[发明专利]采用运行速度预测模型的高速公路线形设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及交通运输业中的公路设计方法，尤其涉及一种利用运行速度模型进行高速公路线形设计的方法。

背景技术

高速公路是一种三维带状线形构造物，线形是高速公路的骨架，也是车辆运行的直接载体。高速公路线形是平面线形、纵断面线形和横断面的集合体。高速公路线形一旦确定，无论优劣，都很难再改变，这也是设计者必须特别重视线形设计质量的原因。

行车速度是公路设计时确定其几何线形的最关键参数。作为线形设计的基础指标和线形设计参数，“行车速度”一经选定，公路的所有相关要素如平曲线半径、缓和曲线长度、视距、超高、纵坡、竖曲线等指标必须与其配合以获得均衡设计。基于“行车速度”在公路线形设计中的重要影响，目前公路线形的设计方法都是基于“行车速度”这一概念展开的，主要包括：“设计速度”、“运行速度”和“可能速度”。

利用上述三种速度指标作为设计参数进行线形设计的优缺点，说明如下：

1.以“设计速度”作为设计参数

“设计速度”是指车辆在一条公路的受限路段上，汽车所能安全行驶的最大速度。设计车速是一个定值，作为设计参数，它规定了高速公路最低设计标准，是决定公路几何形状的基本依据。只从几何要素考虑，但在实际设计中，对于众多的非受限路段，公路路线的平、纵、横及其它相关指标的确定就没有明确的依据，从而导致各指标取值不合理、相互组合不协调、高低指标之间无过渡等问题。由于技术指标的不协调，很难实现路线线形的均衡性和连续性，使行车速度忽高忽低，容易产生速度突变，多数路段超速现象严重，这种超速和突变极易发生交通事故。这是以设计速度作为公路线形设计依据的不足之处。综合来说，采用“设计速度”方法的不足主要表现在三个方面：(1)线形设计要素与实际行车速度不相容；(2)线形设计要素之间不相容；(3)线形的行车速度标准不一致。这些都是现行设计方法体系的不足之处，函需解决。

2.以“可能速度”作为设计参数

“可能速度”是指在良好的气候条件和交通条件下，汽车行驶只受公路本身线形条件影响，技术熟练的驾驶者驾驶汽车沿某条公路行驶时，可能达到的最大速度。由于安全的原因，它几乎不可能通过现场观测或者测量得到，只能在公路平、纵线形指标已知的基础上，通过建立理论预测模型获得，用以指导已建公路的改进或者拟建公路的线形设计评价和改进，同时可作为已建成或拟建公路设置交通安全设施的依据。也就是说，“可能速度”设计方法更适合用于在公路线形设计中对已经设计好的线形进行评价，检查各几何要素指标的取值是否合适、相邻技术指标是否均衡、平纵组合是否协调等问题，有针对性地进行修正。

3.以“运行速度”作为设计参数

针对“设计速度”方法存在的主要问题，国外许多发达国家广泛运用以“运行速度”作为设计参数来进行线形设计。

“运行速度”是一个统计学指标，它是指单位路段上车辆的实际行驶速度。因不同车辆在行驶过程中可能采用不同车速，通常按统计学中测定的从低速到高速排列的第85个百分点所对应的车辆行驶速度作为“运行速度”。运行速度主要受驾驶人行为、车辆状况和公路状况三个方面影响，是道路设计能给驾驶员提供的实际运行条件的集中体现。运行速度的引入，可以有效解决公路线形设计指标与实际车辆行驶速度所需要的线形指标脱节的问题。但由于国内外交通条件和驾驶员行为差异明显，欲采用运行速度的设计方法，其先决条件是对不同地区运行速度要有深入的调查，确定适合我国不同地区的线形设计参数值，这也是本发明所要解决的技术问题。

发明内容

本发明正是为了解决上述现有技术所存在的缺陷，而提出一种采用运行速度预测模型的高速公路线形设计方法，利用多重线性回归分析法，通过建立运行速度与高速公路线形设计指标的相关关系模型，实现高速公路的线形设计。

本发明提出采用运行速度预测模型的一种高速公路线形设计方法，通过多重线性回归分析法建立运行速度预测模型，以该运行速度预测模型为设计参数进行线形设计，该方法包括以下步骤：

选定设计速度，结合地形条件初定路线平、纵面指标；

按规范线形设计要求检查和修改初定路线；

利用多重线性回归分析法建立运行速度预测模型；

设置线形设计相关指标变量；

构造理论多重线性回归分析模型；

估计该模型参数；

进行该模型检验；

如该模型通过检验，则可应用该模型，模型应用包括运行速度预测，以及线形评价；

如该模型未通过检验，则对其进行修改后，依序重新执行该流程，重新收集整理数据及构造理论模型。