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1、科? ?公路交通?年?月? ? ? ? ?技? ? ? ? ?高等级公路限速及限速标志 设置问题的探讨王忠?中国公 路工程咨询监理总公司北京? ?提要本文分析了目前国内高等级公路 限速措施的现状和存在的 问题,通过对设计车速和道路平纵线形等条件之 间关系的研 究,阐述了高等级公路限速标志设计原则,对高等级公路分车型 限速标志的设兰提出了建议。关性词高等级公路设 计车速分车型限速标志? ? ? ! ? ? ?一? ? ?鳍? ? ? ? ? ? ? ? ?,? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?,? ? ? ? ? ? ? ? ?,? ?一? ?,? ? ? ? ?
2、? ? ? !#?!%而另外一些高等级公路却是限速值等于设计车速。前者的设计人员认为在高等级公路上,司机开公路交通科技1996年第2期好的解决办法是建立一套完备的高等级公路监控系统,与监 控 系统中气象检测子 系统相联 系,在气候影响较大的路段,设 置可变限速标志和可变情报板,及 时反 映并针对气候 状况进行合理限速。2.3道路条件对行车的影 响 1.路面 因素桥、涵 的技术状态,路基稳定性,路 面的抗滑性、平整度和养护质量等都对行车速度产生不同程度的影响。在此,认为. 高等级公路以上 技术状况均 达到 技术指标要求,对其缺 陷应通过养护、维修和设置临时限速标志进行弥补,仅讨论涉及行车速度的路
3、 面抗滑性能摩阻系数。车辆的启动、转向、制动等都与车辆轮胎和 路面 之间的摩阻系数密切相关。汽车轮胎与路面之间的摩阻力来 自两个方面:一是车轮与路 面材料之 间的摩擦力,二是轮胎橡胶弹性变形与路面表面微小坑洼相互嵌制时产生 的阻力。摩阻 系数与行车速度的关系表_现在几个方面,一 是当车轮滚 动时,轮胎橡胶与路面坑洼 间嵌制不如相对静止时充分,摩阻力随之降低;高速行驶时,甚 至来不 及嵌制,车轮便滚过去了,所以高速行驶时摩阻系数随车速增高而降低。另外,路面潮湿连遍女遨路面路面( a) 完全水垫( b )部分水垫图2或积水产生的“水垫效应” (见图2),也会降低摩阻系数。根据国内外的实测值,一般混
4、凝土路 面摩阻系数值为0.40.6,沥青路面摩阻系数值为0.40.8,路面冰冻、积雪时摩阻 系数值为0.2一0.3,在平滑的冰雪路面 上,若不 加 防滑链,摩阻系数值一般小于0.2。2 .平纵线形的影响 现行道路工程技术标准中规定了一系列平纵线形指标,如极限最小半径、一般最小半径、不设超高最小半径等平曲线指标及竖曲线半径等。这些指标直接关系到道路行车安全,并且与设计车速有着一一对应的关系。平曲线指标是行车安全的控制性因素,在满足平曲线指标要求的情况下,行车速度超过其对应的设计车速是否会发生危险,正是限速标志如何设置的关键。这方面的 问题将在后面专门讨论。竖曲线只涉及缓冲和满足视距的要求,超速后
5、降低行车的舒适程度但足以满足视距的要求,在此不作深入讨论。2.4行车舒适程度的要求摩阻系数与乘车人所能承受的横向加速度大小有关,横向摩阻系数越大,横向力也越大,横向力过大乘车人会感到 不适,因此摩阻系数直接影响乘车人的舒适感。根据美国各州公路和运输工作者协会(A A SH T O )的研究成果,行车速度小于 7 0km/ h,摩阻系数取0.16,行车速度为120 km/ h,摩阻系数取0.12,是乘车舒适的界限。所以从舒适的角度来看,摩阻系数取0.10.1 5较为妥当。2.5行车视距的要求公路行车视距的要求包括停车视距和超 车视距。高速公路、汽专一级公 路应满足停车视高等级公路限速及限速标志设
6、置问题 的探讨王忠距的要求,而超车视距对二者来说意义 不大。超车视距 只对双车道双向行车的汽专二级公路,即超越车辆时会占用对向汽车使用车道的情况,才有此项 要求。以下讨论汽专二级当超越车辆到达A点公路的超车视距在汽车超速的情况下,能否满足 要求而 不发生危险。超车示 意 图见 图3,全超车视距计算公式如一下D,一 dl十dZ+ d3+ d;(2)式中,D,为全超车视距, ,卜一护刊刊二花巧一-一-一-一-一-一 L L L二一一一令- - -第二阶段段段州州州州卜一一、哪卜一 一一一 一喊喊冲冲 一一、门户户一-一-一 2 2 2 2 2, 巧巧. . . . .一万了“2一州。图3m;试为决
7、定超车时与前车的距离,m; d:为超越前车及回到右行车道所驶 过 的距离,m;姚为在dl和d:时间 内对向来车驶 过 的距离,m;d、为安全距离,m。根据车辆实际行驶情况,作如下 设定:1.超 越车辆和对向来车车速都为设计车速V。2.超车视距 的计算时间由超越车辆已占用对向来车车道并与被超车辆接近平行时算起,即万一发现对方来车,估计到不及超车时仍可以把车退回到右侧车道进行避让。因此,d,一。3.因对向车辆和 超越车辆车速相同,对向来车行驶的距离为超越车辆占用 左车道时间行驶距离的2/3,即d3=Zd:/3。4.根据美国A ASHTO的研究认为,超越车辆占用左侧车道 的 时间为9.310.45。
8、因此,d3一10.4V/3.6。5.车速在4 0110 km/ h之 间时,安全距离d4的变化范 围为 3 3一 9 1m。由以上设 定,可得最小超车视距由式(3)果列于表1。Dtl。一10.4V /3.6+2只 1 0.4 V/3.6/3+d4=4.8 2 V+d4计算汽专二级公路最 小超车视距结(3)表1从表1中可见,在平原微丘区设计 车速为8 0km/ h时,发生超速 仍 能满足超车视距的要求;但在山岭重丘区规 范规定的超车视距 本已比较紧,若发生超速 则是十分危险的。设计车速V (km/h )安全距离 dJ(m )规范要求超 车视距(m )式(3)计 算结果(m ) 翼 日兴笼6 2一
9、2 68 0 一4 03设计车速与平曲线设计半径的关系现行工程技术标准中规定的极限最小半径、一般最小半径、不设超高最小半径与设计车速的关系由下式确定R)VZ/(f+i)/127(4)或V镇了127(f+i)R(5)式中, V为设计车速,km/ h;R为平 曲线半径,m; f为摩阻系数;i为路面横 向坡度。利用式( 4),通过选取 不同的参数可以得到 不 同的最小半径。下 面以平原区高速公路为公路交通科技1996年第2期例,设计车速12okm/h。1.极限最小半径根据前文分析结果,f取极限值0.1 0。i超高值按最不利的冰雪、严寒地区,同时考虑汽车启动、刹车等的要求,取值8%。R)1202八27
10、/(0.1+0.08)即R)629m实际上,技术标准中取R “om,出现极限最小半径时限制最大时速为V(了127(0.1+0.08)650=122km/h公路设计中应尽量避免出现此极限最小半径,因而 它不是限速的控制因素。么一般最小半径 f仍取0.1,i取超高值变化范围的下限值6%,按技术标准中一般最小半径取值1 ooom,则有V簇了127(0.1+0.06)1 000=143km/h限速值大于设计车速120 km/ h,然而实际情况是小汽车即使超速也不会突破此限值,大型车则达不到此速 度,所以一般最小半径是偏于安全 的,即便在最 不利条 件下车速超 过 12okm/h也是安全的。3.不设超高
11、最小半径 f仍取0.1, i取路面横坡1.5%,按技术标准中不设超高最小半径取值55 0om,则有V成了127 (0.1+0.015)5 500= 244km/h目前任何车辆也不会达到此限速值,因此按不设超高最小半径设计的道路 上,汽车超速不会发生危险。将高等级公路技术标准中规定的设计车速与本文计算的在相应设计曲线半径下 的限速值作一比较,列于表2。表2 二二蔗燮逻逻高速公路路汽专一级级汽专二级级平平平原原重丘丘山岭岭平原原山岭岭平原原山岭岭徽徽徽丘丘丘丘徽丘丘重丘丘微丘丘重丘丘设设计车速速120 0 0100 0 080 0 060 0 0100 0 060 0 080 0 040 0 0计
12、计算限速值值极限最小半径径122 2 296朴朴7 6备备5 3井井9 6粉粉53份份 76朴朴37朴朴一一一般最小半径径143 3 3120 0 090 0 064份份1 2 0 0 064- - - 90 0 045朴朴不不不设超高最小半径径244 4 4208 8 8164 4 4127 7 7208 8 8127 7 7164 4 480 0 0注:表 中,表示限制车速应予折减的情况.从表2中可以看出,公路设计过程中,如迫不得已采用了极限最小半径,则限速值必须予以折减,以设计车速的 7 0 %8 0 % 并取整数为宜,并相应在此路段设置加强型钢波形梁护栏或刚性混凝土护栏;若采用一般最小
13、半径,对设计时速为60 km/ h的山岭区高速公路及山岭重丘区汽专一、二级公路,也应适当加以限速折减,以设计时速的 9 0%并取整数为宜;而其它情况下设计车速是多少,限速标志也应限制多少。4限速标志的设计及其设里4.1分车型限速高等级公路 限速及限速标志设置间题的探 讨王忠上文已分析高等级公路在不同等级和地形条件下如何确定限速值。这些分析是建立在汽车具有良好的转向、制动等机械性能的前提条件之下的,而我国道路上汽车组成比较复杂,汽车的几何尺寸及机械性能指标也迥然不同,限定同一车速显然是不合理的。从安全、经济二方面考虑,应采取分车型限速。对小型车,即按上文的设置原则执行;对大型、超大型车,应在此基
14、础 上进一步折减。具体折减多少有待于今后结合汽车行驶试验确定。4.2标志尺寸不同的行车速度对标志及其文字、图案尺寸的要求也不同。参考现行国家标准道路交通标志和标线 G B 5768一 86禁令标志中限速标志的形式和尺寸,设计高等级公路分车型限速标志如图4所示。上部圆形部分表示限速值,下部用来区分不同车型。标志各细部尺寸与限速值的关系见表3。氯戮口叫.需瞿巨。农3限限速值值120 0 0110100 0 09070 0 06040 0 040以下下D D D D D140 0 0120 0 0100 0 080 0 060 0 0a a a a a12 2 212 2 2l0 0 08 8 86 6 6C C C C C10 0 010 0 08 8 86 6 64 4 4注:表中限速值单位为km/ h,并以s km/h为一级增减,D、 a、 c单位为cm.4. 3车型的区分道路工程技术标准中,根据我国主要车型及发展方向,将设计车辆类型分为小客车、载重汽车和半挂车3种类型。而道路上 实际情况是行驶车辆类型十分复杂,经简化高等级公路限速标志分为2种,如图5所示。( a )伪)图5图5( a )以文字区分车型,对车型的划分比较明确,但行驶中的司机对文字的识认反应效果较差;图5(b )以图案区分车型,一些不熟悉交通标志的其他车
