互通出口與隧道出口間凈距分析

朱栗漓 龔小麗 石忠利

作者簡介：

朱栗漓（1983—），工程師，主要從事公路規(guī)劃與建設(shè)管理工作;

龔小麗（1987—），工程師，主要從事公路規(guī)劃與審批管理工作;

石忠利（1990—），工程師，碩士，主要從事道路工程的設(shè)計與研究工作。

隨著廣西高速公路的建設(shè)，出現(xiàn)很多互通出口與隧道出口凈距過小的問題。文章以南丹至天峨下老高速公路坡結(jié)互通與長里峰隧道、龍鳳隧道的工程設(shè)計為依托，通過計算分析得出地形條件受限時駕駛員從隧道出口駛出互通進行后續(xù)標志視認、車道變換所需要的最小凈距需求，為山區(qū)高速公路受隧道出口凈距限制的互通立交布設(shè)提供經(jīng)驗借鑒。

互通出口;隧道出口;凈距;運營安全

U452A451613

0 引言

隨著《廣西高速公路網(wǎng)規(guī)劃（2018—2030年）》的逐步實施，受山區(qū)地形、地質(zhì)條件和路網(wǎng)密度等因素影響，互通布設(shè)條件越來越困難，出現(xiàn)了很多互通與隧道出口凈距過小的方案。根據(jù)國內(nèi)高速公路運營的情況可知，互通與隧道出口凈距過小，存在駕駛?cè)穗y以及時識別互通出口和指路標志的問題，對互通和隧道的運營安全存在一定的影響，易造成交通事故。目前國內(nèi)行業(yè)標準《公路路線設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：隧道出口與前方互通式立交間的距離，應(yīng)滿足設(shè)置出口預(yù)告標志的需要;地形等條件嚴格受限時，宜滿足《公路立體交叉設(shè)計細則》的相關(guān)規(guī)定[1-2]。但是規(guī)范并沒有給出詳細的計算公式，也沒有對條件受限時最小凈距提出明確的要求，因此在高速公路互通設(shè)計及咨詢審查中各項目存在標準不統(tǒng)一的問題，給工程設(shè)計和安全性評價帶來一定困惑。本文以南丹至天峨下老高速公路坡結(jié)互通與長里峰隧道、龍鳳隧道的工程設(shè)計為依托，研究互通出口與隧道出口間最小凈距的需求，提高互通和隧道的運營安全水平。

1 工程概況

長里峰隧道和龍鳳隧道位于河池市天峨縣坡結(jié)鄉(xiāng)拉巖村，呈東西走向。長里峰隧道采用分離式形式，隧道左線起訖樁號為ZK52+815～ZK54+736，左洞長1 921 m，隧道右線起訖樁號為K52+810～K52+740，右洞長1 930 m;龍鳳隧道采用分離式形式，隧道左線起訖樁號為ZK56+345～ZK60+136，左洞長3 791 m，隧道右線起訖樁號為K56+345～K60+154，右洞長3 809 m。洞口均位于圓曲線上，長里峰隧道洞外縱坡采用-3%，龍鳳隧道洞外縱坡采用0.95%。在長里峰隧道和龍鳳隧道中間，設(shè)置了坡結(jié)互通式立交。坡結(jié)

互通采用A型單喇叭形式，匝道上跨主線，匝道與主線交叉樁號為K55+582.135。受長里峰隧道、龍鳳隧道、地形及村莊的限制，坡結(jié)互通布設(shè)困難，與兩側(cè)隧道出口凈距較小，運營安全存在一定的風(fēng)險。坡結(jié)互通與隧道洞口見圖1，互通出口與隧道出口凈距見表1。

2 交通流特點

分析坡結(jié)互通出入口和隧道的交通流特點，根據(jù)交通流的特點采取相應(yīng)的交通組織、管理和運行安全保障措施，確保行車安全、通暢。坡結(jié)互通為A型單喇叭形式，2022年近期交通量和2041年遠景交通量預(yù)測見圖2。

根據(jù)分析結(jié)果可知，長里峰隧道出口經(jīng)坡結(jié)互通右轉(zhuǎn)匝道（B匝道）駛出高速公路的遠期高峰小時交通量為235 pcu/h，平均每分鐘通過4輛;龍鳳隧道出口經(jīng)坡結(jié)互通右轉(zhuǎn)匝道（D匝道）駛出高速公路的遠期高峰小時交通量為125 pcu/h，平均每分鐘通過2輛。這兩個隧道駛出互通的交通量均較小，均為次要方向交通流。

3 隧道出口與互通式立交凈距需求分析

互通出口與隧道出口間凈距需求分析需考慮隧道出口明適應(yīng)距離、對互通位置的識別、標志視認距離、調(diào)整等待距離、車道變換距離和出口確認距離等因素。

3.1 隧道出口明適應(yīng)距離

人眼的適應(yīng)性是指人眼對光亮程度變化的適應(yīng)過程，車輛從隧道洞內(nèi)駛出，光線由暗變明，駕駛員需要明適應(yīng)的反應(yīng)距離。相關(guān)研究資料表明，駕駛員從洞內(nèi)暗處駛出進入明處，需要1～3 s的時間才能使視力適應(yīng)光線的變換 [3]。為確保行車安全，設(shè)計中根據(jù)不同的運行速度，計算駛出隧道洞口后，駕駛員適應(yīng)光線變換所需要的明適應(yīng)距離。不同運行速度對應(yīng)的明適應(yīng)距離見表2。

3.2 識別距離

《公路路線設(shè)計規(guī)范》要求互通式立體交叉出口路段應(yīng)滿足識別視距要求，受地形、地質(zhì)等條件限制路段，在做好必要的限速控制和管理措施后可采用1.25倍停車視距。不同運行速度對應(yīng)的識別視距見表3。

從表3分析得知，互通式立交出口識別視距為一范圍值，考慮到互通式立交出口段駕駛員需接收的信息較多，為提高行車安全性，宜盡量采用高值。

3.3 標志視認距離L1

在識別標志標牌信息時需經(jīng)過發(fā)現(xiàn)、認讀、理解和行動等過程，在這個過程中需持續(xù)一定的時間，車輛也行駛一定距離。這個過程中主要包括兩部分時間：（1）駕駛員識別標志的最小時間，一般為1 s;（2）駕駛員識別標志后的反應(yīng)時間，根據(jù)《公路交通標志和標線設(shè)置規(guī)范》（JTG D82-2009）規(guī)定為2～2.5 s[4]。根據(jù)以上分析可知，車輛在不同行駛速度下的標志視認距離見表4。

3.4 調(diào)整等待行駛距離L2

經(jīng)過調(diào)查可知，內(nèi)側(cè)車輛在準備駛出互通出口車道，當(dāng)外側(cè)車道無車輛行駛時，駕駛員直接將車輛變換至外側(cè)。當(dāng)外側(cè)車道有車輛正常行駛時，駕駛員需調(diào)整車速等待外側(cè)車輛的空隙進行車道變換，車輛等待行駛的距離為L2，其計算公式見式（1）。

L2=Vt1/3.6

t1=eλ（t-τ）-λ（t-τ）-1/λ（1）

λ=Q/3 600

式中：t——車輛臨界間隙，一般為4 s;

λ——車輛平均到達率;

Q——預(yù)測直行交通量;

τ——車頭時間分布，取值為1.2 s;

t1——車道變換需等待的平均時間。

通過計算可知坡結(jié)互通車輛調(diào)整等待行駛的距離見表5。

3.5 操作反應(yīng)行駛距離L3

駕駛員在判斷車輛具有變道空間時，需要一定的反應(yīng)時間和行駛距離。參考AASHTO反應(yīng)時間和國內(nèi)交通工程學(xué)的相關(guān)試驗，國內(nèi)駕駛員的反應(yīng)時間一般為1～2.5 s，其計算公式為式（2），駕駛員操作反應(yīng)距離見表6。

L3=V3.6×t3（2）

3.6 車道變換距離L4

這一距離為當(dāng)外側(cè)車道出現(xiàn)可以插入的間隙時，駕駛員調(diào)整車速，做好變道準備后，從內(nèi)側(cè)車道橫移至外側(cè)車道行駛的距離。根據(jù)現(xiàn)有的研究表明，車輛橫移速度J=1 m/s，目前廣西高速公路的車道寬度為3.75 m，因此橫移時間取3.75 s。因此，車道變換距離的計算公式為式（3），不同速度下車道變換距離見表7。

L4=V3.6×3.75（3）

3.7 出口確認距離L5

車輛變道完成后，為確保車輛的正常行駛狀態(tài)和高速公路的服務(wù)水平，在互通出口前有一個安全距離，使駕駛員能確認匝道出口標志，其安全距離一般是100 m[5]。

3.8 計算結(jié)果及分析

經(jīng)過以上計算分析，隧道出口內(nèi)側(cè)車道轉(zhuǎn)移至外側(cè)車輛所需的行駛距離為：

L=L1+L2+L3+L4+L5（4）

當(dāng)主線運行速度分別為120 km/h、100 km/h、80 km/h時，計算坡結(jié)互通2022年和2041年近遠景交通量的情況下變換車道所需要的行駛距離。計算結(jié)果見表8。

表8是車輛在正常路段駕駛員行駛至互通立交出口變換車道所行駛的距離。當(dāng)?shù)匦翁貏e困難，結(jié)合

運行速度控制，應(yīng)完善交通組織方案，在進入隧道前和隧道內(nèi)均設(shè)立交通預(yù)告標志，使駕駛員在出隧道前提前明確前方互通出口即為目標出口，故駕駛員進行車道變換時不需要再對標志進行識別確認，車道變換時所需行駛距離可扣除標志視認距離L1。

綜合以上對坡結(jié)互通出口與隧道出口凈距分析，因坡結(jié)互通布設(shè)條件特別困難，前后均為隧道，故在隧道進口前做好交通指示標志和預(yù)告，駕駛員從隧道出口駛出后，存在明適應(yīng)的反應(yīng)時間，待明適應(yīng)過后，才可以進行后續(xù)的標志視認、車道變換的操作。坡結(jié)互通出口與隧道出口間最小凈距見表9。

4 結(jié)語

本文對南丹至天峨下老高速公路坡結(jié)互通及其前后隧道的近遠期交通流進行分析，對互通出口與隧道出口間凈距需求進行分析、計算，得出了駕駛員從隧道出來后駛出互通進行后續(xù)標志視認、車道變換所需要的最小凈距要求，提高互通和隧道的運營安全水平，為山區(qū)高速公路受隧道出口凈距限制的互通立交布設(shè)提供設(shè)計經(jīng)驗。

[1]JTG D20-2017，公路路線設(shè)計規(guī)范[S].

[2]JTG/T D21-2014，公路立體交叉設(shè)計細則[S].

[3]趙一飛，陳 敏，潘兵宏.隧道與互通式立交出口最小間距需求分析[J].長安大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2011，143（3）：68-71，89.

[4]JTG D82-2009，公路交通標志和標線設(shè)置規(guī)范[S].

[5]史 靜.互通立交最小安全凈距及變速車道長度研究[D].西安：長安大學(xué)，2011.