城市快速路立體交叉出入口及變速車道的研究

付慧宇 孫繼豪 曹 冰

（黑龍江科技大學 建筑工程學院，黑龍江 哈爾濱150000）

隨著經濟的快速發展，我國城市快速路系統的建設也取得了長足的發展，互通式立體交叉大量的在城市快速路中出現。目前針對城市快速路立交設計規劃方面存在的主要問題: 立交出入口設計、加減速車道設計。本文主要從這兩個方面進行研究和分析，并根據目前立交設計時存在的情況指出了存在的相應問題，對最大化發揮城市快速路系統的整體效益，指導城市快速路系統規劃建設起到積極的作用。

1 立體交叉出入口設計

立體交叉出入口是快速路系統與其他道路交匯的主要部位，出入口不僅能連接城市的快速路網系統和其他城市道路系統,實現交通路網等級過渡,而且立交出入口是否設置合理則直接影響城市快速系統效益的發揮。立體交叉出入口除正常的直行道，還有變換車道、加減速行駛和分合流等復雜的駕駛員行為。科學合理的規劃布置立體交叉出人口是提高城市快速路系統和保證周邊區域路網運行效率的重要保證。

1.1 立體交叉出入口交通流分析

進出車輛一般在快速道路出入口的主線與輔助道路之間的進行轉換交通。這兩種道路系統之間存在著明顯的速度變化。主線道路擁有行車速度較快，通行能力強等特點，其對安全的要求較高；輔道道路車輛行駛速度相對較慢，主要功能是集散沿線交通。因此，立交出入口不存在直接沖突的交通流線，將兩種不同運行速度的車流在出入口進行合流與分流，形成了一個紊流區。

1.2 出入口匝道超高設計

匝道超高過渡段的長度計算：Lc=B×△i/P。

式中:Lc 表示匝道超高過渡段長度、B 表示其旋轉軸到行車道外側邊緣線的寬度、△i 表示路拱坡度和超高坡度的代數差、P 表示超高漸變率。1.2.1 設置匝道緩和曲線時，如果超高漸變率小于其最大值時，超高過渡段在緩和曲線的全長范圍內進行。但如果超高漸變率小于其最小值時，則此過渡段超高會引起部分路段的排水不暢，在此情況下，在緩和曲線的范圍內過渡超高。1.2.2 當不設緩和曲線時，可將超高過渡段所需長度的1/3-1/2 插入圓曲線中，其余部分設置在直線上。1.2.3當兩條圓曲線相連接時，可將超高過渡段分別設置在兩個圓曲線上。當兩條圓曲線半徑相差較大時，可將大半徑圓曲線上可適當多插入一些。

1.3 出入口設計要點

在快速路立體交叉的設計時一定要有全局觀, 要盡量遵循先出后入和量出為入的基本原則, 進而保證快速路系統交通車流處于平穩運行的狀態。在立交設計時，需要考慮出入口通行能力與分合流要求，當輔助道路交通流量較大時，與匝道入口相連接的輔助道路應該增加布設一條車道。這樣，在出口處盡可能增加變速車道的長度，從而有利于車輛的交通排隊，避免主道車流緩慢。為避免出入口的間距過小，對快速路系統中主線交通車流的影響, 需要增加集散車道和變速車道來調整出入口,使其增加間距。

2 加減速車道設計

2.1 變速車道分類及特點

變速車道是保證不同行車速度的兩條道路之間銜接順暢，通常會設置變速車道，用來車速過渡。變速車道包括加速車道、減速車道和漸變段車道，其車道長度是兩條車道長度之和。變速車道通常分為直接式和平行式，其減速車道示意圖如圖1、圖2 所示。平行式變速車道的設置平行于主線，保證車輛在主線行駛與匝道間的行駛速度的變換提供空間。平行式變速車道具有以下特點：（1）車道劃分較明確，駕駛員容易辨認；(2)便于提高加速車道的車輛匯入主線；（3）對于駛出主線的車輛而言，車輛在平行式減速車道上為S 型行駛軌跡，車輛需要在短時間內轉動兩次方向盤，對行車安全不利。以下幾種情況適合采用平行式變速車道：（1）當主線車流量較大時，為了方便加速車道的車輛匯入主線，加速車道應采用平行式；（2）當立體交叉位于山凹處且主線跨匝道時，由于主線道路上分流車輛駕駛員視線受阻，不能看到立交的整體，只能從減速車道的交通標志來確認分流位置，這種情況下減速車道應采用平行式；（3）當主線道路向左偏且近似圓曲線最小半徑的一般值時，在其右方宜為平行式的減速車道，且適當縮短漸變段長度；（4）當減速車道距離過長時或主線不宜設置直接式，應采用平行式減速車道。

圖1 平行式車道示意圖

圖2 直接式車道示意圖

直接式變速車道是匝道直接與主線相接，為車輛提供速度變換的行駛空間。直接式變速車道特點是：線形與主線銜接順暢，利于行車，尤其是駛離主線的車輛駕駛員更喜歡走直接式減速車道；但是直接式變速車道不易識別起點位置，駕駛員容易誤打方向盤。以下幾種情況適合采用直接式變速車道：（1）加速車道長度較短且主線交通流量不大時，適合采用直接式加速車道；（2）雙車道的變速車道設計，宜采用直接式；（3）當主線線形與直接式變速車道線形相似時，宜采用直接式變速車道。綜上所述，為了確保車輛行駛安全并減少駕駛人員的操作難度，當變速車道為單向車道時，宜采用平行式的加速車道和直接式的減速車道。當變速車道為雙向車道時，宜采用直接式加、減速車道，利于車輛進出。

2.2 變速車道的長度

在計算變速車道的長度時應注意相關參數設計，綜合考慮以下因素有匝道、縱坡、主要車輛類型等要素。同時注意匝道線形指標，線形指標不應太低。我國道路的加減速車道普遍較短。較短的減速車道長度，容易造成分流車輛提前在主線車道上就開始減速，從而增加了排隊現象的發生概率，造成局部交通擁堵，嚴重情況會導致車輛追尾事故的發生或者撞毀護欄駛出路外的事故發生；加速車道的長度較短則會導致車輛從匝道進入主線時，不能及時提速到主線規定速度，當合流車輛未按要求強行匯入時，容易造成主線上交通流紊亂，從而降低運輸效率，嚴重還會導致交通事故。

2.3 加速車道計算方法

目前階段國內外對于立體交叉加速車道的長度研究模型基本一致，都是假設車輛在駛入加速車道后保持一定的加速度，一直到速度達到主干道最外側的平均速度，計算公式如下：

2.4 減速車道計算方法

國內外關于立交減速車道長度的研究基本都是基于美國的AASHTO 兩階段減速模型。第一階段是駕駛人員松開油門踏板后車輛進行自動減速的過程，大約續3s；第二階段是駕駛人員踩下制動踏板進行減速，使車速滿足匝道速度要求。減速車道的長度計算方法如下：

L 是指減速車道長度，單位：m；Vh是指車輛在主線分流時的速度，單位：km/h；Va是指第一階段后踩下制動踏板前車輛速度，單位：km/h；Vt是指進入匝道時車輛速度，單位：km/h；tn是指第一階段車輛進行自動減速持續時間，大約是3 秒；dn是指第一階段的加速度，單位：m/S2；dwb是指第二階段的加速度，單位：m/S2。

3 結論

提高城市快速路系統的交通能力，城市立體交叉的設置必不可少，以保證交通干線交匯。城市快速路立交的設計是一個較為復雜的工程，牽涉到方方面面，在設計中還要進行完善的地下管線、綠化景觀和環境保護等設計。設計師不僅是需要認真學習，而且還要熟練掌握所涉及的相關規范、規定，還要對道路的規劃、交通流量及項目環境等因素進行綜合性分析，在提高城市路網的通行能力與保障安全性的基礎上，降低成本投入，并且注重整體的美觀性，將交通工程與自然景觀相融合，進而提高交通建設的經濟效益與社會效益。