隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，我國高速公路步入了一個蓬勃發(fā)展的階段。截至2010年底，全國公路網(wǎng)總里程達到398.4萬公里。公路是車輛的載體，公路線形的好壞，會直接影響車輛行駛的安全性，在山區(qū)更是如此。由于地形、地質條件復雜，環(huán)境條件特殊，路線設計更為困難，經(jīng)常出現(xiàn)長大連續(xù)縱坡。由于運行速度是各線形指標綜合作用的結果，因此研究運行速度的連續(xù)性對長大連續(xù)縱坡設計具有很大的實用意義。
1、公路的車速設計
當前,設計速度是公路設計的一個重要指標,然而汽車在公路上實際運行的速度不可能總是設計速度,汽車的行駛速度受駕駛人、車況、路況以及自然條件等因素的影響而不斷的變化,這就需要從車輛的實際運行速度來考慮公路的線形設計,從而不斷改進公路設計觀念。1車輛行駛特性的分析道路設計的目的是盡量滿足汽車的行駛要求,所以道路線形設計必須符合汽車的行駛特性,在保證汽車行駛力學要求的基礎上,充分考慮駕駛員視覺和心理方面的要求,注意公路線形設計,盡量做到線形連續(xù)、指標均衡、視覺良好、景觀協(xié)調、安全舒適。我國道路線形設計的現(xiàn)行規(guī)范是以設計速度作為設計的基本依據(jù)。
2、運行車速理論的引入
2.1運行車速理論
運行速度又稱行駛速度，是指在良好的氣候條件和正常的交通條件下，一般駕駛員駕駛汽車沿某條道路 行駛時實際采用的車速。1994年美國 AASHTO（美國各州公路與運輸工作者協(xié)會）制定的公路線形設計
政策當中雖然采用的還是設計速度法，但它采用運行速度來輔助評價公路的線形設計質量。近年來，采用運行速度來設計評價公路線形質量己經(jīng)得到了很多西方國家（例如澳大利亞、瑞士、瑞典等）的重視和應用。汽車在路段上行駛時的車速各異，不同的駕駛員駕駛相同的汽車運行時車速也不同，即使相同的駕駛員駕駛相同的汽車也會因駕駛員的心理狀況、汽車的狀況、道路的狀況而車速不同，另外貨車和小客車的運行速度也是不同的。運行車速理論正是從這種實際行駛狀態(tài)出發(fā)，針對不同的車型，通過降低相鄰路段的容許速度差，以及相鄰路段所能提供的不同容許速度的級差控制，達到線形協(xié)調，消除安全隱患的目的。運行車速理論并不關注局部路段線形指標的高低，甚至這個指標是否突破規(guī)范底線都不重要，而是注重從車輛性能和駕駛人行為的實際出發(fā)，充分保證路線線形與實際行駛速度的協(xié)調。
2.2運行車速理論的核心
相關研究顯示，在公路上行駛的駕駛人是根據(jù)自己對車輛性能的了解和對前方公路線形及路況等的直覺判斷來調整車速。他們不清楚也不必要清楚行駛路段的設計速度。運行車速理論的核心正是從這種實際行駛狀態(tài)出發(fā)，針對不同車型通過降低相鄰路段的容許速度差，也即通過相鄰路段所能提供的不同容許速度的級差控制，達到線形協(xié)調，消除安全隱患的目的。運行車速理論并不大關注局部指標的高低，甚至這個指標是否突破規(guī)范要求底線都不重要。路段運行車速主要受駕駛人行為、車輛狀況和公路狀況三方面因素影響。
?。?） 駕駛人行為
駕駛人在公路的直線段和曲線段行車，會采取不同的駕駛行為。在直線段和半徑大于臨界半徑的曲線段（當曲線半徑大于某一臨界值R0時，其對車速影響可以忽略，以下簡稱R0為“臨界半徑”），駕駛人的行為取決于路段長度、初速度和車輛加速性能。若路段很短，則保持初速度；在較長路段上則會加速直至終速（以下稱“直線段運行車速”，對應不同初速度有不同的直線加速特性），然后一直以這一速度行駛。駕駛人在到達曲線后，若曲線半徑大于臨界半徑，則作為直線處理；若小于臨界半徑，則會在回旋線內減速，直至到達其認為對前方圓曲線安全的速度（以下簡稱“曲線段運行速度”），并保持該速度勻速行駛。如此循環(huán)往復，駕駛人則始終以自己感覺“安全”的速度行駛。
?。?）車輛狀況
不同車型具有不同的車輛性能（如加速性能，制動性能和幾何特性等）。作為我國公路交通中的最主要車型，小客車可用作運行車速檢驗的標準車型；此外因貨車，尤其是大型載重貨車的機動性能較差，易出危險，為保證行車安全，大貨車應作為驗算車型。
（3） 公路狀況
公路等級是影響運行車速的關鍵因素，不同等級的公路因路側干擾和對向行車干擾的不同，會對駕駛人行為產生不同影響，從而帶來運行車速變化；此外，包括路面類型、橫斷面、路面平整度和縱坡等公路技術特征也會對運行車速產生影響。為研究方便，可定義為高等級公路（高等級或一級公路；雙向四車道，車道寬3.75m；平坡；高級路面；路面平整無病害）和普通公路（二、三或四級公路；平坡；高級路面或次高級路面；路面平整無病害）兩種標準條件。公路技術特征的變化對運行車速的影響可通過修正標準條件下路段車輛的運行車速獲得。
2.3應用案例分析
運用運行車速理論，改善公路線形，消除安全隱患是我們研究運行車速理論的目的所在。下面就“川九路”改建工程為例，看看實際工程中如何運用運行車速理論的。對于老路交通事故多發(fā)的不良線形組合路段，運用運行車速理論，改善線形，提高行駛安全性。K14～K15段為大半徑（JD39，R=580m）接同向小半徑（JD38，R=120m）的不利組合，九寨溝至川主寺方向時有惡性交通事故發(fā)生。結合地形條件，設計通過采用降低大半徑，提高小半徑的方法，減小車速級差（JD38、JD39平曲線半徑分別采用200m，250m），達到了運行安全的目的。K45+600～K46段為較大半徑曲線接小半徑曲線的連續(xù)S形曲線，川主寺至九寨溝方向時有發(fā)生車輛沖出路外的交通事故。設計進行了裁彎取直處理，從而降低相鄰路段的車速差。盡管這些處理措施看似十分簡單，實施起來也并不困難，但卻實實在在地起到了改善公路線形，消除安全隱患的目的，其理論依據(jù)便是運行車速理論。
3、避險車道的設置
山區(qū)高速公路由于布線的需要, 會出現(xiàn)許多長大下坡路段, 而在長下陡坡路段, 盡管在線形設計中盡可能考慮了運營安全的問題, 但有的車輛因機械故障或駕駛人員操作失誤仍會造成制動失靈而發(fā)生事故, 甚至造成嚴重的二次事故, 設計時應考慮設置避險車道, 讓這些車輛減速并分離主道停下來。避險車道設置的位置, 通常只能根據(jù)預測車輛可能失控路段確定：
?。?）避險車道入口必須設計得能使車輛以高速率安全駛入。
主要的車行道路面應鋪設至出口三角區(qū)某一點以外, 使車輛前輪能同時進入制動坡床, 并使司機有所準備；
?。?）最好設在直線段、較緩曲率的曲線段或左偏曲線的切線方向, 并應修建在失控車輛不能安全轉彎的主線彎道之前, 以便使司機控制故障車輛轉移到撤離坡道上；
?。?）視野開闊, 應有清晰醒目的前置標志, 并修建在人口密集區(qū)之前；
?。?）制動坡床要求采用滾動阻力系數(shù)較大的路面
材料, 并不易壓實, 如碎礫石、礫石、砂、豆礫石等松散材料；
?。?）坡道長度必須足以消除行駛車輛的動能, 以使失控車輛能夠安全停住；
?。?）避險車道寬度應足以容納1 輛以上車輛, 制動坡床加服務道路的最小寬度應不小于 8m；
?。?）撤離坡道的線形應采用直線或很緩的曲線。
4、結束語
通過上面的研究，我們知道長直線接小半徑平曲線和兩半徑相差很大的S形平曲線等不利線形組合是車輛運行安全的隱患。但受設計速度體系的制約，該問題一直無法定量化，運行車速理論提供了解釋和解決該類問題的方法。有關研究顯示，大量的交通事故是由相鄰路段較大的運行車速差導致。當相鄰路段運行車速差超過某一限值時，路段存在運行安全隱患。而運行車速理論的核心就是通過改善相鄰路段指標組合，降低容許運行車速差，從而消除安全隱患。運行車速理論具有充分顧及交通安全的人性化特點，保證線形與實際運行車速緊密協(xié)調的優(yōu)勢，是我國公路設計理論和體系的發(fā)展方向。因此，即使在現(xiàn)階段按設計速度理論進行設計的過程中，也可以且應該開展運行車速安全性檢驗工作。
