广西资兴高速公路限速方案研究

任传亭， 李森哲， 吕 昊， 孟云伟， 任广海

(1.招商局重庆交通科研设计院有限公司， 重庆 400067； 2.重庆交通大学 土木工程学院， 重庆 400074；3.重庆交通大学 交通运输学院， 重庆 400074； 4.招商局公路信息技术(重庆)有限公司， 重庆 400067)

在高速公路行驶，驾驶人常遇到道路限速值不合理的现象，如限速值过低、限速路段过长或过短及不良气象条件下的限速值缺乏动态灵活性等，致使通行效率低。但从交通执法部门的角度来看，限速标志的设计，既要起到威慑违法、保障交通安全、运输畅通及便捷的目的，又要遵循一定的规则。在一条高速路具体限速值的确定方面，道路的用户和管理者存在着天然的矛盾。随着我国交通运输行业的稳步高质量发展，高速公路限速值的评价、调整及确定，应适应驾驶人的实际需求和期望，还应从主动安全的角度，为驾乘人员构建平安交通的环境，同时应兼顾通行效率[1-8]。

针对以上问题，交通部开展了限速评价标准研究，并于2020年6月28日发布了JTG/T 3381-02—2020《公路限速标志设计规范》[9]的实施公告；2018年7月，山东省出台了《全面改进和规范公路限速及测速八条工作措施》，并集中开展为期6个月的公路限速突出问题排查治理专项行动，以高速公路、国省道和事故多发路段为重点，全面排查整改道路限速值过低、“断崖式”道路限速等突出问题；2020年11月,云南省印发《云南省优化高速公路限速工作实施方案》的通知，明确规定一般限速路段设计速度80 km/h(100 km/h)的高速公路，小客车最高限速110 km/h(120 km/h)；广东省组织省公路事务中心开展了《广东省公路限速技术指南》研究工作，明确公路限速值可不同于设计速度值，要兼顾考虑运行速度(即“v85车速”)确定具体限速值；2020年7月，广西发布DBJT45/T 016—2020《高速公路限制速度论证和调整技术指南》的实施公告，该指南明确要求高速公路限制速度应以设计速度和运行速度为基础，综合考虑路段技术指标、重要构造物、交通事故、路侧环境等因素，经分析论证确定，小客车限制速度可高于设计速度10 km/h～20 km/h，但不得高于120 km/h，其他车宜按设计速度，但不得高于100 km/h。

1 工程概况与限速现状

广西资源(梅溪)至兴安高速公路是国家高速公路网中纵向主干线呼和浩特—北海高速公路的组成部分，也是我国内陆地区通往广西沿海港口及东盟国家最便捷的通道之一。资兴高速于2017年12月通车，设计速度为100 km/h，路基宽度26.0 m；路线全长82.656 km，桥梁共20 704.9 m/75座，其中大桥19 662.68 m/62座(连续刚构桥1 440.2 m/3座)、中桥1 042.22 m/13座；隧道共9 578 m/10座，其中长隧道7 064.5 m/4座，中短隧道2 513.5 m/6座，全线主线桥隧占路线总长36.6%；互通式立交5处，服务区2处，停车区1处。

据2020年交通量统计数据分析，资兴高速年平均日交通量为3 134 veh/d，其中小客车2 396 veh/d，中型客车68 veh/d，货车670 veh/d，客货自然车型比例约为3∶1。采用饱和度(v/C)评价服务水平，经计算饱和度为0.05，远小于一级服务水平饱和度下限值0.35，交通流状态特点为交通流处于完全自由状态，驾驶人能自由地按照自己的意愿选择所需要速度，行驶车辆不受或基本不受交通流中其他车辆的影响。

资兴高速现有限速方案依据设计速度，即全线单一限速100 km/h(隧道段80 km/h)，将设计速度作为限速会带来一些问题:一是设计速度决定线性指标的最低值，而实际上绝大多数路段线性指标高于最低值；二是现状交通流处于完全自由状态，且以通行小客车为主，大多数驾驶者认为采用现有限速值过低，违背其速度期望；三是隧道段限速80 km/h和洞外实际运行速度差较大，对于驾驶操作及公路运营存在一定风险因素。为了解决限速问题，确定安全合理的限速值，本文采用JTG/T 3381-02—2020《公路限速标志设计规范》[9]中的综合评价论证法，论证并制定合理的限速方案，为优化限速及改善安全保障措施提供依据。

2 事故多发点段排查

2.1 事故易发点段核查

2018年—2020年资兴高速共有事故42起，其中2018年11起，2019年22起，2020年9起，轻微伤人数共计3人。按照《公路交通事故多发点段及严重安全隐患排查工作规范(试行)》中公路交通事故易发点段分类参考标准排查，本条高速路交通事故程度远低于排查值，没有公路交通事故多发点段。

2.2 事故集中路段分析

根据连续3年的事故数据，K53+000～K57+500路段共11起交通事故，虽不是交通事故多发段，但事故相对集中。该路段路线平纵指标参数较好，见图1。

图1 K53+000～K57+500路线平纵指标

分析该路段平纵组合及构造物设置发现：1) 单个线性指标较为良好，但有一处长平曲线包含3个竖曲线；2) 中峰互通与中峰服务区采用辅助车道连通，中峰服务区与八坊隧道间的净距为1 350 m，可满足JTG/T D21—2014《公路立体交叉设计细则》[10]规定要求，但互通、服务区与隧道特殊路段过于集中，存在车辆多次分合流、加减速现象；3) 八坊隧道洞外存在S形曲线，特殊线性与隧道特殊路段叠加，增加驾驶人操控难度。

综上所述，本条高速路没有公路交通事故多发点段，但K53+000～K57+500段及八坊隧道(K57+500～K59+860)存在特殊构造物等不利组合，路况干扰因素大，应划为特殊限速路段。

3 运行速度测算与分析

为了全面评估资兴高速的车辆运行速度，分别从计算运行速度和实测运行速度2方面来进行深入分析。

3.1 计算运行速度

计算运行速度采用JTG B05—2015《公路项目安全性评价规范》[11]中规定的计算方法，考虑本条高速路设计速度为100 km/h，交通流处于完全自由状态，期望速度采用DBJT45/T 016—2020《高速公路限制速度论证和调整技术指南》的推荐值较为合理，即小客车为120 km/h，其他车为100 km/h，计算运行速度见图2和图3。

图2 正向计算运行速度

图3 反向计算运行速度

分析图2和图3可知：1) 全线范围内运行速度差∣Δv5∣基本小于20 km/h，且梯度差∣ΔIV∣基本小于10 km/(h·m)，相邻路段运行速度协调性较好；2) 不考虑个别节点运行速度影响，小型车运行速度基本在100 km/h～120 km/h，大型车运行速度基本在80 km/h～100 km/h，2种车型运行速度与设计速度100 km/h差值基本小于20 km/h。

3.2 实测运行速度

实测车辆运行速度直接反映车辆实际运行特征，有助于更加合理地评价运行速度。结合公路几何线性及结构物分布，选取典型路段作为运行速度调查地点，见表1。

表1 典型路段运行速度调查

在一定的环境、路况、车流等条件下，采集运行速度调查地点的代表车型车速，取采集样本的平均值作为其实测运行速度，其分布见图4、图5。

图4 正向实测运行速度

图5 反向实测运行速度

从图4、图5可知：1) 小型车运行速度均大于100 km/h，大型车运行速度均未超过100 km/h；2) 运行速度受特殊路段叠加影响显著，如陡坡急弯组合、连续构造物等。

综合分析可知，小型车的实测运行速度与计算运行速度吻合性较好，反映出小型车行驶自由度高，受控因素少。而大型车的实测运行速度普遍比计算运行速度低，且更容易受特殊路段影响。因此，建议本条高速采用分车型限速方式。

4 平纵横指标核查

4.1 初定基本限速值

本条高速为全封闭高速公路，通车未满5年，路况较好，交通服务水平为一级，交通流处于完全自由状态。交通组成以小型车为主，50%小型车计算运行速度可达到120 km/h。全线功能定位、技术指标、路侧干扰和沿线环境相同，所以全线划分为一个一般限速路段，其初定基本限速值为120 km/h。

4.2 核查设计标准

与设计关联紧密的技术指标和参数较多，但并非所有指标和参数均与车辆运行速度直接相关并影响交通安全。在深入分析公路主要设计要素与运行速度的相关性基础上，以是否直接影响运行速度安全性为依据，确定直接影响运行安全性的技术指标。核查指标为横向力系数μ、纵坡、视距等是否满足JTG B01—2014《公路工程技术标准》[12]、JTG D20—2017《公路路线设计规范》[13]中规定。

4.2.1 横向力系数μ

平面技术指标中，与运行速度安全最直接相关的是圆曲线，当圆曲线半径和超高不变的情况下，运行速度提高，可能会带来车辆横向滑移的风险，因此需要计算横向力系数来综合评定车辆行驶的安全性和舒适性。在核查设计标准值的计算情况下，为保证行车安全和舒适性，最大横向力系数μ应不大于0.15。

横向力系数的计算公式如下：

(1)

式中：R为平曲线半径，m；V为核查设计速度，km/h；μ为横向力系数。

最大横向力系数为最小半径处，即Rmin=700 m，取V=120 km/h、Imax=5%，得μmax=0.11<0.15。由此可知本条高速路横向力系数全部满足核查要求。

4.2.2 纵坡

经核查，本条高速路有1处最大纵坡为4%(坡长为760 m)，不能满足初定基本限速值120 km/h的要求，其余均可满足经技术经济论证(纵坡增加1%)后的最大纵坡4%。经核查，本条高速平均坡度和连续坡长均满足JTG D20—2017《公路路线设计规范》[13]的规定，无长、陡下坡路段。

4.2.3 视距

视距是指在车辆正常行驶中，驾驶员从正常驾驶位置能连续看到公路前方行车道范围内路面上一定高度障碍物，或看到公路前方交通设施、路面标线的最远距离。高速公路视距按照停车视距设计，设计速度为100 km/h、120 km/h，停车视距最小值分别为160 m、210 m，分别对平面视距和纵面视距核查。

1) 横净距

横净距是指行车轨迹线与视距曲线之间的距离。通过停车视距，可计算出不同圆曲线半径所需要的横净距，按下式计算。

(2)

式中：m为所需横净距，m；R为内车道中线处的曲线半径，m；S为小客车或货车的相对停车视距，m。

(1) 右侧横净距

主线最小圆曲线半径R=700 m，带入公式(2)，得最大横净距为7.9 m，不利挖方段可提供实际净距为3.75/2(行车道半宽)+3.0(硬路肩)+0.75(土路肩)+2.6(水沟、碎落台)=8.975 m>7.9 m，所以右侧横净距满足速度120 km/h条件下停车视距要求。

(2) 中央分隔带视距

主线中央分隔带侧可提供实际净距宽度为3.75/2(行车道半宽)+1.0 m(侧向余宽)=2.875 m，计算临界半径值及核查不满足要求的圆曲线段数，见表2。

表2 中央分隔带视距核查

2) 纵面视距

纵坡变坡点处的竖曲线，不仅是缓和因车辆动能变化而产生的冲击，还是保证纵面行车视距的需要。经核查，本条高速7处凸型竖曲线半径(R=10 000 m～11 000 m)，不满足初定基本限速值120 km/h的竖曲线半径极限值11 000 m的要求。

5 隧道路段、互通路段及沿线设施指标核查

5.1 隧道路段核查

根据JTG 3370.1—2018《公路隧道设计规范 第一册 土建工程》[14]、JTG D70/2—2018《公路隧道设计规范 第二册 交通工程与附属设施》[15]，核查隧道线形、视距、通风照明等参数指标。

1) 隧道线形

本条高速路为山区高速公路，其隧道进出口一般设置平曲线作分线设计，为了顺利进出隧道，宜采用直线和较大半径的平曲线。洞内外前后线性应均衡、协调，不宜设置S形、卵形等特殊曲线，八坊隧道小桩号洞口设置有S形曲线进洞。

2) 隧道视距

由图2、图3可知，除八坊隧道外，其余隧道路段的小型车计算运行速度均可达120 km/h，6座隧道存在运行速度视距高于线性实际视距，见表3。

3) 隧道通风照明

1) 设计速度100 km/h与120 km/h对隧道通风设施要求基本相同，因此本条高速隧道通风设施基本满足120 km/h的规定要求。

2) 隧道照明是为了保障行车安全重要措施之一，经核查，现状隧道照明长度和入口亮度不能满足核查速度120 km/h的指标要求。

5.2 互通式立体交叉、服务区段等核查

1) 间距

按照JTG/T D21—2014《公路立体交叉设计细则》[10]规定，服务设施之间、服务设施与隧道之间的距离核查见表4。由表4可知，大石山隧道与八角寨服务区、顺谷岭隧道与八角寨互通、资源互通与资源停车区、中峰停车区与中峰互通之间的净距不满足规定要求。

表3 隧道运行速度视距核查

5.2.1 主线线形指标

互通式立交范围内的主线的分、合流部位，应有良好的视距及较缓的纵坡。按120 km/h核查标准，资源互通的最小平曲线半径，严关互通的最小凸曲线半径、最小平曲线半径设计指标不能满足规范要求。

5.2.2 加减速车道长度

本条高速路所有互通变速车道长度均满足核查速度100 km/h条件下的要求。所有互通和服务区的变速车道及渐变段长度基本不能满足核查速度120 km/h条件下的要求。

5.2.3 识别视距

公路基本路段的视距应采用相应等级公路规定的停车视距，公路主线分流鼻端之前宜采用识别视距。

1) 分流区视距

采用核查速度120 km/h，分流识别视距取350 m，核查分流区渐变段起点之前350 m范围内的互通视距情况。经核查，八角寨互通、资源互通、资源停车区、浪江互通、严关互通不能满足识别视距要求。

2) 合流区视距

本条高速各互通的汇流鼻视线较为通畅。建议对通视三角区内的绿化定期养护，保证通视要求。

5.3 安全设施核查

根据JTG D81—2017《公路交通安全设施设计规范》[16]规定核查，本条高速路距离确认标志，出口预告标志及地点距离标志都是60 cm的汉字高度，达到了核查速度120 km/h对标志字高设计的要求。防护栏防护等级的要求，速度100 km/h下的防护等级与速度120 km/h下的防护等级基本相同。

6 限速方案

6.1 特殊限速路段划定

按照本条高速路指标核查情况，核查指标不能满足要求的点、段统计见表5，经对本条高速路限制速度关键控制性要素分析，应在限速方案制定时，综合考虑运行速度、交通事故情况、路侧环境等因素，对核查不满足的路段进行特殊路段限速处置。

1) 一般限速路段

本条高速路一般路段限速原则包括：

(1) 符合120 km/h条件下设计要素核查的路基段，列为一般路段，按照120 km/h进行限速。

表5 限速控制因素

(2) 对于中分带停车视距不满足的路段，通过对我国部分山区高速公路进行视距检验评价实践发现：在平、纵等几何指标满足对应标准、规范指标要求的情况下，仍可能存在视距不良(不足)的情况。单纯进行限速不能使几何指标发挥原本效能，而应采取相应的技术措施予以改善后，划分为一般限速路段。

(3) 本条高速路隧道段线形指标高，车辆可达到运行速度也较高，符合120 km/h条件下视距的中、短隧道划分为一般限速路段。

(4) 对于互通主线技术指标不能满足要求的互通路段，因没有事故易发的情况与之叠加，划分为一般限速路段。

2) 特殊限速路段

本条高速路的特殊路段限速原则包括：

(1) 按设计速度限速，即100 km/h。

(2) 长度大于2 km的隧道段。

(3) S形线形段连续密集设置互通、服务区、隧道等结构物，且与事故集中发生路段叠加。

(4) 视距不良的隧道，洞内外路况、环境有明显变化，叠加视距不良因素后，将增加行车风险，所以将此类隧道按特殊限速路段处理，其中长度小于2 km的隧道作为特殊限速路点。

6.2 限速方案

经综合论证分析，本条高速路一般限速路段采用分车型限速方案，小客车限速120 km/h，其他车100 km/h；特殊限速路段采用单一限速方案，单一限速100 km/h，具体见表6、表7。

表6 正向限速方案

表7 反向限速方案

7 结束语

1) 对于高速公路限速不合理的问题，交通部、各省市做了大量相关研究及解决方案，出台了一系列的规范、指南，取得了一系列成效。

2) 以往我国主要依据设计速度实施公路限速，甚至某些地区认为采用低于设计速度限速更为安全，以此确定的限速缺乏合理性，JTG/T 3381-02—2020《公路限速标志设计规范》的发布，为我国实施安全限速提供了科学、合理的规范和方法。

3) 采用JTG/T 3381-02—2020《公路限速标志设计规范》的综合评价论证法，分析论证广西资兴高速限速值，提出分路段、分车型限速方案，可为优化限速值及改善保障措施提供依据。