基于運行速度的平交口立體化改造路段安全分析

陶靈犀

（上海市政工程設(shè)計科學(xué)研究所有限公司，上海市 200092）

基于運行速度的平交口立體化改造路段安全分析

陶靈犀

（上海市政工程設(shè)計科學(xué)研究所有限公司，上海市 200092）

公路快速化改造過程中，原道路平面交叉口存在通行能力有限、事故率較高等問題，用立交來代替平交，對老路平交口進行立體化改造，將有效地緩解上述問題。歸納平交口立體化改造中道路的相交方式，選取典型的工程案例，進行車輛運行速度數(shù)據(jù)調(diào)查和分析，結(jié)合路段交通特征，總結(jié)各道路相交方式的安全問題。

快速化改造；平交口立體化；安全性分析

1 平交口立體化改造中道路相交方式

平交口立體化改造有兩種形式：分離式（相交道路在空間上分離，無匝道連接）、部分互通式（常用的形式有菱形立體交叉和部分苜蓿葉式立體交叉等）。對平交交叉進行立體化改造，分離式與部分互通式，都存在主線或支線道路相交穿越的問題，其方式可具體分為六種方式：主線上跨、支線上跨、主線下穿、支線下穿、主線上跨支線下穿、主線下穿支線上跨。

2 典型平交口立體化改造路段的調(diào)查

本文選取工程案例，布置合適的觀測點測量車輛的運行速度，總結(jié)研究路段交通的實際運行特征，作為分析其安全性的依據(jù)。針對每種相交道路相交穿越方式，以定性與定量相結(jié)合的方法進行安全性研究。

本文調(diào)查路段選取蘇虞張公路，該一級公路2001年新建，2008年第一次快速化改造，2010年第二次快速化改造，屬于本文研究的典型工程案例。第一次改造路線總長50.27 km，對沿線平交道口進行歸并、改造和整治，全線改造后共封閉交叉口35處，保留平面交叉口21個。第二次改造路先總長42.274 km，主線全線不存在平面交叉，調(diào)查試驗路段共有平交口改造路段21處，涵蓋各類道路相交穿越方式。

3 基于運行速度的路段安全性分析

3.1 主線上跨方式

（1）主線道路安全性分析

主線運行速度變化規(guī)律：根據(jù)數(shù)據(jù)分析總結(jié)，主線上跨方式路段的大小車的速度變化成一定的規(guī)律，上坡路段小車速度略有增加，大車速度降低。小車雖然受到重力分向作用，但由于爬坡性能較好，駕駛員一般踩加速板行駛，因此可以保持原有的行車速度，甚至使得車速略有增加；而大車在上坡路段速度有所衰減，在坡頂達到極限最低值。大小車的運行速度差在坡度平緩路段約20 km/h，在上坡路段進一步增大，至凸形豎曲線頂部約25～30 km/h。根據(jù)現(xiàn)場觀測，上跨路段大車先減速后加速運行過程速度變化較大，但基本在外側(cè)車道行駛，雖與內(nèi)側(cè)車道小車的運行速度差較大，但各行其道，超車情況不多，相互干擾較小，不足以構(gòu)成嚴重的安全問題。下坡路段大小車速度均增大。小車在下坡終點處速度較高，達到100 km/h，大車速度增加較小車更明顯，在下坡終點處速度達到80 km/h，略高于經(jīng)過起坡點時的速度。

出入口安全問題：半互通立交采用主線上跨的穿越方式，合流路段車輛運行速度差較大。布設(shè)右轉(zhuǎn)匝道，一般情況下匝道出口設(shè)置在主線上坡路段，轉(zhuǎn)向車輛需要在到達分流點之前完成換道，若該路段線形平緩、順暢，車輛行駛過程中車速平穩(wěn)、視野開闊，并且指路標(biāo)志位置合理、指示清晰，則換道行為不會影響道路交通安全。匝道入口設(shè)置在主線下坡路段，主線車輛在下坡之后與匝道車輛合流，根據(jù)以上分析，車輛經(jīng)過合流區(qū)的速度較高，尤其是外側(cè)車道行駛的大車，速度增加明顯，而剛從匝道駛?cè)氲能囕v速度差較低，約50 km/h，二者的速度差約30km/h，匝道車輛加速行駛的同時，還需要尋找機會匯入大車較多且速度較高的主線外側(cè)車道，存在一定的安全隱患。

（2）支線道路安全性分析

主線上跨方式，不會對支線的進行較大程度的調(diào)整，線形不存在坡度較大、曲線半徑較小的情況，較為順直、平緩。被交道路為城市干線、次干線道路，在道路相交處、上跨路段下方設(shè)置信號控制交叉口。上跨路段的橋墩構(gòu)造，對該區(qū)域的視野產(chǎn)生了一定的影響，轉(zhuǎn)向車輛駕駛員視線被橋墩阻擋，不能全面的觀察交叉口的情況（見圖1）。因此，需要采取措施，保證車輛嚴格按照信號燈指示通行，杜絕支線上少量的行人、非機動車的闖紅燈行為（見圖2）。被交道路為支路、低等級道路，車輛運行速度較低、交通量較少，保證車輛轉(zhuǎn)向處視距良好，則發(fā)生交通事故的可能性較低。

圖1 交叉口視距條件不良

圖2 非機動車闖紅燈

3.2 主線下穿方式

（1）主線道路安全性分析

主線下穿方式路段的大小車的速度變化亦成一定的規(guī)律，車輛進入下穿通道后均有加速過程，在縱坡過度到平坡時，大小車的運行速度均達到最大值，出通道時伴隨著減速的過程。小車的運行速度在下穿路段底部運行速度較高，在有些通道底部運行速度超過設(shè)計車速約為10 km/h。大部分的主線下穿通道大小車運行速度差超過10 km/h，在部分通道底部，大小車運行速度差超過20 km/h。

小車運行速度較高：小車的運行速度超過設(shè)計車速過多，駕駛員轉(zhuǎn)向、減速的操作距離都較長，對安全行駛不利。在雨雪等天氣條件下，路面潮濕、行車阻力減小，還會產(chǎn)生水漂等現(xiàn)象，這就會引發(fā)車輛間刮擦、相撞或撞中央分隔帶護欄等事故。

大小車速度差較大：進入通道后小車加速明顯，而大車的運行度變化不大，這就導(dǎo)致在通道底部，小車與大車的運行速度差明顯。從交通量調(diào)查表中可看出，下穿路段大車比率較高，占機動車交通量的30%～40%，某些時段甚至達到50%，因此，大型車對下穿路段行車安全的影響不容忽視。同一路段大小車輛運行速度差過大，車輛間避讓頻繁，若反應(yīng)不及，則易導(dǎo)致追尾、相撞等事故。而通道處車道由六車道變?yōu)樗能嚨溃紶枙霈F(xiàn)兩個大車并行的現(xiàn)象，此時小車無法超車，但是加速明顯，大小車追尾的事故則無法避免。

對向車輛眩光干擾：下穿路段設(shè)置中央分隔帶，車輛在夜間行駛時，由于某些下穿路段縱斷面凹形豎曲線半徑指標(biāo)較低，并且分隔帶植被高度不夠，達不到防眩效果，車輛駕駛員視線受對向車輛燈光干擾，對前方道路狀況不明，極易引發(fā)事故。

短隧道“黑洞”、“白洞”現(xiàn)象：通道長度較短，約20～30 m，可視為短隧道，內(nèi)部不進行照明設(shè)計。駕駛員在進入隧道時，從隧道外部去看照明很不充分的隧道入口，往往會產(chǎn)生“黑洞效應(yīng)”或“黑框效應(yīng)”現(xiàn)象（見圖3），通過出口看到的外部亮度極高，出口看上去是個亮洞，出現(xiàn)極強的眩光，駕駛員在這種極強的眩光效應(yīng)下會感到十分的不適，這樣就看不到外部道路的線性及路上的障礙物，出現(xiàn)“白洞效應(yīng)”（見圖4）。針對該問題，應(yīng)在短隧道之前采取適當(dāng)?shù)臏p速措施，使得車輛以較低的速度通過，緩解駕駛員的緊張感；必要時，隧道內(nèi)還可以布置適當(dāng)?shù)恼彰髟O(shè)施，以減少短隧道內(nèi)外的照度差值。

（2）支線道路安全性分析

主線下穿方式，類似與主線上跨方式，同樣不會對支線的進行較大程度的調(diào)整。支線道路若為城市干線或次干線道路，車輛運行速遞小車約50 km/h、大車約40 km/h，支線平面交叉口采用信號燈控制，需要防止非機動車、行人闖紅燈引發(fā)的交通事故；若為支路或更低等級的道路，車輛運行速度較低、交通量較少，不存在嚴重的安全問題。

圖3 下穿段“黑洞”效應(yīng)

圖4 下穿段“白洞”效應(yīng)

地面平交口范圍較大：半互通立交采用主線下穿的穿越方式，地面道路可與支線形成平交口實現(xiàn)轉(zhuǎn)向交通，該平交口范圍往往較大，不利于車輛的安全通過。因此有必要對平交口進行交通優(yōu)化、渠化設(shè)計，合理、適當(dāng)?shù)那O(shè)計將有效地提高平交口的通行能力及行車安全性，見圖5。

圖5 平交口范圍較大

3.3 支線上跨方式

（1）主線道路安全性分析

支線上跨橋?qū)χ骶€車輛行駛的影響較小，只有主線在道路相交路段縱斷面布置為凹形豎曲線的情況，上跨橋梁部分會對主線駕駛員的視野產(chǎn)生一定的影響。若橋梁結(jié)構(gòu)不合理，有遮擋前方道路的現(xiàn)象，則會導(dǎo)致駕駛員對突發(fā)路況不能及時反應(yīng)造成交通事故。

（2）支線道路安全性分析

支線道路一般設(shè)計指標(biāo)取值較低，但支線上交通量較小、車輛運行速度較低，且上跨路段對行車視線的遮擋物較少，因此不存在嚴重的安全隱患。

車輛掉頭問題：部分半互通式立交采用支線上跨的穿越方式，一般情況下不設(shè)置左轉(zhuǎn)匝道，左轉(zhuǎn)交通的組織方式為：引導(dǎo)車輛先右轉(zhuǎn)進入支線，行駛一段距離后再掉頭。若掉頭車道與右轉(zhuǎn)匝道末端距離過近，車輛進入支線后還未完成換道就面臨掉頭問題，掉頭車輛（尤其是大車）為避免錯過掉頭機會匆忙換道，極易引發(fā)交通事故。這種情況下，應(yīng)當(dāng)注意設(shè)置掉頭車道的位置與右轉(zhuǎn)匝道末端保持安全的距離；合理組織掉頭交通，盡量與鄰近的平交口結(jié)合。

3.4 支線下穿方式

（1）主線道路安全性分析

支線下穿方式，主線縱斷面在道路交叉處不存在明顯的起伏，支線道路構(gòu)造也不在主線車輛駕駛員的視線范圍之內(nèi)，對主線交通幾乎不構(gòu)成影響。

（2）支線道路安全性分析

支線上車輛運行速度較低，約小車50 km/h、大車45 km/h。在下穿路段，為減少下挖工程量，一般支線縱斷面縱坡設(shè)置較大，車輛在下坡段加速明顯，但下坡路段距離較短，經(jīng)過坡底時小車行車速度雖有提高，與大車的運行速度差不超過10 km/h，并且支線交通量較小，車輛在此處行駛可以保持較大的車距，發(fā)生追尾事故的可能性不大。

非機動車安全問題：支線設(shè)有非機動車車道，周邊居民出行頻繁，從支線下穿路段交通量統(tǒng)計中可看出，非機動車交通量相對較大，與機動車交通量相當(dāng)，對道路交通安全有著重要的影響。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，該路段存在非機動車越過機非隔離標(biāo)線、在機動車道行駛的現(xiàn)象。而機動車為超越前方行駛的非機動車，占用對向車道，并且道路相交處主線道路及擋墻對支線行車視線的影響，車輛凹形豎曲線底部視距條件相對較差，對向來車不易提前發(fā)現(xiàn)，容易引發(fā)交通事故。

車輛掉頭問題：類似支線上跨方式，該方式同樣存在車輛的掉頭問題。

3.5 主線上跨支線下穿

（1）主線道路安全性分析

主線上跨支線下穿方式，主線、支線同時調(diào)整，可以避免相交道路中任何一條的設(shè)計指標(biāo)過低。主線部分縱斷面線形的坡度取值較小、坡長取值適當(dāng)、豎曲線半徑取值較大，則線形較為順暢，車輛通過時運行速度不會產(chǎn)生較大的變化，車速較為平穩(wěn)，大小車的運行速度差也不會有明顯的增加，改造路段安全性較高。

（2）支線道路安全性分析

支線道路的縱斷面布置，相比于單一的支線下穿，道路相交處凹形豎曲線半徑的取值較高，通道底部視距條件較好，有利于行車安全。此外，非機動車安全問題仍應(yīng)注意。

3.6 支線上跨主線下穿

（1）主線道路安全性分析

支線上跨主線下穿方式，類似與主線上跨支線下穿方式，縱斷面設(shè)計指標(biāo)較高，線形較優(yōu)。安全問題方面與單一的主線下穿方式比較，對向車輛眩光干擾問題由于凹形豎曲線半徑取值較大，得到明顯改善；短隧道的“黑洞”、“白洞”效應(yīng)依然存在，需要采取一定的安全保障措施。

（2）支線道路安全性分析

類似支線上跨方式，半互通立交采用該方式，不設(shè)置左轉(zhuǎn)匝道，車輛需要先進入支線再進行掉頭，掉頭車道的設(shè)置及掉頭交通組織可參照前文的建議。

4 結(jié)語

各種道路相交穿越方式，均存在一定的安全問題，在設(shè)計、實施階段需予以重視，排除安全隱患，提高主線、支線道路的車輛行駛安全性。改造路段中，主線車輛運行速度的變化受縱斷面縱坡坡度法的影響較大，相對于其他方式，主線下穿方式存在的安全問題較多，主要有：小車運行速度較高、大小車速度差較大、對向車輛眩光干擾、短隧道“黑洞”、“白洞”現(xiàn)象。

[1]張源,孫廣金.干線公路快速化路線總體設(shè)計研討[J].現(xiàn)代交通技術(shù),2011,8(3):19-22.

[2]張春平,景天然.城市道路交叉口交通安全評價研究[J].同濟大學(xué)學(xué)報,1994,22(1):47-52.

[3]JTG/T B05-2004,公路項目安全性評價指南[S].

法國建成世界首條太陽能公路 1 km耗資3 600萬元

世界第一條太陽能公路最近在法國諾曼底小鎮(zhèn)Tourouvre建成。鋪設(shè)這條太陽能道路的初衷是為了給當(dāng)?shù)氐穆窡籼峁╇娫础?/p>

法國環(huán)境部長塞格琳·羅雅爾（Ségolène Royal）女士出席了當(dāng)天的太陽能公路揭幕儀式。為建成這條長為1 km的太陽能道路，政府共投資了500萬歐元（約合人民幣3 625萬元）。

這條道路由2 800 m2的太陽能電池板覆蓋，電池板面則被一種硅樹脂層保護，可以經(jīng)得起每天大約2 000輛汽車從上面碾壓通過。

法國環(huán)境部長羅雅爾此前曾表示，打算在法國建設(shè)1 000 km的太陽能公路。不過她的這一提議遭致各方質(zhì)疑：首先是與屋面傾斜安裝的光伏面板相比，這種平坦路面鋪設(shè)的光伏面板的效率會大大降低，再者是修建太陽能公路的投資成本過高，設(shè)備本身壽命具有很大的不確定性。

今年，美國的密蘇里州宣布將對66號公路進行改造升級，其中部分包括鋪設(shè)太陽能面板。這種內(nèi)嵌有光伏電池板的六邊形鋼化玻璃相互咬合，會利用太陽能發(fā)電，并為路面加熱。

U412.35+1

B

1009-7716（2017）08-0026-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.08.008

2017-05-21

國家自然科學(xué)基金（51508321）

陶靈犀（1988-），女，江蘇如皋人，助理工程師，從事道路交通設(shè)計工作。