【導讀】摘要道路設計一致性評價是一種用來保障道路安全性能的技術方法。設計一致性是指道路。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。附近出現不連貫的運行車速，因此可以認為連貫的運行車速是設計一致性的產物。我國道路的實際情況,建立了我國雙車道公路設計一致性評價模型。發(fā)工具，由數據分析、車速斷面圖輸出以及設計一致性評價三個模塊構成。損失，有利于保障我國的交通安全和提高國民經濟的發(fā)展。

　　

【正文】 ～ 60 60～ 70 ③ 小半徑曲線的臨界半徑，高速公路取 600m，二三級公路取 500m。當圓曲線半徑超過 500m 時，其運行車速按相應直線段考慮； ④ 連續(xù)小半徑曲線段的分析單元劃分。對于平曲線半徑小于 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路段；若曲線組中的一條曲線不在此縱欄范圍，應單獨劃分成一個路段單元 [17]。 表 9 連續(xù)小半徑曲線半徑范圍劃分依據 序號 路段半徑范圍（ m） 序號 路段半徑范圍（ m） 序號 路段半徑范圍（ m） 序號 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行速度計算 在縱坡 i較?。?2%≤ i≤ 2%）路段上的實測證明，行車速度主要取決于平面線形。車輛從直線段駛入平曲線半徑 R較?。?R≤ 500m）的曲線時，一般都要減速。 ① 路段單元為單獨一條平曲線時 “半徑 —— 運行車速”關系函數為 [17]： 22 小客車： 0. 29 385V 14 .4 37 R? （相關系數 2r =） （ 2） 貨車： 185V 2R? （相關系數 2r =） （ 3） ② 幾條連續(xù)小半徑曲線的 V85計算 當滿足表 2半徑范圍要求的幾條小半徑曲線相連時，將這幾條小半徑曲線作為一個分 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。 因為ρ表示圓曲線的彎曲程度，實際為圓曲線單位長度上的角度變化值，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度的角度變化之和； iL 為路段總長度； ciL 為相似特征連續(xù)路段內圓曲線 i的長度（ m）； jL 為相鄰緩和曲線 j的長度（ m）； i R 為圓曲線的半徑（ m）。 3）車輛進入、駛出小半徑曲線段的 加減速度模型 當車輛由直線段進入小半徑曲線段時 ,會有不同程度的減速行為。對于這種減速行為 ,當前比較便捷的模擬手段是采用動力學公式 ,代入恒定的減速度值 ,得到最終的運行速度。同理 ,當車輛由小半徑曲線段駛出進入直線段時 ,其速度相對于直線段的運行速度較低 ,所以一般車輛會在一定距離內采取加速行為 ,到達自己理想的行駛速度。該加減速過程與車輛行駛的初速度、直線段的長度和汽車類型均有一定關系 ，根據對外業(yè)調查采集的車速數據進行綜合分析，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]。由此可計算 小半徑曲線進 出口加減速度段的長度 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] 當縱坡坡度大于 3%、坡長大于 300m 時，坡度和坡長會影響汽車的動力特性，所以應運行速度 V85進行修正?！?公路項目安全性評價指南》 (JTG/T B052021)已規(guī)定 我國高速公路特殊縱坡下對小客車運行車速修正值（如表 11），但對雙車道公路目前還沒有提出修正值。所以本文利用美國雙車道公路微觀交通仿真模型 TWOPAS 中的坡度限制公式對車速進行逐點修正。 表 11 高速公路特殊縱坡下小客車運行車速的修正 縱坡坡度 速度調整值 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 ：現在車速 Ve：期望車速 Vm、 ma ：車輛的性能參數，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 間（ 1s）前的位置 tX ：間隔時間（ 1s）后的新位置 表 12 類型 東風 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）計算過程（如圖 12）： 由圖 12 計算所得的參數填入表 14，計算所得的 Vt 和 Xt 作為下一秒預測的新速度和新位置，直到預測完整條道路，得到第二條速度斷面圖。 表 14 TWOPAS預測車速列表計算過程 時間 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 沒有司機限制11a 考慮司機限制12a 加速度1a m/s2 （ 4）設計一致性評價 道路線形連續(xù)性評價的兩個指標： ① 相鄰幾何線形區(qū)段運行車速的變化梯度 △ V85； ② 運行車速與設計車速的偏差值 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，評價標準參考表 15。 表 15 設計一致性評價標準（小客車） 級別 標準 I 標準 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：圖中的所有參數由公式 7～ 14 計算得到。 3． 3 軟件編制 雙車道公路設計一致性軟件的主要功能是利用運行車速預測模型預測道路各段的運行車速，包括對進入、離開曲線的加減速度長度的預測，以及利用 TWOPAS 預測坡度限制車速，圖 12 TWOPAS 預測流程圖 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 即考慮坡度對車速的影響進行逐點修正，考慮其他因素用影響系數 k值修正，最后通過車速評價指標來評價道路的安全性能。軟件以 Visual C++為開發(fā)工具，由數據分析、車速斷面圖輸出以及設計一致性評價三個 模塊構成。 數據分析模塊，通過編輯器輸入道路線形數據包括平面和縱斷面界面如圖 1 14， 對所選車輛和公路等級的參數設置界面如圖 15。 根據路段劃分原則分析道路線形，選擇相應的模型預測車速，并進行數據整理和計算，以便對道路運行車速進行系統(tǒng)分析。車速斷面圖輸出模塊，是在數據分析的基礎上將其計算結果用圖形表示出來，形成車速沿道路變化的軌跡線，達到直觀的效果。 設計一致性評價模塊，是對以上得出實驗數據進行分析評價，提取車速安全指標，即上述兩個評價指標 △ 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 車輛和道路參數設置界面 27 3． 4 實例分析 3． 4． 1 試驗路段概況及設計資料 平原和微丘地形對公路線形的影響不大，一般能爭取到較高的平縱線形指標，對行駛速度限制不嚴，主要受汽車的動力性影響，能以較高速度行駛。山嶺重丘區(qū)地形復雜，對公路線形影響較大，同時又因高差較大，也受汽車動力性的限制。為使線形連續(xù)大坡升降，使得路線線形指標相差較大，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公路作為典 型試驗路段，可以較好的利用 TWOPAS 坡度預測公式對只考慮平面曲線半徑影響下預測的車速進行修正。 該試驗路段為某省位于山區(qū)二級公路的 K38+～ K41+ 段，全長 。公路所經地段為山嶺區(qū)，設計速度為 40Km/h，雙向雙車道，路基寬度 ，行車道寬 。路段縱斷面設計資料見表 16，平面設計資料見表 17[24]。本文所選實驗車輛為 桑塔納SANTANA，其性能參數最高車速為 169Km/h，最大加速度取高檔 ，期望車速取 80Km/h。 表 16 縱斷面設計資料 變坡點樁號 縱坡（ %） 坡長（ m） R（ m） T（ m） ZS SZ K38+ 起點 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 28 表 17 平面設計資料 交點號 偏向 R（ m） Ls（ m） ZH HY（ ZY） YH（ YZ） HZ 0 起點 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 K41+ 3． 4． 2 評價結果分析 將上述平縱面的設計資料輸入軟件，輸出的速度斷面圖如圖 1618，具