三岔互通立交安全性設(shè)計(jì)探討

鐘澄平，黎 軍

（廣州市市政工程設(shè)計(jì)研究總院有限公司，廣東 廣州 510060）

0 引言

高等級(jí)道路的運(yùn)行安全在很大程度上受互通立交的設(shè)計(jì)和運(yùn)行效果影響，大部分事故往往發(fā)生在互通立交范圍。道路設(shè)計(jì)中以設(shè)計(jì)速度控制路線指標(biāo)，往往難以獲得與車輛實(shí)際運(yùn)行速度相適應(yīng)的線形，這大大增加了交通隱患，尤其是互通立交范圍內(nèi)運(yùn)行速度的差異難以避免[1]。如何合理選擇匝道線形指標(biāo)，以保證視距、平曲線半徑、超高和縱坡等指標(biāo)與車輛實(shí)際運(yùn)行速度相匹配，有必要進(jìn)行研究分析。本文以三岔互通立交為例，從安全的角度探討立交選型和匝道設(shè)計(jì)的合理性。

1 T型立交

T型立交為三岔互通立交的典型型式，當(dāng)其用于“高接高”的情況時(shí)，安全性設(shè)計(jì)是立交標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)指標(biāo)選取的關(guān)鍵因素。

某聯(lián)絡(luò)線工程采用雙向6車道，設(shè)計(jì)速度80 km/h，路線起點(diǎn)與某高速公路相接，該節(jié)點(diǎn)擬設(shè)T型交叉與現(xiàn)狀服務(wù)型喇叭立交復(fù)合。高速公路設(shè)計(jì)速度為100 km/h，雙向4車道。該節(jié)點(diǎn)遠(yuǎn)景年交通量較大，主要流向?yàn)槁?lián)絡(luò)線往返廣州方向，次流向?yàn)槁?lián)絡(luò)線往返陽(yáng)江方向，各匝道最小圓曲線半徑為120 m。結(jié)合該節(jié)點(diǎn)平縱指標(biāo)及連接部設(shè)計(jì)，討論立交設(shè)計(jì)中匝道設(shè)計(jì)速度的合理取值。圖1為工程總體平面圖。

圖1工程總體平面圖

1.1 按交叉公路延伸設(shè)計(jì)

考慮立交功能，若該T型立交按交叉公路延伸設(shè)計(jì)，立交范圍內(nèi)，交叉公路設(shè)計(jì)速度應(yīng)采用基本路段的設(shè)計(jì)速度，當(dāng)交叉公路在象限內(nèi)轉(zhuǎn)彎時(shí)，設(shè)計(jì)速度可適當(dāng)降低。F、G、H、I匝道設(shè)計(jì)速度可采用60 km/h。所謂基本路段，即：在交叉公路或匝道上，車輛運(yùn)行不受分、合流和交織影響的路段。公路立體交叉設(shè)計(jì)細(xì)則[2]中，“交叉公路”“相鄰路段”“基本路段”“基本車道的連續(xù)性”均指主線的延伸，而不是匝道的概念。因此，設(shè)計(jì)主要交通流線時(shí)應(yīng)滿足下列條件。

（1）基本車道數(shù)連續(xù)

交叉公路應(yīng)保證主要交通流線基本車道數(shù)連續(xù)。該T型立交中，F(xiàn)、G匝道在合流鼻端通過(guò)交通標(biāo)線設(shè)置為單車道匝道，I、H匝道為單出入口的雙車道匝道，匝道基本車道數(shù)為2條，而交叉公路聯(lián)絡(luò)線為雙向6車道公路，主線基本車道數(shù)為3條。立交范圍匝道的基本車道數(shù)并未按主線延伸，其基本車道數(shù)不連續(xù)。因此，該立交匝道不滿足主線延伸的要求。

（2）設(shè)計(jì)速度

當(dāng)交叉公路在象限內(nèi)轉(zhuǎn)彎時(shí)，在互通式立體交叉范圍內(nèi)的設(shè)計(jì)速度可適當(dāng)降低，但與相鄰路段的設(shè)計(jì)速度差不應(yīng)大于20 km/h。

（3）主線設(shè)計(jì)指標(biāo)

三岔T型互通立交按交叉公路延續(xù)路段設(shè)計(jì)時(shí)，其線形應(yīng)按主線指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)，交叉范圍內(nèi)聯(lián)絡(luò)線設(shè)計(jì)速度可采用主線60 km/h，圓曲線最小半徑一般值R為200 m。該T型立交中F、G、H和I 4條匝道圓曲線最小半徑為120 m，均小于規(guī)范要求的主線圓曲線最小半徑一般值，其采用的是匝道線形設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的最小半徑極限值，取值相對(duì)于交叉公路延續(xù)段設(shè)計(jì)是不合適的。

（4）連接部

主流向匝道從主線流出或匯入主線時(shí)，其連接部應(yīng)按照主線相互分合流設(shè)計(jì)，而不是匝道分合流。主線相互合流連接部設(shè)計(jì)中，當(dāng)兩條主線交通量主次分明時(shí)，次路側(cè)可采用漸變加寬方式設(shè)計(jì)，漸變段長(zhǎng)度不應(yīng)小于300 m。以H匝道為例，其加速車道漸變段長(zhǎng)度為80 m，為匝道接入主線的模式，不符合主線相互合流連接部設(shè)計(jì)的要求。

因此，從匝道的線形指標(biāo)、基本車道數(shù)以及連接部設(shè)計(jì)等方面分析，各匝道平面設(shè)計(jì)指標(biāo)均不滿足公路立交設(shè)計(jì)細(xì)則中交叉公路延續(xù)路段60 km/h的設(shè)計(jì)要求。

1.2 按匝道設(shè)計(jì)

若該立交轉(zhuǎn)向道路按匝道設(shè)計(jì)，匝道型式與實(shí)際運(yùn)行速度應(yīng)盡可能一致。

（1）平縱指標(biāo)

以I匝道為例，其與H匝道分流后（可算出口匝道），縱坡值為-3.85%，按公路立體交叉設(shè)計(jì)細(xì)則規(guī)定，已超過(guò)60 km/h對(duì)應(yīng)的出口匝道下坡段（增加1%時(shí)為接近）最大縱坡值，而I匝道末端圓曲線半徑采用細(xì)則規(guī)定的60 km/h匝道圓曲線半徑極限最小值120 m，即I匝道線形設(shè)計(jì)中，在匝道下坡路段采用了最大縱坡值，同時(shí)，匝道的末端圓曲線半徑采用極限最小值，這顯然不符合規(guī)范所確定的線形組合設(shè)計(jì)原則[3]。一般而言，線形指標(biāo)的極限值是在條件受限時(shí)才使用，并非是可以廣泛運(yùn)用的，應(yīng)避免同時(shí)使用平面和縱斷面指標(biāo)的極限值。

（2）橫向力系數(shù)

對(duì)于T型立交，車輛從主線一側(cè)進(jìn)入匝道時(shí)往往有忽略減速的特點(diǎn)，該立交各匝道R=120 m平曲線段設(shè)6%的超高，按60 km/h設(shè)計(jì)速度，對(duì)應(yīng)的橫向力系數(shù)u=0.176，如超速至70 km/h，相應(yīng)的橫向力系數(shù)為u=0.262，偏于不安全狀態(tài)。

（3）安全評(píng)價(jià)

現(xiàn)行規(guī)范要求設(shè)計(jì)對(duì)匝道運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性進(jìn)行評(píng)價(jià)，根據(jù)運(yùn)行速度對(duì)匝道視距、鼻端通視情況、相鄰出入口間距等要素進(jìn)行評(píng)價(jià)。同時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)地駕駛狀況和運(yùn)行速度，評(píng)價(jià)出口匝道分流鼻至匝道控制曲線起點(diǎn)路段的長(zhǎng)度和速度過(guò)渡對(duì)交通安全的影響[4]。

根據(jù)近年項(xiàng)目安評(píng)結(jié)果經(jīng)驗(yàn)，位于左偏曲線橋梁段上的雙車道斷面（10.5 m、12.25 m、12.5 m），由于橋上設(shè)了水泥混凝土護(hù)欄，R=150 m平曲線上的凈距無(wú)法滿足運(yùn)行速度下停車視距的要求，因此，采用R=120 m平曲線為較大交通流服務(wù)顯然不合理。

該節(jié)點(diǎn)相交道路為高速公路，匝道上有一定比例的大型車行駛，在小半徑雙車道彎道上車輛并行易產(chǎn)生刮撞事故，因此平面圓曲線半徑也不宜過(guò)小。

1.3分析

近期建設(shè)的高速公路中，如武深與大廣高速公路共線段兩側(cè)立交、惠清高速與廣河高速公路交叉，主轉(zhuǎn)換方向均按主線延伸方式設(shè)計(jì)，線形采用了主線的指標(biāo)而非匝道指標(biāo)，且多取一般值，以滿足功能和轉(zhuǎn)換交通流服務(wù)水平的需要。因此：若該節(jié)點(diǎn)從功能上考慮需按主線延伸設(shè)計(jì)，且采用60 km/h設(shè)計(jì)速度時(shí)，則各匝道均應(yīng)按主線設(shè)計(jì)，平、縱指標(biāo)取一般值，平面圓曲線最小半徑取200 m，橫斷面按雙車道配寬硬路肩設(shè)置；若按匝道設(shè)計(jì)，因用地限制，平、縱指標(biāo)不高，則設(shè)計(jì)速度宜降至50 km/h。

2 喇叭立交

喇叭立交為三岔交叉節(jié)點(diǎn)廣泛采用的一種型式。按照主線左轉(zhuǎn)彎出口匝道是否為環(huán)形匝道來(lái)分類，喇叭型互通立交分為A型和B型喇叭立交（見(jiàn)圖 2、圖 3）。

圖2 A型喇叭

圖3 B型喇叭

左轉(zhuǎn)彎出口匝道交通量大于單車道設(shè)計(jì)通行能力時(shí)，應(yīng)選用A型；左轉(zhuǎn)彎入口匝道交通量大于單車道設(shè)計(jì)通行能力時(shí)，宜選用B型。喇叭立交應(yīng)用范圍一般分為兩類：主線為高、快速路，被交路為低等級(jí)公路（以下簡(jiǎn)稱“高接低”）；主線和被交路均為高、快速路（以下簡(jiǎn)稱“高接高”）。

2.1 高接低

一般互通式立交主要用于高、快速路連接較低等級(jí)公路，當(dāng)設(shè)收費(fèi)站時(shí)，常采用喇叭立交型式。當(dāng)A匝道采用上跨主線方式時(shí)，A型喇叭左轉(zhuǎn)彎出口C匝道在跨線橋之前，并且比B型喇叭環(huán)形匝道通行能力高，可以較快疏散駛離主線車流，而B(niǎo)型喇叭出口C匝道通行能力較低，安全性較差，流量增加時(shí)，出口匝道易出現(xiàn)車輛排隊(duì)情況，可能會(huì)影響到主線交通流。因此，一般在設(shè)計(jì)中較多選擇A型喇叭立交，而當(dāng)受到地形限制或入口匝道的交通量遠(yuǎn)大于出口匝道的交通量時(shí)才選用B型喇叭立交。

2.2 高接高

主線和被交路均為高速路或快速路時(shí)，由于不設(shè)置收費(fèi)站，一般情況下相交道路的設(shè)計(jì)速度均大于60 km/h，即無(wú)論是A型還是B型喇叭立交，駛?cè)氕h(huán)形匝道前的速度均較高。

A型喇叭立交中，A匝道為被交路，接左轉(zhuǎn)環(huán)形匝道。從被交路往主線方向左轉(zhuǎn)車流，平面上直接由被交路的較高平面線形接喇叭立交環(huán)形匝道中的小半徑圓曲線。設(shè)計(jì)中，從A匝道接B匝道并未設(shè)置出口匝道的減速車道，容易造成駕駛員對(duì)前方線形變化判斷不準(zhǔn)確，對(duì)于駕駛員而言也沒(méi)有減速的意圖，這樣直接從高等級(jí)的主線駛?cè)胄“霃綀A曲線的匝道，不利于交通安全。

當(dāng)A匝道采用上跨主線方式時(shí)，則B匝道為較大縱坡的下坡匝道，且B匝道為小半徑的環(huán)形匝道。這樣的平縱線形組合更不利于行車安全。公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：應(yīng)避免在長(zhǎng)下坡路段、長(zhǎng)直線路段或大半徑圓曲線路段的末端接小半徑圓曲線的組合，其目的是提高行車安全性。從上述分析看，A型喇叭方案用于“高接高”情況時(shí)存在一定安全隱患。

B型喇叭立交中，從被交路往主線左轉(zhuǎn)方向車流，A匝道接B匝道因處于外圍匝道上，線形變化較平順，有利于行車安全。從主線往被交路左轉(zhuǎn)方向車流，經(jīng)環(huán)形匝道流出，從平面上看屬于主線匝道分流，流出主線車輛經(jīng)過(guò)漸變段和減速段進(jìn)入環(huán)形匝道，在變換車道時(shí)，線形發(fā)生明顯變化，這對(duì)駕駛員有明顯的提示減速作用，相對(duì)于A型喇叭更利于行車安全，而A型喇叭立交，相同速度的車輛直接駛?cè)氕h(huán)形匝道，顯然不利于行車安全。

因此，設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意調(diào)整平縱線形指標(biāo)，保證運(yùn)行速度與設(shè)計(jì)速度的一致性，保證立交型式、平縱指標(biāo)與駕駛?cè)似谕恢拢拍芴岣咝熊嚢踩?/p>

3 結(jié)語(yǔ)

匝道運(yùn)行速度與設(shè)計(jì)速度不一定一致，匝道超速的情況較為普遍，應(yīng)合理選取匝道設(shè)計(jì)速度，重點(diǎn)關(guān)注線形指標(biāo)如何滿足運(yùn)行速度下的交通安全，避免在長(zhǎng)下坡路段、長(zhǎng)直線路段或大半徑圓曲線路段的末端接小半徑圓曲線的組合，且平縱指標(biāo)不宜采用極限值。在立交設(shè)計(jì)中，從主線到匝道，車輛逐級(jí)減速，需重點(diǎn)關(guān)注相鄰路段運(yùn)行速度，保證運(yùn)行速度的連續(xù)性。對(duì)于被交路為低等級(jí)道路的喇叭立交方案而言，通常選擇A型喇叭立交。但是，對(duì)于三岔交叉的高等級(jí)道路不宜選用喇叭立交方案，若因條件限制必須采用以喇叭立交相接時(shí)，從交通安全的角度考慮，B型喇叭相對(duì)A型更利于行車安全。