高速公路樞紐匝道線形優化設計研究

摘? 要：當前在整個高速公路工程運行中，匝道區域是事故發生率最高，且最為嚴重的區域。受地形、成本等因素制約，如何在保證行車安全的前提下，實現高速公路線形設計的合理化成為關鍵。本文在全面了解匝道類型及其特點的基礎上，分析了幾種常見匝道線形組合方式，并結合具體案例，提出了相應的優化設計方案，旨在減少事故率，提供更舒適、安全的車輛行駛環境。

關鍵詞：高速公路;匝道工程;線形設計;組合形式

中圖分類號：U412.3? ?文獻標識碼：A? ?文章編號：2096-6903（2020）02-0000-00

0引言

近年來，我國經濟迅速增長，高速公路建設步伐不斷加快。在高速公路建設里程日益增多的同時，交通事故問題也愈發凸出。相關研究表明，匝道是高速公路交通事故多發區域，在整個高速公路中匝道路線長度不超過其5%，但在高速公路卡車總事故中發生在匝道區域的卡車事故數高達20%～30%，因此降低匝道交通事故率亟待解決。優化道路線形設計，不僅可以大幅降低交通事故發生率，還可滿足交通轉換需求，以此為行車人員提供更舒適、更安全的駕駛條件。

1匝道的分類及其特點

匝道是高速公路的主要組成部分，形式多樣、結構復雜。按照匝道與相交道路的關系進行劃分，主要分為2類，即右轉匝道、左轉匝道[1]。具體如下：

1.1右轉匝道

右轉匝道是由正線右側駛出之后，直接右轉呈90°左右，直接駛入相交道路的右側。通常情況下，右轉匝道無需設跨線構造物，其特點為右出右進、形式簡單、便于車輛運行等。

1.2左轉匝道

左轉匝道相比右轉匝道，需轉90°～270°來越過對向車道。一般可將左轉匝道分為三種不同類型，具體如表1所示。

2匝道線形的組合形式

整個匝道需多種不同線形進行組合設計，如平曲線、緩和曲線、縱坡、豎曲線、橫斷面等，設計時要根據道路地形實際情況，合理搭配，保證整個匝道立體線形平順、無扭曲突變等情況。同時，還需與周圍環境協調，保證行車舒適與安全[2]。

2.1匝道平面線性組合形式

（1）右轉匝道線形組合形式。在右轉匝道線形組合中，常見的類型包括單圓型、基本型、雙單圓型、雙基本型曲線、復曲線型曲線、反向雙復曲線型曲線、多單圓型、凸形曲線等。

（2）左轉匝道線形組合形式。在線形組合中，主要分為左轉半定向（半直接式）匝道線形組合形式與環圈式（間接式）線形組合形式。其中，半定向式匝道線形組合形式包括：反向曲線型、反向與同向曲線組合型、雙反向曲線組合型、曲線直線組合型、或曲線、直線、回頭曲線組合型等。環圈式匝道線形組合形式包括：單圓曲線型、復曲線組合型、三心圓對稱組合型、三心圓非對稱組合型等。

2.2匝道縱斷面線形組合形式

在匝道縱斷面線形組合形式中，主要包括：單上坡型、單下坡型、雙上坡型、雙下坡型、上下坡型、下上坡型、起伏坡型等。

3工程概況

本文以某B喇叭形互通式立交環圈匝道出口線形設計為研究對象，常規B喇叭形互通立交左轉環圈匝道出口線形設計如圖 1（a）所示。線形組合如表2所示。

由于在常規設計中，存有一定缺陷，未能從運行速度過渡的角度詳細探討線形設計的合理性。為此，本文提出一種優化設計方案，以此解決常規B喇叭形互通式立交環圈匝道不利的出口平面線形設計，從而確保匝道出口分流鼻端過渡運行安全。優化方案如圖1（b）。主要包括：緩和曲線、圓曲線、直線等。線形組合如表2所示。

本設計中，設計速度為100 km/h，第二段圓曲線半徑R2為60 m，可有效控制第一段圓曲線半徑R1。通過該線形優化設計，可看到，匝道出口線形有所增長，但在整體占地面積上，環圈匝道并未增加太多，符合經濟性原則。在設計中，當R1超過300 m時，出口分流鼻端曲率半徑、運行速度過渡段長度都可以達到規范規定。同等條件下，即便是R1在300 m以下，只要做好控制工作，同樣可滿足規范要求，能夠為車輛安全駛出提供有利條件[3]。

4交通仿真分析

本工程為雙向四車道的高速公路工程，26m為路基寬度，設計速度為100km/h。在整個設計當中，直線為互通式立交區主線的平面線形，縱斷面線形為0.5%的上坡，-2%為橫坡。以B喇叭形互通式立交形式為例，按照不同環圈匝道出口線形設計方法，在相同位置進行兩個B喇叭形互通式立交方案設計，40km/h為匝道設計速度[4]，選擇匝道上跨主線的交叉設計，主要技術指標如表3所示。

采用Vissim交通仿真軟件，與實地現場調查數據結合，對上述兩種B喇叭形互通式立交出口線形設計的車輛運行狀態進行交通仿真，結果如圖2所示：

由此可見，常規環圈匝道出口線形設計存在2點不足：其一，分流鼻曲率半徑不足，在轉動方向盤的過程中，將大大增加轉動幅度，進而影響到車輛運行的安全性。其二，運行速度過渡段長度較短，若操作不當，或反應不及時，極易發生交通安全事故[5]。

通過優化設計方案，可有效避免上述2類問題，在保證分流鼻曲率半徑滿足規定的情況下，有效提升行車安全。同時，通過適當延長運行速度過渡段長度，還能為車輛減速提供有利條件，便于車輛更安全地運行[6]。

5結語

綜上所述，通過高速公路樞紐匝道合理線形優化設計，可滿足交通轉換需求，為人們出行提供更舒適、更安全的行車環境。在設計中，要考慮線形組合的合理性，減少交通事故發生率。

參考文獻

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[2] 魏劍波.高速公路互通立交橋的匝道設計要點[J].江西建材，2016（3）：201-203.

[3] 吳杰.高速公路互通立交橋匝道復位關鍵技術研究[J].黑龍江交通科技，2017，40（8）：55-57.

[4] 沈強儒，趙一飛，楊少偉，等.基于識別視距的特殊互通式立交出口區域主線線形指標分析[J].安全與環境學報，2015，15（3）：89-92.

[5] 項少華，王振.某高速公路互通立交橋右側滑坡治理工程設計[J].建筑工程技術與設計，2017（29）：815.

[6] 周偉.海啟高速公路啟東北樞紐互通設計方案研究[J].現代交通技術，2015，12（1）：12-16.

收稿日期：2020-01-06

作者簡介：丁巖（1982—），男，河南信陽人，本科，工程師，研究方向：公路與橋梁。