山區A式喇叭立交安全性評價研究

畢研秋，駱中斌，陳 蛟

(長安大學公路學院)

0 引言

隨著我國高速公路里程的逐年增加，平原區高速公路網已經初步形成，高速公路快速修建的勢頭也逐漸從平原轉入山區。山區高速公路在地形地質等方面與平原區相比有著明顯的不同，山區復雜的地形地質使得山區高速公路及互通立交的設計及施工尤為復雜。而且，互通立交作為高速公路重要的組成部分，在山區縱橫交錯的高速公路中發揮著重要的作用，起著轉換和梳理交通流的作用，對高速公路的通行能力及運行效率起著制約性的作用。同時，作為高速公路重要的轉換節點，互通立交處的安全問題也較為突出，統計分析表明，互通立交區的交通事故占高速公路事故的比重較大，且大多為重大嚴重的交通事故。因此，研究互通立交區交通安全問題，在設計階段杜絕或者減少各種交通事故的發生，能夠有效地減少后期交通事故的人身傷亡及財產安全，體現公路設計中以人為本的原則，切實貫徹寬容性的設計理念。在參考《公路項目安全性評價指南》的基礎上，著重對高速公路中應用最為廣泛的A式喇叭形互通立交進行研究。

1 評價內容

1.1 設計符合性檢查

設計符合性檢查是對設計中采用標準、規范、技術指標的正確性進行檢查，對不滿足標準、規范的設計指標應進行修正，對滿足標準、規范但存在安全隱患的區域應采取安全保障措施，減少或杜絕事故的發生。主要檢查內容有:

(1)平面

主要包括圓曲線半徑、緩和曲線長度。喇叭立交除了環圈式匝道，其他匝道線形指標都較高。環圈式匝道也是制約喇叭立交通行能力的部位。所以基于安全及運行效率我們希望環圈式匝道的圓曲線半徑盡量大，能夠提高匝道的通行能力。但是，當環圈式匝道半徑增大，相應的整個喇叭立交的占地就會變大，就會影響立交的經濟性。然后就希望減少環圈式匝道的半徑，但是較小的匝道半徑不僅會降低匝道的同行能力，而且會對匝道的縱坡、超過等造成不利影響，形成安全隱患。所以匝道圓曲線半徑、緩和曲線長度確定，在滿足規范的基礎上，通過對匝道縱坡、超高的檢查分析，排除影響立交安全的因素，如視距不良等問題，同時結合喇叭立交整體的占地、造價等合理確定匝道的圓曲線及緩和曲線長度。

(2)縱斷面

山區喇叭立交匝道縱斷面由于受地形地物、河流、跨線橋及高程控制制約，縱斷面坡度一般較大，這樣就會對車輛的連續順暢通行造成影響。尤其是對大貨車，造成爬坡困難，影響匝道通行效率，在匝道長度較長、縱坡較大的情況下有必要通過經濟技術比較論證設置匝道爬坡車道的可能，這樣就會使得整個立交的造價增加。在積雪冰凍地區，較大的匝道縱坡容易引起車輛側滑，導致交通事故。A式喇叭立交中環圈式匝道的縱坡受地形地質、工程規模、造價等的影響較難控制，宜在滿足規范的基礎上，分析縱坡帶來的安全隱患，結合立交經濟效益性合理確定匝道的縱坡。

(3)橫斷面

匝道立交的橫斷面是在預測分析立交區轉彎交通量的基礎上確定的。規范中匝道橫斷面有四種型式，分別對應不同的交通量及匝道長度。在設計初期根據規范進行匝道橫斷面的選擇，就能夠保證匝道橫斷面的交通安全問題。

1.2 基于運行速度的速度協調性檢查

1.2.1 主線協調性檢查

(1)分析單元劃分

根據《指南》，依據曲線半徑和縱坡坡度的大小將整條路線按平直路段、縱坡段、小半徑平曲線段和彎坡組合段四種分析單元進行劃分。每個單元的起、終點為預測運行速度線形特征點。分析段落劃分如下表所示

圖1 運行速度預測模型分析單元劃分

(2)初始運行速度v0

在任選一個方向進行第一次的運行速度v85測算時，首先要推算與設計路段銜接的相鄰路段速度，作為本路段的初始運行速度v0，初始運行速度與設計速度的關系如表1所示。

表1 設計速度與運行速度v0間的對應關系表

(3)運行速度預測模型

①平直段的運行速度采用(1)式進行計算

式中:Vs為平直路段上的運行速度，m/s;V0為駛出曲線后進入直線時的運行速度，m/s;a0為車輛的加速度，m/s2;S為直線段長度，m。

②縱坡路段的運行速度

縱坡路段車輛運行速度的計算見表2。

表2 特殊縱坡下各車型運行速度的修正

③曲線路段的運行速度

對于平曲線半徑小于1 000 m的路段，分別對曲線中部和曲線出口處的運行速度進行預測。根據曲線入口速度V入口，和當前路段的曲線半徑R和前接曲線的半徑R前，預測曲線中部的速度V曲中;然后根據曲線中部速度V曲中、當前路段的曲線半徑R和后續路段的曲線半徑R后，預測曲線出口處的運行速度V后。計算公式見表3。

表3 平曲線上的運行速度預測模型

④彎坡組合路段的運行速度

根據劃分路段曲線前的入口速度、曲線半徑和縱坡坡度，按表4計算小客車和大貨車在彎坡組合線形中點的運行速度 V85。

表4 彎坡組合路段下的運行速度預測模型

(4)評價標準

互通立交主線的速度協調性采用互通立交主線的運行速度的計算值同設計速度的差值進行評價。通過計算主線的運行速度，當主線的運行速度與設計之差大于等于20 km/h時，認為速度協調性較差，有必要在設計初期就通過調整平面、縱面線形等措施來加以改善;當運行速度與設計速度之差小于20 km/h時，可認定速度協調性性較好，不會出現對車輛的協調連續行駛造成安全影響。

1.2.2 匝道的速度協調性評價

(1)運行速度協調性評價

匝道運行速度預測方法和主線相同，初始運行速度為匝道的設計速度?；谠训涝O計速度要明顯低于主線設計速度，所以匝道的運行速度評價標準就不能簡單的按照主線的運行速度協調性評價標準來判斷，匝道上相鄰單位運行速度之差的判斷標準應該根據匝道設計速度的大小來進行折減。當匝道上相鄰路段運行速度之差大于等于15 km/h時，運行速度協調性較差，應該采取調整匝道平縱面線形、設置標志牌等措施來改善。使匝道部車流能夠協調均衡的運行，提高匝道運行效率及通行能力，減少交通事故的發生。

(2)設計速度與運行速度協調性評價

當匝道運行速度與設計速度之差大于10 km/h時，可認定速度協調性不良，應該對互通立交的技術指標進行調整。如增大平曲線半徑、豎曲線半徑、減小匝道縱坡等。當運行速度與設計速度之差小于等于10 km/h時，可認定速度協調性較好，不會出現對車輛的協調連續行駛造成安全影響。

1.3 平縱組合

立交區平匝道平縱組合一般沒有主線要求高，且立交區匝道的線形指標一般較低，較難滿足嚴格的平包豎，所以立交區匝道的平縱組合基本要求是豎曲線的變坡點盡量不要在平曲線的拐點附近，如果距離拐點較近，且豎曲線及平曲線半徑較小的情況下會造成視距不良，影響行車安全。

1.4 視距檢查

互通立交區視距采用停車視距和識別視距。

(1)匝道處

喇叭立交匝道處視距問題主要有:主線上跨或為凸形曲線，容易導致阻擋駕駛員視線，不易辨別匝道的走向;主線下穿匝道，且在凹形豎曲線底部時，容易阻擋駕駛員視線，尤其是大貨車駕駛員。當出口位于跨線橋之后，容易導致駕駛員很難判斷匝道走向，突然出現的指標較低的環圈式匝道，使駕駛員操作不及時，誘發交通事故;環圈式匝道由于一般半徑較小，容易被曲線內側的挖方、植物等遮擋視線，導致視距不足，引發交通安全問題。所以匝道處應保證跨線橋后的出口應距離跨線橋150 m，并設置相應的出口預告標志提醒駕駛員注意;環圈匝道小半徑平曲線段如果存在挖方邊坡及植物遮擋視線，應采取開挖視距臺及清除過高植物等措施保證視距。

(2)分、合流點處

為了保證車輛行駛視覺的連續性，使駕駛員能夠從容清楚的判斷立交出入口，立交出入口附近要滿足識別視距的要求。

山區喇叭立交由于地形地物等條件的限制，一般縱坡較大，當分流點處豎曲線半徑較小時，在出口處速度較高的情況下，就很難保障識別視距的要求。所以對于分流點處的喇叭立交，應該盡量增大豎曲線半徑，使得滿足分流點處識別視距的要求，保障行車安全。

合流點處識別視距，應滿足規范規定的視距三角形范圍內通視良好的要求，主線按行駛速度8 s的距離計算，匝道按行駛速度5 s的距離計算。

1.5 匝道端部

研究表明匝道端部事故占整個立交事故總數的40%左右，且大多是較為嚴重追尾、碰撞固定物等事故。因此匝道端部安全性評價應作為立交安全性評價的重要內容。匝道端部主要包括匝道出入口、變速車道及輔助車道等部分。

(1)出口匝道

出口匝道一般比入口匝道更容易引發交通事故，主要是由于高速公路上高速行駛的汽車，進入速度較低的匝道，速度變化較快，司機操作不急，撞上匝道端部三角帶。喇叭立交一般采用單車道，單車道減速車道一般采用直接式，直接式減速車道雖然線形滿足駕駛員的行為習慣，但由于存在漸變段起點不易察覺，駕駛員在不注意的情況下可能錯過出口，使得部分駕駛員冒著危險倒車行駛，引發交通事故。

①漸變段的位置要明顯

為了使得漸變段便于識別，在出口匝道處要設置出口預告標志和出口標志，提醒駕駛員注意出口位置，防止錯過出口。

②減速車道長度要滿足要求

減速車道是供汽車從高速公路高速行駛到匝道低速行駛過渡的重要部分。車輛在出口匝道的減速一般采用的是二次減速理論，第一次減速在漸變段部分，是由發動機制動來完成，第二次減速是在減速車道全長范圍內利用剎車制動來完成。所以減速車道長度的大小直接影響著駕駛員的行車舒適性及減速能否順利完成。

(2)入口匝道

對于喇叭立交，單車道加速車道采用平行式。平行式加速車道出口由于拓寬的部分容易識別，但整個變速車道的線形呈現出S形，不符合駕駛員的行車習慣。入口匝道主要的安全問題在于當加速不完全就匯入主線容易導致追尾，造成嚴重的連環碰撞事故。所以在立交安全評價方面要著重評價加速車道的長度是否能滿足加速的要求，同時也需要提醒駕駛員不要隨意就匯入主線，當速度滿足要求后，要根據主線交通流的間隙，擇機匯入主線。這樣就不可避免的存在加速車道實際長度要比一般長度要大，因為在主線交通量較大的情況下，加速車道要增加一段車輛加速行駛等待匯入主線的距離。這個距離主要由主線直行的交通量來確定。對于A式喇叭立交，主線的直行交通量一般不會很大，加速車道長度滿足規范要求基本就能夠保證車輛駛入的安全。

1.6 互通立交收費站

A式喇叭立交以其良好的運行條件及造型美觀、造價少、便于布設收費站等優點被廣泛使用。近年來隨著交通量的逐年增加，收費站處的交通事故也越來越多，但大多為輕微的交通事故，主要是由于收費站處的運行速度相對較低。主要的形式為減速不及時的追尾碰撞。所以收費站處要具備足夠的減速段長度、良好的視距保證、平緩順勢的漸變段、較好的平縱面線形條件及較高的道路摩擦系數。

2 結論

在分析影響A式喇叭立交交通安全因素的基礎上，主要從設計符合性、速度協調性、平縱面組合、視距、匝道端部及收費站等處對立交交通安全進行了分析評價，旨在希望設計階段就能夠對立交的交通安全問題進行改善處理，減少建成后交通事故，提高立交的運行效率及行車安全。

［1］ 公路項目安全性評價指南(JTG/T B05-2004)［S］.廣州:廣州出版社.

［2］ 方霞，李嘉.高速公路出入口設計與交通安全［J］.中南公路工程，2003，(28).