西部地区公路速度限制标准与速度控制 - 交通部西部交通建设科技项目 .doc

1 通过限速标志 雷达测速仪 超速抓拍摄像头和振动式减速标线 视觉减速标线 减速丘这六种速度控制设施附近车辆的速度通过限速标志 雷达测速仪 超速抓拍摄像头和振动式减速标线 视觉减速标线 减速丘这六种速度控制设施附近车辆的速度 数据 分析速度控制设施对限速区间上 中 下游数据 分析速度控制设施对限速区间上 中 下游 本文档由本文档由 YY198308 收集整理 收集整理 西部地区公路速度限制标准与速度控制技术研究西部地区公路速度限制标准与速度控制技术研究 报告简本报告简本 1 简介 1 1 背景 我国公路建设快速发展 机动车保有量持续快速增加 机动车驾驶员数量 保持高增长态势 通过对我国公路近年交通事故的统计分析发现 超速行驶在 事故原因中占有很大比例 对人的生命及财产安全够成了极大的威胁 对超速 现象的有效治理能够在很大程度上改善我国的道路安全状况 目前国内外对超速行驶问题的治理主要是通过各种速度管理手段来使车辆 速度保持在一定范围之内 在兼顾出行效率的同时 提高其行车安全性 限制 速度 在后文中简称 限速 作为规范道路上车辆行驶速度 保障行车安全的 一种主要管理手段 其合理标准的制定一直是困扰世界各国道路运营者的一个 难题 我国尚未对限速与速度控制技术进行较为深入的研究 本项目拟通过对大量调查资料的统计分析 确定限速 设计速度 限速 运行 速度的互动关系模型 建立限速影响模型 综合决策模型 在此基础上提出我 国西部地区的限速过渡及可变限速取值的方法体系 不同技术等级公路的速度 控制技术与方法 不同速度控制技术的组合设计方法 最终形成我国公路限速 与速度控制技术的指南 为我国相关公路管理部门设置限速及进行速度管理与 控制提供科学的依据 1 2 项目目标 按照项目合同书的要求 该项目的总体目标为 1 制定公路限速设置建议标准及方法体系 西部地区公路速度限制标准与速度控制技术研究 2 针对高速公路和具有干线功能的一 二级公路及其限速要求 确定各 种速度控制技术的设置条件及方法 3 建立我国公路速度限制与速度控制技术指南 4 通过示范工程的实施使本项目的成果更具有实用性 本项目的研究将使我国高速公路 具有干线功能的一 二级公路的限速值 的确定与速度控制措施的设置更具科学性 经济性 合理性 实施的效果更为 有效 2 项目的完成情况 项目组在我国西部地区开展了广泛调查研究和数据采集工作 包括重庆 云南等 9 个省 自治区 直辖市 共计 2000 余公里样本公路 调研范围与基础 数据容量均超过了项目的合同要求 图图 2 1 具有干线功能的一 二级公路调研具有干线功能的一 二级公路调研 图图 2 2 分车型限速调研分车型限速调研 3 图图 2 3 高低组合限速调研高低组合限速调研 图图 2 4 数据采集设施铺设现场数据采集设施铺设现场 经过三年的辛勤努力 项目组圆满完成了任务书中的各项任务 研究工作 量饱满 项目经费使用合理得当 最终取得了丰硕的研究成果 3 主要研究成果 在相关单位大力支持和配合下 经过项目组全体成员的辛勤努力 本项目 取得了如下的研究成果 1 研究了国内外公路速度指标的定义 应用经验等宏观数据 进行了公 路限速的概念性和结构性研究 着重分析了我国公路限速的本质与精髓 构建 了限速的理论基础 本研究根据实际需要采用的不同速度定义如下 a 设计速度 设计速度是公路设计时确定几何线形的基本要素 它是指在 气象条件良好 车辆行驶只受公路本身条件影响时 具有中等驾驶技术的人员 西部地区公路速度限制标准与速度控制技术研究 能够安全 顺适驾驶车辆的速度 是公路最不利道路条件处的最大允许行车速 度 b 运行速度 运行速度是指当交通运行处于自由流状态且天气条件良好时 在路段特征点上观测到的典型车辆或驾驶员行驶速度的统计值 通常将第 85 位速度作为运行速度的一个重要表征 c 期望车速 期望速度是指在自由流状态下 驾驶员在不受道路线形特征 约束的条件下所选择的行驶速度 d 限制速度 Posted Speed Limit 限制速度是指道路运营后 在保障车 辆安全运行条件下 道路交通管理部门为发挥道路的运输效率 对道路上行驶 车辆规定的管理速度 其包含最高行驶速度限制和最低行驶速度限制 限速具 有法律效力 是交通警察执法的依据 也是分析交通事故原因常用的一个指标 e 85 位速度 在观测车辆的地点速度中 有 85 的车辆的地点速度都低 于或等于该值 f 限速区过渡段 为避免前后限速区由于限速值相差过大 而设置的限速 过渡路段 图图 3 1 速度指标之间的逻辑关系示意图速度指标之间的逻辑关系示意图 这些速度指标在公路设计 建造与运营管理的实践中出现的顺序 层次及 其互动关系是不同的 如图 3 1 所示 设计速度是确定道路几何线形的基本要 素 它直接影响限制速度 运行速度和驾驶员的期望速度选择 限制速度是具 有法律效应的值 与运行速度之间存在一定的互动关系 运行速度常以统计指 标表征 如百分位值 均值和标准差等 它直接影响车辆的行驶速度 期望速 5 度是个体驾驶员的主观意愿 与道路交通条件紧密相关 它直接影响车辆的运 行速度和行驶速度 在所有的互动关系中 设计车速 运行车速与限制速度的相互关系是设计 合理限速值的前提与根据 2 以样本公路的调研数据为基础提出了高速公路 具有干线功能的一 二级公路的限速与设计速度 限速与运行速度的关系的定性描述 本研究采用 Metrocount5600 采集不同检测断面的速度数据 基于 Metrocount5600 的 ARX 分车型系统和公路工程技术标准 JTG B01 2003 两 种划分方法 本研究中选取轴距 3 8 米作为划分标准 将车型归并为两类 将轴 距3 8 米的车辆归为大车 图 3 中可以看出 限速值为 60 km h 时 高速公路所有检测断面的小车 85 位 车速均高于限速值 最高超速幅度为 49 3 km h 限速值为 80 km h 时 93 的 断面小车 85 位车速高于限速值 最高超速幅度为 40 3 km h 限速值为 100 km h 时 92 的断面小车 85 位车速高于限速值 最高超速幅度为 44 86 km h 限速值为 120 km h 时 所有断面小车 85 位车速高于限速值 最高超速 幅度为 23 49 km h 这是高速公路道路条件与小车动力性能都处于优势而产生 的结果 使得限速值失去了其应有的效果 0 20 40 60 80 100 120 140 160 020406080100120140 限速值 km h 85 位速度 km h 60 80 100 120 图图 3 2 高速公路小车限制速度与运行速度关系图高速公路小车限制速度与运行速度关系图 西部地区公路速度限制标准与速度控制技术研究 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 0102030405060708090100110 限速值 km h 85 位速度 km h 50 60 80 100 90 图图 3 3 高速公路大车限制速度与运行速度关系图高速公路大车限制速度与运行速度关系图 从图 3 3 中可以看出 限速值为 50 km h 时 所有高速公路检测断面的大车 85 位车速均高于限速值 最高超速幅度为 36 44 km h 限速值为 60 km h 时 80 的断面大车 85 位车速高于限速值 最高超速幅度为 17 km h 限速值为 80 km h 时 80 的断面大车 85 位车速高于限速值 最高超速幅度为 24 72 km h 限速值为 90 km h 时 所有断面大车 85 位车速接近湖或小于限速值 当限速值为 100km h 时 71 的断面大车 85 位车速高于限速值 最高超速幅 度为 9 8km h 几乎所有的大车 85 位车速均高于相应的限速值 随着限速值的 升高 85 位车速超过限速值的比例和超速幅度下降 与小车相比 大车超速 幅度较小车低 7 0 00 20 00 40 00 60 00 80 00 100 00 120 00 140 00 020406080100120 限速值 km h 运行速度 km h 40Km h 60Km h 80Km h 100Km h 图图 3 4 具有干线功能的一 二级公路小车限制速度与运行速度关系具有干线功能的一 二级公路小车限制速度与运行速度关系 具有干线功能的一 二级公路的在限制值为 40km h 及 60km h 的断面 小 车运行速度远高于限制速度 因此应综合考虑其他相关因素 来设定此类道路 的合理限速 小车限制速度在 80km h 以及 100km h 的条件下 77 断面的运行 速度高于限制速度 而在不同的断面运行速度的变化起伏较大 其中超速幅度 最高为 40 5km h 对于行驶在具有干线功能的一 二级公路上的小车 随着限制速度的增加 限制速度也在增加 运行速度仍高于限制速度 西部地区公路速度限制标准与速度控制技术研究 0 00 20 00 40 00 60 00 80 00 100 00 120 00 020406080100 限速 km h 运行速度 km h 40Km h 60Km h 80Km h 图图 3 5 具有干线功能的一 二级公路大车限制速度与运行速度关系具有干线功能的一 二级公路大车限制速度与运行速度关系 当大车的限制速度为 40km h 运行速度均高于限制速度 限制速度为 60km h 时 83 的车辆运行速度高于限制速度 而限制速度为 80km h 只有 34 的 车辆运行速度高于限制速度 随着限制速度的增加 大车的运行速度高于限制速度 而运行速度会随着 限速的增加而逐渐低于相应的限制速度 3 研究了样本公路限速对道路交通安全 交通运行效率及执法成本等的 影响 提出了限速对交通安全的影响模型 限速对运行效率的影响模型 限速 对执法成本的影响的定性分析等 高速公路的限速与安全模型 高速公路小车 式 3 1 InverserLnCslEXPExpoCrashy495 280735 2 032 18 高速公路大车 式 3 2 GradeLnTslEXPExpoCrashy113 0 902 0 513 9 式中 EXPO 交通风险暴露指数 这里选用路段长度与平均小时交通量的乘 积 9 Inverser 平曲线曲率 Tsl 大车限速 km h Csl 小车限速 km h 限速对运行效率的影响模型以车辆行程延误模型来表征 85designii VLVLQEDelay 式 3 3 式中 Ei 平均载运系数 v day 其中 i 1 时为大车平均载运系数 i 2 时为 小车平均载运系数 Qi 交通量 v day 其中 i 1 时为大车交通量 i 2 时为小车交通量 L 高速公路长度 km V85 运行车速 km h Vdesign 设计车速 km h 4 建立了以安全服务水平 舒适性 实用性等为约束条件 以运行效率 运营经济等为目标函数的公路限速综合决策模型 根据多目标优化模型的分析 分别构建关于小车和大车的限制速度综合决 策模型 如式 3 4 和 3 5 所示 其中目标函数为运行效率的时间费用函数 和油耗费用函数之和 其值越小越好 约束条件从制定限速的舒适性 安全性 和实用性三方面考虑 小车的公路限速综合决策模型 cargcarPSLcarPSL DesigncarPSL car QP L VV V L VLn L EQ G Min 100 497 22252 0 001 0 107 389099 1118365 2 39253 ow10220 410040 1 10501 1 332 0 495 280735 2 032 18 120 HourflHourflowHourflowEXPLC CInverseVLnEXPExpo V ST critical criticalcarPSL carPSL 式 3 4 式中 Vpsl car 小车限制速度 km h VDesign 路段设计速度 km h G 人均国内生产总值 元 人 年 西部地区公路速度限制标准与速度控制技术研究 Ecar 小车平均载运系数 人 车 Qcar 小车平均日交通量 辆 日 L 路段长度 km Pg 汽油的市场价格 元 升 EXPO 交通风险暴露指数 即 L 和 Hourflow 乘积 Inverser 平曲线曲率 1 m Ccritical 可接受的事故率 事故数 年 Hourflow 小车和大车单向的平均小时绝对交通量之和 veh h 大车的公路限速综合决策模型 truckgcarPSLtruckPSL DesigntruckPSL truck QP L VV V L VLn L EQ G Min 100 78 54273 1013 0 018 107853 428365 2 39253 ow10220 4 10040 110501 1 332 0 113 0 9023 0 513 9 100 HourflHourflowHourflowEXPLC CGradeVLnEXPExpo V VV ST critical criticaltruckPSL truckPSL DesigntruckPSL 式 3 5 式中 Vpsl truck 小车限制速度 km h VDesign 路段设计速度 km h G 人均国内生产总值 元 人 年 Etruck 大车平均载运系数 人 车 Qtruck 大车平均日交通量 辆 日 L 路段长度 km Pg 汽油的市场价格 元 升 EXPO 交通风险暴露指数 即 L 和 Hourflow 乘积 Grade 纵坡坡度 Ccritical 可接受的事故率 事故数 年 Hourflow 小车和大车单向的平均小时绝对交通量之和 veh h 模型适应性说明 大 小车限制速度综合决策模型不适用高速和一级公路 隧道 桥区 收费站和事故多发段等一些特殊路段 表表 3 1 高速公路及具有干线功能的一级公路一般路段最高限速值推荐值高速公路及具有干线功能的一级公路一般路段最高限速值推荐值 11 最高限速推荐值 km h 设计速度 km h 小车大车 适用条件 120 1 120100 平曲线和竖曲线设计指标大于 120km h 对应的一般值 其他平纵横指标至少应满足 120km h 对应的最小值或极 限要求 路面技术指标合格 视野开阔 视距充分 安全设施完 善 12090 或 100 平曲线和竖曲线设计指标大于 120km h 对应的一般值 其他平纵横指标至少应满足 120km h 对应的最小值或极 限要求 路面技术指标合格 视野开阔 视距充分 安全设施完 善 11090 或 100 平曲线和竖曲线设计指标介于 100km h 设计速度对应的 一般值和 120km h 设计速度对应的一般值之间 其他平 纵横指标满足 100km h 的设计速度对应的一般值 路面技术指标合格 视野开阔 视距充分 安全设施较 为完善 100 10080 或 90 平纵横设计指标均满足 100km h 设计速度要求 并平曲 线半径和竖曲线半径介于设计速度对应的极限值与一般 值之间 路面技术指标合格 安全设施较为完善 10080 平曲线和竖曲线设计指标大于 100km h 对应的一般值 其他平纵横指标至少应满足 100km h 对应的最小值或极 限要求 路面技术指标合格 视野开阔 视距充分 安全设施完 善 9080 平曲线和竖曲线设计指标介于 80km h 设计速度对应的 一般值和 100km h 设计速度对应的一般值之间 其他平 纵横指标满足 80km h 的设计速度对应的一般值 路面技术指标合格 视野开阔 视距充分 安全设施较 为完善 80 8080 平纵横设计指标均满足 80km h 设计速度要求 并平曲 线半径和竖曲线半径介于设计速度对应的极限值与一般 值之间 路面技术指标合格 安全设施较为完善 608060 平曲线和竖曲线设计指标大于 80km h 对应的一般值 其他平纵横指标至少应满足 80km h 对应的最小值或极 限要求 路面技术指标合格 视野开阔 视距充分 安全设施完 善 西部地区公路速度限制标准与速度控制技术研究 7060 平曲线和竖曲线设计指标介于 60km h 设计速度对应的 一般值和 80km h 设计速度对应的一般值之间 其他平 纵横指标满足 60km h 的设计速度对应的一般值 路面技术指标合格 视野开阔 视距充分 安全设施较 为完善 6050 或 60 平纵横设计指标均满足 60km h 设计速度要求 并平曲 线半径和竖曲线半径介于设计速度对应的极限值与一般 值之间 路面技术指标合格 安全设施较为完善 表表 3 2 具有干线功能的二级公路一般路段最高限速值推荐值具有干线功能的二级公路一般路段最高限速值推荐值 设计速度 km h 最高限速推荐值 km h 适用条件 小车 80 或 90 80 大车 70 或 80 平曲线半径 R 400m 竖曲线半径 凸曲线 半径 R 4500m 凹曲线半径 R 3000m 停车视距 110m 超车视距 550m 最大纵 坡坡度110m 超车视距 550m 最大纵 坡坡度75m 超 车视距 450m 最大纵坡坡度 6 路基宽 度 10m 右侧硬路肩宽度 0 75m 或设置 港湾停车区 视野开阔 基本无机非混行 和路侧干扰 安全较为设施完善 小车最高 限速可取 70km h 大车取 60km h 其他情况 小车最高限速宜取 60km h 大车最高速度去 50km h 小车 60 60 大车 50 或 60 平曲线半径 125m R 200m 竖曲线半径 凸曲线半径 1400m R 2000m 凹曲线半 径 1000m R 1500m 停车视距 75m 超车视距 350m 最大纵坡坡度 6 路基 宽度 8 5m 右侧硬路肩宽度 0 75m 或设 置港湾停车区 机非混行和路侧轻微干扰 正常行车 安全设施比较完善 小车最高限 速可取 60km h 大车取 50 60km h 5 限速区 限速区过渡段设计方法研究 研究提出了限速区 限速区过渡段的概念及其设计方法 并提出了限速区 最小长度和过渡区长度的设计方法 针对特殊路段 给出了建立限速区的限速 推荐值 表表 3 3 限速区最小长度推荐值限速区最小长度推荐值 限制速度 km h 12011010090807060 限速区 最小长度 km 2 42 221 81 61 41 2 限速区1过渡段限速区2 100100 100601008010060 阅读距离BC决策距离 行动距离 1 L 稳定行驶距离 2 L 图图 3 5 限速区过渡段长度示意图限速区过渡段长度示意图 表表 3 4 限速区过渡段长度推荐值限速区过渡段长度推荐值 后一个限速区10090807060 西部地区公路速度限制标准与速度控制技术研究 km h 120700750750800800 110 650700700700 100 600650650 90 550550 前一个限 速区 km h 80 500 注 长陡下坡路段视具体情况应适当增加过渡段长度 特殊路段建立限速区的限速推荐值具体如下 表表 3 5 公路隧道路段建议限速推荐值公路隧道路段建议限速推荐值 公路等级限速取值 高速公路隧道的设计速度 双洞单行隧道的设计速度具有干线功 能的一 二 级公路 单洞双行 在隧道的设计速度基础上减少 10 20km h 表表 3 6 连续长陡下坡路段建议限速推荐值连续长陡下坡路段建议限速推荐值 公路等级 设计速度 km h 车型限速取值 km h 小车相邻一般路段限速 80 大车80 小车80 80 大车60 或 70 小车80 高速公路 具 有干线功能的 一级公路 80 1 大车60 小车80 具有干线功能的二级公路 大车60 注 1 适用于已通车运营的按设计速度 60km h 进行设计的高速公路 一级公路或 其局部路段 表表 3 7 穿村路段建议限速推荐值穿村路段建议限速推荐值 公路等级 穿村镇或城镇化路段 限速取值 km h 穿县城路段限速 取值 km h 备注 60 或 7070 或 80 有人行道 机非隔离设 施和行人过街信号灯具有干线功能的 一级公路 5060 无人行道 机非隔离设 施或行人过街信号灯 具有干线功能的 二级公路 50 6060 70 有人行道 机非隔离设 施 15 40 5050 60 无人行道 机非隔离设 施 6 提出了各常用速度控制设施的设置条件 设置位置等技术要点 通过限速标志 雷达测速仪 超速抓拍摄像头和振动式减速标线 视觉减 速标线 减速丘这六种速度控制设施附近车辆的速度数据 分析速度控制设施 对限速区间上 中 下游车辆速度的影响情况 采用前后对比法评估各种速度 控制设施的减速效果 7 提出了各有效组合的设置条件 设置位置的选择及具体实施等技术要 点 对于公路速度控制设施及其组合效果的分析分别从测速试验法和驾驶员负 荷分析法两方面展开 经过综合对比研究分析发现 当不同的速度控制设施组 合设置时 要比其单独设置更能影响驾驶员的驾驶行为行为 对速度的控制效 果更好 不同的速度控制设施组合方式所增加的驾驶负荷是不同的 对驾驶员驾驶 行为的影响效果也是不同的 例如限速标志与测速摄像头组合设置的减速效果 最好 对驾驶员的驾驶行为的影响最大 其次是视觉和振动标线的结合 而限 速标志和视觉标线实际上所起到的作用相似 其效果一般