城市互通式立交變速車道設計研究

劉偉

摘要：城市交通發展的速度與發展的程度是衡量一個城市發展水平的重要標志之一，也是保證一個城市經濟發展的基礎。隨著城市車輛的保有量持續上漲，使得日趨繁榮的社會和人們對城市道路的要求越來越高。變速車道作為主線和匝道的連接部位，它主要的功能是實現主線和匝道車輛變道進出和速度的過渡，同時也是整個互通式立體交叉交通中最容易發生交通事故的地方。本文結合目前變速車道的研究成果，對變速車道的選擇原則與不同車速下的變速車道長度計算進行了研究。

關鍵詞：城市交通；發展；變速車道；研究

一、互通式立交變速車道的形式選擇

根據目前的城市道路的建設，主要是依據《城市道路設計規范》與《公路路線設計規范》，而城市道路的變速車道在設計上可以分為平行式與直接式。平行式減速車道在設計中是把起點設計成有適當流出角度的三角段，該三角段結束與鍥形端部之間的距離都要留出合適的寬度，與直接式減速車道相比，平行式減速車道要明確起終點，在三角段的設計和車輛的行駛軌跡是吻合的，但在通過減速帶的時候必須走S形線路。在《高速公路設計規范》中提到，駕駛人員在一般情況是愿意走直線而非S形路線，所以平行式設計方案與現實情況有一定的出入，而直接式減速車道在整個行駛過程中和實際行駛的軌跡吻合，故減速車道選擇直接式設計方案。

至于加速車道，駕駛人員在流入過程中同樣希望走直線而非S形線路，當主線車流量很大的時候，車輛在流入主線時一樣要使用加速車道的全長，所以在《公路路線設計規范》中有明確規定加速車道原則上采用平行式，只有加速車道不長的情況下和主線流量較小時可采用直接式。

二、互通式立交變速車道長度計算

（一）單車道減速車道的計算。對于單車道減速過程，目前的研究都比較成熟，研究成果也得到了相應的提高，具有代表性的并在實際中得到了認可的是美國各州公路和交通工程師協會（簡稱AASHTO）的二次減速理論，該理論指出車輛勻速橫移一個車道寬度，在進入到減速車道后，先是減少油門讓發動機的轉速降下來以達到減速的目的，在該減速過程中，又利用剎車來進行二次減速，經過兩次減速后，使車輛的行駛速度達到匝道計算的行車速度，車輛駛離減速車道進入匝道。根據目前的“高速公路加減速車道設計標準”的研究成果，第一次的減速段長度只和主線車速有關，具體我們把主線設計車速分別設計為100、80、60、50、40km/h，得到的第一次減速段的距離分別為85、67、49、40、31m。

第二次減速是建立在第一次減速的基礎上利用制動系統減速到匝道設計的車速，在第二次減速中的減速過程是以“基本舒適”為原則，在車輛駕駛手冊中有提到，建議是1.5～2.0m/s2，我們以上述的研究成果取值2.5m/s2，在以“高速公路加減速車道設計標準”研究成果作為參考，得出第二次減速段的公式是：

，根據上式進行計算，得出第二次減速的數據，當主線設計車速為100km/h和匝道設計車速為70km/h，則減速段的距離是48m，以此類推當主線100km/h、匝道設計為60、50、45、40km/h時，減速段距離為68、84、91、97m，當主線為80km/h，匝道為60、50、45、40、35、30km/h，則減速段距離分別為20、36、43、49、55、59m，當主線為60km/h時，匝道為40、35、30、25，則減速段距離為13、19、23、27m，當主線為50km/h，匝道30km/h，則減速段為10m。將第一次減速段的長度和第二減速的長度相加取整得到即是整個減速車道的長度。

（二）單車道加速車道的計算。首先以加速的需要來計算加速車道的長度，根據《高度公路設計要領》與《城市道路設計規范宣講材料》，加速車道長度是保證車輛能夠加速到與主流車速進行合流的加速長度，具體公式為：，在該式中，為了達到主流車速的速度，根據《道路路線設計》，加速度為0.8～1.2m/s2。我們就選用1.0m/s2，以方便計算。目前的《城市道路設計規范》是按照BJ-130輕型載重汽車作為加速車道長度計算，它的取值范圍為0.40～0.82m/s2，由于目前的車輛多為小汽車為主，加速性能上得到了很大的提高，所以取值1.0m/s2并參與計算也是合理的，計算的加速車道長度。

其次以匯人的概率模型與平均行駛距離模型確定加速車道的長度，我們以“高速公路加減速設計標準”的研究基礎，其在提高加速車道的設置應該和主線的服務水平能夠相對應，并以交通負荷和滿足的概率作為計算的理論依據。

然后再計算加速車道的最短長度加速車道多為平行式結構，車輛在道路行駛中必須走S形，假如線性單元的長度不是很長，則駕駛人員的操作比較頻繁，在高速行駛的情況下時非常危險的，同時又要保證匝道車輛進入到主流車道，根據《道路路線設計》和實際情況想結合，得出主線設計車速分別為100、80、60、50、40km/h，最短加速車道長度為167、135、100、85、70m。

最后就是最終的加速車道長度確認，根據以上3種數據進行組合，得到了最終的加速車道長度。

三、變速車道漸變段長度的計算

（一）第一種計算方法，車輛橫移一個車道所需的時間取為3s，按照《高速公路設計要領》與《城市道路設計規范宣講材料》，過渡段的長度公式是：，由AASHTO提出的中等交通量與車輛的平均行駛速度和設計車速關系確定，主線設計車速分別設計為100、80、60、50、40km/h，初速度為90、70、60、50、40km/h。

（二）第二種計算方法，用下列計算公式老計算漸變段的長度；，式中w變速車道的寬度，γ為反曲線的半徑，ν為主線初速度，μ為橫向力系數，i超高橫坡度。

（三）結果。通過第一種的計算方法得出在過渡段的設計車速分別為100、80、60、50、40km/h，過渡段的距離為75、58.3、50.0、41.7、33.3m，通過第二種方法在同樣的設計車速下得到的過渡段的距離分別為77.1、59.9、51.3、42.7、34.1m。通過兩組數據的比較在實際的運用中建議在以上的設計車速下過渡段的距離為80、60、50、45、35m。

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