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高速公路加减速车道设计探讨

胡 杨
河北锐驰交通工程咨询有限公司

摘要：在互通立交的设计过程中，充分了解连接部设计的要点，逐步提高互通立交连接部的设计水平，对提高互通式立交的服务水平乃至提高高速公路路网的服务水平，保证行车安全，有着重要的意义。
关键词：高速公路；加速车道；减速车道；参数

互通立交是高速公路的节点，是与等级公路联系的纽带，互通的建设能够带动地方经济的发展，能够满足沿线交通出行的需要，随着高速公路网骨架的形成，互通在公路建设中所占的比重逐步增加。在互通立交及U型转弯车道设计过程中，灵活的设计灵活掌握技术指标，以保证行车安全的前提下设计合理的加减速车道对设计人员来说是重点也是难点。
1.平面设计
互通式立交平面线形设计尤其是出入口处匝道线形受主线约束较多，且渐变段和变速车道长度应满足规范要求。变速车道分为直接式和平行式，对于加速车道，驾驶员希望由直接式流入，而不愿意走“S”形路线，对于加速车道，当主线交通量大时，车辆在找流入主线机会的同时需要使用加速车道的全长，因此减速车道为单车道时宜采用直接式，加速车道宜采用平行式。
车辆在加减速车道的过程即车辆以匀速横移一个车道宽度，进入减速车道后，先利用逐渐减小油门让发动机转速下降的方法来减小车速，再利用制动器进行二次减速，车速达到匝道设计车速时离开减速车道进入匝道，加速车道反之。
传统平面设计法即减速车道设计线从外侧车道中心开始，按一定的出口渐变率采用与主线相同的线形偏出，这种方法具有较顺直的流出行车轨迹，符合驾驶员习惯的优点，是互通匝道及加减速车道常用的设计方法。
流行设计法。即先从主线某对应桩号外侧车道边缘偏出(一个路缘带+半个减速车道)的宽度，确定减速车道的起点，然后从起点开始，计算出以一定的出口渐变率采用与主线相同的线形(直线、缓和曲线或大半径圆曲线)偏出。
两种平面设计方法相比较，流行设计法渐变段长度可以自由控制，但主线路基形成明显的折点，出主线匝道口位置比较明显，在直接式双车道加、减速车道并设置辅助车道时优势明显。两种设计方法事实上只是计算减速车道的起点位置不同而已
2 减速车道及分流点附近的指标控制
2．1减速车道长度
规范规定的减速车道长度应视为最小值，设计中不少人认为是标准值而加以采用，长度明显不够；另一个问题是当主线纵坡大于2％时下坡减速车道长度未考虑修正(山区高速公路多见)，应根据主线纵坡的大小采用不同的修正系数。此外，减速车道长度的确定还应根据主线和匝道的计算行车速度、交通量、大型车所占比例等对变速车道长度进行验算，按实际情况确定其合理的长度。特别是当主线和匝道的设计年份交通量接近通行能力，或载重车和大型客车比例较高时，应增长减速车道。
根据AASHO的方法，平行式变速车道三角段计算方法有两种
第一种计算方法，车辆横移一个车道的时间按3s考虑，过渡段长度计算公式为：L=(1/3.6)* Va*t
Va为初速度，t为横移一个车道的行驶时间，按3s考虑。
第二种计算方法，过渡段长度计算公式为：L= r=Va2/127(µ ±i)
W为变速车道宽度，取3.5m，r为反向曲线半径，Va为主线初速度。U为横向力系数，取0.15；i为超高横坡度，取0。
两种计算方法所得计算结果见下表。
过渡段长度
（m）
过渡段计算
设计车速（Km/h）
100
80
60
50
40
第一种计算方法
75
58.3
50
41.7
33.3
第二种计算方法
77.1
59.9
51.3
42.7
34.1
建议采用值
80
60
50
45
35
2．2出口渐变率
渐变率过大或连接段过短，很难满足规范对变速车道长度的要求。渐变率过小或连接段过长会导致变速车道无故加长，增加占地，车辆较难偏离主线，且变速车道终点可能仍处于连接段，对匝道超高的过渡极为不利。规范中规定的渐变率应视为最大值，例如设计速度80 Km／h对应变速车道渐变率是1／20，设计时不应大于该值。设计中另外常见的问题是主线弯道内侧出口渐变率过小，而外侧出口渐变率过大。应根据主线计算行车速度选取合理的渐变率，这样有助于行车安全。
2．3渐变段长度
渐变段长度的取值应不小于规范规定的长度。由上述两种减速车道设计方法得到的渐变段长度都不会有大的问题。只是传统设计法比流行设计法得到的渐变段长度要长一些。根本原因在于流行设计法可以主观控制渐变段长度，而传统设计法只能通过改变渐变率大小来控制渐变段长度。
2．4分流点曲率半径及缓和曲线参数
立交设计中常常存在三个误区：①设计中有人将“曲率半径”与“圆曲线半径”相混淆，如主线设计速度为lOO Km／h时分流鼻端最小曲率半径为300m，就认为非要接一段半径为300m的圆曲线不可；② 缓和曲线参数符合规范要求，但分流点曲率半径又不符合规范要求，如主线设计速度为100 Km／h时，分流点的曲率半径必须大于300 m；③ 曲率半径和缓和曲线参数均符合规范要求但分流点之后的缓和曲线长度过短， 以至于不能满足匝道超高过渡的需要。缓和曲线参数太小，较难吗，满足规范对于变速车道端点曲率半径的要求。缓和曲线参数太大，缓和曲线加长，同样会导致变速车道加长，车辆较难偏离主线，还会造成匝道超高过渡的过于平缓，对排水极为不利。
2．5分流点附近竖曲线半径及竖曲线长度
通常分流点处匝道的凸、凹形竖曲线应采用较大的半径，除保证足够的视距外，还应能看见前方公路的路况。在通常设计中竖曲线半径一般都能满足规范，但常常出现的问题是匝道竖曲线长度小于一般值甚至小于极限值。这种情况我们必须避免。总之，在互通立交的设计中，减速车道的设计往往不能一次设计成功，需要经过反复试算才能满足各项指标。我们在具体的立交设计中，要特别注意各项指标的合理控制。
3.案例分析
大广高速京衡段考虑养护和公路巡查的需要在冀京界处增设了U型转弯车道。河北段在永定河南设置单侧主线收费站，北京段在永定河北设置单侧主线收费站，由于河北主线站边界距永定河大桥桥头距离只有200余米，考虑到本工程的主要使用者为内部管养车辆，且距收费广场较近，车辆自驶出收费站驶入转弯车道的车辆速度较低，因此设定北京方向主线设计车速按60Km/h考虑，河北方向主线设计车速按120 Km /h考虑，匝道设计速度按30 Km /h。加速车道采用平行式，减速车道采用直接式，其余参数采用规范值。
4.结语
车辆在立交出入口处的行驶轨迹、车速的变换受车辆性能、主线和匝道设计速度、驾驶员习惯等因素的影响较大，为确保安全，减速车道均应采用直接式，加速车道原则上采用平行式。加减速车道设计参数在满足规范的前提下要灵活掌握设计原则，在保证车辆行驶安全的前提下应尽量降低工程量。

参考文献：
[1]交通部第一公路勘察设计院． 《公路路线设计规范》JTJ
D20-2006[M]．北京：人民交通出版社，2006．
[2]交通部公路司编《新理念一一公路设计指南(2005版)》
[M]．北京：人民交通出版社，2005．
[3]乔 翔，蔺惠茹．《公路立交规划与设计实务》[M]．北京：人民
交通出版社，2001．
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