淺談互通立交安全性設計

楊傳永

山區高速公路的互通式立交在場地條件、交通分布等方面有著不同于平原微丘地區的特點,由于公路設計理念中人文意識的不斷增強,優秀的立交設計已不再簡單滿足于達到規范要求,而是在此基礎上結合具體項目的具體要求,對立交線形進一步優化,力求在設計階段即消除或減少事故多發點,提高立交設計的優越性及安全性,實現立交行駛中安全、方便、舒適、愉悅的和諧統一。

1 山區互通立交特點

1)沿線地形、地質條件復雜,建設場地條件受到嚴格控制;2)工程地質條件比較復雜;3)自然氣候條件較為惡劣;4)主線線位調整余地小。上述這些特點造成了山區高速公路互通式立交在設計上,若處置不當極易產生較多的安全隱患。

2 實例分析

2.1 中村互通立交概況

在黃塔路的中村互通立交設計中,該互通設置在黃山—桃林高速公路與G205國道交叉處,其作用是吸引部分G205上的車輛進入高速公路,避免走老路越嶺線對行車安全不利和繞行距離長的缺陷。中村立交位于璜源山隧道、中村南隧道和馬金嶺隧道之間,在交叉處路線標高比G205國道高出25 m以上,且分離式的兩條主線縱坡、縱面受馬金嶺隧道進口標高的影響,使得縱坡大,互通主線縱坡達到3.84%,平均縱坡接近4%。

2.2 安全性分析

1)中村互通布設從自然條件上看,存在著立交區域地面高差大,山坡陡,璜源溪與馬金溪兩條河谷交匯,互通式立交的布設非常困難,工程規模較大等不利因素。

2)中村互通所在主線從設計條件上看主線連續縱坡大、立交距隧道出入口較近,對行車安全不利,同時匝道變寬和分岔給高墩大橋安全設計帶來不利的影響。

3)隧道與匝道流出端間距僅55 m,偏小,對減速流出車輛方向辨識不利,易產生安全隱患。

4)全線最大縱坡3.84%正好位于該互通區內。縱坡組合為3.84%/815 m,2.5%/710 m,3.79%/500 m,平均縱坡達3.36%,偏大;根據運行速度評價,對上坡車輛,速度差將大于20 km/h,重車爬坡困難,易引起車輛追尾等安全隱患;對下坡車輛,易造成剎車失靈現象,且主線3.84%的陡坡接平曲線半徑R-160 m、縱坡3.2%的減速車道后轉入縱坡為3.92%的環形匝道,環形匝道設30余米高墩橋,車輛行駛時易造成嚴重的安全隱患。

2.3 改進措施

2.3.1 立交形式與交通流量的協調統一

立交線形指標的確定以滿足交通轉換的需要為前提及基礎,匝道溝通的形式不應拘泥于某一固定的形式。應根據匝道實際功能需要選用合適的形式,以確保實現立交形式與轉向交通流量的協調。據此分析中村互通原方案,轉彎次交通方向為中村—桃林方向,建設末期的單向小時交通量僅為91 pcu/h,而該方向正好位于桃林—小賀方向大縱坡下坡減速接小半徑內環的出口匝道上,顯然該匝道的實際使用功能不足,該匝道形式與交通流量不協調,確要冒著極大的安全風險。經分析研究,桃林—中村的轉向交通量的溝通由距此3 km小賀互通的桃林—塔嶺方向的內環匝道來實現,雖然此方向的繞行距離約6.5 km,但大大降低了安全隱患,且對較小交通量方向的運營效益影響極小,達到了立交形式與交通流量的協調統一(見圖1)。

2.3.2 立交線形指標與車輛行駛速度的協調統一

立交設計應注意保持以下兩種概念的速度協調性:

1)匝道與主線之間運行速度的協調,車輛由主線分離至立交匝道或由匝道合流至主線時,其速度在短距離內有較大變化,有必要重點優化立交分、合流端口設計,結合必要的清晰的交通標識,引導轉向汽車完成立交與主線的順利過渡,保持運行過程中速度漸變的協調及平順。

2)匝道設計指標與實際運行速度的協調,不同于主線的勻速行駛理論,匝道應采用變速行駛理論。

針對中村互通運行車速的分析,采用了諸如緯地等模擬運行車速的軟件,分車型對車輛在中村互通的主線及匝道上的運行狀態進行模擬分析,分析推斷可能的行駛速度,根據中村互通立交主線連續大縱坡的特性,考慮汽車,特別是重車、貨車的減速、制動性能,分析重車的方向性,在匝道布設和平縱面指標的運用中,盡可能照顧重車方向。

經分析中村互通的主線連續大縱坡對下坡車輛控制車速帶來較大影響,特別是下坡減速出口匝道,分流點處大縱坡導致車速被迫提高,進入匝道后,受匝道線形影響,被迫減速,匝道線形與車速嚴重不匹配,速度差達到了40 km/h。

因此在設計中取消了桃林—中村方向的減速出口匝道,改由小賀互通繞行,同時在原減速車道的分流點位置,利用一段路基,設置了146 m長的避險車道。避險車道縱坡與主線反向10%,這樣消除了減速匝道帶來的安全隱患,同時還保證了該段沿主線長段下坡行駛的重車出現剎車失靈時,能夠安全的避險。

2.3.3 立交線形與司乘人員舒適感受的協調統一

作為立交的另一服務對象,司機可能的行為及心理感受在立交設計中應得到充分考慮。由于立交線形布設復雜、車流交匯分合頻繁,司機需做出思索、判斷的要求較一般路段多且高。安全的立交設計應確保司機在通行立交時保持視覺上的暢通、對行駛方向的正確判斷以及行駛軌跡的順暢自然。避免出現:

1)司機思索而放慢車速;

2)司機茫然而停滯不前;

3)司機誤入車道等現象引發的交通擁堵、加塞,甚至車禍等安全事故。

據此分析中村互通立交原方案,小賀—中村方向減速車道起點距璜源山隧道右線出口僅為55 m,間距過短使經減速車道駛出主線車輛,因判斷時間過短,而錯過道口,同時又因司機發現后而緊急矯正,干擾直行車輛的行駛,甚至導致車禍發生。

為此璜源山隧道右線接中村互通減速出口方向增加了輔助車道長545 m,在璜源山右線隧道內設60 m長的三角漸變段接輔助車道。同時從隧道小樁號入口提前增設出口預告,在隧道內加密預告,以改善減速出口的行車安全條件。

3 結語

山區高速常出現互通與隧道的間距難以達到規范值的情況(即間距不大于1 000 m),為避免隧道端口與互通區主線岔口,特別是隧道出口與互通主線分流點間距過近,對于立交與隧道較近的路段,在立交匝道布設時,盡量布在遠離隧道端口的象限。當互通與隧道的間距小于1 000 m時,應檢驗隧道出洞口與互通出口的間距是否滿足3 s車程+識別視距長度的要求,即為370 m(100 km/h)。若滿足,則考慮在隧道入口端及隧道內增設出口預告牌即可。若間距滿足不了370 m的要求,則除了增設出口預告牌以外,同時還應在分流點前主線上設置輔助車道延伸至隧道內,輔助車道長度為600 m。

山區互通立交因其所在地形地物環境條件苛刻,使得保證行車安全是貫穿整個山區高速公路互通立交設計中必須堅持的第一位設計原則,而進行立交的安全性分析是山區立交設計定型的必經過程,具有一票否決的權威。我們的設計者應在以后的立交設計中牢牢掌握它。

[1]JTG D20-2006,公路路線設計規范[S].

[2]日本道路公團.日本高速公路設計要領幾何設計、休息設施[M].西安:陜西旅游出版社,1991.

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