互通單車道設(shè)置左或右側(cè)硬路肩功用量化分析

胡祖敏，魯海軍，武賢慧

(1.中交第二公路勘察設(shè)計研究院有限公司, 湖北 武漢 430074；2.中國公路工程咨詢集團有限公司 路橋設(shè)計研究院分公司; 3.長安大學(xué) 建筑工程學(xué)院)

關(guān)于高速公路左側(cè)硬路肩寬度，美國規(guī)范有具體規(guī)定，四車道1.2～2.4 m，六車道以上3 m，載重汽車達到250輛/h時，取3.6 m(其他大多國外規(guī)范未見設(shè)置)。相關(guān)參考文獻對左側(cè)硬路肩主要功能定性為救援，左側(cè)硬路肩和行車道之間通常以黃色實線分割，不允許停車，為防止在左側(cè)硬路肩上行車或超車的情況發(fā)生，在路緣帶設(shè)置振動帶以提示駕駛員。

設(shè)置了左側(cè)硬路肩，高速公路任意行車道左右兩側(cè)均有一個車身寬度資源，可供車輛緊急情況下化解“容身之錯”，左側(cè)硬路肩設(shè)計思想與中國傳統(tǒng)哲學(xué)思想“悔道”極其相似，預(yù)防交通事故發(fā)生，同時對事故后有較好的救援、疏通之用。國外高速公路事故率是一般公路的30%～51%，日本高速公路每百公里事故率是普通公路的1/3～1/2,而美國僅為1/10。目前各種文獻資料對主線采用左側(cè)硬路肩設(shè)置有相關(guān)論述，但在互通中的應(yīng)用尚未開展，故開展互通單車道設(shè)置左側(cè)硬路肩的分析很有必要。

1 互通區(qū)域采用左側(cè)硬路肩的設(shè)計思想

互通單車道硬路肩在中國目前采用是右側(cè)，與主線標(biāo)準一致，但功用不同?；ネ▍^(qū)域主干線較一般路段，有大量離散的矢量體發(fā)生較顯著變化(包括速度大小和方向)?；ネ▍^(qū)域通過設(shè)置三角段、變速車道、輔助車道、集散車道等道路路面資源，以及交通標(biāo)識、標(biāo)志等，提供這些矢量體轉(zhuǎn)換安全硬件措施，依然事故率較一般路段高，有些甚至是事故黑點路段。

鑒于此，可借鑒左側(cè)硬路肩(“悔道”)設(shè)計思想，把傳統(tǒng)匝道的2.5 m右側(cè)硬路肩移至左側(cè)(圖1),對互通出入口區(qū)域進行綜合對比，并進行客觀評價。

圖1 互通8.5 m寬單車道匝道設(shè)置右或左側(cè)硬路肩示意對比圖(單位：m)

2 設(shè)置左、右側(cè)硬路肩2.5 m互通出入口對比及評價

根據(jù)JTG D60-2006《公路路線設(shè)計規(guī)范》，對主線設(shè)計車速60、80、100、120 km/h互通區(qū)域的各項變速單車道(右側(cè)硬路肩2.5 m)指標(biāo)參數(shù)作為參考，同等主線和匝道資源條件下，綜合對比設(shè)置左、右側(cè)硬路肩后的各項技術(shù)參數(shù)。

2.1 減速車道互通區(qū)域?qū)Ρ?/h3>

減速車道采用直接式。容誤長度指的是矢量體錯過行車道出口一定距離，依然可以維持原變速車道軌跡參數(shù)標(biāo)準進入分流點(以車輛完全占用分流點處左側(cè)硬路肩路面資源為準)，見圖2。

圖2 減速車道設(shè)置左、右側(cè)硬路肩對比示意圖

經(jīng)過CAD制圖并進行幾何計算，得到左、右側(cè)硬路肩減速車道各項參數(shù)對比結(jié)果，見表1。

2.2 加速車道互通區(qū)域?qū)Ρ?/h3>

加速車道采用直接式(直接式較平行式，在行車軌跡線上具有較好的引導(dǎo)與主線車流匯合作用)。容誤長度指的是矢量體非理性駕駛，提前匯入主線外側(cè)行車道邊界處(保持一個車身寬度2.5 m)至合流鼻端間的距離，見圖3。

經(jīng)過CAD制圖并進行幾何計算，得到左、右側(cè)硬路肩加速車道各項參數(shù)對比，見表2。

由表2可知：在相同的主線和匝道資源條件下，設(shè)置左側(cè)硬路肩的加速車道較右側(cè)設(shè)置硬路肩有3點優(yōu)勢：① 加速車道增長55～70 m，提高30%～35%；②主線與加速車道容誤路面資源增加287～412 m2，提高69%～84%；③ 容誤長度增長55～70 m，提高60%～81%。

表1 左、右側(cè)硬路肩(2.5 m)減速車道各項運營安全參數(shù)指標(biāo)

注：① 右側(cè)分別設(shè)置左、右側(cè)硬路肩2.5 m；② 變化率指(左-右)占右的百分比，此指標(biāo)可作為抗風(fēng)險指標(biāo)，下同。

圖3 加速車道設(shè)置左、右側(cè)硬路肩對比示意圖

表2 左、右側(cè)硬路肩加速車道各項運營安全參數(shù)指標(biāo)

2.3 綜合評價

互通是車輛矢量轉(zhuǎn)換裝置，采用左側(cè)硬路肩(“悔道”)設(shè)計思想，對比60、80、100、120 km/h設(shè)計車速下的傳統(tǒng)右路肩變速車道各項指標(biāo)顯著提高，變速車道長度增長30%以上，主線與變速車道容誤路面資源提高60%以上，容誤長度減速車道增加150%，加速車道增加60%以上。

采用右側(cè)硬路肩，通過提取表1、2數(shù)據(jù)，可以計算出當(dāng)主線設(shè)計車速由80提高到120 km/h采用右側(cè)硬路肩變速車道技術(shù)參數(shù)提高情況，見表3。

表3 主線設(shè)計車速由80 km/h提至120 km/h各項運營安全參數(shù)指標(biāo)(右側(cè)硬路肩)

注：120、80、120～80 km/h為設(shè)計車速。

由表3可知：采用左側(cè)硬路肩(較右側(cè)硬路肩指標(biāo))提高率更高。在同等主線與匝道資源條件下，因左側(cè)硬路肩積極參與車輛矢量體轉(zhuǎn)換過程，抗風(fēng)險性顯著提高，對事故率發(fā)生提供更多資源預(yù)防。

3 案例分析

互通運營中，在兩條內(nèi)環(huán)匝道連接區(qū)域，事故率較多(內(nèi)環(huán)匝道設(shè)計速度≤40 km/h，半徑多采用70 m以下，一般互通采用60 m左右，內(nèi)環(huán)匝道在高等級公路應(yīng)用普遍)。通常設(shè)計有兩種方案：① 在主線上兩條內(nèi)環(huán)匝道徑向連接；② 在集散車道上兩條內(nèi)環(huán)匝道徑向連接。

在主線上徑向連接，由于主線車速快，連接的變速車道緊鄰主線車道，無容誤路面資源，事故率突出，尤其是視距不良的下穿方案。

在集散車道上徑向連接，連接的變速車道緊鄰集散行車道，無容誤路面資源。因集散車道較主線車速低，車流量小，事故率較小，但工程規(guī)模大，尤其上跨方案。

若采用左側(cè)硬路肩(“悔道”)設(shè)計思想，可以有限解決安全性問題。加、減速車道采用直接式，其余指標(biāo)滿足規(guī)范設(shè)計要求，因互通匝道左側(cè)硬路肩與主線右側(cè)硬路肩合并功用等通過直接式調(diào)線，較好地引導(dǎo)車流進、出內(nèi)環(huán)匝道。

較傳統(tǒng)設(shè)計，設(shè)置左側(cè)硬路肩安全保證有以下特點：① 變速車道采用直接式設(shè)計，理性規(guī)范減速區(qū)域、交織區(qū)域、加速區(qū)域的行車軌跡線，保障車輛在駛?cè)虢豢梾^(qū)域前經(jīng)過了充分的減速，在駛離交織區(qū)域與主線合并過程，有充分的加速資源保障；② 合流鼻端(同時又是減速車道末端處)至分流鼻端(同時又是加速車道起點處)區(qū)域，有充分的不小于車身寬度的硬路肩資源，提供主線車流與互通轉(zhuǎn)換車流間容誤能力。

4 結(jié)論

(1)互通是矢量體轉(zhuǎn)換平臺，設(shè)置左側(cè)硬路肩2.5 m，在同等的主線和匝道資源條件下，變速車道安全技術(shù)參數(shù)可顯著提高，可有效預(yù)防互通區(qū)域交通事故，體現(xiàn)了對離散矢量體特性的尊重。

(2)設(shè)置左側(cè)硬路肩，可有效預(yù)防(包括兩個內(nèi)環(huán)匝道徑向連接等)安全風(fēng)險問題，對互通方案簡捷化，降低互通規(guī)模有著重要作用。

(3)高速公路網(wǎng)作為高等級路網(wǎng)，對互通間距有較嚴格的要求。中國高速公路采用的是收費制模式，為便于管理，互通工程強調(diào)集中思想，不利于高速公路車輛就近疏散，同時，高速公路應(yīng)與地方快速骨架路網(wǎng)、慢行路網(wǎng)(如街道、鄉(xiāng)村公路等)有效安全運營對接，左側(cè)硬路肩匝道設(shè)置對路網(wǎng)搭建運營安全性有更高保障。