高速公路立交出入口變速車道長度的探討

楊偉

摘? 要：近年來伴隨著國民經(jīng)濟的飛速進步，國內(nèi)機動車的存量也出現(xiàn)了快速增長的態(tài)勢，新建成的道路的竣工速度顯著滯后于車輛的增長。由于國內(nèi)城鎮(zhèn)化程度的持續(xù)提升，可以用于開發(fā)的土地愈加稀少，對現(xiàn)有道路實施升級改擴建是目前的主流模式。文章講述了變速車道模式的選取，并對比了國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中變速車道尺寸的規(guī)定，設(shè)定算例計算變速車道的長度尺寸，得到的結(jié)果與國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)中變速車道長度進行比對，對變速車道長度給出整改參照。

關(guān)鍵詞：變速車道;公路立交;長度計算方法

中圖分類號：U491 文獻標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）36-0055-02

Abstract： In recent years， with the rapid progress of the national economy， the stock of domestic motor vehicles has also shown a trend of rapid growth， and the completion speed of newly built roads significantly lags behind the growth of vehicles. Due to the continuous improvement of the degree of domestic urbanization， the land that can be used for development is becoming more and more scarce， so the upgrading and expansion of existing roads is the current mainstream mode. This paper describes the selection of the variable speed lane mode， compares the regulations of the variable speed lane size in the relevant standards at home and abroad， sets an example to calculate the length size of the variable speed lane， and compares the result with the length of the variable speed lane in the domestic standard. Thus， the rectification reference is given for the length of the variable speed lane.

Keywords： speed change lane; highway interchange; length calculation method

引言

國內(nèi)的道路交通領(lǐng)域推行立體式交叉型模式的規(guī)劃方案的開始時間較發(fā)達國家來講相對較晚，在道路立體交叉建設(shè)領(lǐng)域主要是學(xué)習(xí)國外道路立體交叉建設(shè)的成熟經(jīng)驗和案例，過去的道路立體交叉規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)多數(shù)情況下參考國際通用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求實施編撰。伴隨著國內(nèi)道路及機動車領(lǐng)域的高速發(fā)展，借助海量的交通信息的歸納及交通肇事相關(guān)數(shù)據(jù)的整理得到的結(jié)論為：我國現(xiàn)存的道路立體交叉結(jié)構(gòu)各環(huán)節(jié)的規(guī)劃設(shè)計都存在一定程度的瑕疵及隱患，需要進行深層次的研究及有效的整改。

通常來講在高速公路上行駛的車輛發(fā)生交通事故情況的概率較大，并且在高速公路上一旦發(fā)生事故，產(chǎn)生的人身傷亡及財產(chǎn)損失將非常嚴(yán)重。據(jù)國內(nèi)相關(guān)的道路交通安全事故的情況有關(guān)數(shù)據(jù)的歸納和匯總，高速公路上發(fā)生的交通事故絕大多數(shù)是位于現(xiàn)存的立交結(jié)構(gòu)區(qū)域，并且此類事故多數(shù)是在相應(yīng)的匝道出入口處發(fā)生的?？梢钥闯?，相關(guān)高速公路中變速車道的構(gòu)造、長度尺寸、匝道和主干道路車流量等等參數(shù)是制約變速車道相應(yīng)功能的核心要素。當(dāng)中變速車道長度尺寸假如沒能符合實際情況的需求，容易導(dǎo)致駕駛員操作過程中頻繁換擋、操作發(fā)生失誤從而引發(fā)道路交通事故。不過假如變速車道長度尺寸過大，也會導(dǎo)致駕駛?cè)藛T心態(tài)上過度放松進而引發(fā)道路交通事故。伴隨著高速公路主線車流量的持續(xù)增加，理論設(shè)計的車輛時速也相應(yīng)提高，國內(nèi)現(xiàn)存的施工標(biāo)準(zhǔn)中依據(jù)變速車道結(jié)構(gòu)及主干路段理論設(shè)計時速選擇變速車道長度尺寸的模式現(xiàn)在顯然無法適應(yīng)相關(guān)車輛在現(xiàn)有高速公路上變速行進及當(dāng)今時代車流量的實際情況。

1 變速車道構(gòu)造的挑選

高速公路的變速車道的作用主要分為減速車道及加速車道兩類。減速車道是一類供車輛從主干道駛出來到匝道的情況時，為了實現(xiàn)車輛方便降低速度從而行駛到路線情況相對難度較大的匝道的部分所排布的一類過渡性質(zhì)的道路;而加速車道則是一類為了實現(xiàn)相關(guān)車輛由匝道路段開往主干道的情況下，方便該車輛提高速度或者等待時機并入主干道所排布的一類過渡性質(zhì)的道路。

1.1 減速車道構(gòu)造及線形的選擇標(biāo)準(zhǔn)

減速車道依據(jù)其路線的形狀能夠歸為直接形式和平行形式兩大類。通常情況下，車輛由平行形式的減速車道通過的時候，應(yīng)該是按照字母S形狀的反向曲線的路線行駛，然而根據(jù)相關(guān)調(diào)查的結(jié)果顯示通常的狀況下駛出主干道的駕駛員多數(shù)均喜好走直線形式的路線，而排斥按照字母S形狀的路線行駛，因此產(chǎn)生了平行形式的減速車道與其中車輛的實際通行狀態(tài)不符合的情況。直接形式減速車道整體均由三角路段組成，因此此類型的減速車道的起始點沒有平行形式的減速車道那般明顯，但其特點是不用行駛字母S形曲線而且與車輛的實際行駛情況相一致。除了由于車流量等要素必須配備較長的減速車道，或者因為主干道路線形狀的特殊性質(zhì)而導(dǎo)致的無法配置比較細長的三角段的直接形式減速車道等特定狀況之外。

1.2 加速車道構(gòu)造及線形的選擇標(biāo)準(zhǔn)

加速車道依據(jù)其路線的形狀能夠歸為直接形式和平行形式兩大類。同樣的道理，通常來講，駕駛員愿意采用直接形式駛?cè)爰铀佘嚨?，而排斥行駛一個字母S形狀的反向曲線的路線，這種情況在主干道車流量較小的狀態(tài)下更加顯著。然而在車流量較大的情況時，就需要駕駛員在尋求并道進入主干道的機會的時候，車輛需要在加速車道的全部路段上行駛，一般來講，加速車道會比減速車道路段長一些，如果使用直接形式的加速車道就會使得此路段變得非常細長從而增加布置的難度。所以，除了因為車流量較小，需要使用加速車道的全部路段駛?cè)胫鞲傻赖膸茁瘦^小的情況;因為加速車道使用較短的平行形式的變速路段，從而造成某些附加車道的路段無法供相關(guān)車輛通行;或因為主干道的路線形狀的影響，使用直接形式比較適合等特定狀況之外。

2 內(nèi)外變速車道長度的對比分析

《公路路線設(shè)計規(guī)范》[1]里規(guī)定的變速車道各條路段的最小的長度標(biāo)準(zhǔn)，本文在此處用單排車道出入口的情況為例針對國內(nèi)外變速車道的實際長度尺寸實施對比研究，僅舉出單排車道相應(yīng)的匝道的變速車道的長度尺寸。經(jīng)過詳細比對現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)中全部的變速車道長度尺寸、漸變路段長度尺寸的參考設(shè)計值均比《公路路線設(shè)計規(guī)范》里規(guī)定的數(shù)值多出（25～35）米。而變速車道長度尺寸的數(shù)值的有關(guān)參考設(shè)計值相比《公路路線設(shè)計規(guī)范》無不同之處。由此可見，與我國標(biāo)準(zhǔn)中變速車道長度尺寸數(shù)值依照主干道相關(guān)規(guī)劃時速選取的理念不同。歐美及日本等發(fā)達國家的標(biāo)準(zhǔn)中借助于計算明確了各類主干道及匝道理論規(guī)劃時速的變速車道長度數(shù)值，不同之處是日本的標(biāo)準(zhǔn)時假設(shè)主干道理論規(guī)劃時速較高，匝道實際行車速度也高的前提下，把變速車道長度尺寸做了一定程度的簡化處理，即為依照主干道理論規(guī)劃時速來明確的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)值。

3 變速車道長度的計算

減速車道（見圖1）通常來講適宜使用直接形式的減速車道模式，而加速車道通常來講適宜使用平行形式的加速車道模式，因此本文后續(xù)部分重點討論直接形式的減速車道及平行形式的加速車道的長度尺寸計算反面的內(nèi)容。

圖1 減速車道

3.1 減速車道長度尺寸的計算方法

針對車輛處于減速車道內(nèi)部的行進情況，歐美及日本有著不同模式的假設(shè)場景，日本的標(biāo)準(zhǔn)假定中的機動車以主干道上的常規(guī)時速正常行駛，待到三角類型的漸變路段時車輛就會轉(zhuǎn)換行車道并操控車輛引擎降低速度，在車輛駛?cè)霚p速車道之后利用制動裝置降低速度，最終在位于減速車道終點位置的時候行駛速度達到匝道路段的平均速度[2]。美國AASHTO法律法規(guī)的假定和直接形式減速車道的道路機動車輛行駛狀況非常接近，然而日本的假定和平行形式減速車道的情況比較一致。

3.2 加速車道長度尺寸數(shù)值的計算方法

加速車道長度尺寸數(shù)值的計算需要考量相當(dāng)不理想的狀況，相關(guān)公路設(shè)計人員以主干道車流量負擔(dān)較重的狀況當(dāng)作研究目標(biāo)，依據(jù)高速公路合流區(qū)主干道車流量車頭時距分布的科學(xué)模型，設(shè)立機動車輛行駛在加速車道上加速行駛、等待通行可變道時間間隔最后安全平穩(wěn)并入主干道的加速車道尺寸數(shù)值長度計算模型[3]。加速車道能夠依據(jù)機動車輛運行情況分為三個主要階段：第一主要階段：加速度L1，機動車輛以比較順暢的加速度將機動車輛行駛速度從匯流處的行駛速度數(shù)值V0提升至匯聚點處的行駛速度數(shù)值V1;第二主要階段：等待段L2，合流機動車輛時速達到匯聚點速度數(shù)值V1以后，主干道暫時無法提供相關(guān)機動車合流需要的插入縫隙，機動車輛持續(xù)行進在主干道最外側(cè)的附加車道上，機動車輛必須在此路段上以速度V1行駛并監(jiān)測，直到該路段出現(xiàn)插入縫隙;第三主要階段：匯入段（三角漸變段）L3，機動車輛以設(shè)定的橫向移動速率利用縫隙完成合流[4]。

4 結(jié)束語

綜上所述，我們可以得到如下結(jié)論：減速車道通常來講適宜使用直接形式的減速車道方案;加速車道通常來講適宜使用平行形式加速車道方案。國內(nèi)現(xiàn)階段的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)里變速車道長度尺寸數(shù)值選取標(biāo)準(zhǔn)的考量元素相對單一，僅僅依據(jù)變速車道結(jié)構(gòu)及主干道理論規(guī)劃時速選擇變速車道長度尺寸數(shù)值，針對不同類型的匝道理論規(guī)劃時速及匝道曲率半徑等等對于車輛速度改變的影響因素考量不足，如果在主干道理論規(guī)劃時速一致但是匝道理論規(guī)劃時速不一致的狀態(tài)下，很可能發(fā)生變速車道長度尺寸數(shù)值過大或者長度尺寸數(shù)值不滿足車輛變速要求的狀況。變速車道長度尺寸數(shù)值的計算過程是一個極其復(fù)雜的作業(yè)流程，不可以單一考量相關(guān)車輛需要改變速度的要求，還必須把車流量、車輛類型的構(gòu)成、有效視距等要素都考慮在計算條件內(nèi)，有關(guān)設(shè)計單位在相關(guān)的計算進程中對于實際的車輛行駛情況考量得不夠充分，正是后期的科研工作中亟待改良的層面。所以高速公路立交出入口變速車道長度的探討對于今后我國道路的發(fā)展研究起到非常關(guān)鍵的作用。

參考文獻：

[1]JTGD20-2017.公路路線設(shè)計規(guī)范[S].

[2]JTG/TD21-2014.公路立體交叉設(shè)計細則[S].

[3]JTG/TL11-2014.高速公路改擴建設(shè)計細則[S].

[4]邢小亮.高速公路變速車道長度研究[D].長安大學(xué)，2013.