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摘要：本文对《公路项目安全性评价指南》中的评价方法进行细化、补充，分析螺旋展线路段的线形特点，确定了评价的主要车型，提出基于“速差”、“车型速差”和“速度梯度”的评价标准，分析得出考虑横断面变化路段、隧道路段的运行速度修正模型，使运行速度的评价方法能够适用于螺旋展线路段，确保了线形设计的连续性和一致性。
关键字：螺旋展线，安全评价，运行速度，横断面，隧道
中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号：
0引言
公路安全性评价是为了预防交通事故、减少事故的严重性。根据澳大利亚的研究，在设计阶段进行项目安全评价，其效益成本比为 3:1~242:1，75%项目的效益成本比大于10:1。为了提高设计的安全性，故应对公路路线进行安全性评价。
在公路线形安全评价方面，近年来，国内外进行了大量的研究。日本早期利用线形图检查评价[1][2]；日本、美国、英国、德国等[1][3]建立了线形要素与事故率的表格、回归曲线或公式，用以指导线形设计或评价线形设计的安全性。国内的评价方法有：基于设计一致性的道路线形评价[4]、利用可能速度的公路线形评价[5]、利用透视图和三维动画检查评价[6]、利用横向加速度变化率等评价方法[7]。利用运行速度进行线形设计检查的方法，是近年来国内外研究和应用的主要方法。不连续的公路线形都可以用“速差”来反映，其大小或严重程度都可以用速差的大小来描述，因此，本文采用速差来评价公路线形的设计质量和安全程度。
1 螺旋展线路段线形的特殊性
螺旋展线路段因为地形复杂，路线的平、纵、横断面线形与一般路段有一定区别。平面上，一般为连续的曲线组成，且圆曲线半径较小；纵断面上一般为连续的单向上、下坡，为了缩短展线长度，纵坡较大，坡长较长；横断面上一般为连续的超高路段，超高过渡为单向的面面过渡，且在隧道或一些困难路段路基横断面可能发生变化。因此，影响行车安全的主要因素是：在平面上，连续的曲线之间如果指标不均衡，将导致汽车运行减速度过大或减速不及。在纵断面上是长大纵坡，上坡方向大车减速较多，与小车的速差增大，超车增多；下坡方向，是长大下坡与小半径曲线的组合，容易造成大车制动器温度过高，刹车失灵。在横断面上，由于超高横坡与实际运行速度不匹配，容易使横向力增大（下坡方向）或减小为负值（上坡方向）；横净距不足易导致视距小于停车视距，影响行车安全。在公路隧道内，由于照明、路侧净空、视距、驾驶员视野等因素的影响，运行速度与一般路段有较大差别。
所以，在螺旋展线路段应用《指南》[8]中的评价方法时，应对其运行速度的计算模型做相应的修正，以使预测结果符合实际情况。
2 评价车型及评价标准
长大纵坡对大货车的速度、刹车效能影响较大，而螺旋展线路段主要由长大纵坡组成，大货车的运行安全对路线的安全起决定作用。所以，在采用运行速度对螺旋展线路段进行安全评价中，应以大货车作为主要评价车型，小客车作为辅助评价车型。
加速度与车辆行驶的安全性直接相关。一般认为，加速度控制在 1.0m/s2，减速度控制在2.0m/s2是安全舒适的。因此，从驾乘人员的安全和舒适考虑，行车时的减速度应有一定的限制。采用“速度梯度 dV85”来反映减速度的大小，dV85是指在运行速度图上相邻运行速度在单位距离内下降的平均值，单位为“(km/h)/100m”。通过 dV85可以更好地反映线形的变化缓急程度。
《指南》中运行速度协调性不良的安全评价指标为 ΔV85≥20km/h，但这一标准是针对同类车型之间的运行速度进行比较，所以应对小客车与大货车的速差进行评价，当两种车型之间速差超过 20 km/h 时，应采取交通安全措施来减少事故的发生。
综上所述，本文同时采用“速差 ΔV85”、“车型速差 ΔV车型”和“速度梯度 dV85”三个指标作为评价标准。线形的一致性评价标准为同型车辆运行速度之差不超过 20km/h。参照国外标准，取运行速度梯度不超过6(km/h)/100m，小客车和货车运行速度之差不超过 20km/h，作为评价标准。
3 横断面对运行速度的影响
《指南》中的运行速度计算没有考虑道路横断面对速度的影响。根据调查发现车道宽度及侧向余宽（路肩、路缘带）对运行速度有很大影响。《高速公路运行速度设计方法和标准》专题研究报告中指出，当车道宽度为 3.75m，路缘带宽度为 0.5m，路肩宽度为2.5m 以上时，横断面因素对自由流速度不构成影响。当横断面因素小于上述宽度时，可以按以下模型对运行速度进行修正：
外侧车道： (1)
内侧车道：(2)
式中：V外、V内：外侧车道和内侧车道的修正运行速度(km/h)；WD：车道宽度(m)；WJ：路肩宽度(m)；WY：路缘带宽度(m)。当螺旋展线路段因地形条件而改变横断面宽度时，应按上述模型对运行速度进行修正。-
4 隧道内的线形安全性评价
隧道进出口是事故易发地段，因此洞内一定距离与洞外一定距离的线形必须保持一致。对于隧道内的运行速度，《指南》中并未给出预测模型，只是建议参照洞外的运行速度模型进行计算。
隧道内的运行速度在计算时，可以根据横断面对外侧行车道运行速度的影响，对运行速度进行修正。根据公式（1），有
(3)
由于车道宽度 WD、左侧路缘带宽度 LL在隧道内外保持不变，只需考虑右侧路缘带宽度 LR对运行速度的影响，即
(4)
由此可以计算出高速公路各级设计速度下的隧道运行速度修正如下：
当设计速度为120km/h时， (5)
当设计速度为100km/h时， (6)
当设计速度为80km/h时，(7)
当设计速度为60km/h时，(8)
当隧道平面由连续的同向曲线构成时，在计算运行速度时曲率半径取同向曲线的当量半径。一般情况下，汽车只在进入隧道前有明显的减速过程，进入隧道运行速度开始稳定。所以在计算隧道速度修正时，只在隧道入口处进行修正。
在隧道入口处对运行速度进行修正后，将在这一点产生速度突变。车辆在进入隧道前的减速是在洞口前的一段距离内进行的，这个距离的长度与车型、速度、纵坡等因素有关，但应满足速度梯度不超过6(km/h)/100m的要求。
根据观察，大货车在上坡进入隧道时，隧道洞口对其速度影响不大。这是因为大货车在上坡时速度损失较多，在进入隧道时速度已经较慢，驾驶员有足够的时间适应光线变化。另外，隧道内为了满足通风环保等要求，一般设置为缓坡，在隧道入口前一般也是陡坡结束的位置，此时大货车速度最低。所以对于上坡方向的大货车，如果已经考虑了纵坡对速度的影响，并且对运行速度进行了纵坡修正，就不再考虑隧道对运行速度的影响。
隧道两端引线路段运行速度按两端引线路段在无隧道状态下相同技术指标的等长路段计算，并根据运行速度预测方法对引线路段的线形特征点(直线起终点、圆曲线起终点及中点、竖曲线变坡点)进行双向运行速度预测。
5 小结
本文结合目前山区高速公路安全性评价的有关研究，建立了一套基于运行速度的螺旋展线的安全性评价方法与评价标准，针对山区高速公路螺旋展线中存在安全隐患的连续长大纵坡路段以及隧道和隧道洞口连接段的安全性评价，为螺旋展线路段的安全保障措施提供了依据。
参考文献
[1]［日］大冢胜美，木仓正美著，沈华春译. 公路线形设计. 北京：人民交通出版社，1981
[2]［日］日本道路公团著. 日本高速公路设计要领. 西安：陕西旅游出版社，1991
[3] 贺玉龙，卢仲贤，马国雄，刘小明，任福田. 高速公路直线段车辆稳定运行速度模型. 公路，2002，（10），99～103
[4] 王广山. 高速公路设计一致性评价模型研究. 北京工业大学硕士学位论文，2000
[5] 楊少伟．可能速度与公路线形设计方法研究. 长安大学博士学位论文，2004，10
[6] 赵永平，杨少伟，赵一飞．具有中央分隔带公路弯道外侧超车车道的视距研究．长安大学学报（自然科学版），2004，（5）31～34
[7] Baykal O.Concept of Lateral Change Of Acceleration·Journal of Surveying
Engineering .ASCE ，1996，122(3)
[8] 中华人民共和国交通部. 公路项目安全性评价指南. 北京：人民交通出版社，2004年11月1日
关键字：螺旋展线，安全评价，运行速度，横断面，隧道
中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号：
0引言
公路安全性评价是为了预防交通事故、减少事故的严重性。根据澳大利亚的研究，在设计阶段进行项目安全评价，其效益成本比为 3:1~242:1，75%项目的效益成本比大于10:1。为了提高设计的安全性，故应对公路路线进行安全性评价。
在公路线形安全评价方面，近年来，国内外进行了大量的研究。日本早期利用线形图检查评价[1][2]；日本、美国、英国、德国等[1][3]建立了线形要素与事故率的表格、回归曲线或公式，用以指导线形设计或评价线形设计的安全性。国内的评价方法有：基于设计一致性的道路线形评价[4]、利用可能速度的公路线形评价[5]、利用透视图和三维动画检查评价[6]、利用横向加速度变化率等评价方法[7]。利用运行速度进行线形设计检查的方法，是近年来国内外研究和应用的主要方法。不连续的公路线形都可以用“速差”来反映，其大小或严重程度都可以用速差的大小来描述，因此，本文采用速差来评价公路线形的设计质量和安全程度。
1 螺旋展线路段线形的特殊性
螺旋展线路段因为地形复杂，路线的平、纵、横断面线形与一般路段有一定区别。平面上，一般为连续的曲线组成，且圆曲线半径较小；纵断面上一般为连续的单向上、下坡，为了缩短展线长度，纵坡较大，坡长较长；横断面上一般为连续的超高路段，超高过渡为单向的面面过渡，且在隧道或一些困难路段路基横断面可能发生变化。因此，影响行车安全的主要因素是：在平面上，连续的曲线之间如果指标不均衡，将导致汽车运行减速度过大或减速不及。在纵断面上是长大纵坡，上坡方向大车减速较多，与小车的速差增大，超车增多；下坡方向，是长大下坡与小半径曲线的组合，容易造成大车制动器温度过高，刹车失灵。在横断面上，由于超高横坡与实际运行速度不匹配，容易使横向力增大（下坡方向）或减小为负值（上坡方向）；横净距不足易导致视距小于停车视距，影响行车安全。在公路隧道内，由于照明、路侧净空、视距、驾驶员视野等因素的影响，运行速度与一般路段有较大差别。
所以，在螺旋展线路段应用《指南》[8]中的评价方法时，应对其运行速度的计算模型做相应的修正，以使预测结果符合实际情况。
2 评价车型及评价标准
长大纵坡对大货车的速度、刹车效能影响较大，而螺旋展线路段主要由长大纵坡组成，大货车的运行安全对路线的安全起决定作用。所以，在采用运行速度对螺旋展线路段进行安全评价中，应以大货车作为主要评价车型，小客车作为辅助评价车型。
加速度与车辆行驶的安全性直接相关。一般认为，加速度控制在 1.0m/s2，减速度控制在2.0m/s2是安全舒适的。因此，从驾乘人员的安全和舒适考虑，行车时的减速度应有一定的限制。采用“速度梯度 dV85”来反映减速度的大小，dV85是指在运行速度图上相邻运行速度在单位距离内下降的平均值，单位为“(km/h)/100m”。通过 dV85可以更好地反映线形的变化缓急程度。
《指南》中运行速度协调性不良的安全评价指标为 ΔV85≥20km/h，但这一标准是针对同类车型之间的运行速度进行比较，所以应对小客车与大货车的速差进行评价，当两种车型之间速差超过 20 km/h 时，应采取交通安全措施来减少事故的发生。
综上所述，本文同时采用“速差 ΔV85”、“车型速差 ΔV车型”和“速度梯度 dV85”三个指标作为评价标准。线形的一致性评价标准为同型车辆运行速度之差不超过 20km/h。参照国外标准，取运行速度梯度不超过6(km/h)/100m，小客车和货车运行速度之差不超过 20km/h，作为评价标准。
3 横断面对运行速度的影响
《指南》中的运行速度计算没有考虑道路横断面对速度的影响。根据调查发现车道宽度及侧向余宽（路肩、路缘带）对运行速度有很大影响。《高速公路运行速度设计方法和标准》专题研究报告中指出，当车道宽度为 3.75m，路缘带宽度为 0.5m，路肩宽度为2.5m 以上时，横断面因素对自由流速度不构成影响。当横断面因素小于上述宽度时，可以按以下模型对运行速度进行修正：
外侧车道： (1)
内侧车道：(2)
式中：V外、V内：外侧车道和内侧车道的修正运行速度(km/h)；WD：车道宽度(m)；WJ：路肩宽度(m)；WY：路缘带宽度(m)。当螺旋展线路段因地形条件而改变横断面宽度时，应按上述模型对运行速度进行修正。-
4 隧道内的线形安全性评价
隧道进出口是事故易发地段，因此洞内一定距离与洞外一定距离的线形必须保持一致。对于隧道内的运行速度，《指南》中并未给出预测模型，只是建议参照洞外的运行速度模型进行计算。
隧道内的运行速度在计算时，可以根据横断面对外侧行车道运行速度的影响，对运行速度进行修正。根据公式（1），有
(3)
由于车道宽度 WD、左侧路缘带宽度 LL在隧道内外保持不变，只需考虑右侧路缘带宽度 LR对运行速度的影响，即
(4)
由此可以计算出高速公路各级设计速度下的隧道运行速度修正如下：
当设计速度为120km/h时， (5)
当设计速度为100km/h时， (6)
当设计速度为80km/h时，(7)
当设计速度为60km/h时，(8)
当隧道平面由连续的同向曲线构成时，在计算运行速度时曲率半径取同向曲线的当量半径。一般情况下，汽车只在进入隧道前有明显的减速过程，进入隧道运行速度开始稳定。所以在计算隧道速度修正时，只在隧道入口处进行修正。
在隧道入口处对运行速度进行修正后，将在这一点产生速度突变。车辆在进入隧道前的减速是在洞口前的一段距离内进行的，这个距离的长度与车型、速度、纵坡等因素有关，但应满足速度梯度不超过6(km/h)/100m的要求。
根据观察，大货车在上坡进入隧道时，隧道洞口对其速度影响不大。这是因为大货车在上坡时速度损失较多，在进入隧道时速度已经较慢，驾驶员有足够的时间适应光线变化。另外，隧道内为了满足通风环保等要求，一般设置为缓坡，在隧道入口前一般也是陡坡结束的位置，此时大货车速度最低。所以对于上坡方向的大货车，如果已经考虑了纵坡对速度的影响，并且对运行速度进行了纵坡修正，就不再考虑隧道对运行速度的影响。
隧道两端引线路段运行速度按两端引线路段在无隧道状态下相同技术指标的等长路段计算，并根据运行速度预测方法对引线路段的线形特征点(直线起终点、圆曲线起终点及中点、竖曲线变坡点)进行双向运行速度预测。
5 小结
本文结合目前山区高速公路安全性评价的有关研究，建立了一套基于运行速度的螺旋展线的安全性评价方法与评价标准，针对山区高速公路螺旋展线中存在安全隐患的连续长大纵坡路段以及隧道和隧道洞口连接段的安全性评价，为螺旋展线路段的安全保障措施提供了依据。
参考文献
[1]［日］大冢胜美，木仓正美著，沈华春译. 公路线形设计. 北京：人民交通出版社，1981
[2]［日］日本道路公团著. 日本高速公路设计要领. 西安：陕西旅游出版社，1991
[3] 贺玉龙，卢仲贤，马国雄，刘小明，任福田. 高速公路直线段车辆稳定运行速度模型. 公路，2002，（10），99～103
[4] 王广山. 高速公路设计一致性评价模型研究. 北京工业大学硕士学位论文，2000
[5] 楊少伟．可能速度与公路线形设计方法研究. 长安大学博士学位论文，2004，10
[6] 赵永平，杨少伟，赵一飞．具有中央分隔带公路弯道外侧超车车道的视距研究．长安大学学报（自然科学版），2004，（5）31～34
[7] Baykal O.Concept of Lateral Change Of Acceleration·Journal of Surveying
Engineering .ASCE ，1996，122(3)
[8] 中华人民共和国交通部. 公路项目安全性评价指南. 北京：人民交通出版社，2004年11月1日