基于運行速度的B型喇叭互通出口匝道的安全分析

馬小利 丁盛

（蘇交科集團股份有限公司，江蘇 南京 210019）

0 引言

我國70%以上的互通式立交為喇叭型，其中A型喇叭互通占多數(shù)，B型喇叭互通較少采用[1]。B型喇叭互通在線形設(shè)計和車流的安全運行上較A型喇叭互通差[2]。由于B型喇叭出口匝道為小半徑圓曲線的特點，設(shè)計速度一般為40km/h,主線車流由高速進入低速匝道，易發(fā)生交通事故。我國早期建設(shè)的B型喇叭互通事故主要分布在分流減速路段和環(huán)形匝道上。

1）匝道出口在跨線構(gòu)造物之后存在視距不足的問題，環(huán)形匝道內(nèi)側(cè)有遮擋會影響駕駛員對前方路段的判斷，容易因前面車輛的突然減速而來不及反應(yīng)造成追尾交通安全事故。

2）匝道出口環(huán)圈匝道半徑較小，由于運行速度較高，車輛來不及減速引發(fā)惡性翻車事故或存在沖出匝道的危險。

在實際工程中，出于安全考慮，即使A型喇叭并不經(jīng)濟，在轉(zhuǎn)向交通量相差不大的情況下，仍然是首選。但是從主交通流、地形條件、實施難易程度等方面，選擇B型喇叭優(yōu)于A型喇叭時，那么應(yīng)設(shè)置B型喇叭互通，但其安全設(shè)計則是不容忽視的重要問題。

1 研究背景

近年來，B型喇叭互通式立交逐漸引起關(guān)注。苑飛等[2]提出由人、路、車、環(huán)境等綜合因素形成B型喇叭互通式立交安全評價體系。姜迪等[3]通過對B型喇叭式立交設(shè)計要素探討，從設(shè)計者角度提出設(shè)計要點及注意事項。潘兵宏等[4]通過建立運行速度過渡段長度計算模型，實測B型喇叭式立交環(huán)圈出口分流鼻運行速度，研究滿足車輛安全行駛要求的運行速度過渡段長度值。

在已有的B型喇叭互通線形優(yōu)化設(shè)計研究中，張海楠等[5]認為水滴形曲線布設(shè)有利于車輛安全、順適地行駛。王方杰[6]提出了一種卵形曲線的環(huán)圈匝道出口線形設(shè)計方式。本文基于運行速度預(yù)測模型，對兩種B型喇叭出口匝道的線形設(shè)計進行評價，論證更加符合運行規(guī)律的B型喇叭出口匝道線形設(shè)計。

2 B型喇叭互通出口匝道

出口匝道設(shè)計為下坡不利于行車安全，本文旨在尋找最佳的B型喇叭互通線形設(shè)計，因此以縱面設(shè)計達到最優(yōu)為前提，即采用主線下穿方式，環(huán)圈出口匝道設(shè)計為上坡。

為解決出口視距問題，將環(huán)形匝道出口設(shè)置于跨線橋之前，兩種B型互通的平面示意圖如圖1和圖2所示。

2.1 水滴形

水滴形B型喇叭互通式立體交叉的出口匝道采用水滴形線形，即直線+緩和曲線A1+小圓曲線R1+緩和曲線A2+大圓曲線R2+緩和曲線A3+直線，這種設(shè)計中出口匝道進入小半徑圓曲線之前有一段高指標的“過渡段”。

圖1 水滴形B型喇叭

2.2 卵形

卵形B型喇叭互通式立體交叉的出口匝道線形為直線+緩和曲線A1+大圓曲線R1+緩和曲線A2+小圓曲線R2（R3）+緩和曲線A3+直線，即在匝道分流鼻之后插入一段中指標，拉長出口匝道，從而達到減速車道的高指標到小半徑圓曲線的緩慢過渡。

圖2 卵形B型喇叭

3 運行速度預(yù)測

互通式立體交叉匝道的運行速度研究較少，還沒有準確的匝道運行速度預(yù)測模型，交通部頒發(fā)的《公路項目安全性評價規(guī)范》（JTG B05-2015）[7]（以下簡稱《安全評價規(guī)范》）中指出，互通式匝道路段的運行速度按附錄B.4.5～B.4.8條的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行，匝道路段的初始速度宜采用分流鼻端通過速度。

潘兵宏等以廣河高速、廣州北二環(huán)、西柞高速為數(shù)據(jù)采集范圍，以其上B型喇叭互通為研究對象，采集了主線速度120、100、80km/h下的B型喇叭互通環(huán)圈出口分流鼻小型車輛運行速度，得到V85=75、70、65km/h的結(jié)果。結(jié)合《公路路線設(shè)計規(guī)范》（JTG D20-2017）[8]表11.3.3-3關(guān)于一般互通式立體交叉的分流鼻設(shè)計速度的規(guī)定，本文以75、70km/h作為環(huán)形出口匝道分流鼻的通過速度進行分別測算。

水滴形出口匝道線形取R∞+A80+R60+A110為例，結(jié)點劃分如圖1，卵形出口匝道線形取R∞+A155+R300+A70+R60為例，結(jié)點劃分如圖2。其中，F(xiàn)D點為分流鼻點，D1點曲率半徑為600m?！栋踩u價規(guī)范》表B.4.2規(guī)定圓曲線半徑大于600m的屬于平直路段。平直路段長度大于200時，平直路段為加速運行，不大于200m時，該路段運行速度保持不變，兩種類型出口匝道D1點至分流鼻的長度均小于200m,因此，D1點的運行速度與FD點的運行速度保持一致。利用《安全評價規(guī)范》表B.4.6平曲線路段運行速度預(yù)測模型進行計算各節(jié)點運行速度。

表1 水滴形出口匝道結(jié)點運行速度（分流鼻通過速度75km/h)

表2 卵形出口匝道結(jié)點運行速度（分流鼻通過速度75km/h)

表3 水滴形出口匝道結(jié)點運行速度（分流鼻通過速度70km/h)

表4 卵形出口匝道結(jié)點運行速度（分流鼻通過速度70km/h)

由表1結(jié)果，分流鼻通過速度為75km/h時，水滴形出口匝道R=60m圓曲線的運行速度是53.99km/h,與設(shè)計速度（40km/h)相差小于20km/h,協(xié)調(diào)性好，但是相鄰路段運行速度差值超過20km/h,協(xié)調(diào)性不良，需要采取限速措施。

由表2結(jié)果，分流鼻通過速度為75km/h時卵形出口匝道R=60m圓曲線的運行速度是41.71km/h,相鄰運行速度變化較緩，小于20km/h,協(xié)調(diào)性好。

由表3和表4結(jié)果可知，分流鼻通過速度≤70km/h時，兩種類型的B型喇叭互通出口匝道相鄰路段的運行速度差均小于20km/h,協(xié)調(diào)性好。

4 結(jié)語

1）水滴形出口匝道在小半徑曲線之前設(shè)置了足夠長的“過渡段”，但線形仍是高指標與低指標直接相連的不利組合[9]，需要進行二次制動減速。在實際運用中，需考慮設(shè)置減速標線、視覺引導(dǎo)標志、震動帶、彎道提醒等減速措施。

2）卵形出口匝道通過設(shè)置一段中指標，避免高指標到低指標的突變，達到連續(xù)、平穩(wěn)的降速，車輛行駛安全舒適。在實際行車中，車輛會隨著曲線半徑的減少自然減速，因此不再需要額外的減速措施。

3）當分流鼻通過速度小于70km/h時，兩種B型喇叭互通出口匝道相鄰路段的運行速度差都小于20km/h,均能滿足行車安全需求。

4）卵形出口匝道安全性優(yōu)于水滴形出口匝道，但實際工程中，水滴形B型喇叭應(yīng)用更加廣泛，原因在于水滴形B形喇叭的外環(huán)匝道線形指標較好，對主流向交通的服務(wù)水平較高。