高速公路出入口間距安全設(shè)計(jì)研究

李鈺春

摘要 文章以京滬高速公路擴(kuò)建工程中廣陵樞紐與廣陵服務(wù)區(qū)出入口間距為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)駕駛過(guò)程產(chǎn)生合流、分流、交織沖突等現(xiàn)象的分析，計(jì)算每種駕駛過(guò)程的最大需求距離。結(jié)果表明：駕駛過(guò)程中換道次數(shù)越多，對(duì)出入口間距的需求越長(zhǎng);當(dāng)條件受限時(shí)，可以通過(guò)修正主線減速度、標(biāo)志判讀距離優(yōu)化、提前進(jìn)行變道指引等措施提高安全性。相關(guān)研究結(jié)論為類似工程提供解決思路。

關(guān)鍵詞 樞紐;服務(wù)區(qū);出入口間距;安全性評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào) U412.352.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2022）02-0065-03

0 引言

社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，交通量持續(xù)增長(zhǎng)，為滿足人們?nèi)找嫱⒌某鲂行枨?，既有高速公路擴(kuò)建和加密互通等服務(wù)設(shè)施的需求越來(lái)越大。但既有高速公路擴(kuò)建工程的建設(shè)條件復(fù)雜，新增或改造互通、服務(wù)區(qū)后，節(jié)點(diǎn)設(shè)施的間距將直接影響高速公路的服務(wù)水平和運(yùn)營(yíng)安全[1]。該文以京滬高速公路廣陵至靖江段擴(kuò)建工程中廣陵樞紐、廣陵服務(wù)區(qū)改擴(kuò)建方案為研究對(duì)象，結(jié)合交通安全性評(píng)價(jià)，對(duì)出入口間距進(jìn)行安全設(shè)計(jì)研究，為類似工程提供解決思路。

1 既有公路安全特性分析

1.1 概述

廣陵樞紐：銜接京滬高速公路、鹽靖高速公路與滬陜高速公路，實(shí)現(xiàn)三條高速公路間的交通流轉(zhuǎn)換。2018年，江廣高速擴(kuò)建，形成現(xiàn)狀樞紐形式。如圖1所示。

廣陵服務(wù)區(qū)：位于廣陵樞紐南側(cè)。2018年，廣陵服務(wù)區(qū)雙側(cè)提升改造，形成現(xiàn)狀廣陵服務(wù)區(qū)形式。如圖2所示。

存在問題：現(xiàn)狀廣陵樞紐與廣陵服務(wù)區(qū)凈距僅647 m、551 m，近年來(lái)路網(wǎng)交通量增長(zhǎng)快速，對(duì)該路段的安全運(yùn)營(yíng)帶來(lái)了不小挑戰(zhàn)。

1.2 事故調(diào)查分析

根據(jù)2019年9月至2021年5月間的路段交通事故情況分析，事故集中段落位于廣陵樞紐～廣陵服務(wù)區(qū)之間，樞紐與服務(wù)區(qū)之間間距較近，車輛在該路段的換道行為對(duì)交通安全產(chǎn)生了較大的危險(xiǎn)。如圖3所示。

2 出入口間距計(jì)算模型與參數(shù)分析

2.1 改造方案

項(xiàng)目研究報(bào)告[2]中，從功能適應(yīng)性、交通量適應(yīng)性、行車連續(xù)性等多方面對(duì)現(xiàn)狀樞紐的問題進(jìn)行了分析，同時(shí)，結(jié)合安全性分析，提出了改擴(kuò)建方案。改造后，樞紐范圍內(nèi)滬陜高速公路、鹽靖高速公路主線車道數(shù)分別由雙車道增加為三車道，廣陵樞紐與廣陵服務(wù)區(qū)凈距由現(xiàn)狀647 m、551 m分別提高至1 324 m、1 464 m。

2.2 駕駛過(guò)程分析

廣陵樞紐至服務(wù)區(qū)路段存在多條交通運(yùn)行路徑，包括下行方向由鹽靖主線駛?cè)敕?wù)區(qū)、由京滬主線駛?cè)敕?wù)區(qū)，上行方向由服務(wù)區(qū)駛?cè)臌}靖主線、由服務(wù)區(qū)駛?cè)刖骶€四條主要運(yùn)行路線。這4種駕駛過(guò)程產(chǎn)生合流、分流、交織沖突等現(xiàn)象，出入口間距計(jì)算需要考慮每種駕駛過(guò)程的最大需求距離。

駕駛過(guò)程為以下4種，其中單方向京滬主線3車道、鹽靖主線3車道，合流段主線5車道+1輔助車道，服務(wù)區(qū)出口1車道：

2.2.1 由鹽靖高速主線駛?cè)敕?wù)區(qū)

從樞紐互通駛向服務(wù)區(qū)方向，由鹽靖高速主線D駛?cè)敕?wù)區(qū)時(shí)最不利情況為車輛位于最內(nèi)側(cè)車道，此時(shí)，車輛需變換4次車道駛?cè)胱钔鈧?cè)車道，再經(jīng)輔助車道，或直接駛?cè)脒M(jìn)服務(wù)區(qū)的匝道。

2.2.2 由京滬高速主線駛?cè)敕?wù)區(qū)

從樞紐互通駛向服務(wù)區(qū)方向，由京滬高速主線R駛?cè)敕?wù)區(qū)時(shí)最不利情況為車輛位于中間車道2，此時(shí)，車輛需變換2次車道駛?cè)胱钔鈧?cè)車道，再經(jīng)輔助車道，或直接駛?cè)脒M(jìn)服務(wù)區(qū)的匝道。如圖4所示。

2.2.3 由服務(wù)區(qū)駛?cè)臌}靖高速主線

從服務(wù)區(qū)駛向樞紐互通方向，由服務(wù)區(qū)駛出并進(jìn)入鹽靖高速主線，此時(shí)車輛可直接通過(guò)輔助車道進(jìn)入鹽靖高速。

2.2.4 由服務(wù)區(qū)駛?cè)刖咚僦骶€

從服務(wù)區(qū)駛向樞紐互通方向，由服務(wù)區(qū)駛?cè)刖咚僦骶€，此時(shí)車輛至少通過(guò)3次車道變換從輔助車道變換至中間車道2進(jìn)入京滬高速。如圖5所示。

模擬駕駛過(guò)程，車輛從發(fā)現(xiàn)指路標(biāo)志到最終駛?cè)敕?wù)區(qū)（主線）主要經(jīng)歷以下幾個(gè)過(guò)程：

（1）京滬、鹽靖主線車道變換車道至輔助車道后駛出，進(jìn)入服務(wù)區(qū)：如圖6所示。

（2）從服務(wù)區(qū)駛出的車輛，匯入主線，選擇京滬或鹽靖方向繼續(xù)行駛：如圖7所示。

2.3 計(jì)算結(jié)果

根據(jù)對(duì)駕駛過(guò)程的分析可知第1種及第4種駕駛情況換道次數(shù)最多，情況最不利。對(duì)以上兩種情況進(jìn)行計(jì)算分析，關(guān)鍵參數(shù)選取較大合理值、其他參數(shù)選取一般值，標(biāo)準(zhǔn)車型采用小客車，具體選取的計(jì)算參數(shù)如表1所示。

預(yù)測(cè)遠(yuǎn)景交通量為1 411 pcu/（h*ln），計(jì)算結(jié)果見表2、表3。

3 設(shè)計(jì)方案及安全性評(píng)價(jià)

在預(yù)測(cè)遠(yuǎn)景年設(shè)計(jì)交通量狀況下，從服務(wù)區(qū)駛?cè)臌}靖高速主線和京滬高速主線，改造方案出入口設(shè)計(jì)間距1 324 m大于計(jì)算所需距離1 263 m;從鹽靖高速最內(nèi)側(cè)車道變道駛?cè)敕?wù)區(qū)，改造方案出入口設(shè)計(jì)間距1 464 m接近計(jì)算所需距離1 495 m，由于多方面因素控制，間距無(wú)法進(jìn)一步加大。現(xiàn)對(duì)包括修正主線減速度、標(biāo)志判讀距離優(yōu)化、提前進(jìn)行變道指引等優(yōu)化措施進(jìn)行分析討論。

3.1 設(shè)計(jì)方案

3.1.1 修正主線減速度—駕駛員減速

上述計(jì)算中主線的減速度值采用AASHTO中發(fā)動(dòng)機(jī)的減速度值，而在實(shí)際駕駛過(guò)程中，駕駛員要駛出主線，往往需要配合制動(dòng)器進(jìn)行制動(dòng)，即主線減速度由1.0 m/s2提升至2.0 m/s2。計(jì)算可得所需距離為1 378 m，略低于所提供的間距1 464 m。

3.1.2 標(biāo)志判讀距離優(yōu)化—標(biāo)志提前預(yù)告

假設(shè)在合流點(diǎn)前鹽靖高速主線上已進(jìn)行服務(wù)區(qū)提前預(yù)告，保證駕駛員在合流前已接收相關(guān)信息，可減少反應(yīng)時(shí)長(zhǎng)，此時(shí)標(biāo)志視認(rèn)距離可考慮采用127 m，駕駛員反應(yīng)時(shí)間為1.64 s。計(jì)算可得所需距離為1 422 m，略低于所提供的間距1 464 m。

3.1.3 減少變換車道數(shù)—提前提醒變換車道

若在合流點(diǎn)前鹽靖高速主線上提醒進(jìn)服務(wù)區(qū)車輛提早變道也可有效減少所需距離，現(xiàn)對(duì)從中間車道1、車道2開始操作的情況進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算可得從中間車道1和車道2變道駛?cè)敕?wù)區(qū)所需距離分別為1 351.8 m和1 153.8 m，低于所提供的間距1 464 m。

3.2 安全性評(píng)價(jià)

（1）考慮由于樞紐互通及服務(wù)區(qū)間距較近，駕駛員采取較為激烈的減速措施，即采用制動(dòng)器進(jìn)行減速，計(jì)算得出從最內(nèi)側(cè)車道開始變道所需的距離為1 378 m，非常接近間距1 464 m，表明當(dāng)車輛不得不從最內(nèi)側(cè)車道開始變道時(shí)，駕駛?cè)藛T為了保證能順利進(jìn)入服務(wù)區(qū)，可能會(huì)采取比計(jì)算假設(shè)更為激烈的減速行為，這種情況會(huì)增加后車追尾和相鄰車道側(cè)碰的危險(xiǎn)。

（2）通過(guò)提前設(shè)置指路標(biāo)志，并輔以預(yù)告及提示，可使駕駛員對(duì)前進(jìn)方向有心理預(yù)期，減少臨時(shí)作出判斷的反應(yīng)時(shí)間，從而減少誤判誤行等導(dǎo)致的危險(xiǎn)駕駛行為。

（3）通過(guò)對(duì)預(yù)測(cè)交通量狀況下，駛?cè)敕?wù)區(qū)方向從最內(nèi)側(cè)車道及中間車道2起始變道的場(chǎng)景進(jìn)行計(jì)算，發(fā)現(xiàn)當(dāng)交通量較小的情況下，1 464 m的間距是可以滿足車輛換道需求的，但當(dāng)交通量增大時(shí)，車輛更難尋找到可插入間隙時(shí)，最內(nèi)側(cè)車道無(wú)法完成車道變換的風(fēng)險(xiǎn)逐漸增大。

4 結(jié)論

綜上所述，預(yù)測(cè)遠(yuǎn)景年設(shè)計(jì)交通量狀況下，從鹽靖高速最內(nèi)側(cè)車道變道駛?cè)敕?wù)區(qū)，在合流點(diǎn)前鹽靖高速主線上提前進(jìn)行服務(wù)區(qū)預(yù)告和提前提醒變換車道兩種方式均能滿足小間距出入口需求。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高速路網(wǎng)不斷完善，高速公路出入口布局越來(lái)越密集。出入口間距過(guò)小，將影響高速公路的服務(wù)水平、通行能力和交通安全[3]。該文以廣陵樞紐與廣陵服務(wù)區(qū)的間距為研究對(duì)象，結(jié)合交通安全性評(píng)價(jià)，對(duì)兩者出入口間距進(jìn)行安全設(shè)計(jì)研究，為類似工程提供解決思路。

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