值(km /h)适用条件80小车 80或 90大车 70或 80小车 70或 80大车 60或 70平曲线半径 R)400m;竖曲线半径( 凸曲线半径R )4 500 m;凹曲线半径 R )3000 m);停车视距> 110m, 超车视距)550m; 最大纵坡坡度 110m, 超车视距)550m; 最大纵坡坡度 75 m;超车视距)450 m;最大纵坡坡度 8080< 80(1)小车相邻一般路段限速 大车80 小车80大车60 或 70 小车80 大车60 具有干线功能的二级公路小车80 大车60注( 1) :适用于已通车运营的按设计速度 60 。