徐耀赐道路设计 道路设计速度如何选取

第五章 速度

速度是道路交通安全系统的核心要素，今天介绍第五章“速度”的前三节，包括：速度的种类、各种速度的使用顺序及应用时机、设计速度与道路交通功能位阶的关系、选取设计速度时应注意的要点等内容。

5.1前言

5.2速度的种类

5.3设计速度

道路交通工程规划与设计领域中，速度（Speed）具有极为前列的重要地位，是道路交通安全系统的核心要素。不管是新建道路的规划设计，还是既有道路的管理，都有针对速度的特殊考虑。基于此，从事道路交通工程规划设计与管理的专业人士都应深入了解速度的内涵。

速度的种类

速度只是一个统称名词，依使用者目的不同可细分为设计速度、运行速度、百分位速度、行车速度、行程速度等30多种，它们在道路交通工程规划与设计领域中出现与使用的时机有明确的先后顺序。

图5-1 各种速度的使用顺序及应用时机

如图5-1所示，某一道路生命周期中，最先出现设计速度，其在规划设计时必须依各种预设或已知条件事先选定。道路上真正的速度环境（Speed Environment，即车流以各种不同速度在道路上呈现的各种现象）在道路完工通车后才会陆续呈现，且必须借助现场量测速度（现测速度），并加以收集、整理、统计、分析才能得知。现测速度的数据经完整收集、整理、统计、分析呈现出的速度种类极多，可在以下不同用途中作为交通管理与执法机关的决策参考：

☞ 道路数据管理（HDM，Highway Data Management）：道路完工通车后，各项有用数据的收集、整理与分析。

☞ 道路容量分析（HCA，Highway Capacity Analysis，又译为“道路通行能力分析”）：道路规划、设计、改扩建都必须进行容量分析，同时评定其服务水平（LOS, Levels of Service）。

☞ 执法（Enforcement）：道路执法机关根据道路上车速呈现的长期现象，进而决定执法力度与执法速度。

☞ 事故重建（Crash Reconstruction）：发生严重事故后，还原事故发生前状况，车速是其中一重要考虑因素。

☞ 道路评定（Roadway Rating）：道路完工通车后，借由量测所得的车速数据评定该道路的运输效能与效益。

另外，还有由速度衍生而来的专业名词：速度管理、限制速度、速度环境、限速区、速度差、超速等。这些名词都有重要意义，在道路交通管理领域有重要用途，本章后续内容中将详尽说明。

设计速度

在所有速度相关专业名词中，设计速度最为重要，牵动着从最初的规划设计到后期的管理、维护整个道路生命周期。

设计速度定义的沿革

在道路交通工程规划设计时，就应根据众多不同预设条件与已知数据清楚选定设计速度，当然，不同国家的选定标准略有差异。首先，以美国道路和运输官员协会（AASHTO，American Association of State Highway and Transportation Officials）的绿皮书（A Policy on Geometric Design of Highways and Streets）为例[1]，其对设计速度的诠释有历史沿革的阶段性背景，读者不可不知。

第一阶段：1936年

美国道路和运输官员协会的前身，即美国州道路官员协会（AASHO，American Association of State Highway Officials）针对设计速度的定义是：“The maximum reasonably uniform speed which would be adopted by the faster driving group of vehicle operations , once clear of urban areas.”（在远离市区后，车辆运行速度较快的驾驶群体将采用的最大合理均匀速度。）

当时正值第二次世界大战前夕，美国汽车工业初具规模，汽车速度并不快，高速公路里程较短，路网结构建设主要偏重地域性主干线，连接各大城市，重视的主要交通功能为易行性、可行性，设计速度的角色尚未突出。因此，美国州道路官员协会对设计速度的定义侧重于少数可能开快车的群体，强调合理最大均匀速度，完全未提及安全一词，因为此时拥堵与道路交通事故问题尚未突显。

第二阶段：1938年-1953年

基本上沿用1936年对设计速度的定义，只是字面上稍有修改：“The maximum approximately uniform speed which probably will be adopted by the faster group of drivers , but not, necessarily , by the small percentage of reckless once.”（最快近似均匀的速度，可能由速度较快的驾驶群体采用，但不一定由一小部分鲁莽冲动的驾驶人采用。）

1938年至1953年，美国高速公路里程数大幅提升，但是对设计速度的定义本质上并未改变，仅强调“大部分驾驶人自觉可操控的最高均匀驾驶速度”，仍未提及安全层面。

第三阶段：1954年-1996年

美国州道路官员协会扩大编制，纳入各州运输官员组成美国道路和运输官员协会，于1954年正式成立运作。

1954年至1996年间，美国道路和运输官员协会对设计速度的定义出现了明显变化：“The maximum safe speed maintained over a specified section of highway when conditions are so favorable that the design features of the highway governs.”（当条件非常有利于道路的设计特征时，在道路的特定区域保持最大安全速度。）

全新定义有3项重点：道路处于理想状况；无任何外界干扰因素存在；驾驶人可操控车辆行驶的“最大安全速度”。

第四阶段：1997年

1997年，美国公路合作研究组织（NCHRP，National Cooperative Highway Research Program）出版400号报告《停车视距的确定》（Determination of Stopping Sight Distance）[2]，针对原设计速度定义中的“最大安全速度”提出修正建议，主要基于以下三个理由：

▼ 道路上驾驶人操控车辆的运行速度（Operating Speed）可能会大于设计速度；

▼ 当车辆的运行速度大于设计速度时，不代表驾驶人处于不安全状态；

▼ “最大安全速度”易误导规划设计者，为了规避风险而刻意降低道路的设计速度，形成恶性循环。

第五阶段：2001年

美国道路和运输官员协会接受美国公路合作研究组织 400号报告[2]的建议，将“最大安全速度”去除，重新定义设计速度：“A selected speed used to determine the various geometric design features of the roadway.”（用于确定道路各种几何设计特征的选定速度。）

这一全新定义强调，设计速度值充其量只是为道路几何设计而选取的某个“速度参照值”。

我们再深入思考，为何美国道路和运输官员协会此时仍未提到“安全”议题？主要有两点理由:

▼ 一旦发生事故，速度越快，严重性必然越大，这是不变的力学理论。然而，速度与安全两者间并无直接对等的关联性，与安全相关的因素众多，速度只是其中之一。

▼ 安全在道路交通工程规划设计领域中是极为重要的设计参数（Design Parameter），已隐含在各式设计规范、准则、指南、手册中，例如《路侧设计指南》（Roadside Design Guide）[3]及《道路安全手册》（Highway Safety Manual）[4]等。

第六阶段：2011年至今

2011年出版的美国道路和运输官员协会绿皮书[1]为现今最新版，其对设计速度的定义与2001年一样，且至今为止仍保持不变。

描述至此，读者应已全然了解，设计速度仅是“为道路几何设计而选取的某个速度参照值”，此值可用在道路几何设计的各种细节中，而安全考虑已经隐含在各设计细节里，例如在某个设计速度前提下，曲线段的曲率半径值应在某最小值以内。

设计速度与道路交通功能位阶的关系

如前述第四章所说，设计速度隐含在三个主要道路交通功能（即易行性、可及性与设计速度）中，道路交通功能的位阶越高，则隐含该道路的设计速度越高。换句话说，当道路交通功能定位确立后，设计速度值的大致范围也可预测，如表5.1所示。

表5.1 道路交通功能定位与隐含设计速度的大致范围

如何选定设计速度

道路在规划设计之初就需要选定设计速度值，但此值应该如何选定?

依美国道路和运输官员协会绿皮书[1]所说:“Every effort should be made to obtain a desired combination of safety, mobility, and efficiency within the constraints of environmental quality, economics, aesthetics, and social and political impacts. ”（应在环境质量、经济、美学以及社会和政治影响的约束下，尽一切努力获得所需安全性、易行性和运输效率的平衡。）

由上段文字可知以下重点:

▼ 设计速度值的选定无法“一刀切”，必须有全方位的综合考虑，其中包含安全性（Safety）、易行性（Mobility）及应有的运输效率（Efficiency）等多重因素。

▼ 设计速度值的选取也有某方面必须顾及的条件，例如对环境质量的影响、对经济发展的贡献程度、对沿途景观的破坏、对人文社会与政治的冲击等。

美国联邦公路局（FHWA）《道路功能分类的概念、标准和程序》（Highway Functional Classification Concepts, Criteria and Procedures）[5]研究报告特别提到：“The Green Book[1] recommends that topography, anticipated operating speed, adjacent land use and functional classification be considered and as high a design speed as practical be selected, except for local street.”（绿皮书建议：在考虑地形、预期运行速度、附近的土地利用和功能分类情况下，选择实际可行的高设计速度，除本地道路以外。）

欧洲道路安全观察组织（ ERSO，European Road Safety Observatory）《速度和速度管理》（Speed and Speed Management）[6]研究报告中也提到：“Overall road design should reflect the function of a road and, in combination with design speed, the appropriate speed limit.”（总体的道路设计应反映出道路功能，并结合设计速度、合宜的速度限制因素展开。）

由以上两段话，我们可清楚看出，选取设计速度时应注意下列重点：

▼ 设计速度的选取应考虑地形（Topography）因素。

▼ 选取合宜设计速度时也应有合理的预期运行速度（Anticipated Operating Speed）。尤其应该注意的是，在道路规划设计时，道路尚未完工通车，实际的车流运行速度无法得知，因此道路规划设计时只能采用有预测成分的预期运行速度。运行速度的完整内涵在本章后续详述。

▼ 道路附近的土地使用特性（Adjacent Land Use）与道路功能分类（Functional Classification）在选取设计速度时也应列入考虑。

道路设计里程过长时，可能无法以单一设计速度值涵盖全程路线，尤其在地形起伏较大的丘陵区、山岭区或生态敏感区，此时的设计速度必须有渐变区段（Transition Zone），如图5-2所示，应主要考虑人因（Human Factors）与驾驶人的驾驶任务（Driving Task）。

图5-2 设计速度与渐变区段

综上所述，我们可清楚知道，设计速度的选取必须全方位综合考虑“人”、“车”、“路”、“环境”四大层面，然后在道路几何设计细节中完整呈现，其逻辑思维模式如图5-3所示。

图5-3 设计速度在道路几何设计中的角色

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来源 | 交通言究社

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