1、文章编号:():./.喇叭形互通立交设计要点分析刘建平(山东省公路设计咨询有限公司 济南市)摘 要:针对喇叭形互通立交设计中存在的出口匝道减速车道分流鼻处平面指标如何选用、跨线主匝道大纵坡起坡位置距离收费站的长度取值、如何合理压缩被交路侧喇叭头工程规模提出根据历史事故率及运行速度模型确定出口匝道减速车道分流鼻附近控制曲线半径及缓和曲线参数取值根据停车视距确定跨线主匝道大纵坡起坡位置距离收费站的长度通过压缩被交路侧半直连匝道指标及喇叭头曲线半径来减小工程规模的设计方法为设计人员在设计类似互通立交时提供参考 关键词:喇叭形互通立交互通立交设计运行速度停车视距曲线半径中图分类号:.文献标识码:山东省
2、内人口密度较大路网密集与高速公路交叉的国省道较多高速公路一般互通式立体交叉多采用单喇叭、双喇叭型式及单喇叭 型极少采用半苜蓿叶及菱形等互通型式其中双喇叭型互通占比越来越高 在近期实施的临沂 滕州高速公路、济南 潍坊高速公路以及庆云 章丘高速公路等项目中双喇叭互通占一般互通式立体交叉比例可达 设计人员近期在设计大量喇叭形立交过程中对如何根据规范及经验值选用合理技术指标如何处理经常遇到的难点及争议点存在一定理解误区 仅仅参照规范取值容易导致不合理的设计出现留下遗憾工程埋下拥堵点及事故黑点隐患给高速公路使用者、运营管理部门带来不利影响 互通立交匝道分流鼻处平面指标确定.喇叭形立交事故率分析国内外研究
3、表明事故率与匝道类型有较大关联 如图 所示根据国外的一项研究结果喇叭形立交事故率较高明显高于其他型式互通立交且事故多发生在喇叭形互通的主线出入口出口匝道位置处事故率最高 根据周天赤等的研究结合近年来对省内高速运营单位的走访调研发现喇叭形互通式立交事故主要集中在互通出入口、型单/双喇叭互通半直连式左转出口匝道 形曲线附近位置、型单/双喇叭互通减速车道接环形匝道出口控制曲线前半段以及收费站内广场处 车辆由主线进入匝道过程中运行速度差过大以及路线指标选用不合理是导致事故发生的主要原因图 匝道事故数排序.喇叭形立交鼻端附近线形及控制曲线设计喇叭形立交控制曲线即为减速车道匝道出口的第一段圆曲线喇叭形立交
4、主线出口匝道设计速度多采用 /目前新建高速主线选取线形指标较高设计速度一般采用/主线与匝道间存在较大速度差 根据张弛等对多条高速出口匝道车辆实际运行速度进行观测发现出口车辆在驶出高速主线分流鼻端附近时瞬时速度可达 /而根据公路立体交叉设计细则(/年 第 期 北方交通)(后文称细则)要求设计中考虑的分流鼻端车辆运行速度在/(主线设计时速 /)与实际相比偏低 美国一项统计数据表明当出口减速匝道控制曲线半径为 时安全度最低当控制曲线半径大于 时交通事故率随着半径的增加呈明显下降趋势当匝道减速车道控制曲线半径小于 的情况下低指标线形会强制驾驶人员减速考虑到我国人口基数大驾驶技术良莠不齐线形指标过低可能
5、会导致极端情况下重大事故发生 基于事故统计数据单喇叭立交主线出口匝道控制曲线半径大于 是比较宽容的设计 细则中计算分流鼻位置附近线元参数时采用控制曲线半径 的极限工况 为提高安全性及行车舒适性本次研究采用鼻端通过速度/(主线设计速度/)及控制曲线半径 作为基础条件重新计算分流鼻端平面指标分流鼻处圆曲线最小半径可按式()进行计算:()()式中:为分流鼻端匝道平曲线最小曲率半径()为鼻端运行速度(/)为分流鼻处匝道横坡取 为鼻端横向力系数取.(当 时驾驶员感觉不到曲线存在很平稳)分流鼻处回旋线最小参数可按式()进行计算:()式中:为分流鼻处回旋线最小参数为匝道控制曲线半径取 为回旋线长度回旋线长度
6、 可按照式()计算:.()式中:为控制曲线起点运行速度(/)为运行速度过渡段减速度根据张玉等的实车观测研究发现车辆在进入匝道路段减速度绝对值小于./时驾驶员处于舒适状态故本次研究选取平均减速度./作为代表值控制曲线起点运行速度 可按照式()计算:()()式中:为分流鼻处匝道横坡按照匝道设计速度/考虑半径为 时超高取 为匝道控制曲线段横向力系数取.(当 .时驾驶员稍感觉到曲线存在尚平稳)由以上公式计算可得最终计算结果如表 所示表 分流鼻附近匝道平曲线最小曲率半径和回旋线参数计算表主线设计速度/(/)鼻端通过速度/(/)鼻端最小曲率半径/计算值标准取值(一般值)匝道控制曲线半径/起点速度/(/)运
7、行速度过渡段减速度/(/)长度/回旋线参数/.注:鼻端通过速度由文献中观测数据及模型得出本次研究仅选取一般代表值 如图 所示对于 型喇叭立交由于其减速车道出口后接小半径环形匝道存在先天不足运行速度梯度差过大事故率较高设计中已较少采用尤其是不推荐选用下坡出口 型喇叭立交 基于本次研究的减速出口安全理念 型喇叭可采用平行式减速车道出口宜选在上坡出口位置采用卵形曲线作为流出第一组线元 半径:可在 之间即设计速度/的环形匝道可采用半径为 的圆曲线作为内环曲线出口控制曲线可选用半径在 之间可在一定程度上引导车辆充分减速减少事故率综上以设计时速为/高速公路为例图 喇叭形互通式立交环圈匝道出口平面线形(卵形
8、曲线)喇叭形立交减速车道控制曲线半径宜大于 鼻端附近最小曲率半径宜大于 回旋线长度宜大北方交通 年 第 期于 回旋线参数宜大于 当采用其他半径值作为控制曲线时可参照以上公式计算得出分流鼻处平面指标值 跨线主匝道大纵坡起坡位置距离收费站的长度取值.收费站事故分析根据调查发现收费站附近道路事故主要是追尾、侧向碰撞、撞收费岛端头及护栏 车辆进入收费站渐变段后由匝道进入收费广场开始减速并道但减速不充分同时车速分布离散在广场内还需完成减速和选择收费车道等操作此时车辆交织比较严重 车辆与非 车辆可能会出现抢道现象如驾驶员观察周围路况不够细致、刹车不及时容易出现交通事故 由于早期建设的收费广场规模过小以及部
9、分收费广场布设在曲线段等不利因素存在(图)都会导致事故率增加但主要原因在于进入收费站前跨线主匝道往往为下坡且坡度较大不利于车辆减速同时交通工程设施不完善不利于车辆并道交通组织混乱图 长深高速滨州段滨城收费站(曲线段布设)平原区喇叭互通为节约用地跨线主匝道跨线位置纵坡一般选用.且 路段距离收费站较近细则中仅规定收费广场范围内纵坡不大于 对纵坡起坡位置距离收费站的距离并无明确要求.跨线主匝道大纵坡起坡位置距离收费站长度计算根据 公路项目安全性评 价 规 范()规定匝道路段运行速度宜根据项目所在地区类似工程项目观测确定 根据现场观测及多个互通无干扰实测收费站位置车辆在进入渐变段之前运行速度多在 /之
10、间取运行车速/作为极限值而安评规范中匝道运行速度模型纵坡分界为 基于安全考虑跨线主匝道大纵坡起坡位置()距离收费站渐变段交织区域最小距离应满足停车视距要求立交细则规定停车视距主要由反应时间内行驶的距离和实际制动过程中行驶的距离两部分组成并应加上 的安全距离 可按式()进行计算:.()式中:为停车视距 为行驶速度取/为反应时间我国一般取.为重力加速度为路面纵向摩阻系数取.为附加安全距离取 经过计算得出一般路段运行速度/时停车视距为 跨线主匝道大纵坡起坡位置()距离收费站渐变段交织区域应至少大于 才能保证行车舒适、安全 具体设置方式如图、图 所示图 庆章高速常家互通平面图 压缩被交路侧喇叭头工程规
11、模设计喇叭形立交设计参数取值较为简单根据以往设计经验跨线主匝道喇叭头接环形匝道位置线元组合一般为半径 和、半径 和、半径 和 及半径 和 等多种组合方式但大都基于个人经验或部门习惯取值并未经过曲线内侧停车视距验算导致互通方案可能无法通过安全评价停车视距专项审查存在一定安全隐患 年 第 期 刘建平:喇叭形互通立交设计要点分析图 常家互通收费站前后纵坡示意图本次研究对喇叭形立交曲线线元进行停车视距校验在满足规范要求、行车安全及匝道最大纵坡的前提下最终确定喇叭头曲线的可选用最小半径喇叭形立交匝道设计速度多为 /在设计中常用断面形式如表 所示表 匝道常用断面形式断面类型断面宽度/中分带宽度/左侧路缘带
12、宽度/车道宽度/右侧硬路肩宽度/单向单车道(型).单向单车道.单向双车道(型).对向双车道(型).对向双车道.从表 可以看出在常规设计中匝道断面左侧路缘带取值与规范要求一致仅加宽了行车道或硬路肩宽度在计算中仅对左侧行车道宽度作区分即可根据公路立体交叉设计细则(/)要求匝道基本路段的视距应采用停车视距停车视距不应小于表 要求表 匝道停车视距匝道设计速度/(/)停车视距/一般地区积雪冰冻地区 重点对弯道内侧车道进行停车视距检验通过匝道设计速度及断面类型计算得出不同类型匝道在不同设计速度下满足停车视距要求所需的最小半径值见表 单向匝道设计线位于左侧行车道中心对向匝道设计线位于中分带中心 .()式中:
13、为保证视距需要的车道中心至内侧障碍物最小横距()为内侧车道中心曲线半径()为停车视距()对向分隔式匝道最小左侧横净距为弯道内侧车道中心与中分带护栏边缘的实际距离可按照式表 不同设计速度及车道宽度下匝道平曲线最小半径取值断面类型车道宽度/设计速度/(/)所需停车视距值/可提供左侧横净距/满足停车视距最小曲线半径/单向匝道.对向匝道.注:对向车道中分带新泽西混凝土护栏宽度取常规设计值()计算:()式中:为车道宽度()为左侧路缘带宽度 为侧向余宽中分带新泽西混凝土护栏底部结构净宽度取常规设计值.对向匝道单侧可借用中分带侧向余宽取.通过计算结果分析得出对向匝道设计速度为/时较为经济最小曲线半径/(车道
14、宽./.)单向匝道设计速度为/时最小曲线半径/(车道宽./.)型或 型喇叭匝道最小半径一般出现在环形匝道处且匝道曲线一般为右偏经过表 计算得出在满足规范要求半径前提下右转环形匝道均能满足停车视距要求根据以上计算分析在不同设计速度下匝道可选用表、表 中最小半径计算值被交路侧喇叭头可适当选用较低设计速度压缩工程规模 如匝道设计速度选用/车道宽度选用.时喇北方交通 年 第 期表 不同设计速度及车道宽度下环形匝道右偏平曲线最小半径取值断面类型车道宽度/设计速度/(/)所需停车视距值/可提供左侧横净距/满足停车视距最小曲线半径/环形匝道.注:最小半径小于规范值时取规范值大于规范值时取计算值叭头接内环匝道
15、处半径组合最低可选用 可以满足停车视距要求 结论综上所述研究主要得出以下几条结论:()根据历史事故率及运行速度模型确定出口匝道减速车道分流鼻附近车辆通过速度确定控制曲线半径采用 并给出不同主线设计速度下缓和曲线长度及回旋线参数取值表格()根据停车视距确定跨线主匝道大纵坡起坡位置距离收费站的长度宜满足 要求()计算得出不同设计速度及车道宽度下匝道平曲线最小半径极限值表格认为可通过合理取值来减小工程规模为设计人员在设计类似互通立交时提供参考参考文献 周天赤於方莹张秀松等.高速公路喇叭形互通式立交事故多发位置及成因分析.公路交通技术():.张驰闫晓敏李小伟等.互通式立交单车道出口小客车运行速度模型.中国公路学报():.张玉刘俊林伟等.互通立交迂回式匝道纵向加速度特性.科学技术与工程():.中华人民共和国交通运输部.公路项目安全性评规范:/.北京:人民交通出版社股份有限公司.姜利刘建平.基于人 车 路虚拟试验的冰雪道路平曲线路段行车安全分析.中外公路():.中华人民共和国交通运输部.公路立体交叉设计细则:/.北京:人民交通出版社股份有限公司.(.).年 第 期 刘建平:喇叭形互通立交设计要点分析