高速公路互通立交路线视距的探讨.pdf

交通世界TRANSPOWORLD0 引言高速公路互通立交设计中，行车视距是确保行车安全稳定的必要指标。互通立交作为高速公路道路结构衔接的重要基础设施，其交通通行情况较为复杂。随着车流量的增多，互通立交合流点处的车辆冲突事故愈发显著。互通立交合流点作为交通事故多发位置，匝道行车加速阶段强行汇入情况时常发生，继而导致主线车辆丧失制动充分时间，引发安全事故。为此，本文针对交叉口汇流鼻的安全视距设计进行探讨。1 互通立交视距影响因素1.1 平、竖曲线半径合流点处设计有平曲线路段时，行车视距则会受到平曲线半径影响。行车视距随着平曲线半径的减小而减小，行车安全风险则会随之提升。合流点平曲线设计需要控制其最小半径。互通立交合流点处设计有较小半径的竖向凸曲线时，则会造成主线路段前方的视觉障碍，行车视距相对较小，难以提供给行车人员较多的反应时间。合流点处凸曲线最小半径需要合理优化，依据交通安全经验，一般设计为停车视距2倍；路段设计指标较为严格处，则可以按照1.5倍停车视距进行凸曲线设计，视点高度为 1.2 m，障碍物高度0.1 m1。1.2 坡度互通立交合流处设计纵坡也会影响行车视距，不同的设计纵坡则表现为不同的路面高差，较大的纵坡则会造成行车视线的误差。尤其当连续上坡路段坡度差超过3.5%或者连续下坡路段的坡度差超过2.5%，则会造成行车人员难以预料前方交通情况2。不同车速下主线设计指标控制值如表1所示。2 工程概况贵州省某新建城市快速路拟规划在城市外环路和城郊，为主城区交通流量向外扩散的主要通道，实现既有交通路网的分流作用。新建快速路设计速度为60km/h，双向四车道，分离式路基，单幅标准横断面：10.0 m=0.75 m（土路肩）+0.75 m（硬路肩）+23.5 m（车行道）+0.75 m（硬路肩）+0.75 m（土路肩），全幅设计宽度20.0 m。该新建路需要和邻近高速公路（收费型）、城市主干路进行衔接，路线相交处则建设有大型会展中心，区域路网建设可快速通达该会展中心区域3。高速公路承担主要车辆通行及运输功能，设计全长71 km，路面设计宽度34.0 m，双向六车道，设计速度120 km/h；城市主干路设计为双向四车道，设计全长25 km，路面设计宽度24.0 m。设计单位拟在道路交叉区域构建互通立交结构，实现新建道路、城市主干路、高速公路三者的交通转换。经现场地形勘察，互通立交主要采取环状半定向型形式，如图1所示。该结构为上下二层的全互通立交，一层为主干路，高速公路和新建道路则为第二层。该互通立交需要结合会展中心布设相应交通设施，重点分析合流点位的交通情况。考虑到新建道路南侧交通流量较大，互通立交主要采取半定向/定向左转匝道；其余转向则采取环形匝道设收稿日期：2022-12-11作者简介：贺阳（1990），男，贵州遵义人，工程师，从事市政道路、公路设计工作。高速公路互通立交路线视距的探讨贺阳，伍华勇（贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司，贵州 贵阳 550081）摘要：依托贵州省某高速公路互通立交项目，针对不同驾驶行为进行互通立交合流点安全视距分析。研究结果表明，合流点110 m主线通视距离偏小，难以适用于不同主线行车速度要求；主线设计速度大于80 km/h时，主线安全视距需要达到110 m以上，才能确保行车安全。关键词：互通立交；合流点；安全视距中图分类号：U412文献标识码：B表1 不同车速下路线设计要求设计指标最大纵坡（%）凸形竖曲线最小半径/m平曲线最小半径/m控制值一般值极限值一般值极限值一般值极限值主线设计速度/（km/h）803412 0006 0001 1007001002325 00015 0001 5001 0001202245 00023 0002 0001 50063总651期2023年第21期（7月 下）计，受用地限制，匝道设计速度取40 km/h。图1 环状半定向互通立交设计图3 合流点视距分析3.1 规范控制互通立交主线竖曲线设计为凸形竖曲线，竖曲线半径采用极限值23 000 m，考虑到项目采取扩大竖曲线会对周围环境造成较大破坏，设计时对合流点出主线、匝道的纵断面停车视距、通视三角区进行验算。汇流鼻前的通视三角区如图2所示，汇流鼻处视距视点高度采取1.2 m，高速公路外线、匝道高程差值为0.8 m，小于 1.2 m，汇流点处满足平面通视规范要求；物高 0.1m、视点高1.2 m，路线纵断面、视线相切，则视点距离汇流鼻最大识别视距大于1.25倍主线停车视距，满足相关规范要求4。单位：cm图2 通视三角区设计图3.2 交通行为下合流区安全视距3.2.1 主线交通行为高速公路主线车辆行车人员在主线处可以直接观察到匝道车辆通行情况，则可以事先采取变道、减速控制。当主线行车速度达到120 km/h时，合流点处100m距离只需要3 s左右的行车时间，且行车人员发现前方障碍物的反应时间小于2.5 s，此时采取行车制动往往难以降低车速至安全距离需求。为此，100 m距离不能够提供给行车人员以足够反应时间进行事故避免。分流区事故行为主要为匝道车辆突然驶入导致的和主线外侧车辆产生碰撞，安全视距控制主要发生在汇流点上游位置，本文构建图3所示合流区安全视距分析模型。模型中OA段为主线车辆反应距离l1，AC段则为主线车辆变换车道行车距离l2；AB段则为减速距离l3，主线安全视距则为l=l1+l2或l=l1+l35。图3 合流区安全视距分析3.2.2 变道、减速距离高速公路主线行车中，一旦出现互通立交汇流口，则需要即时观察前方匝道车辆状况，该阶段车辆为空驶过程，反应距离l1，空驶时间则包括观察时间（0 s）、判断时间（1.5 s）、准备时间（1 s）；立交合流区主线外侧车辆需要驶入内侧车道阶段，需要合理选取插入间隙，同时需要合理控制内侧车道与前后车的安全距离，变道时的汇入间隙一般为正态分布，变道汇入时间则设定为3 s，该时间段内车辆在外侧车道等待汇入工作。主线外侧车辆需要在合流点位置进行汇入，且车辆速度在变换车道过程中不产生变化，则可获取表2所示外侧车辆变道下的安全视距。表2 外侧车辆变道下的安全视距速度/（km/h）6080100120变道距离/m516583100反应距离/m42566882变道安全视距/m93121151182如果不采取主线车辆变速处理，则需要进行车辆减速工作，以此避免匝道车辆和主线行驶车辆的安全事故，其中产生车辆碰撞的临界因素如下：主线外侧车辆在匝道位置车辆驶入汇流点处前减小行车速度至汇入速度。依据相关研究资料表明，汇流点处30 m内匝道处车辆汇入比例达到了15%，此时主线外侧车辆要小于匝道汇入车辆相应速度，主线车辆减速下的安全视距如表3所示。结果表明，不同行驶速度下的安全视距差异较大，且安全视距随着设计速度增大而增大6。表3 主线车辆减速下的安全视距匝道速度/（km/h）30405060主线速度/（km/h）60788592/8010511513512290150145136125100185176162124120240235226216l1l2/l3l64交通世界TRANSPOWORLD3.2.3 主线合流区安全视距在变道及减速两种交通行为下，主线速度在60 km/h时，主线外侧车辆安全视距计算值要小于100 m，此时规范要求较为安全；但是当主线设计速度超过60 km/h 时，安全视距计算值要大于规范值（100 m）8。为此，合流区采取单一指标设计存在明显不合理，宽大的视野范围有助于主线车辆合理选取减速或变道操作，以此避免安全事故的产生。项目设定最终获取的主线合流区安全视距如表4所示7，对该互通立交选取匝道设计速度40 km/h，高速公路主线设计速度120 km/h下的安全视距216 m。表4 合流区安全视距匝道速度/（km/h）30405060主线速度/（km/h）6060606080122122122122901501451381381001851531531531202402372372164 立交合流区通视三角形考虑到本项目为互通立交结构，立交合流区极容易造成车辆变化车道风险及车辆跟驰风险，互通立交设计中需要确保上述安全视距，互通立交合流区通视三角需要不存在阻碍行车人员视线的障碍物。互通立交不同行车速度下具备不同通视三角区，主线及匝道安全视距需要符合相关要求，项目对不同匝道行车速度、主线行车速度的安全视距进行表5所示设定8。项目匝道设计速度40 km/h，主线设计速度120 km/h，则最终设定匝道安全视距105 m，主线安全视距216 m。表5 不同车速下安全视距匝道设计车速/（km/h）80706050403020主线设计车速（km/h）下安全视距/m120主线182195215230216250259匝道1401381351251058563110主线165165180195205212215/匝道120120120115957856100主线155152152165175182189匝道10210110110585755590主线135139139139145155155匝道808585888268695 结束语高速公路互通立交设计阶段，需要针对车辆合流点进行多参数分析，如平竖曲线最小半径、最大纵坡、安全视距等。汇流鼻处安全视距的计算不仅和平竖曲线最小半径、最大纵坡关键指标有关，不同交通行为也影响着合流点安全视距。为此，设计单位需要结合高速公路互通立交实际环境，采取合理的行车速度及针对性研究方案，确保行车安全视距满足通行安全需求。本文针对贵州省具体互通立交项目，对行车安全视距进行规范和考虑交通行为两种情况下的对比分析，研究成果可为此类项目建设提供参考。参考文献：1 曾志刚，朱顺华.高速公路互通立交的路线视距指标研究J.交通世界，2018（23）：13-17.2 庞小冲，郑国平.基于图解法的公路行车视距检验算法J.公路交通科技（应用技术版），2011（4）：109-111.3 杨志发，王云鹏，李世武，等.受山区公路弯道景观影响的行车视距估算模型J.吉林大学学报：工学版，2009（S2）：195-198.4 张海太，陈维，李洋洋，等.基于安全行车视距的桥隧群区短连接段可变限速控制策略研究J.公路交通科技：应用技术版，2019（8）：260-263.5 唐叔梅.两车道公路超车视距对行车速度的影响J.湖南大学学报（自然科学版），1987（4）：5-15.6 胡江碧，孙淑娅，陈建龙，等.基于驾驶视认需求的夜间雾区路段光源特性J.北京工业大学学报，2019，45（5）：470-475.7 杨永红，夏元波，王杰聪，等.边坡约束条件下的三维动态视距计算方法J.东南大学学报：自然科学版，2020（5）：983-990.8 郭忠印，刘天龙，周小焕.基于驾驶员视认性的畸形交叉口安全视距计算J.华东交通大学学报，2012，29（3）：46-50.65