平原微丘區干線一級公路接入口距離隧道出口間距研究

馬志博 劉偉超

摘要 文章在分析了平原微丘區交通特性和干線一級公路交通需求的基礎上，對比分析了一級公路被交路接入方法，提出了平原微丘區干線一級公路推薦接入方法，并運用停車視距法、加減速車道設置法、內側車道變道需求法計算接入口距離隧道口間距，提出了該間距建議值，為干線一級公路交叉口方案及交通組織設計提供參考。最后，結合G104國道典型接入口方案設計，進行了實例分析。

關鍵詞 平原微丘區；干線一級公路接入口；隧道出口；最小間距

中圖分類號 U412.36文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2023）10-0034-03

0 引言

公路的建設應按地區特點、交通特性、路網結構綜合分析確定公路的功能，根據功能結合交通量、地形條件等選用技術等級和主要技術指標[1]。公路工程技術標準將公路功能定義為公路技術等級和技術指標的最主要因素。干線一級公路具有快速通過、橫向干擾小的特點。

平原微丘區是指地形起伏不大，地面自然坡度為3～20°，相對高差在200 m范圍內的區域[2]。隨著城市及周邊路網結構逐漸成熟完善，平原微丘區城鎮結合部的公路建設開始慢慢興起，而交通參與者對公路的需求開始從通達性向快速通過性、安全性和舒適性轉變。以平原微丘區接入口距隧道出口的間距為對象，研究滿足行車舒適、安全、高效等功能需求的接入距離，為方案設計及交通組織設計提供參考是非常必要的。

1 平原微丘區交通特性分析

（1）公路建設地質條件相對簡單，而地形起伏較大。平原微丘區無軟土等不良地質，一般路段填土高度限制小，可適當提高填土高度。地面有起伏，下穿通道設置條件較好。

（2）交通組成多樣。統計數據顯示，平原微丘區一地方交通組成包含了貨車、客車、摩托車和拖拉機等。此外，還有三輪車、農用車、非機動車及行人等出行方式。

（3）交通量不大，交通組成速度差異較大。

（4）居民農耕穿過道路需求大。在平原微丘區，居民從事農耕出行的需求較大。

2 干線一級公路交通需求分析

（1）快速。干線一級公路具有快速過境功能，高效銜接地方道路。

（2）安全。干線公路具有通行速度快的優點，但是平面交叉等路側干擾是影響安全的主要因素，安全是保證干線公路提速的前提條件。

（3）節能。頻繁加速、減速過程導致的燃油消耗增多，加大運營成本，因為干線公路承擔一部分區域內和過境貨運，所以對節能需求更加明顯。

3 交叉方式

根據交叉方式不同，按種類分析不同交叉形式的沖突點個數。相對于合流點和分流點，沖突點有更大的安全隱患[3]。

3.1 平面交叉，中分帶開口

普通十字交叉口有28個交叉沖突點、12個合流點和12個分流點。

3.2 右進右出＋遠引掉頭，中分帶開口

遠引掉頭將交叉處中分帶不開口，在交叉處上游和下游一段距離分別設置一處中分帶開口部，以供車輛掉頭。該方式有8個沖突點、6個合流點和10個分流點。

3.3 右進右出+通道，中分帶不開口

右進右出+通道的方式是通過設置通道使被交路下穿或設置天橋上跨，再設置連接線連通主線。該方式不存在沖突點，只有4個合流點和4個分流點。

根據“2”的分析，干線公路具有快速、安全、節能等方面功能需求，且平原微丘區干線公路地形起伏、無軟基等不良地質，有條件設置下穿通道，考慮到右進右出+通道接入口方式無交通沖突點，交通流連續，被交路對主線行駛干擾最小，故從行車安全、最大限度地發揮干線公路功能等角度考慮，推薦采用右進右出+通道的交叉方式。

4 間距計算

根據路線設計規范，作為干線的一級公路，設計速度可采用100 km/h、80 km/h、60 km/h。筆者按三種設計速度對右進右出接入口距離隧道出口間距進行研究。

4.1 基于停車視距需求法計算

理想狀況下，外側車輛以設計速度駛出隧道后，經過明暗適應后，發現前方接入口車輛，并采取減速停車避讓措施。根據隧道洞口明適應研究結果[4]，隧道洞口明適應時長在0.61～1.40 s范圍內，故取2 s。明適應距離分別為60 m、50 m、40 m。計算結果見表1。

4.2 基于加減速車道設置法計算

為減少被交路對主線的交通干擾，減少交通沖突點，可設置變速車道。

根據《路線設計規范》（JTG B01—2003），隧道口3 s行程范圍內平縱線形應一致[5]。故設置變速車道時，應在隧道洞口外3 s行程范圍外。計算結果見表2。

4.3 基于內側車道變道需求法計算

相對隧道進口加速而言，隧道出口內側車道向外變道減速對干線一級公路運行影響較大，以隧道出口變道減速進行計算。

隧道出口至相鄰出口的間距應保證司機明適應、識讀標志、行動決策、尋找空隙、變換車道、接入口確認、減速轉彎等過程，過程圖見圖1。

圖中，l1——明適應距離；l2——內側車輛向外變道前，等待可接受插入空隙行駛長度；l3——內側車輛向外變道前，為變道而調整行駛狀態的行駛長度；l4——內側車輛向外變道前，司機判斷可接受插入空隙行駛長度；l5——內側車輛變道至外側車道的行駛長度；l6——車輛變道后速度（vh）減速至轉彎速度的行駛長度；lf—車輛從內側車道經變道減速駛出主線行駛長度。

4.3.1 明適應距離l1

根據上文分析，明適應距離為60 m、50 m、40 m。

4.3.2 等待可接受插入空隙的行駛距離l2

研究表明[6]，路段車輛之間干擾小，處于自由流狀態時，車輛到達服從泊松分布；考慮到隧道洞口段車輛相互影響小，可用移位負指數分布描述車頭時距，由此可得到變道車輛等待可接受插入空隙的平均等候時間tw。

（1）

式中，tw——平均等待時長（s）；t——車輛臨界時距，一般取3.0～4.0 s，考慮隧道出口司機行為習慣，取4 s；λ——單位時間車輛平均到達率（輛/s），λ=Q/3 600，Q取三級服務水平下的最大服務交通量；τ——車頭時距的最小值，一般為1.0～1.5 s，取1.2 s[7]。

計算結果見表3。

4.3.3 為變換車道而調整狀態行駛距離l3

司機等待可接受插入空隙時，為了變道，司機判斷出現的空隙為可接受插入空隙，司機開啟轉向燈，等待可接受插入空隙，該過程行駛距離即為l3。理想情況下，司機等待可接受插入空隙按最低變道車速vh勻速行駛tw后，外側車道出現可接受插入空隙。

兩車道相對速度Δv，變道車輛從可接受插入空隙出現，行駛時間即t3。研究表明[8]，vh約設計速度v值的0.76倍，即：

4.3.4 司機判斷可接受插入空隙行駛距離l4

l4是指司機判斷外側車道可能出現的空隙是否為可接受插入空隙過程中所行駛的距離。反應時間是司機從看到標志等信號到采取行動需要的時間，總的反應時間為0.5～4.0 s，考慮一級公路的交通組成、司機行為特點等，取反應時間t4=2.5 s。l4分別為70 m、60 m、45 m。

4.3.5 車輛變道過程中的行駛距離l5

外側車道出現可接受插入空隙后，可變道。按車輛每秒變道1 m，車道寬取3.75 m（100 km/h、80 km/h）、3.5 m（60 km/h），l5分別為105 m、85 m、60 m。

4.3.6 車輛從變道后速度減速至轉彎速度的行駛距離l6

車輛變道后減速至轉彎時速，所行駛的距離參照變速車道長度計，即當變道后速度vh（vh=0.76 v）為80 km/h、60 km/h、45 km/h減速至轉彎半徑時，l6分別為50 m、30 m和10 m。

計算接入口距離隧道出口的最小間距lf。結果見表5。

4.4 對比分析

三種計算結果見表6。

停車視距法和加減速車道設置法考慮車輛位于外側車道，適用于車速不高、車流量不大的情況，兩種方法計算結果比較相近。內側車道變道需求法基于車流量為三級服務水平條件下進行計算，車流量最多，行車速度較高。故考慮接入口間距計算式選用時，設計速度大于80 km/h時采用內側車道變道需求法，設計速度小于等于80 km/h時候采用停車視距法和加減速車道設置法。

5 104國道與鄉道交叉設計案例分析

以104國道K3+140處接入口設計為例，該處接入口被交路等級為鄉道，三級公路，兩側分布成片農田，該處地質條件較好，平面布置見圖2。

該段設計速度為60 km/h，縱面填土高度為6～7.5 m，設置橋梁上跨鄉道2。

接入口至隧道出口的距離根據“加減速車道設置法”進行設計，線形保持段50 m，漸變段40 m，減速車道長度56.4 m，接入口轉彎半徑結束至隧道出口間距為146.4 m。

104國道已通車，目前該項目接入口運營狀況良好，既滿足了104國道干線公路功能需求，又滿足當地居民農耕和區域出行需求。

6 結論

（1）該文分析了平原微丘區交通特性和干線一級公路交通需求，對比干線公路交叉方式，并基于停車視距、變速車道設置和內側車道變道需求，提出了三種方法計算平原微丘區接入口距離隧道出口最小間距計算的思路，在對比分析結果的基礎上，提出了三種方法的適用條件，為類似地形條件下干線一級公路接入口設計和交通組織設計提供參考。

（2）該研究基于雙向四車道情況，雙向六車道一級公路有待進一步研究。

參考文獻

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