【導(dǎo)讀】摘要道路設(shè)計(jì)一致性評(píng)價(jià)是一種用來(lái)保障道路安全性能的技術(shù)方法。設(shè)計(jì)一致性是指道路。幾何線形既不違背駕駛員的期望，又不超越駕駛員安全操作車輛能力極限的特性。附近出現(xiàn)不連貫的運(yùn)行車速，因此可以認(rèn)為連貫的運(yùn)行車速是設(shè)計(jì)一致性的產(chǎn)物。我國(guó)道路的實(shí)際情況,建立了我國(guó)雙車道公路設(shè)計(jì)一致性評(píng)價(jià)模型。發(fā)工具，由數(shù)據(jù)分析、車速斷面圖輸出以及設(shè)計(jì)一致性評(píng)價(jià)三個(gè)模塊構(gòu)成。損失，有利于保障我國(guó)的交通安全和提高國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

　　

【正文】 ～ 60 60～ 70 ③ 小半徑曲線的臨界半徑，高速公路取 600m，二三級(jí)公路取 500m。當(dāng)圓曲線半徑超過(guò) 500m 時(shí)，其運(yùn)行車速按相應(yīng)直線段考慮； ④ 連續(xù)小半徑曲線段的分析單元?jiǎng)澐?。?duì)于平曲線半徑小于 600m 的路段，可將位于表 9“路段半徑范圍”的相鄰曲線劃分為一個(gè)路段；若曲線組中的一條曲線不在此縱欄范圍，應(yīng)單獨(dú)劃分成一個(gè)路段單元 [17]。 表 9 連續(xù)小半徑曲線半徑范圍劃分依據(jù) 序號(hào) 路段半徑范圍（ m） 序號(hào) 路段半徑范圍（ m） 序號(hào) 路段半徑范圍（ m） 序號(hào) 路段半徑范圍（ m） 1 45～ 65 9 90～ 125 17 180～ 285 25 370～ 500 2 50～ 70 10 100～ 140 18 200～ 310 26 400～ 530 3 55～ 75 11 105～ 150 19 225～ 335 27 425～ 560 4 60～ 85 12 110～ 170 20 245～ 360 28 450～ 585 5 70～ 90 13 120～ 200 21 270～ 390 29 480～ 610 6 75～ 100 14 130～ 215 22 295～ 415 30 500～ 640 7 80～ 105 15 145～ 240 23 320～ 445 8 85～ 115 16 155～ 260 24 350～ 475 2）小半徑平曲線段的運(yùn)行速度計(jì)算 在縱坡 i較小（ 2%≤ i≤ 2%）路段上的實(shí)測(cè)證明，行車速度主要取決于平面線形。車輛從直線段駛?cè)肫角€半徑 R較小（ R≤ 500m）的曲線時(shí)，一般都要減速。 ① 路段單元為單獨(dú)一條平曲線時(shí) “半徑 —— 運(yùn)行車速”關(guān)系函數(shù)為 [17]： 22 小客車： 0. 29 385V 14 .4 37 R? （相關(guān)系數(shù) 2r =） （ 2） 貨車： 185V 2R? （相關(guān)系數(shù) 2r =） （ 3） ② 幾條連續(xù)小半徑曲線的 V85計(jì)算 當(dāng)滿足表 2半徑范圍要求的幾條小半徑曲線相連時(shí)，將這幾條小半徑曲線作為一個(gè)分 析單元，其中特征半徑值 R考慮相鄰曲線影響，采用下列方法確定 ： 圓曲線上的曲率為： ρ =1R （ 4） 式中：ρ —— 曲線的曲率； R—— 曲線半徑。 因?yàn)棣驯硎緢A曲線的彎曲程度，實(shí)際為圓曲線單位長(zhǎng)度上的角度變化值，這與我們 CCR的定義基本相似，因此可以近似的認(rèn)為 CCR 等于ρ，即利用公式（ 4）反算 CCR 值，也就是相似路段的特征曲率ρ，由ρ =1/R，即得到相似路段的特征半徑 R 值。再利用公式（ 2）（ 3）計(jì)算車速。 CCR= jciiji i iLL1L R 2 R????????? (5) 式中： CCR 為角度變化率，定義為相似特征路段上每單位長(zhǎng)度的角度變化之和； iL 為路段總長(zhǎng)度； ciL 為相似特征連續(xù)路段內(nèi)圓曲線 i的長(zhǎng)度（ m）； jL 為相鄰緩和曲線 j的長(zhǎng)度（ m）； i R 為圓曲線的半徑（ m）。 3）車輛進(jìn)入、駛出小半徑曲線段的 加減速度模型 當(dāng)車輛由直線段進(jìn)入小半徑曲線段時(shí) ,會(huì)有不同程度的減速行為。對(duì)于這種減速行為 ,當(dāng)前比較便捷的模擬手段是采用動(dòng)力學(xué)公式 ,代入恒定的減速度值 ,得到最終的運(yùn)行速度。同理 ,當(dāng)車輛由小半徑曲線段駛出進(jìn)入直線段時(shí) ,其速度相對(duì)于直線段的運(yùn)行速度較低 ,所以一般車輛會(huì)在一定距離內(nèi)采取加速行為 ,到達(dá)自己理想的行駛速度。該加減速過(guò)程與車輛行駛的初速度、直線段的長(zhǎng)度和汽車類型均有一定關(guān)系 ，根據(jù)對(duì)外業(yè)調(diào)查采集的車速數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，可近似得到加減速度值基本恒定 ,即為常加減速度值（如表 10） [19]。由此可計(jì)算 小半徑曲線進(jìn) 出口加減速度段的長(zhǎng)度 L,公式 [23]： 2221VVL ?? （ 6） 式中： A 表示常加減速度。 23 表 10 雙車道公路常加減速度值 進(jìn)入平曲線勻減速度值（ m/s） 駛出平曲線勻加速度值（ m/s） 小客車 d= 小客車 a= 貨車 d= 貨車 a= （ 3）第二條速度斷面圖 [16] 當(dāng)縱坡坡度大于 3%、坡長(zhǎng)大于 300m 時(shí)，坡度和坡長(zhǎng)會(huì)影響汽車的動(dòng)力特性，所以應(yīng)運(yùn)行速度 V85進(jìn)行修正?！?公路項(xiàng)目安全性評(píng)價(jià)指南》 (JTG/T B052021)已規(guī)定 我國(guó)高速公路特殊縱坡下對(duì)小客車運(yùn)行車速修正值（如表 11），但對(duì)雙車道公路目前還沒(méi)有提出修正值。所以本文利用美國(guó)雙車道公路微觀交通仿真模型 TWOPAS 中的坡度限制公式對(duì)車速進(jìn)行逐點(diǎn)修正。 表 11 高速公路特殊縱坡下小客車運(yùn)行車速的修正 縱坡坡度 速度調(diào)整值 上坡 坡度≤ 4% 降低 5Km/h/1000m 坡度＞ 4% 降低 8Km/h/1000m 下坡 坡度≤ 4% 增加 10Km/h/500m 至期望車速 坡度＞ 4% 增加 10Km/h/500m 至期望車速 1）利用 TWOPAS 坡度限制公式計(jì)算車速，公式： 01 1 ma (1 )mVa gGV? ? ? （ 7） 12a = 0m (1 )0 .9 0 mVa gGV?? （ 8） 1 0 1nV V at?? （ t為周期，取 1s） （ 9） 若 / e0VV? /＜ （ 10） 若 / e0VV? /＞ ? ＞ 0 則 n2V = 0V +（ +? /） t （ 11） 若 / e0VV? /＞ ? ＜ 0 則 n2V = 0V — （ 12） a= t0VVt? （ 13） 2t 0 0 t X V at? ? ? （ 14） 24 式中： g=：坡度 0V ：現(xiàn)在車速 Ve：期望車速 Vm、 ma ：車輛的性能參數(shù)，分別為車輛的最高車速和最大加速度（參考表 12[18]、 13[23]） 0X ：間隔時(shí) 間（ 1s）前的位置 tX ：間隔時(shí)間（ 1s）后的新位置 表 12 類型 東風(fēng) EQ— 140 型 載重車 桑塔納 SANTANA 最高車速（ km/h） 90 169 表 13 類型 最大加速度（ m/s2） 頭檔 高檔 小客車 ～ ～ 貨車 ～ ～ 2）計(jì)算過(guò)程（如圖 12）： 由圖 12 計(jì)算所得的參數(shù)填入表 14，計(jì)算所得的 Vt 和 Xt 作為下一秒預(yù)測(cè)的新速度和新位置，直到預(yù)測(cè)完整條道路，得到第二條速度斷面圖。 表 14 TWOPAS預(yù)測(cè)車速列表計(jì)算過(guò)程 時(shí)間 s 期望車速eV m/s 1s 前 坡度G % 基于車輛性能限制的加速度和速度 基于駕駛員行為限制的加速度和速度 實(shí)際加速度 a m/s2 1s后 速度0V m/s 位置0X m 加速度 1a 速度1nV m/s 加速度2a m/s2 速度n2V m/s 新速度tV 新位置tX 沒(méi)有司機(jī)限制11a 考慮司機(jī)限制12a 加速度1a m/s2 （ 4）設(shè)計(jì)一致性評(píng)價(jià) 道路線形連續(xù)性評(píng)價(jià)的兩個(gè)指標(biāo)： ① 相鄰幾何線形區(qū)段運(yùn)行車速的變化梯度 △ V85； ② 運(yùn)行車速與設(shè)計(jì)車速的偏差值 V85— Vd。從而得出線形連續(xù)性差的路段，即道路存在的安全隱 25 患的地方，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)參考表 15。 表 15 設(shè)計(jì)一致性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（小客車） 級(jí)別 標(biāo)準(zhǔn) I 標(biāo)準(zhǔn) II 好 △ V85＜ 10km/h V85— VD＜ 10km/h 一般 10km/h＜△ V85＜ 15km/h 10km/h＜ V85— VD＜ 15km/h 差 △ V85＞ 15km/h V85— VD＞ 15km/h 注釋：圖中的所有參數(shù)由公式 7～ 14 計(jì)算得到。 3． 3 軟件編制 雙車道公路設(shè)計(jì)一致性軟件的主要功能是利用運(yùn)行車速預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)道路各段的運(yùn)行車速，包括對(duì)進(jìn)入、離開(kāi)曲線的加減速度長(zhǎng)度的預(yù)測(cè)，以及利用 TWOPAS 預(yù)測(cè)坡度限制車速，圖 12 TWOPAS 預(yù)測(cè)流程圖 是 是 否 否 是 否 是 基于車輛性能限制的速度 Vn1 a12≤ 0 a1=a12 a1=a11 a1 Vn1 基于駕駛員行為的速度 Vn2 /Ve— V0/≤公式 10 Ve— V0＞ 0 公式 11 公式 12 否 Vn2 Vn1≤ Vn2 Vt=Vn1 Vt=Vn2 Vt Xt a 26 即考慮坡度對(duì)車速的影響進(jìn)行逐點(diǎn)修正，考慮其他因素用影響系數(shù) k值修正，最后通過(guò)車速評(píng)價(jià)指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)道路的安全性能。軟件以 Visual C++為開(kāi)發(fā)工具，由數(shù)據(jù)分析、車速斷面圖輸出以及設(shè)計(jì)一致性評(píng)價(jià)三個(gè) 模塊構(gòu)成。 數(shù)據(jù)分析模塊，通過(guò)編輯器輸入道路線形數(shù)據(jù)包括平面和縱斷面界面如圖 1 14， 對(duì)所選車輛和公路等級(jí)的參數(shù)設(shè)置界面如圖 15。 根據(jù)路段劃分原則分析道路線形，選擇相應(yīng)的模型預(yù)測(cè)車速，并進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和計(jì)算，以便對(duì)道路運(yùn)行車速進(jìn)行系統(tǒng)分析。車速斷面圖輸出模塊，是在數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上將其計(jì)算結(jié)果用圖形表示出來(lái)，形成車速沿道路變化的軌跡線，達(dá)到直觀的效果。 設(shè)計(jì)一致性評(píng)價(jià)模塊，是對(duì)以上得出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，提取車速安全指標(biāo)，即上述兩個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo) △ V85和 V85— Vd，分析道路線形的連續(xù)性。 圖 13 平面 輸入界面 圖 14 縱斷面輸入界面 圖 15 車輛和道路參數(shù)設(shè)置界面 27 3． 4 實(shí)例分析 3． 4． 1 試驗(yàn)路段概況及設(shè)計(jì)資料 平原和微丘地形對(duì)公路線形的影響不大，一般能爭(zhēng)取到較高的平縱線形指標(biāo)，對(duì)行駛速度限制不嚴(yán)，主要受汽車的動(dòng)力性影響，能以較高速度行駛。山嶺重丘區(qū)地形復(fù)雜，對(duì)公路線形影響較大，同時(shí)又因高差較大，也受汽車動(dòng)力性的限制。為使線形連續(xù)大坡升降，使得路線線形指標(biāo)相差較大，行駛速度忽高忽低，行車安全性差。因此，本文選取山嶺重丘的二級(jí)公路作為典 型試驗(yàn)路段，可以較好的利用 TWOPAS 坡度預(yù)測(cè)公式對(duì)只考慮平面曲線半徑影響下預(yù)測(cè)的車速進(jìn)行修正。 該試驗(yàn)路段為某省位于山區(qū)二級(jí)公路的 K38+～ K41+ 段，全長(zhǎng) 。公路所經(jīng)地段為山嶺區(qū)，設(shè)計(jì)速度為 40Km/h，雙向雙車道，路基寬度 ，行車道寬 。路段縱斷面設(shè)計(jì)資料見(jiàn)表 16，平面設(shè)計(jì)資料見(jiàn)表 17[24]。本文所選實(shí)驗(yàn)車輛為 桑塔納SANTANA，其性能參數(shù)最高車速為 169Km/h，最大加速度取高檔 ，期望車速取 80Km/h。 表 16 縱斷面設(shè)計(jì)資料 變坡點(diǎn)樁號(hào) 縱坡（ %） 坡長(zhǎng)（ m） R（ m） T（ m） ZS SZ K38+ 起點(diǎn) K39+ 凸 6000 K39+ K39+ K39+ 凹 15000 K39+ K39+ K39+ 凹 25000 K39+ K39+ K40+ 凸 32021 K40+ K40+ K40+ 凹 12021 K40+ K40+ K40+ 凸 16000 K40+ K41+ K41+ 凹 10000 K41+ K41+ K41+ 凸 3400 K41+ K41+ K41+ 終點(diǎn) 28 表 17 平面設(shè)計(jì)資料 交點(diǎn)號(hào) 偏向 R（ m） Ls（ m） ZH HY（ ZY） YH（ YZ） HZ 0 起點(diǎn) K38+ 1 Y K39+ K39+ K39+ K39+ 2 Y K39+ K39+ K39+ K39+ 3 Z K39+ K39+ K39+ 4 Z K39+ K39+ K39+ 5 Z K39+ K39+ K39+ K39+ 6 Z K39+ K40+ 7 Y K40+ K40+ K40+ K40+ 8 Z K41+ K41+ K41+ K41+ 9 Y K41+ K41+ 終點(diǎn) K41+ 3． 4． 2 評(píng)價(jià)結(jié)果分析 將上述平縱面的設(shè)計(jì)資料輸入軟件，輸出的速度斷面圖如圖 1618，具