高速公路互通立交路線視距的探討

任世沖

摘要 為了提升高速公路互通立交設計水平，文章總結了互通立交停車視距和識別視距的特點和計算方法，分析了平曲線半徑、凸形豎曲線半徑和縱坡等因素對互通立交視距的具體影響。同時，探討了曲線內側、匝道分流點和匝道合流區的視距檢查方法，并加強視距設計的靈活性、合理確定分流區識別視距和合流區識別視距等措施來改善高速公路互通立交視距。

關鍵詞 高速公路；互通立交；視距；影響因素；視距檢查；改善措施

中圖分類號 U412.352.1文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2023）09-0032-03

0 引言

隨著國民經濟的快速發展，高等級公路的建設規模日益擴大。互通立交是高速公路之間、高速公路與一級公路之間實現交通轉換的大型結構物，也是高速公路沿線的重要構造物。互通立交要在有限的空間和時間內，迅速完成交通量方向的轉換，其車輛運行方向復雜，車輛之間的相互打擾較大。如果路線視距不滿足行車需求，可能造成車輛碰撞、側翻等交通安全事故，從而導致人員傷亡和不良的社會影響。同時，互通立交受現場條件、周圍環境等因素限制，設計指標相對于主線偏低。如果平曲線半徑、豎曲線半徑、縱坡等路線線形參數設計不合理，容易導致互通立交視距不良。國內外很多學者探討了高速公路互通立交視距相關內容，比如張玲[1]分析了平縱線形指標對互通立交視距的具體影響，并提出了互通立交指標設計過程中需注意的事項；賀亞軍[2]以某山區高速公路樞紐互通立交為研究對象，探討了各種視距的計算方法，并評價了互通立交運營的安全性，但是目前仍未形成統一的成果來指導互通立交路線設計，就連交通運輸部頒發的《公路路線設計規范》（JTG D20—2017）和《公路立體交叉設計細則》（JTG/T D21—2014），對互通立交視距的計算方法也不完全一致。因此，進一步研究高速公路互通立交路線視距具有重要的工程意義。

1 高速公路互通立交視距類型

高速公路互通立交系統由駕駛員、車輛、道路、環境四大因素組成，各因素之間相互依存、相互影響。駕駛員從道路和環境中獲取信息后，做出一系列駕駛行為并作用于車輛之上。車輛在駕駛員的操控下，對道路和環境又產生一系列影響。

道路的視距是保證高速公路運營安全的重要指標，與司機、車輛、公路環境等因素密切相關。互通立交設計時常用的視距有停車視距和識別視距[3]。

1.1 停車視距

停車視距是指駕駛人從發現前方障礙物到停車制動所需要的距離，并在此基礎上增加5～10 m的安全距離。對于一般地區的互通立交，停車視距按路面濕潤狀態計算；而冰雪冰凍地區的互通立交，停車視距按路面結冰狀態計算。根據《公路立體交叉設計細則》（JTG/T D21—2014），互通立交停車視距Sc應結合匝道設計速度確定，按式⑴計算，并不小于表1中的規定值[4]。

式中，v——行車速度（km/h）；t——反應時間，可取2.5 s；g——重力加速度（m/s2）；f——路面摩阻系數，無量綱。

1.2 識別視距

識別視距為駕駛人從發現前方障礙物到避讓障礙物所需要的距離，等于認讀距離l1、判斷距離l2、行動距離l3、安全距離l4之和，且滿足表2要求。

（1）認讀距離l1：司機在駛出互通立交分流區域時，主要是通過認讀前方標志來獲取道路信息，但司機感知、閱讀和理解標志中的文字，并做出反應需要一定的時間。在標志認讀期間，司機并未采取減速行為，此時計算認讀距離l1應以主線車輛運行速度為準，認讀時間可取3 s[5]。

（2）判斷距離l2：司機需要將視覺獲取的道路信息進行判斷，并傳遞給肢體運動器官，做出相應的駕駛操作。在這一過程中，司機需要變換車道，駛出互通立交，但仍未產生減速效應，故計算判斷距離l2還是以主線車輛運行速度為基準，判斷時間可取2 s。

（3）行動距離l3：司機判斷好互通立交駕駛方向后，需進行減速，使車輛運行速度減小至安全通過匝道的速度。在整個減速過程中，汽車駛過的距離l3可按式（2）計算：

式中，v、v匝——分別為主線車輛設計速度和匝道分流鼻處運行速度（km/h）；t——反應時間，可取0.6 s；amax——車輛制動加速度（m/s2）。根據汽車司機手冊，車輛制動加速度可取1.5～2.0 m/s2。

（4）安全距離：結合《公路立體交叉設計細則》（JTG/T D21—2014）、美國《公路與城市道路幾何設計》等規范標準，互通立交安全距離l4可取5～10 m。

2 路線指標對高速公路線互通立交視距的影響

根據相關研究成果，高速公路互通立交的視距受平曲線最小半徑、凸形豎曲線最小半徑、最大縱坡的影響最大，該文主要探討上述三項指標對互通立交視距的影響。

2.1 平曲線最小半徑的影響

平曲線半徑是影響互通立交行車視距的關鍵因素，一般平曲線半徑越大，行車視距越長，行車安全性越好。當滿足司機行車視距要求時，行車道中心線到障礙物邊緣側邊的距離就是平曲線最小半徑。同時，互通立交內的平曲線長度還要大于視距長度。利用該理論推導出的平曲線最小半徑與《公路立體交叉設計細則》（JTG/T D21—2014）的規定值較為接近，如表3所示。但對于行車速度小于80 km/h的情況，危險性偏高[6]。

2.2 凸形豎曲線最小半徑的影響

當車輛通過凸形豎曲線道路時，如果豎曲線半徑過小，會阻礙司機前方的視線，從而降低行車視距，并給司機營造一種緊張心理。如果前方有障礙物，司機可能來不及反應。為了避免交通事故發生，一般情況下凸形豎曲線最小半徑應≥2倍停車視距，極限情況下凸形豎曲線最小半徑應≥1.5倍停車視距。

假設凸形豎曲線圓心點為O，司機視點高度為A點（取1.2 m），障礙物高度為B點（取0.1 m），則可推導出視距S，見式（3）[7]：

式中，R——凸形豎曲線半徑（m）。

2.3 最大縱坡的影響

在高速公路互通立交中，縱坡坡度會直接影響行車視距，縱坡過大會給車輛安全運行帶來巨大的隱患。尤其是在北方寒冷地區，冬季下雪后路面濕滑，連續上、下坡路段的車輛制動困難，容易出現連續追尾事故。同時，大量工程實踐表明：在連續上坡路段，如果坡度差＞3.5%，會有70%的司機產生坡度錯覺。在連續下坡路段，如果坡度差＞2.5%，會有70%的司機產生坡度錯覺。為了避免上述現象，互通立交縱坡應結合豎曲線半徑確定。參考相關研究成果及《公路立體交叉設計細則》（JTG/T D21—2014），道路縱坡坡度差為2.5%、3.0%、3.5%、4.0%、4.5%時，豎曲線半徑應分別不小于13 000 m、15 000 m、17 000 m、21 000 m、25 000 m[8]。

3 高速公路線互通立交視距檢查及改善措施

3.1 曲線內側視距檢查

為了保證車輛行駛具有足夠的安全視距，曲線內側應有一定的側向凈寬（橫凈距），即路面標高以上，司機視點（內側行車道邊緣向外1.5 m）至路面障礙物邊緣的橫向長度。對于高速公路互通立交，曲線內側視距m影響因素主要是挖余的山體或山包等，可按式（4）計算：

式中，R——內車道平曲線半徑（m）；S——互通立交停車視距（m）。

3.2 匝道分流點視距檢查

司機在駛出互通立交之前，要能提前判別出互通立交出口，并對鼻端后的匝道路線線形基本了解，以確保能及時、安全地完成操作過程。因此，在互通立交前后要有足夠的識別距離，尤其是山區高速公路互通立交，主要原因在于：受地形限制，山區互通立交一般縱坡較大，如果減速車道出口在較小半徑的凸形豎曲線后，司機視線容易被遮擋，不利于行車安全，此時有必要增加凸形豎曲線的半徑來改善司機視線。

該文計算了不同行車速度、不同視距下的凸形豎曲線半徑，如表4所示。設計人員可將其與規范值進行對比，以檢查匝道分流點的視距是否合理[9]。

3.3 匝道合流點視距檢查

對于高速公路互通立交合流點識別視距，主線應按車輛行駛8 s距離檢查、匝道應按車輛行駛5 s距離檢查（如圖1所示），以確保互通立交合流三角區內視覺通暢。

3.4 互通立交視距改善措施

3.4.1 加強視距設計的靈活性

目前在互通立交設計過程中，設計人員大多認為行車視距要與規范標準相適應，即行車視距滿足規范要求。然而，規范中所規定的視距指標基于理論分析，是將互通立交平面簡化計算的結果。但是，互通立交道路是由平面、縱斷面、橫斷面組合而成的三維實體，其行車視距影響因素較多，如果盲目套用規范值，在車輛實際行駛期間可能產生較大風險，尤其是一些特殊路段，比如主線下穿時跨線橋橋孔位置布設不合理，橋墩影響視距；再比如主線上跨時，右轉匝道如果長度較短，容易遮擋司機視線，難以辨別匝道路線的走向。因此，互通立交在設計時，應在滿足規范的同時，從工程實際情況出發，綜合考慮多方面因素，靈活確定行車視距指標。

3.4.2 合理確定分流區識別視距

如果高速公路互通立交分流區識別視距不滿足規范要求，駕駛員面對突發情況不能及時做出反應，容易出現車輛碰撞事故。互通立交分流區域容易出現視距不良問題的路段有三種：①互通立交出口位于主線平曲線外側，在中分帶設施遮擋下，不易識別出口標志。②互通立交出口位于主線平曲線內側，在橋墩或路側護欄遮擋下，不易識別出口標志。③互通立交出口位于凸形豎曲線變坡點，受司機視點高度和障礙物高度的影響，難以及時識別出口。因此，互通立交設計時要對分流區域的識別視距進行判斷。

對于不同的規范，互通立交分流區域的識別視距計算方法并不完全相同。以主線設計速度120 km/h為例，《公路路線設計規范》（JTG D20—2017）中規定識別視距滿足350～460 m，而按《公路立體交叉設計細則》（JTG/T D21—2014）計算出的識別視距在333～433 m。由此可知，分流區視距計算要考慮不同規范計算結果的差異，結合工程實際情況確定視距指標。

3.4.3 合理確定合流區識別視距

互通立交合流區也是交通安全事故易發地之一，常見的交通安全事故有以下兩類：①主線最右側車道車速過快，與匝道匯入車輛碰撞。②主線交通量大，匝道車輛匯入難度大，強制匯入引起碰撞事故。鑒于此，在互通立交合流區域，確保車輛安全駕駛可通過以下三條途徑。一是主線車輛在匯入口前及時減速；二是主線車輛向內側車道變道；三是匝道車輛尋求合適間隙匯入主線。無論哪種方法，都要保證“匯流三角區”有足夠的行車視距，此時需要匝道上有足夠的距離來辨別主線車輛的安全視距。根據相關研究成果，“匯流三角區”處大的互通立交主線長度≥100 m、匝道長度≥60 m。

4 結語

該文主要分析了高速公路互通立交的類型、影響因素、進出口處的視距檢查方法，并提出了相應的視距改善措施，得到以下結論：

（1）高速公路互通立交設計常用的視距是停車視距和識別視距，前者與行車速度、反應時間、路面摩阻力等相關，后者等于認讀距離、判斷距離、行動距離、安全距離之和。

（2）高速公路互通立交視距受平曲線最小半徑、凸形豎曲線最小半徑、最大縱坡的影響最大。一般情況下，平曲線半徑和凸形豎曲線半徑越大，互通立交視距越好。

（3）為了保證互通立交行車安全性，需檢查曲線內側、匝道分流點、匝道合流區的視距，提高互通立交視距設計的靈活性，并根據互通立交實際情況合理確定停車視距和識別視距。希望這一研究成果可為高速公路互通立交設計提供科學的理論指導。

參考文獻

[1]張玲. 高速公路互通立交視距設計關鍵影響因素及注意事項[J]. 黑龍江交通科技， 2021（3）： 242-243.

[2]賀亞軍. 山區高速公路互通立交安全評價研究[D]. 重慶交通大學， 2020.

[3]李文靖. 高速公路互通立交路線視距的探討[J]. 黑龍江交通科技， 2020（9）： 34-35+37.

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