本文是一篇工程质量管理论文，本论文在总结我国山区高速的发展状况和长大下坡路段的交通事故分布特征的基础上，通过运行速度分析和预测，展开了长大连续下坡路段的线形安全性分析研究。主要是在对国内外高速公路连续长大下坡路段的相关研究内容和相应成果进行整理、分析、总结的基础上，结合规范、标准和已有文献的相关研究结果，分析目前高速公路长大下坡运行速度的影响因素，从而对一般高速公路运行速度的预测模型进行修正，以更加符合连续下坡路段的实际车辆运行情况。
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 我国高速公路发展概况
目前，我国高速公路正处在飞速发展的时代，尤其是西南地区山区高速公路的快速建设。根据《中国统计年鉴—2020》，截至 2019 年 12 月 28 日，中国高速公路总里程已达 17 万千米，位居全球第一[1]。受经济发展的限制，目前我国高速公路主要集中分布在东部、东南地区，西南地区如四川省，高速公路发展规模逐渐扩大，公路里程增长速度较快。
图 1.1 1990-2018 年我国公里建设里程
我国西南地区受秦岭等山脉的影响，多为山体，地势起伏大，道路建设困难，资金消耗大，易形成长大连续上下坡路段。大货车连续下坡时，制动鼓温度急剧升高，易出现刹车失灵等现象，导致该类型路段的事故率远高于正常路段，尤其是长大下坡与长、特长隧道组合，以及坡底设置收费站等路段。西汉高速 K70+250~K32+413 连续长下坡路段，最大纵坡为 5%，某月该路段发生 24 起交通事故，伤亡比极高，其危险程度远高于其他路段[2]。近年来，西部地区的长大下坡路段交通事故的严重程度也有所提升，如2018 年兰临高速公路兰州南收费站的重大交通事故，驾驶人、车辆性能、道路纵坡和坡长指标以及交通流等因素综合导致了该重大事故。
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1.2 研究目的与意义
目前，对于高速公路中已有的连续长大下坡路段，主要是通过加强交通安全设施设计以及大货车强制降温等方法，以在一定程度上提高长大连续下坡路段的安全特性。但对于处于设计阶段的高速公路连续长大下坡路段而言，通过适当的方式选择符合规范、合理且对行车安全影响较小的路线方案显得尤为重要。在目前山区高速公路的设计过程中，受多种因素影响，设计人员迫不得已做出符合《公路工程技术标准》[16]和《公路路线设计规范》[17]要求的多种合法但却不合理的纵断面线形设计，这极其不利于后期道路运行阶段的安全管理。线形指标极限设计值的连续使用不利于驾驶员行车的安全及舒适性。
本论文在对国内外高速公路连续长大下坡路段的相关研究内容和相应成果进行整理、分析、总结的基础上，结合规范、标准和已有文献的相关研究结果，分析目前高速公路长大下坡运行速度的影响因素，从而对一般高速公路运行速度的预测模型进行修正，以更加符合连续下坡路段车辆的实际运行情况。进而对影响连续长大下坡路段运行速度的因素从不同方位比选分析，明确已有研究的模型或评价方法的不足，以健全综合评价模型。在综合评价指标体系的基础上检查线形的均衡性是否满足行车要求，并从行车连续、安全、舒适等方面建立线形适应性评价模型，进而进行路线方案研究。
本研究依托青兰高速公路拓宽改造工程初步设计项目，选取合适的评价对象，采用上述修正后运行速度，基于连续长大下坡路段路线方案研究方法对目标下坡路段进行评价，根据计算结果评价得出线形适应性差、安全性较低或可能存在安全隐患的路段单元，以改善问题路段的设计；同时有效地优化连续下坡路段的线形。在路线方案比选时，可利用本文的研究方法，确定涉及到连续长大下坡路段的路线最佳方案以及线形适应性差的路段。此外，论文的研究成果还可为公路设计人员在山区高速公路设计时，作为参考依据，以优化连续长大下坡路段平纵线形指标；为安全评价人员评价连续长大下坡路段安全性提供合理、适当的评价方法；为便于道路管理人员找出沿线存在的高风险路段。本论文的研究成果应用于路线方案研究中，可针对性的找出线形不适应运行速度的路段，以有效的预防、降低长大连续下坡路段的交通事故发生的可能性，从而改善道路行车环境并提高行车的安全性。
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第二章 连续长大下坡路段运行速度及安全特性
2.1 运行速度的影响因素
2.1.1 相关速度概念
目前，在公路设计方面速度主要有设计速度和运行速度，两者在定义和公路应用方面存在着较大的差异。前者是指当气候条件良好、交通密度小、汽车运行只受道路本身条件影响时，中等驾驶技术的驾驶员能保持安全顺适行驶的最大行驶速度，后者在则是路面平整、潮湿，自由流状态下，行驶速度累计分布曲线上对应于 85%分位值的速度[49]。
运行速度的变化特性直接影响着道路行车安全。因此，运行速度作为车辆实际运行过程中的重要参数，受驾驶人、道路和环境的共同作用，其变化程度是对道路线形状况的直接反应。
此外，较为常用的还有期望速度，为驾驶员在行车时希望能达到的行车速度。
2.1.2 运行速度影响因素分析
运行速度反映了道路交通流实际运行状况，道路线形的改变、车辆制动性能的变化、不同的驾驶员或不同的天气下，同一驾驶员在相同的路段行驶运行速度也会存在着较大的不同。在运行速度和各因素这个相对复杂的系统中，人作为最主要的，同时也是最关键和最不可控的因素。此外，道路路况、线形及行车环境同样也会影响着运行速度的变化。
影响道路运行速度的因素较多。车辆在道路上运行，首先影响到车辆运行速度的因素是道路几何线形条件；其次，是驾驶员本身对运行速度的影响；再者是车辆类别、性能对于行车控制的影响；最后则是道路行车环境的变换对行车状态和行车速度影响。
①从 1.3.3 章节对国内外运行速度预测的研究综述来看，对道路运行速度影响较大的主要几何线形因素为平面线形，以圆曲线半径的影响最为显著。驾驶员在曲线路段上行驶时，受离心力的影响，半径的大小和速度的大小直接对驾驶舒适感和行车安全产生影响。当半径较大时，曲线路段基本可视作直线段，对运行速度的影响则会较小。
②驾驶员的驾龄、心理承受能力、性别、驾驶细心程度、驾龄以及对道路周围环境和路况的熟悉情况等因素都会影响着驾驶员的心理、生理，进而导致车辆运行速度的大幅改变。不同的驾驶员的驾驶水平层次不齐，对于驾驶技术的理解和速度控制存在着较大差异，即使在同一环境的道路上行驶，行驶速度也不一样。相同的驾驶员、车辆在不同等级和地形条件下的公路上行驶时，其运行速度特性不尽相同[50]。山区高速公路受限因素较多，线形指标低，因此，运行速度受道路线形指标影响较大。小半径曲线路段和连续上下坡路段对运行速度的影响显得更为明显。
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2.2 运行速度与交通安全的关系
超速行驶是目前交通事故的重要原因之一。过快的速度往往导致驾驶员对道路前方突然出现的障碍物或行驶速度较慢的车辆无法及时采取有效的措施，进而导致交通事故。相关资料表明，高速公路交通事故逐年递增，追尾等碰撞型事故占据大部分比例；超速、疲劳驾驶是导致出现死亡案例的主要事故类型[51]。
国内外的学者对运行速度与交通事故的关系进行了研究。瑞典的交管部门降低最高限速，使道路平均运行速度降低，该方法一定程度上降低了道路的交通事故率及伤亡人数，表明了合适的速度限制有利于道路安全行车[52]。
Garber 和 Gadiraju 基于大量实测车速，得出速度提升并不一定会导致事故率增加的结论[53]。但澳洲道路运输局的研究则认为运行速度的微小变化，对道路交通安全也会产生显著影响。
表 2-1 相对事故危险性数值表
综合上述分析，在无法获取道路交通事故数据的时候，可采用运行速度的相关的指标表征道路风险，从而进行相关的安全研究。
对于处于设计阶段的山区道路或者新建的公路而言，往往是没有道路实测的交通流数据、速度数据以及交通事故数据等，从而很难开展交通安全方面的研究，尤其是对长大下坡路段与运行速度相关的研究。目前已有的研究多是结合具体的道路特点，采取合适的运行速度预测模型，并加以修正，从而基于运行速度开展与交通安全相关的研究。虽然缺乏实际数据分析，但是在考虑项目特点和结合典型预测模型后，其分析的结果与实际相符程度较高，具有一定的代表性。
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第三章 高速公路运行速度预测模型 ......................... 16
3.1 运行速度预测模型概述 .................................... 16
3.1.1 实测法 .................................... 16
3.1.2 理论法 ................................ 17
第四章 基于运行速度的长大下坡线形质量适应性评价研究 ...................... 24
4.1 评价指标设计 ................................... 24
4.2 线形均衡性评价指标 ............................ 24
4.3 基于运行速度线形适应性评价 ....................... 26
第五章 基于运行速度的长大下坡路段案例分析 ............................. 32
5.1
