截至2018年底，全国高速公路通车里程达14万公里，随着经济社会发展，交通流量日益增长，有些区域的高速公路已超负荷服役。因此，全国在即将到来的“十四五”期，将迎来大规模的高速公路改扩建。特别是2000年以前建设的山区高速公路，受资金短缺和施工技术落后的影响，为达到“通”的目的，当时采取了设计速度小、线形指标低的理念，致使道路的实际通行能力和服务水平难以满足当今大交通量的需要。本文结合青银高速公路石家庄至冀晋界段改扩建研究，根据研究通道的交通特性和工程特点，就提升设计速度对道路通行能力影响进行了深入探讨，并提出相关建议，以便供山区高速公路改扩建借鉴。

　　一、项目特点

　　青银高速公路石家庄至冀晋界段是青岛至银川国家高速公路G20的重要组成路段，以煤炭货运交通为主，六轴特大货车比例占日交通量的60%以上。而且重轻载方向明显，太原至石家庄方向多为重型车，石家庄至太原方向多为空载车辆，表明该道路为西煤东运的主要通道。

　　路线穿越了“三山三河”的太行山地形，全线无隧道工程。地势由东向西逐渐升高，最低点为河北鹿泉区，海拔高程127米，最高点为山西平定县，海拔高程944米，路线总体走向是太原方向为上坡方向，石家庄方向为下坡方向。技术标准采用的是《公路工程技术标准（JTJ01-1988）》中“一级公路标准”，设计速度为60公里小时，路基宽度21.5米。沿线设 3座跨径为50米的混凝土拱桥，1座跨径为50米的单幅独柱混凝土现浇箱梁，5座跨径为25米的预制混凝土T梁，桥涵设计荷载为汽车—超20级、挂车—120。

　　二、运行速度测算

　　根据2011年《高速公路纵坡设计关键指标与设计方法专题研究》结论，对小客车、货车的右幅、左幅的运行速度进行了分析测算，小客车的左、右幅运行速度能达到80-100公里小时，在临近省界约2公里处，太原方向小客车的运行速度为78公里小时，略低于80公里小时。

　　货车的运行速度主要受纵坡影响，在石家庄至太原上坡方向的局部路段，运行速度差变化较大，运行速度低于60公里小时的路段长约16.6公里。主要段落是：青银石太枢纽至武家庄段4.3%2250米、上聂庄至荷莲峪段3.9%2310米、南高庄至庙岩3.1%2076米、庙岩至甘陶河3.1%2410米、郝家窑至省界段3.2%7600米。

　　三、改扩建设计速度提升的依据

　　是在现有公路的基础上，为提高技术等级、通行能力或改善技术指标而进行的公路建设工程，以实现通行能力和改善技术指标两个条件。

　　影响该项目通行能力的要素有交通特性和道路条件，其中交通特性是特大货车占比大，上坡方向运行速度低，占用车道时间长，通行能力低；道路条件要素有：设计速度、路段纵坡、车道数量、车道宽度、硬路肩宽度。

　　提高通行能力可采取：提高设计速度、增加车道数量、降低路线坡度、增加爬坡车道等技术指标。

　　根据《公路工程技术标准》（JTGB01-2014）规定：“高速公路设计速度不宜低于100公里小时，受地形、地质等条件限制时，可以选用80公里小时。”其目的是保证高速公路的安全与舒适。若设计速度低于驾驶员的期望差值较大时，运行过程中极易诱发交通事故，因此《标准》将80公里小时的设计速度作为高速公路设计速度的最低标准。

　　根据《高速公路改扩建设计细则（JTGTL11-2014）》3.0.4“高速公路一般采用原设计速度，由于规划调整引起公路功能的变化、既有高速实际运行状况与原设计预期变化较大、遇特殊困难路段等因素，不排除在改扩建时对设计速度进行调整。”

　　根据以上功能和标准，该路改扩建设计速度应不低于80公里小时。

　　四、设计速度提升对原路几何尺寸的影响

　　如按80公里小时的设计标准，根据《公路工程技术标准》道路几何尺寸的要求应满足以下条件：①最大纵坡i=5%，最大坡长不应超700米；纵坡i=4%时，最大坡长不应超900米；纵坡i=3%时，最大坡长不应超1100米。②缓和坡段纵坡应不大于3%；③大、中桥的纵坡不宜大于4%。经统计有总长约23公里不满足设计速度80公里小时的技术指标，占路段总长度的55%左右。具体如下：超过最大纵坡的有：1000米2处；超过缓坡坡度的有：4535米7处；坡长长度超长的有：8987米7处；受以上三种情况影响需要调整纵断面的有：8527米16处。合计长度23049米。

　　横断面方面：行车道宽度应增加0.25米，右侧硬路肩应增加0.75米，左侧路缘带应增加0.25米。

　　因此，由于设计标高的变化，将引起路面挖除、路基下挖、横断面增宽、边坡高度增大、边坡稳定性差、桥梁高度降低、抬升的变化。对原路破坏极大，利用率极小且断交施工，不符合《高速公路改扩建设计细则》的原则。

　　五、设计速度提升后对货车运行速度的影响

　　根据《高速公路纵坡设计关键指标与设计方法专题研究》结论，高速公路平均纵坡大于2.5%的上坡路段，货车最低速度已低于50公里小时的容许速度。经统计设计速度由60公里小时，提高至80公里小时的，纵坡较大的五个段落纵坡变化如下：第一段：调整前平均纵坡4.3%，调整后平均纵坡3.69%；第二段：调整前平均纵坡3.9%，调整后平均纵坡3.53%；第三段：调整前平均纵坡2.47%，调整后平均纵坡2.37%；第四段：调整前平均纵坡3.25%，调整后平均纵坡3.08%；第五段：调整前平均纵坡2.88%，调整后平均纵坡2.14%。在该项目中更能体现“车不适应路”的现象。

　　设计速度提升80公里小时后，纵坡也进行了相应的调整，虽然单个坡长（坡度）的指标满足80公里小时的设计标准，但局部上坡路段的平均纵坡与调整前的平均纵坡虽略有降低，但整体纵坡未发生根本性变化，货车最低容许速度依然是36-44公里小时，因此，单从提高设计速度角度不能破解实际通行能力低的问题。要提高该道路的通行能力，只能增加车道数或增设爬坡车道。

　　六、下坡路段纵坡大小（长短）对货车运行安全的影响

　　根据同济大学和《连续陡下坡安全性检验指标专题研究》的研究结论：在气候条件良好、路面质量优良、车辆质量良好、车辆无超载、驾驶员合法操作的前题下，六轴交接式列车满载（49T）时，在车辆保持60公里小时速度连续下坡的相对不利速度条件下，采用发动机制动方式并保证车辆行车制动效能无明显损失下，车辆可连续下坡的最大长度为3.0%14.8公里、3.5%9.3公里、4.0%6.8公里。

　　根据统计，石太高速公路下坡路段连续坡长及坡度大有以下路段： 3.7%3.5公里、 4%2.7公里、 3.1%2.4公里、 2.1%8.8公里。可知在正常的环境条件下，货车在下坡方向各条段落是安全的。

　　七、结论及建议

　　1、在改扩建前期论证中应充分了解公路的交通特性和货物运输结构，交通特性和运输结构直接影响到道路的通行能力和服务水平。

　　2、山区高速公路上坡路段平均纵坡大于2.5%时，对于小客车的运行速度和通能力影响较小，对货车的通行能力影响较大。

　　3、设计速度由60公里小时提升至80公里小时后，货车的实际运行速度和道路的通行能力并未提高。只能按《高速公路改扩建设计细则》维持原高速公路设计速度60公里小时的现状道路指标。

　　4、交通管理部门应根据左右幅及各条车道分车型控制车辆运行速度，即：小客车运行速度宜控制80-100公里小时，货车运行速度宜控制60-80公里小时。

　　5、在保证“安全、舒适、快捷”的前提条件下，应遵循“以旧路优先利用为原则”，为提高通道服务水平宜另新建半幅高速公路，旧路作上行方向为另半幅，最为适宜。 （王占城）

　　（审核专家 王一臣）

　　责任编辑：韦红媛