高速公路樞紐匝道線形優(yōu)化設(shè)計研究

摘? 要：當(dāng)前在整個高速公路工程運行中，匝道區(qū)域是事故發(fā)生率最高，且最為嚴(yán)重的區(qū)域。受地形、成本等因素制約，如何在保證行車安全的前提下，實現(xiàn)高速公路線形設(shè)計的合理化成為關(guān)鍵。本文在全面了解匝道類型及其特點的基礎(chǔ)上，分析了幾種常見匝道線形組合方式，并結(jié)合具體案例，提出了相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計方案，旨在減少事故率，提供更舒適、安全的車輛行駛環(huán)境。

關(guān)鍵詞：高速公路;匝道工程;線形設(shè)計;組合形式

中圖分類號：U412.3? ?文獻標(biāo)識碼：A? ?文章編號：2096-6903（2020）02-0000-00

0引言

近年來，我國經(jīng)濟迅速增長，高速公路建設(shè)步伐不斷加快。在高速公路建設(shè)里程日益增多的同時，交通事故問題也愈發(fā)凸出。相關(guān)研究表明，匝道是高速公路交通事故多發(fā)區(qū)域，在整個高速公路中匝道路線長度不超過其5%，但在高速公路卡車總事故中發(fā)生在匝道區(qū)域的卡車事故數(shù)高達20%～30%，因此降低匝道交通事故率亟待解決。優(yōu)化道路線形設(shè)計，不僅可以大幅降低交通事故發(fā)生率，還可滿足交通轉(zhuǎn)換需求，以此為行車人員提供更舒適、更安全的駕駛條件。

1匝道的分類及其特點

匝道是高速公路的主要組成部分，形式多樣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。按照匝道與相交道路的關(guān)系進行劃分，主要分為2類，即右轉(zhuǎn)匝道、左轉(zhuǎn)匝道[1]。具體如下：

1.1右轉(zhuǎn)匝道

右轉(zhuǎn)匝道是由正線右側(cè)駛出之后，直接右轉(zhuǎn)呈90°左右，直接駛?cè)胂嘟坏缆返挠覀?cè)。通常情況下，右轉(zhuǎn)匝道無需設(shè)跨線構(gòu)造物，其特點為右出右進、形式簡單、便于車輛運行等。

1.2左轉(zhuǎn)匝道

左轉(zhuǎn)匝道相比右轉(zhuǎn)匝道，需轉(zhuǎn)90°～270°來越過對向車道。一般可將左轉(zhuǎn)匝道分為三種不同類型，具體如表1所示。

2匝道線形的組合形式

整個匝道需多種不同線形進行組合設(shè)計，如平曲線、緩和曲線、縱坡、豎曲線、橫斷面等，設(shè)計時要根據(jù)道路地形實際情況，合理搭配，保證整個匝道立體線形平順、無扭曲突變等情況。同時，還需與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)，保證行車舒適與安全[2]。

2.1匝道平面線性組合形式

（1）右轉(zhuǎn)匝道線形組合形式。在右轉(zhuǎn)匝道線形組合中，常見的類型包括單圓型、基本型、雙單圓型、雙基本型曲線、復(fù)曲線型曲線、反向雙復(fù)曲線型曲線、多單圓型、凸形曲線等。

（2）左轉(zhuǎn)匝道線形組合形式。在線形組合中，主要分為左轉(zhuǎn)半定向（半直接式）匝道線形組合形式與環(huán)圈式（間接式）線形組合形式。其中，半定向式匝道線形組合形式包括：反向曲線型、反向與同向曲線組合型、雙反向曲線組合型、曲線直線組合型、或曲線、直線、回頭曲線組合型等。環(huán)圈式匝道線形組合形式包括：單圓曲線型、復(fù)曲線組合型、三心圓對稱組合型、三心圓非對稱組合型等。

2.2匝道縱斷面線形組合形式

在匝道縱斷面線形組合形式中，主要包括：單上坡型、單下坡型、雙上坡型、雙下坡型、上下坡型、下上坡型、起伏坡型等。

3工程概況

本文以某B喇叭形互通式立交環(huán)圈匝道出口線形設(shè)計為研究對象，常規(guī)B喇叭形互通立交左轉(zhuǎn)環(huán)圈匝道出口線形設(shè)計如圖 1（a）所示。線形組合如表2所示。

由于在常規(guī)設(shè)計中，存有一定缺陷，未能從運行速度過渡的角度詳細(xì)探討線形設(shè)計的合理性。為此，本文提出一種優(yōu)化設(shè)計方案，以此解決常規(guī)B喇叭形互通式立交環(huán)圈匝道不利的出口平面線形設(shè)計，從而確保匝道出口分流鼻端過渡運行安全。優(yōu)化方案如圖1（b）。主要包括：緩和曲線、圓曲線、直線等。線形組合如表2所示。

本設(shè)計中，設(shè)計速度為100 km/h，第二段圓曲線半徑R2為60 m，可有效控制第一段圓曲線半徑R1。通過該線形優(yōu)化設(shè)計，可看到，匝道出口線形有所增長，但在整體占地面積上，環(huán)圈匝道并未增加太多，符合經(jīng)濟性原則。在設(shè)計中，當(dāng)R1超過300 m時，出口分流鼻端曲率半徑、運行速度過渡段長度都可以達到規(guī)范規(guī)定。同等條件下，即便是R1在300 m以下，只要做好控制工作，同樣可滿足規(guī)范要求，能夠為車輛安全駛出提供有利條件[3]。

4交通仿真分析

本工程為雙向四車道的高速公路工程，26m為路基寬度，設(shè)計速度為100km/h。在整個設(shè)計當(dāng)中，直線為互通式立交區(qū)主線的平面線形，縱斷面線形為0.5%的上坡，-2%為橫坡。以B喇叭形互通式立交形式為例，按照不同環(huán)圈匝道出口線形設(shè)計方法，在相同位置進行兩個B喇叭形互通式立交方案設(shè)計，40km/h為匝道設(shè)計速度[4]，選擇匝道上跨主線的交叉設(shè)計，主要技術(shù)指標(biāo)如表3所示。

采用Vissim交通仿真軟件，與實地現(xiàn)場調(diào)查數(shù)據(jù)結(jié)合，對上述兩種B喇叭形互通式立交出口線形設(shè)計的車輛運行狀態(tài)進行交通仿真，結(jié)果如圖2所示：

由此可見，常規(guī)環(huán)圈匝道出口線形設(shè)計存在2點不足：其一，分流鼻曲率半徑不足，在轉(zhuǎn)動方向盤的過程中，將大大增加轉(zhuǎn)動幅度，進而影響到車輛運行的安全性。其二，運行速度過渡段長度較短，若操作不當(dāng)，或反應(yīng)不及時，極易發(fā)生交通安全事故[5]。

通過優(yōu)化設(shè)計方案，可有效避免上述2類問題，在保證分流鼻曲率半徑滿足規(guī)定的情況下，有效提升行車安全。同時，通過適當(dāng)延長運行速度過渡段長度，還能為車輛減速提供有利條件，便于車輛更安全地運行[6]。

5結(jié)語

綜上所述，通過高速公路樞紐匝道合理線形優(yōu)化設(shè)計，可滿足交通轉(zhuǎn)換需求，為人們出行提供更舒適、更安全的行車環(huán)境。在設(shè)計中，要考慮線形組合的合理性，減少交通事故發(fā)生率。

參考文獻

[1] 肖鋼材.高速公路互通立交橋匝道規(guī)劃設(shè)計要點[J].四川建材，2019，45（9）：188-189.

[2] 魏劍波.高速公路互通立交橋的匝道設(shè)計要點[J].江西建材，2016（3）：201-203.

[3] 吳杰.高速公路互通立交橋匝道復(fù)位關(guān)鍵技術(shù)研究[J].黑龍江交通科技，2017，40（8）：55-57.

[4] 沈強儒，趙一飛，楊少偉，等.基于識別視距的特殊互通式立交出口區(qū)域主線線形指標(biāo)分析[J].安全與環(huán)境學(xué)報，2015，15（3）：89-92.

[5] 項少華，王振.某高速公路互通立交橋右側(cè)滑坡治理工程設(shè)計[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2017（29）：815.

[6] 周偉.海啟高速公路啟東北樞紐互通設(shè)計方案研究[J].現(xiàn)代交通技術(shù)，2015，12（1）：12-16.

收稿日期：2020-01-06

作者簡介：丁巖（1982—），男，河南信陽人，本科，工程師，研究方向：公路與橋梁。