山區(qū)高速公路隧道出口與互通式立交出口間距過近解決方案研究

賀偉

（四川省交通勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610017）

0 引言

《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D20—2017）中第11.1.6條規(guī)定：隧道出口與前方互通式立交的距離應(yīng)滿足設(shè)置出口預(yù)告標(biāo)志的需要；條件受限制時(shí)，隧道出口至前方互通立交出口起點(diǎn)的距離不應(yīng)小于1 000m，小于1 000m時(shí)應(yīng)在隧道出口前或隧道內(nèi)設(shè)置預(yù)告標(biāo)志[1]。同時(shí)，《公路立體交叉設(shè)計(jì)細(xì)則》（JTG/T D21—2014）中第5.4.5條規(guī)定：隧道出口端與前方主線出口的間距宜滿足設(shè)置全部指路標(biāo)志的需要。當(dāng)受現(xiàn)場(chǎng)條件限制時(shí)，間距可適當(dāng)減小，但隧道與前方主線出口之間的凈距不宜小于表5.4.5-1的規(guī)定值（主線設(shè)計(jì)速度為80km/h時(shí)，主線單向雙車道最小凈距為300m），且應(yīng)提前于出隧道前開始設(shè)置完善的出口預(yù)告等指路標(biāo)志[2]。但是山區(qū)高速公路隧道占比高，互通式立交選址困難，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)隧道出口與互通式立交出口凈距小于300m的問題。由于在隧道中行駛時(shí)駕駛?cè)烁杏X壓抑、容易緊張，加之受隧道內(nèi)光線和視距差異影響，隧道出口與互通式立交出口距離過近時(shí)極易發(fā)生洞口路段變換車道、短距離內(nèi)強(qiáng)行變換車道或錯(cuò)過出口等情況，嚴(yán)重影響行車安全。本文針對(duì)地形特別困難不能滿足凈距要求而必須設(shè)置互通式立交的設(shè)計(jì)速度為80km/h的山區(qū)高速公路，提出完善的交通組織及隧道特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等解決方案，以確保交通安全。

1 交通組織

《公路立體交叉設(shè)計(jì)細(xì)則》（JTG/T D21—2014）規(guī)定的最小凈距包括駕駛?cè)嗣鬟m應(yīng)、尋找間隙、變換車道和出口確認(rèn)等過程需要的最小距離，而出口預(yù)告標(biāo)志的辨認(rèn)、讀取和行動(dòng)決策等過程均假定在出隧道前完成。當(dāng)實(shí)際凈距已經(jīng)不能滿足最小凈距要求時(shí)，只能通過交通組織、管理和運(yùn)行安全保障措施，使駕駛?cè)嗣鬟m應(yīng)、尋找間隙、變換車道和出口確認(rèn)等過程在出隧道前完成。

1.1 明適應(yīng)

明適應(yīng)是指在隧道出口產(chǎn)生的視覺障礙，從暗處到亮處約需3s[3]。主線運(yùn)行速度為80km/h時(shí)，3s所需的明適應(yīng)距離為66.7m。當(dāng)實(shí)際凈距已經(jīng)小于明適應(yīng)距離時(shí)，應(yīng)采取必要的交通安全措施，減少或消除明適應(yīng)的影響。具體可采取以下措施：

（1）在隧道前、隧道中設(shè)置互通式立交出口預(yù)告標(biāo)志或標(biāo)線；

（2）在隧道洞口段增加超速抓拍裝置，嚴(yán)格限速；（3）在隧道洞門外設(shè)置遮光棚；

（4）將隧道內(nèi)區(qū)分為進(jìn)口區(qū)、漸變區(qū)、基本區(qū)及出口區(qū)四段照明方式，加強(qiáng)洞內(nèi)外照度監(jiān)測(cè)，根據(jù)照度自動(dòng)調(diào)整隧道出口段和過渡段的照明亮度，減緩光線明暗變化的速度，形成光線過渡段，盡量減少明適應(yīng)所需時(shí)間，改善駕駛員的視覺適應(yīng)性。

1.2 尋找間隙

當(dāng)實(shí)際凈距小于最小凈距要求時(shí)，尋找間隙應(yīng)在出隧道前完成，出隧道后禁止內(nèi)側(cè)車道變換至外側(cè)車道，可采取以下措施：

（1）通過標(biāo)志提前告知互通出口位置，讓車輛及時(shí)變道至外側(cè)車道；

（2）將禁止跨越車道分界線延長(zhǎng)至互通式立交分流鼻之后；

（3）在隧道洞口段設(shè)置禁止變道標(biāo)志、標(biāo)線和違章抓拍裝置。

1.3 變換車道

目前四川省高速公路隧道出于安全管理角度考慮，全路段禁止超車，但相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范均無對(duì)隧道中變換車道的強(qiáng)制禁止規(guī)定。如：《公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D81—2017）[4]第5.2.2條提出隧道出入口路段應(yīng)設(shè)置禁止跨越同向車行道分界線。因此，本文認(rèn)為雖然隧道內(nèi)不允許超車，但在確保安全的情況下，可以允許變換車道?；诖死砟?，可以通過交通組織，允許需要從互通出口駛離的小型車輛在隧道內(nèi)從內(nèi)側(cè)車道變換至外側(cè)車道，以減少出隧道后對(duì)凈距的要求。

1.3.1 中短隧道

短隧道（L≤500m）和中隧道（500m＜L≤1000m）按照運(yùn)行速度80km/h計(jì)算，在隧道內(nèi)行駛時(shí)間均不超過1min，出于行車安全考慮，不應(yīng)考慮在隧道內(nèi)變換車道，從內(nèi)側(cè)車道變換至外側(cè)車道應(yīng)在進(jìn)入隧道前完成。

1.3.2 長(zhǎng)隧道和特長(zhǎng)隧道

對(duì)于長(zhǎng)隧道（1000m＜L≤3000m）和特長(zhǎng)隧道（L＞3000m），允許小型車輛在隧道內(nèi)特定區(qū)域從內(nèi)側(cè)車道變換至外側(cè)車道。由于四川省高速公路目前基本不允許在隧道內(nèi)變換車道，廣大駕駛員對(duì)此相對(duì)陌生，為兼顧高速公路運(yùn)營(yíng)安全，應(yīng)通過安全設(shè)施提前預(yù)告隧道內(nèi)允許內(nèi)側(cè)車道往外側(cè)車道變道，并加強(qiáng)隧道內(nèi)安全設(shè)施設(shè)計(jì)，同時(shí)，應(yīng)對(duì)變道區(qū)域加以限制。

（1）進(jìn)口端不可變道長(zhǎng)度

康誠(chéng)等[5]采用視覺功效試驗(yàn)，研究隧道暗適應(yīng)過程中LED光源色溫對(duì)瞳孔直徑、瞳孔面積變化率和反應(yīng)時(shí)間的影響。結(jié)果表明，在CIE亮度適應(yīng)曲線下，人眼的暗適應(yīng)過程持續(xù)約22s。為確保安全，暗適應(yīng)過程中應(yīng)不允許變換車道，主線運(yùn)行速度為80km/h時(shí)進(jìn)口端484m（取500m）應(yīng)設(shè)置禁止跨越同向車行道分界線。

（2）出口端不可變道長(zhǎng)度

出口端在隧道內(nèi)無光線變化，但考慮到變道對(duì)外側(cè)車道的影響，為提高安全性，《公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)細(xì)則》（JTG/T D81—2017）附錄A.2[6]中要求設(shè)置100m長(zhǎng)的禁止跨越同向車行道分界線。

（3）設(shè)置可跨越同向車行道分界線的長(zhǎng)度

從（1）和（2）可以得出，長(zhǎng)隧道、特長(zhǎng)隧道內(nèi)設(shè)置白色虛實(shí)線的最大長(zhǎng)度為隧道長(zhǎng)度減去600m。

（4）安全設(shè)施設(shè)置

為滿足隧道內(nèi)車輛變換車道的需要，達(dá)到提高服務(wù)水平并確保安全的目的，應(yīng)設(shè)置詳盡的安全設(shè)施。

①在互通式立交出口xkm+2km,xkm+1km,xkm的隧道前方明線路段設(shè)置互通式立交出口預(yù)告標(biāo)志，旁邊增加信息告知隧道內(nèi)存在駛離高速公路的出口，設(shè)置的預(yù)告標(biāo)志個(gè)數(shù)不應(yīng)少于3個(gè)。

②在隧道外設(shè)置內(nèi)側(cè)車輛允許變道及出口距離標(biāo)志，告知駕駛?cè)怂淼纼?nèi)可以由內(nèi)側(cè)車道變道至外側(cè)車道以及出口距離。

③在隧道進(jìn)口端500m、出口端100m設(shè)置禁止跨越同向車行道分界線，其余路段設(shè)置白色虛實(shí)線。白色虛實(shí)線可結(jié)合具體情況進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)主線設(shè)計(jì)速度為80km/h、三級(jí)服務(wù)水平時(shí)，白色虛實(shí)線的長(zhǎng)度不應(yīng)小于285m[7]。未設(shè)置白色虛實(shí)線的路段設(shè)置禁止跨越同向車行道分界線。

④為了提高隧道內(nèi)交通標(biāo)志的識(shí)認(rèn)性和標(biāo)志信息的有效性，便于管理部門對(duì)隧道內(nèi)允許變道區(qū)域的管理，在允許變道區(qū)域距離互通出口的1km、500m處設(shè)置LED可變信息標(biāo)志，500m后每隔100m設(shè)置“互通出口請(qǐng)駛?cè)胗覀?cè)車道”LED可變信息標(biāo)志。

⑤外側(cè)車道隧道洞口路段設(shè)置直行和右轉(zhuǎn)導(dǎo)向標(biāo)線和互通立交出口標(biāo)志。

⑥將禁止跨越車道分界線延長(zhǎng)至互通式立交分流鼻之后。

2 隧道特殊設(shè)計(jì)

通過上述交通組織，能夠部分解決隧道出口距離互通出口過近的安全問題，但隧道出口外的互通式立交交通量較大或?yàn)闃屑~互通時(shí)，應(yīng)考慮對(duì)隧道進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，在隧道出口段適當(dāng)距離拓寬一個(gè)車道，使尋找間隙、變換車道、出口確認(rèn)均在隧道內(nèi)完成，出隧道后僅受明適應(yīng)影響，直接通過減速車道駛離高速公路。

2.1 拓寬車道寬度

主線設(shè)計(jì)速度為80km/h時(shí)，車道寬度應(yīng)采用3.75m。但為保證同互通匝道平順相接，按照互通匝道橫斷面設(shè)置需要，增加0.5m，因此拓寬車道寬度為3.75m+0.5m=4.25m。

2.2 拓寬車道長(zhǎng)度

設(shè)置拓寬車道時(shí)，出口預(yù)告標(biāo)志的辨認(rèn)、讀取和行動(dòng)決策等過程均已在其起點(diǎn)前完成，最小長(zhǎng)度僅考慮尋找間隙、變換車道及隧道洞口限制因素。

2.2.1 中短隧道

對(duì) 于 短 隧 道（L≤500m）和 中 隧 道（500m＜L≤1000m），出于行車安全考慮不應(yīng)在隧道內(nèi)變換車道，因此，駛離高速公路車輛均位于外側(cè)車道。

（1）由于車輛位于外側(cè)車道，不考慮尋找間隙的距離，直接變道至拓寬車道。以80km/h的速度變道時(shí)，車輛轉(zhuǎn)向角度為5°左右，變道時(shí)需要的距離為L(zhǎng)1=rcot5°=4.25/0.0875=48.6(m)。

（2）隧道洞口限制變道長(zhǎng)度L2=100m。

綜上，中短隧道的拓寬車道最短長(zhǎng)度為L(zhǎng)1+L2=48.6m+100m=148.6m（取150m）。當(dāng)隧道較短（小于200m）時(shí)，可將整個(gè)隧道一并拓寬。

2.2.2長(zhǎng)隧道和特長(zhǎng)隧道

對(duì)于長(zhǎng)隧道（1000m＜L≤3000m）和特長(zhǎng)隧道（L＞3000m），允許車輛在隧道內(nèi)特定區(qū)域從內(nèi)側(cè)車道變換至外側(cè)車道，拓寬車道最短長(zhǎng)度只考慮車輛從拓寬車道起點(diǎn)開始尋找間隙所需距離、兩次變道所需距離及隧道洞口限制因素。

（1）尋找間隙的距離可分為等待可插入間隙所行駛的距離和判斷可插入間隙所行駛的距離?？刹迦腴g隙的平均等待時(shí)間與道路上車輛之間的車頭時(shí)距分布密切相關(guān)，高速公路采用第三級(jí)服務(wù)水平，通過最大服務(wù)交通量可以得到車輛的平均到達(dá)率，從而得出車輛等待可插入間隙所行駛的距離。當(dāng)設(shè)計(jì)速度為80km/h時(shí)，等待可插入間隙所行駛的距離為L(zhǎng)1=57.7m[8]。

（2）判斷可插入間隙的時(shí)間取2.5s，設(shè)計(jì)速度為80km/h時(shí)，車輛行駛的距離為L(zhǎng)2=55.6m。

（3）以80km/h的速度變道時(shí)，車輛轉(zhuǎn)向角度為5°左右，兩次變道時(shí)需要的距離為L(zhǎng)3=（B1+B2）cot5°=（3.75+4.25）/0.0875=91.4(m)。

（4）隧道洞口限制變道長(zhǎng)度L4=100m。

綜上，長(zhǎng)隧道和特長(zhǎng)隧道的拓寬車道最短長(zhǎng)度為L(zhǎng)1+L2+L3+L4=57.7m+55.6m+91.4m+100m=304.7m（取305m）。

2.2.3 標(biāo)志標(biāo)線設(shè)置

對(duì)隧道進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)設(shè)置拓寬車道時(shí)，除按照隧道內(nèi)允許變道的要求設(shè)置標(biāo)志標(biāo)線外，在隧道洞口前后還應(yīng)設(shè)置以下標(biāo)志標(biāo)線。

（1）拓寬車道與外側(cè)車道之間允許變道路段采用虛實(shí)線標(biāo)線、在互通立交出口指示標(biāo)志前設(shè)置直行和右轉(zhuǎn)導(dǎo)向標(biāo)線、隧道洞口前后設(shè)置直行導(dǎo)向標(biāo)線、互通匝道前設(shè)置右轉(zhuǎn)導(dǎo)向標(biāo)線。

（2）出隧道后內(nèi)側(cè)車道與外側(cè)車道之間設(shè)置的禁止跨越同向車行道分界線應(yīng)延長(zhǎng)至互通匝道分流鼻之后。同時(shí)，外側(cè)車道與拓寬車道間設(shè)置禁止跨越同向車行道分界線。

（3）在拓寬車道起點(diǎn)設(shè)置互通立交出口指示標(biāo)志，并設(shè)置2處互通立交出口標(biāo)志。

3 結(jié)語

當(dāng)設(shè)計(jì)速度為80km/h的山區(qū)高速公路隧道出口與互通式立交出口間距小于《公路立體交叉設(shè)計(jì)細(xì)則》（JTG/T D21—2014）規(guī)定的300m時(shí)，為確保交通安全可采取以下措施：

（1）采用多種措施減少明適應(yīng)距離；

（2）車輛駛出隧道后禁止內(nèi)側(cè)車道變換至外側(cè)車道；

（3）允許車輛在長(zhǎng)隧道和特長(zhǎng)隧道的特定區(qū)域從內(nèi)側(cè)車道變換至外側(cè)車道；

（4）隧道出口外的互通式立交交通量較大或?yàn)闃屑~互通式立交時(shí)，應(yīng)考慮對(duì)隧道進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)拓寬一個(gè)車道。拓寬車道寬4.25m，中短隧道拓寬車道最短長(zhǎng)度為150m（隧道長(zhǎng)度小于200m可全部拓寬），長(zhǎng)隧道和特長(zhǎng)隧道拓寬車道最短長(zhǎng)度為305m。