城市快速路立體交叉出入口及變速車道的研究

付慧宇 孫繼豪 曹 冰

（黑龍江科技大學(xué) 建筑工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱150000）

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國城市快速路系統(tǒng)的建設(shè)也取得了長足的發(fā)展，互通式立體交叉大量的在城市快速路中出現(xiàn)。目前針對城市快速路立交設(shè)計規(guī)劃方面存在的主要問題: 立交出入口設(shè)計、加減速車道設(shè)計。本文主要從這兩個方面進行研究和分析，并根據(jù)目前立交設(shè)計時存在的情況指出了存在的相應(yīng)問題，對最大化發(fā)揮城市快速路系統(tǒng)的整體效益，指導(dǎo)城市快速路系統(tǒng)規(guī)劃建設(shè)起到積極的作用。

1 立體交叉出入口設(shè)計

立體交叉出入口是快速路系統(tǒng)與其他道路交匯的主要部位，出入口不僅能連接城市的快速路網(wǎng)系統(tǒng)和其他城市道路系統(tǒng),實現(xiàn)交通路網(wǎng)等級過渡,而且立交出入口是否設(shè)置合理則直接影響城市快速系統(tǒng)效益的發(fā)揮。立體交叉出入口除正常的直行道，還有變換車道、加減速行駛和分合流等復(fù)雜的駕駛員行為?？茖W(xué)合理的規(guī)劃布置立體交叉出人口是提高城市快速路系統(tǒng)和保證周邊區(qū)域路網(wǎng)運行效率的重要保證。

1.1 立體交叉出入口交通流分析

進出車輛一般在快速道路出入口的主線與輔助道路之間的進行轉(zhuǎn)換交通。這兩種道路系統(tǒng)之間存在著明顯的速度變化。主線道路擁有行車速度較快，通行能力強等特點，其對安全的要求較高；輔道道路車輛行駛速度相對較慢，主要功能是集散沿線交通。因此，立交出入口不存在直接沖突的交通流線，將兩種不同運行速度的車流在出入口進行合流與分流，形成了一個紊流區(qū)。

1.2 出入口匝道超高設(shè)計

匝道超高過渡段的長度計算：Lc=B×△i/P。

式中:Lc 表示匝道超高過渡段長度、B 表示其旋轉(zhuǎn)軸到行車道外側(cè)邊緣線的寬度、△i 表示路拱坡度和超高坡度的代數(shù)差、P 表示超高漸變率。1.2.1 設(shè)置匝道緩和曲線時，如果超高漸變率小于其最大值時，超高過渡段在緩和曲線的全長范圍內(nèi)進行。但如果超高漸變率小于其最小值時，則此過渡段超高會引起部分路段的排水不暢，在此情況下，在緩和曲線的范圍內(nèi)過渡超高。1.2.2 當(dāng)不設(shè)緩和曲線時，可將超高過渡段所需長度的1/3-1/2 插入圓曲線中，其余部分設(shè)置在直線上。1.2.3當(dāng)兩條圓曲線相連接時，可將超高過渡段分別設(shè)置在兩個圓曲線上。當(dāng)兩條圓曲線半徑相差較大時，可將大半徑圓曲線上可適當(dāng)多插入一些。

1.3 出入口設(shè)計要點

在快速路立體交叉的設(shè)計時一定要有全局觀, 要盡量遵循先出后入和量出為入的基本原則, 進而保證快速路系統(tǒng)交通車流處于平穩(wěn)運行的狀態(tài)。在立交設(shè)計時，需要考慮出入口通行能力與分合流要求，當(dāng)輔助道路交通流量較大時，與匝道入口相連接的輔助道路應(yīng)該增加布設(shè)一條車道。這樣，在出口處盡可能增加變速車道的長度，從而有利于車輛的交通排隊，避免主道車流緩慢。為避免出入口的間距過小，對快速路系統(tǒng)中主線交通車流的影響, 需要增加集散車道和變速車道來調(diào)整出入口,使其增加間距。

2 加減速車道設(shè)計

2.1 變速車道分類及特點

變速車道是保證不同行車速度的兩條道路之間銜接順暢，通常會設(shè)置變速車道，用來車速過渡。變速車道包括加速車道、減速車道和漸變段車道，其車道長度是兩條車道長度之和。變速車道通常分為直接式和平行式，其減速車道示意圖如圖1、圖2 所示。平行式變速車道的設(shè)置平行于主線，保證車輛在主線行駛與匝道間的行駛速度的變換提供空間。平行式變速車道具有以下特點：（1）車道劃分較明確，駕駛員容易辨認；(2)便于提高加速車道的車輛匯入主線；（3）對于駛出主線的車輛而言，車輛在平行式減速車道上為S 型行駛軌跡，車輛需要在短時間內(nèi)轉(zhuǎn)動兩次方向盤，對行車安全不利。以下幾種情況適合采用平行式變速車道：（1）當(dāng)主線車流量較大時，為了方便加速車道的車輛匯入主線，加速車道應(yīng)采用平行式；（2）當(dāng)立體交叉位于山凹處且主線跨匝道時，由于主線道路上分流車輛駕駛員視線受阻，不能看到立交的整體，只能從減速車道的交通標(biāo)志來確認分流位置，這種情況下減速車道應(yīng)采用平行式；（3）當(dāng)主線道路向左偏且近似圓曲線最小半徑的一般值時，在其右方宜為平行式的減速車道，且適當(dāng)縮短漸變段長度；（4）當(dāng)減速車道距離過長時或主線不宜設(shè)置直接式，應(yīng)采用平行式減速車道。

圖1 平行式車道示意圖

圖2 直接式車道示意圖

直接式變速車道是匝道直接與主線相接，為車輛提供速度變換的行駛空間。直接式變速車道特點是：線形與主線銜接順暢，利于行車，尤其是駛離主線的車輛駕駛員更喜歡走直接式減速車道；但是直接式變速車道不易識別起點位置，駕駛員容易誤打方向盤。以下幾種情況適合采用直接式變速車道：（1）加速車道長度較短且主線交通流量不大時，適合采用直接式加速車道；（2）雙車道的變速車道設(shè)計，宜采用直接式；（3）當(dāng)主線線形與直接式變速車道線形相似時，宜采用直接式變速車道。綜上所述，為了確保車輛行駛安全并減少駕駛?cè)藛T的操作難度，當(dāng)變速車道為單向車道時，宜采用平行式的加速車道和直接式的減速車道。當(dāng)變速車道為雙向車道時，宜采用直接式加、減速車道，利于車輛進出。

2.2 變速車道的長度

在計算變速車道的長度時應(yīng)注意相關(guān)參數(shù)設(shè)計，綜合考慮以下因素有匝道、縱坡、主要車輛類型等要素。同時注意匝道線形指標(biāo)，線形指標(biāo)不應(yīng)太低。我國道路的加減速車道普遍較短。較短的減速車道長度，容易造成分流車輛提前在主線車道上就開始減速，從而增加了排隊現(xiàn)象的發(fā)生概率，造成局部交通擁堵，嚴(yán)重情況會導(dǎo)致車輛追尾事故的發(fā)生或者撞毀護欄駛出路外的事故發(fā)生；加速車道的長度較短則會導(dǎo)致車輛從匝道進入主線時，不能及時提速到主線規(guī)定速度，當(dāng)合流車輛未按要求強行匯入時，容易造成主線上交通流紊亂，從而降低運輸效率，嚴(yán)重還會導(dǎo)致交通事故。

2.3 加速車道計算方法

目前階段國內(nèi)外對于立體交叉加速車道的長度研究模型基本一致，都是假設(shè)車輛在駛?cè)爰铀佘嚨篮蟊３忠欢ǖ募铀俣?，一直到速度達到主干道最外側(cè)的平均速度，計算公式如下：

2.4 減速車道計算方法

國內(nèi)外關(guān)于立交減速車道長度的研究基本都是基于美國的AASHTO 兩階段減速模型。第一階段是駕駛?cè)藛T松開油門踏板后車輛進行自動減速的過程，大約續(xù)3s；第二階段是駕駛?cè)藛T踩下制動踏板進行減速，使車速滿足匝道速度要求。減速車道的長度計算方法如下：

L 是指減速車道長度，單位：m；Vh是指車輛在主線分流時的速度，單位：km/h；Va是指第一階段后踩下制動踏板前車輛速度，單位：km/h；Vt是指進入匝道時車輛速度，單位：km/h；tn是指第一階段車輛進行自動減速持續(xù)時間，大約是3 秒；dn是指第一階段的加速度，單位：m/S2；dwb是指第二階段的加速度，單位：m/S2。

3 結(jié)論

提高城市快速路系統(tǒng)的交通能力，城市立體交叉的設(shè)置必不可少，以保證交通干線交匯。城市快速路立交的設(shè)計是一個較為復(fù)雜的工程，牽涉到方方面面，在設(shè)計中還要進行完善的地下管線、綠化景觀和環(huán)境保護等設(shè)計。設(shè)計師不僅是需要認真學(xué)習(xí)，而且還要熟練掌握所涉及的相關(guān)規(guī)范、規(guī)定，還要對道路的規(guī)劃、交通流量及項目環(huán)境等因素進行綜合性分析，在提高城市路網(wǎng)的通行能力與保障安全性的基礎(chǔ)上，降低成本投入，并且注重整體的美觀性，將交通工程與自然景觀相融合，進而提高交通建設(shè)的經(jīng)濟效益與社會效益。