高速公路互通式立交安全性評價及設(shè)計研究

王瑞云

摘 要：互通式立交借助自身多層立體的結(jié)構(gòu)形式疏導(dǎo)著路網(wǎng)內(nèi)的交通運(yùn)輸，通過采用合理的設(shè)計方案，互通式立交有助于推進(jìn)交通運(yùn)輸?shù)陌踩?、功能性與經(jīng)濟(jì)性，并對路網(wǎng)建設(shè)的長期規(guī)劃起到促進(jìn)作用，帶動建設(shè)沿線的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)發(fā)展。在這樣的背景下，對互通式立交的安全性進(jìn)行評價并優(yōu)化設(shè)計就成為了工作的關(guān)鍵。本文主要從高速公路互通式立交安全性的影響因素和評價要點(diǎn)出發(fā)，探討了互通式立交設(shè)計的對策，以期能夠?yàn)槲覈咚俟坊ネㄊ搅⒔唤ㄔO(shè)提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：高速公路 互通式立交 安全性評價

Abstract：Interchange helps to promote the safety， functionality and economy of transportation by adopting a reasonable design scheme， and promotes the long-term planning of road network construction， driving the economic and ecological development along the construction line. In this context， evaluating the safety of interchange and optimizing the design becomes the key to the work. This paper mainly discusses the countermeasures of interchange design from the influencing factors and evaluation points of highway interchange safety， to provide reference for the construction of expressway interchange in China.

Key words：highway， interchange， safety evaluation

1 互通式立交安全性的影響因素

高速公路項目的主要目的在于為交通運(yùn)輸提供安全、便捷、舒適的環(huán)境。在實(shí)際工程中，影響互通式立交安全的因素一般比較復(fù)雜[1]，其主要可歸為以下幾點(diǎn)：

1.1 主觀因素

在對互通式立交安全性的主觀性影響上，最為主要的即為人為因素。人是交通運(yùn)輸?shù)某袚?dān)者和決策者，其主觀意識及行為都有可能導(dǎo)致不安全風(fēng)險的上升。具體而言，人的行車水平、駕駛經(jīng)驗(yàn)都會直接影響互通式立交的安全性。

1.2 客觀因素

影響互通式立交安全性的客觀因素比較復(fù)雜，主要有以下幾個方面：

1.2.1 互通式立交的交叉型式

在互通式立交的設(shè)計工作中，其交叉型式一般需要依據(jù)當(dāng)?shù)剀嚵髁?、公路等級以及地形地勢等因素來具體確定，同時也需要對建設(shè)地的空間限制予以充分考慮。此外，互通式立交的交叉型式還應(yīng)盡可能地簡單、明確，便于行車人員能夠在變道時準(zhǔn)確判斷、快速區(qū)分，并有助于交通警示標(biāo)志的設(shè)置。

1.2.2 互通式立交的選址及間距

互通式立交的位置確定，主要應(yīng)從整體上對建設(shè)路段內(nèi)的路網(wǎng)分布予以考慮，并優(yōu)化各個節(jié)點(diǎn)的設(shè)置。同時，還應(yīng)當(dāng)充分考慮公路主線與被交道路的車流情況，使得該路段的交通運(yùn)輸能力能夠得到最大化發(fā)揮。此外，還應(yīng)當(dāng)將當(dāng)?shù)氐乃牡刭|(zhì)、氣候條件納入考慮范疇，并協(xié)調(diào)好文物保護(hù)、耕地林場、生態(tài)景觀等方面的影響。實(shí)踐表明，互通式立交設(shè)置的間距對于公路性能、安全有著決定性的作用，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制互通式立交的最小間距指標(biāo)。

1.2.3 匝道的幾何線形

研究表明，匝道幾何線形的設(shè)計與互通式立交的安全之間存在明顯關(guān)聯(lián)性，若其線形設(shè)置不合理則很可能會導(dǎo)致匝道上安全事故風(fēng)險上升，且匝道不同位置的風(fēng)險往往不盡相同。

1.2.4 匝道出入口

匝道出入口是安全事故的高發(fā)地段，其主要受到與其相交道路的線形設(shè)計影響，同時也與分流區(qū)的設(shè)計有著緊密聯(lián)系。匝道出入口的事故主要集中在匯流區(qū)，若匝道入口的加速車道設(shè)計過長，則安全事故的風(fēng)險就能夠得到一定的緩解。此外，對于高載重車輛較多的路段，匝道出入口設(shè)計應(yīng)當(dāng)對上坡予以充分重視。

1.2.5 視距要求

對于互通式立交的主線和匝道而言，其視距要求往往較普通路段更高，尤其是在匝道出口位置需要留有足夠的視野范圍，保證其能夠滿足行業(yè)規(guī)范要求，同時也應(yīng)在該處設(shè)置明確、清晰的標(biāo)志。在主線采用下穿的方式通過跨線橋的設(shè)計中，應(yīng)盡量將匝道出口安排在跨線橋之前，這主要是為了避免跨線橋?qū)π熊嚾藛T產(chǎn)生實(shí)現(xiàn)阻擋。

2 高速公路互通式立交安全性評價的要點(diǎn)

為了提升在互通式立交上行車的舒適性，方便行車人員能夠準(zhǔn)確、快捷地識別立交出入口位置的標(biāo)識信息，互通式立交的指標(biāo)要求通常要略高于一般標(biāo)準(zhǔn)。這樣不僅能夠?yàn)樾熊嚾藛T提供開闊的視野，幫助其了解前方路況，同時也能夠提升大坡度下車輛的安全性。在開展互通式立交設(shè)計工作時，除了需要對立交設(shè)計指標(biāo)的合理性進(jìn)行分析外，還應(yīng)當(dāng)保證主路路線的指標(biāo)能夠滿足互通式立交的相關(guān)要求，提供更加合理的行車視距，提升項目整體的安全性[2]。

具體來看，互通式立交的安全性評價可從以下幾點(diǎn)入手：

2.1 公路主線與匝道設(shè)計速度的協(xié)調(diào)性

車輛由主線進(jìn)入到互通式立交時，速度一般會有所降低。若主線與匝道的設(shè)計速度存在較大差異，那么為了達(dá)到匝道的設(shè)計速度，會出現(xiàn)比較大的速度突變，提升交通事故發(fā)生的風(fēng)險，這一問題一般是主線與匝道設(shè)計速度的不協(xié)調(diào)導(dǎo)致的。所以，在對互通式立展開安全性評價時，應(yīng)當(dāng)特別關(guān)注主線和匝道的速度協(xié)調(diào)性問題，保障立交匝道的長度能夠滿足車輛變速的要求，使其能夠安全并入、駛離主線路。一般來說，匝道與主線之間的設(shè)計速度差應(yīng)當(dāng)控制在20Km/h以內(nèi)。若主線與匝道的設(shè)計速度差較大，還應(yīng)當(dāng)在路線上適當(dāng)位置設(shè)立引導(dǎo)標(biāo)識，以此來提升行車安全。

2.2 控制匝道圓曲線超高設(shè)置

我國目前的匝道超高路段一般被設(shè)計在小半徑曲線位置，借助合理的超高設(shè)置能夠很好地消除車輛轉(zhuǎn)彎過程中存在的離心力，進(jìn)而提升行車舒適性與安全性。但在過大的超高設(shè)置下，又會產(chǎn)生顯著的不安定感，使得行車人員出現(xiàn)心理上的緊張不安，增大操作失誤的風(fēng)險。就我國現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范以及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來看，南方地區(qū)的匝道超高值一般應(yīng)控制在8%以下，其合成坡度應(yīng)小于10.5%；而北方地區(qū)的匝道超高值則應(yīng)控制在6%以下，且其合成坡度需要小于8%。

2.3 合理設(shè)計匝道出入口

對我國互通式立交發(fā)生的事故進(jìn)行統(tǒng)計分析可知，立交匝道出入口是安全風(fēng)險突出的位置，該處的事故發(fā)生率遠(yuǎn)高于其他位置。出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因在于車輛在出入立交時往往伴隨速度的改變，以此來匯入車流。但不同車輛的性能存在較大的差異，因此在加減速時就很容易出現(xiàn)追尾的問題。為了降低以上問題發(fā)生的風(fēng)險，將車輛運(yùn)行控制在一個相對合理的狀態(tài)下，就需要優(yōu)化匝道出入口的設(shè)計，使其能夠滿足實(shí)際運(yùn)行要求。具體來看，常用的措施有：在匝道出入口位置設(shè)立明顯的標(biāo)識設(shè)施；預(yù)留足夠的分流、合流視距；優(yōu)化匝道出入口，使其能夠被輕易發(fā)現(xiàn)。

2.4 安全視距控制

為了保證車輛在匯入車流時能夠準(zhǔn)確判斷出口，留有足夠的判斷空間，那么就需要對其安全視距做出合理的控制。具體來看，識別視距應(yīng)當(dāng)不小于表1中的要求。對于條件受限的情況，識別視距至少應(yīng)控制在1.25倍主線停車視距以上。

3 高速公路互通式立交的設(shè)計對策

高速公路互通式立交的設(shè)計需要基于交通運(yùn)輸?shù)膶?shí)際需求不斷優(yōu)化，使其能夠形成更具適用性的方案，并為當(dāng)?shù)芈肪W(wǎng)規(guī)劃提供有力的基礎(chǔ)。設(shè)計方案的優(yōu)化需要充分考慮不同因素的影響，從多層面入手改進(jìn)方案，使得設(shè)計的應(yīng)用能夠滿足當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)規(guī)劃的實(shí)際需求。

3.1 合理選擇立交位置

在設(shè)計初期，確定合適的互通式立交位置是最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，這也能夠幫助設(shè)計人員明確交通的樞紐節(jié)點(diǎn)。此外，設(shè)計人員也需要對工程項目的預(yù)期要求與整體規(guī)劃有一個清晰的認(rèn)識。設(shè)計人員也需要考慮到當(dāng)?shù)亟煌ㄟ\(yùn)輸流量情況、地形地貌變化以及水文地質(zhì)條件，了解當(dāng)?shù)貐^(qū)域規(guī)劃方向以及交通能力，以此來初步確定節(jié)點(diǎn)位置。一般來說，互通式立交的位置直接決定著后續(xù)線路設(shè)計開展的基礎(chǔ)，也影響著路線方案的水平，若設(shè)計方案難以滿足施工質(zhì)量與實(shí)際應(yīng)用的要求，或在主線與被交線相交位置難以直接設(shè)置立交時，則可以考慮采取移位、合并或分離的方法完成設(shè)置，以此來提升互通式立交設(shè)計的合理性。

3.2 科學(xué)衡定立交型式

除了立交的位之外，互通式立交的型式也是影響比較顯著的一個因素，在合理的型式選擇下，交通運(yùn)輸線路的運(yùn)載能力可以得到顯著的提升。換言之，科學(xué)合理地確定互通式立交的型式是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。

3.2.1 明確立交適用功能

從功能性的不同來看，互通式立交的類型可以大致分為樞紐型和出入口型兩大類，其中樞紐型可以很好地解決不同高速公路之間的交通流轉(zhuǎn)換，在設(shè)計過程中技術(shù)人員也可以不將收費(fèi)站設(shè)置納入到分析范疇內(nèi)，而更多地權(quán)衡其功能性與實(shí)用性；但對于出入口型的互通式立交設(shè)計而言，其主要應(yīng)用于高速上下口位置，一般而言需要對收費(fèi)站予以足夠的考慮，所以該類型的立交設(shè)計受到較多的限制，需要結(jié)合實(shí)際需求靈活應(yīng)用。

3.2.2 確保公路通行能力

互通式立交的主要意義在于提升路網(wǎng)交叉位置的交通運(yùn)輸效率，提供更加便捷的出行服務(wù)。因此在互通式立交的選型上就應(yīng)盡可能滿足這一要求，保障交通安全與效率。為了達(dá)成這一目的，就需要設(shè)計人員能夠?qū)υ撀范蔚娜粘＝煌坑谐浞值恼J(rèn)識，在此基礎(chǔ)上選擇最佳的型式，使得高速公路能夠發(fā)揮預(yù)期的運(yùn)輸功能。

3.3 綜合考量匝道設(shè)計

作為主線與立交之間的連接區(qū)域，匝道的設(shè)計指標(biāo)對于互通式立交整體的交通性能有著直接的影響，因此需要慎重選擇匝道的設(shè)計車速、尺寸等。

3.3.1 設(shè)計車速

在實(shí)際的設(shè)計工作中，匝道設(shè)計速度的確定需要設(shè)計人員能夠充分結(jié)合立交的等級、型式、交通量而展開。一般而言，設(shè)計車速的確定應(yīng)當(dāng)滿足基本的設(shè)計原則，首先需要對右轉(zhuǎn)彎匝道設(shè)計速度的上限標(biāo)準(zhǔn)值做出規(guī)定，保障基本的行車安全；其次對于直連式與半直連式的左轉(zhuǎn)匝道設(shè)計速度應(yīng)采用上限值或中間值；為了在保證交通安全的基礎(chǔ)上盡可能提升路網(wǎng)運(yùn)輸效率，對于自由流出入口附近的匝道可以采取較高的設(shè)計速度，但對于收費(fèi)站附近的匝道則應(yīng)當(dāng)采取較低的設(shè)計速度。

3.3.2 設(shè)計通行能力

匝道的實(shí)際運(yùn)載能力受到較為復(fù)雜的因素影響，譬如車道數(shù)、交叉路段長度等。設(shè)計人員也需要對這些因素進(jìn)行綜合考量，借助科學(xué)計算、模擬核驗(yàn)等方式來確定最優(yōu)的方案，使得匝道的設(shè)計能夠滿足交通運(yùn)輸?shù)幕疽蟆?/p>

3.4 匝道縱坡坡長要求

為了保證匝道的連續(xù)性與穩(wěn)定性，避免路面出現(xiàn)過大起伏，應(yīng)當(dāng)限制匝道的縱坡坡長。在確定坡長取值時，應(yīng)當(dāng)考慮到行車速度的影響，具體如表2所示。

同時，對于坡度設(shè)計取用標(biāo)準(zhǔn)限定最大值時，為了緩解交通運(yùn)輸壓力，還需要對該路段的最大坡長進(jìn)行控制?？紤]到匝道長度一般較短，實(shí)際工程中單坡長度一般不會超過路線的最大坡長，因此對于匝道最大坡長往往不另外做出要求。在縱坡坡長設(shè)計過程中，除了應(yīng)當(dāng)考慮最小坡長的限制外，還應(yīng)當(dāng)針對其安全性進(jìn)行評估，研判匝道坡長對于行車速度的影響，并以此為基礎(chǔ)優(yōu)化設(shè)計方案。

3.5 優(yōu)化設(shè)計變速車道

從整體上來看，高速公路的行車速度通常較高，所以在設(shè)計互通式立交時就需要將安全性納入重點(diǎn)管理，保證車輛行駛的安全，避免車輛變速等導(dǎo)致交通事故，對后續(xù)交通造成不利影響。在設(shè)計立交的減速車道時，應(yīng)當(dāng)盡可能采用直接式的設(shè)計方案，而對于加速車道的設(shè)計則以平行式為宜。此外，對于加速距離短且主線交通量小的區(qū)域，也可采用直接式的設(shè)計，以此來提升通行效率，強(qiáng)化通行能力。

3.6 與周邊環(huán)境相適宜

除了以上原則外，互通式立交的設(shè)計還應(yīng)當(dāng)考慮到實(shí)際施工的要求，盡可能避開高風(fēng)險區(qū)域以及敏感區(qū)域，控制地形問題可能帶來的不利影響。此外，還應(yīng)當(dāng)減少施工過程中由于高填、深挖對建設(shè)地原有環(huán)境帶來的破壞。設(shè)計人員可以借助綠化防護(hù)的方式來提升工程建設(shè)與周圍環(huán)境的適應(yīng)性，使得立交能夠融入到其中去，并且可以適當(dāng)增長橋長、減小坡度，來美化立交外形、提升行車安全。

4 互通式立交安全性評價流程

高速公路互通式立交的安全性評價往往是與其設(shè)計工作同步開展的。其評價的首要對象是立交的選址，基于工程建設(shè)環(huán)境及條件確定最佳位置，并同時完成相鄰立交的間距設(shè)計。在匝道線形確定的過程中，其安全性評價主要應(yīng)包括兩個內(nèi)容[3]：一方面是對匝道內(nèi)的運(yùn)行速度進(jìn)行計算，另一方面則需要得出理論設(shè)計速度。當(dāng)兩者均滿足設(shè)計規(guī)范要求時，即可認(rèn)為互通式立交的安全性得到保障，否則還應(yīng)再次對線形進(jìn)行設(shè)計。高速公路互通式立交安全性評價的流程如圖1所示。

5 結(jié)語

總體來看，我國高速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)也在推動著高速公路互通式立交的建設(shè)與發(fā)展，但這也對其安全性提出了更高的要求，需要在適應(yīng)社會實(shí)際需求的同時，保障互通式立交設(shè)計具備足夠的可靠性、經(jīng)濟(jì)性以及環(huán)保性。因此，互通式立交的設(shè)計就需要嚴(yán)格遵照相應(yīng)的原則執(zhí)行，譬如立交的位置、型式、匝道、車速以及環(huán)保性等，在此基礎(chǔ)上不斷優(yōu)化設(shè)計方案。特別地，在設(shè)計中應(yīng)當(dāng)充分重視匝道的指標(biāo)確定，在主線與立交之間形成更加和諧、安全、穩(wěn)定的連接。

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