淺談互通立交安全性設(shè)計(jì)

楊傳永

山區(qū)高速公路的互通式立交在場(chǎng)地條件、交通分布等方面有著不同于平原微丘地區(qū)的特點(diǎn),由于公路設(shè)計(jì)理念中人文意識(shí)的不斷增強(qiáng),優(yōu)秀的立交設(shè)計(jì)已不再簡(jiǎn)單滿(mǎn)足于達(dá)到規(guī)范要求,而是在此基礎(chǔ)上結(jié)合具體項(xiàng)目的具體要求,對(duì)立交線(xiàn)形進(jìn)一步優(yōu)化,力求在設(shè)計(jì)階段即消除或減少事故多發(fā)點(diǎn),提高立交設(shè)計(jì)的優(yōu)越性及安全性,實(shí)現(xiàn)立交行駛中安全、方便、舒適、愉悅的和諧統(tǒng)一。

1 山區(qū)互通立交特點(diǎn)

1)沿線(xiàn)地形、地質(zhì)條件復(fù)雜,建設(shè)場(chǎng)地條件受到嚴(yán)格控制;2)工程地質(zhì)條件比較復(fù)雜;3)自然氣候條件較為惡劣;4)主線(xiàn)線(xiàn)位調(diào)整余地小。上述這些特點(diǎn)造成了山區(qū)高速公路互通式立交在設(shè)計(jì)上,若處置不當(dāng)極易產(chǎn)生較多的安全隱患。

2 實(shí)例分析

2.1 中村互通立交概況

在黃塔路的中村互通立交設(shè)計(jì)中,該互通設(shè)置在黃山—桃林高速公路與G205國(guó)道交叉處,其作用是吸引部分G205上的車(chē)輛進(jìn)入高速公路,避免走老路越嶺線(xiàn)對(duì)行車(chē)安全不利和繞行距離長(zhǎng)的缺陷。中村立交位于璜源山隧道、中村南隧道和馬金嶺隧道之間,在交叉處路線(xiàn)標(biāo)高比G205國(guó)道高出25 m以上,且分離式的兩條主線(xiàn)縱坡、縱面受馬金嶺隧道進(jìn)口標(biāo)高的影響,使得縱坡大,互通主線(xiàn)縱坡達(dá)到3.84%,平均縱坡接近4%。

2.2 安全性分析

1)中村互通布設(shè)從自然條件上看,存在著立交區(qū)域地面高差大,山坡陡,璜源溪與馬金溪兩條河谷交匯,互通式立交的布設(shè)非常困難,工程規(guī)模較大等不利因素。

2)中村互通所在主線(xiàn)從設(shè)計(jì)條件上看主線(xiàn)連續(xù)縱坡大、立交距隧道出入口較近,對(duì)行車(chē)安全不利,同時(shí)匝道變寬和分岔給高墩大橋安全設(shè)計(jì)帶來(lái)不利的影響。

3)隧道與匝道流出端間距僅55 m,偏小,對(duì)減速流出車(chē)輛方向辨識(shí)不利,易產(chǎn)生安全隱患。

4)全線(xiàn)最大縱坡3.84%正好位于該互通區(qū)內(nèi)。縱坡組合為3.84%/815 m,2.5%/710 m,3.79%/500 m,平均縱坡達(dá)3.36%,偏大;根據(jù)運(yùn)行速度評(píng)價(jià),對(duì)上坡車(chē)輛,速度差將大于20 km/h,重車(chē)爬坡困難,易引起車(chē)輛追尾等安全隱患;對(duì)下坡車(chē)輛,易造成剎車(chē)失靈現(xiàn)象,且主線(xiàn)3.84%的陡坡接平曲線(xiàn)半徑R-160 m、縱坡3.2%的減速車(chē)道后轉(zhuǎn)入縱坡為3.92%的環(huán)形匝道,環(huán)形匝道設(shè)30余米高墩橋,車(chē)輛行駛時(shí)易造成嚴(yán)重的安全隱患。

2.3 改進(jìn)措施

2.3.1 立交形式與交通流量的協(xié)調(diào)統(tǒng)一

立交線(xiàn)形指標(biāo)的確定以滿(mǎn)足交通轉(zhuǎn)換的需要為前提及基礎(chǔ),匝道溝通的形式不應(yīng)拘泥于某一固定的形式。應(yīng)根據(jù)匝道實(shí)際功能需要選用合適的形式,以確保實(shí)現(xiàn)立交形式與轉(zhuǎn)向交通流量的協(xié)調(diào)。據(jù)此分析中村互通原方案,轉(zhuǎn)彎次交通方向?yàn)橹写濉伊址较?建設(shè)末期的單向小時(shí)交通量?jī)H為91 pcu/h,而該方向正好位于桃林—小賀方向大縱坡下坡減速接小半徑內(nèi)環(huán)的出口匝道上,顯然該匝道的實(shí)際使用功能不足,該匝道形式與交通流量不協(xié)調(diào),確要冒著極大的安全風(fēng)險(xiǎn)。經(jīng)分析研究,桃林—中村的轉(zhuǎn)向交通量的溝通由距此3 km小賀互通的桃林—塔嶺方向的內(nèi)環(huán)匝道來(lái)實(shí)現(xiàn),雖然此方向的繞行距離約6.5 km,但大大降低了安全隱患,且對(duì)較小交通量方向的運(yùn)營(yíng)效益影響極小,達(dá)到了立交形式與交通流量的協(xié)調(diào)統(tǒng)一(見(jiàn)圖1)。

2.3.2 立交線(xiàn)形指標(biāo)與車(chē)輛行駛速度的協(xié)調(diào)統(tǒng)一

立交設(shè)計(jì)應(yīng)注意保持以下兩種概念的速度協(xié)調(diào)性:

1)匝道與主線(xiàn)之間運(yùn)行速度的協(xié)調(diào),車(chē)輛由主線(xiàn)分離至立交匝道或由匝道合流至主線(xiàn)時(shí),其速度在短距離內(nèi)有較大變化,有必要重點(diǎn)優(yōu)化立交分、合流端口設(shè)計(jì),結(jié)合必要的清晰的交通標(biāo)識(shí),引導(dǎo)轉(zhuǎn)向汽車(chē)完成立交與主線(xiàn)的順利過(guò)渡,保持運(yùn)行過(guò)程中速度漸變的協(xié)調(diào)及平順。

2)匝道設(shè)計(jì)指標(biāo)與實(shí)際運(yùn)行速度的協(xié)調(diào),不同于主線(xiàn)的勻速行駛理論,匝道應(yīng)采用變速行駛理論。

針對(duì)中村互通運(yùn)行車(chē)速的分析,采用了諸如緯地等模擬運(yùn)行車(chē)速的軟件,分車(chē)型對(duì)車(chē)輛在中村互通的主線(xiàn)及匝道上的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行模擬分析,分析推斷可能的行駛速度,根據(jù)中村互通立交主線(xiàn)連續(xù)大縱坡的特性,考慮汽車(chē),特別是重車(chē)、貨車(chē)的減速、制動(dòng)性能,分析重車(chē)的方向性,在匝道布設(shè)和平縱面指標(biāo)的運(yùn)用中,盡可能照顧重車(chē)方向。

經(jīng)分析中村互通的主線(xiàn)連續(xù)大縱坡對(duì)下坡車(chē)輛控制車(chē)速帶來(lái)較大影響,特別是下坡減速出口匝道,分流點(diǎn)處大縱坡導(dǎo)致車(chē)速被迫提高,進(jìn)入匝道后,受匝道線(xiàn)形影響,被迫減速,匝道線(xiàn)形與車(chē)速?lài)?yán)重不匹配,速度差達(dá)到了40 km/h。

因此在設(shè)計(jì)中取消了桃林—中村方向的減速出口匝道,改由小賀互通繞行,同時(shí)在原減速車(chē)道的分流點(diǎn)位置,利用一段路基,設(shè)置了146 m長(zhǎng)的避險(xiǎn)車(chē)道。避險(xiǎn)車(chē)道縱坡與主線(xiàn)反向10%,這樣消除了減速匝道帶來(lái)的安全隱患,同時(shí)還保證了該段沿主線(xiàn)長(zhǎng)段下坡行駛的重車(chē)出現(xiàn)剎車(chē)失靈時(shí),能夠安全的避險(xiǎn)。

2.3.3 立交線(xiàn)形與司乘人員舒適感受的協(xié)調(diào)統(tǒng)一

作為立交的另一服務(wù)對(duì)象,司機(jī)可能的行為及心理感受在立交設(shè)計(jì)中應(yīng)得到充分考慮。由于立交線(xiàn)形布設(shè)復(fù)雜、車(chē)流交匯分合頻繁,司機(jī)需做出思索、判斷的要求較一般路段多且高。安全的立交設(shè)計(jì)應(yīng)確保司機(jī)在通行立交時(shí)保持視覺(jué)上的暢通、對(duì)行駛方向的正確判斷以及行駛軌跡的順暢自然。避免出現(xiàn):

1)司機(jī)思索而放慢車(chē)速;

2)司機(jī)茫然而停滯不前;

3)司機(jī)誤入車(chē)道等現(xiàn)象引發(fā)的交通擁堵、加塞,甚至車(chē)禍等安全事故。

據(jù)此分析中村互通立交原方案,小賀—中村方向減速車(chē)道起點(diǎn)距璜源山隧道右線(xiàn)出口僅為55 m,間距過(guò)短使經(jīng)減速車(chē)道駛出主線(xiàn)車(chē)輛,因判斷時(shí)間過(guò)短,而錯(cuò)過(guò)道口,同時(shí)又因司機(jī)發(fā)現(xiàn)后而緊急矯正,干擾直行車(chē)輛的行駛,甚至導(dǎo)致車(chē)禍發(fā)生。

為此璜源山隧道右線(xiàn)接中村互通減速出口方向增加了輔助車(chē)道長(zhǎng)545 m,在璜源山右線(xiàn)隧道內(nèi)設(shè)60 m長(zhǎng)的三角漸變段接輔助車(chē)道。同時(shí)從隧道小樁號(hào)入口提前增設(shè)出口預(yù)告,在隧道內(nèi)加密預(yù)告,以改善減速出口的行車(chē)安全條件。

3 結(jié)語(yǔ)

山區(qū)高速常出現(xiàn)互通與隧道的間距難以達(dá)到規(guī)范值的情況(即間距不大于1 000 m),為避免隧道端口與互通區(qū)主線(xiàn)岔口,特別是隧道出口與互通主線(xiàn)分流點(diǎn)間距過(guò)近,對(duì)于立交與隧道較近的路段,在立交匝道布設(shè)時(shí),盡量布在遠(yuǎn)離隧道端口的象限。當(dāng)互通與隧道的間距小于1 000 m時(shí),應(yīng)檢驗(yàn)隧道出洞口與互通出口的間距是否滿(mǎn)足3 s車(chē)程+識(shí)別視距長(zhǎng)度的要求,即為370 m(100 km/h)。若滿(mǎn)足,則考慮在隧道入口端及隧道內(nèi)增設(shè)出口預(yù)告牌即可。若間距滿(mǎn)足不了370 m的要求,則除了增設(shè)出口預(yù)告牌以外,同時(shí)還應(yīng)在分流點(diǎn)前主線(xiàn)上設(shè)置輔助車(chē)道延伸至隧道內(nèi),輔助車(chē)道長(zhǎng)度為600 m。

山區(qū)互通立交因其所在地形地物環(huán)境條件苛刻,使得保證行車(chē)安全是貫穿整個(gè)山區(qū)高速公路互通立交設(shè)計(jì)中必須堅(jiān)持的第一位設(shè)計(jì)原則,而進(jìn)行立交的安全性分析是山區(qū)立交設(shè)計(jì)定型的必經(jīng)過(guò)程,具有一票否決的權(quán)威。我們的設(shè)計(jì)者應(yīng)在以后的立交設(shè)計(jì)中牢牢掌握它。

[1]JTG D20-2006,公路路線(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]日本道路公團(tuán).日本高速公路設(shè)計(jì)要領(lǐng)幾何設(shè)計(jì)、休息設(shè)施[M].西安:陜西旅游出版社,1991.

[3]JHG B01-2003,公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S].