劉計(jì)順, 陳海軍, 張聚文

(中鐵隧道勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司, 廣東 廣州 511458)

0 引言

隨著我國城市化進(jìn)程的快速推進(jìn),發(fā)展用地節(jié)約化、效率快速化、空間景觀化的交通方式逐漸成為城市建設(shè)者的首選,城市隧道在下穿江河湖海等重要建(構(gòu))筑物時具有獨(dú)特的優(yōu)勢。城市隧道可使隧道進(jìn)出口2點(diǎn)之間的交通與地面形成立交模式,消除慢行交通、極端天氣等不利條件影響,使區(qū)間交通流快捷化,減少道路的占用時間。

在實(shí)現(xiàn)隧道交通快捷化的同時,將交通壓力集中至隧道進(jìn)出口附近的地面道路平交口位置,近道路平交口城市隧道與地面道路的銜接也隨之成為城市道路交通亟須解決的問題,城市隧道出口距離地面道路平交口的合理距離及隧道進(jìn)出口與地面道路的銜接措施直接關(guān)系到整個城市路網(wǎng)的交通通行效率及交通安全。針對城市隧道出口與下游平交口合理距離的研究多集中在對建成隧道出口處的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)歸納,交通優(yōu)化措施的研究多集中在隧道運(yùn)營過程中問題的解決[1-3]。由于城市隧道項(xiàng)目存在差異性,目前的研究成果對項(xiàng)目建設(shè)前相關(guān)技術(shù)參數(shù)的指導(dǎo)不充分,同時城市隧道實(shí)施過程中某些情況下簡單地套用相關(guān)規(guī)范指標(biāo)也是不合理的[4]。因此,項(xiàng)目前期基于項(xiàng)目差異性針對城市隧道出口與地面道路平交口的理想距離進(jìn)行研究十分必要,在指導(dǎo)規(guī)劃、設(shè)計(jì)的同時也有利于辯證地理解規(guī)范要求,盡量將問題解決在建成前,以便更好地發(fā)揮城市隧道的快捷作用。

本文依托衢州荷一路過江隧道工程,從交通安全角度出發(fā),采用運(yùn)行速度并結(jié)合駕駛員角度分別建立隧道出口距地面道路平交口安全距離計(jì)算模型,采用信號交叉車輛排隊(duì)長度SIANAL94模型建立隧道出口距地面道路平交口銜接理想距離計(jì)算模型,通過以上2種隧道出口距地面道路平交口距離的計(jì)算,在項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段對技術(shù)參數(shù)、交通優(yōu)化措施提供指導(dǎo),使隧道出口與地面道路平交口銜接距離與隧道埋深、最大縱坡等限制因素達(dá)到平衡,以期為城市隧道出口銜接的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、管理提供參考。

1 工程概況

荷一路過江隧道工程位于衢州市中心城常山港和江山港匯流處,距上游現(xiàn)狀雙港大橋約1.1 km、下游現(xiàn)狀衢江大橋約0.7 km。本隧道是連接衢州中心區(qū)組團(tuán)與西區(qū)組團(tuán)的城市次干路,設(shè)計(jì)速度50 km/h,主線為雙向4車道。工程西接雙嶺南路,由西北方向至東南方向下穿常山港支汊、嚴(yán)家淤島、衢江后,東接荷一路,線路全長2.163 km,隧道進(jìn)出口接線道路與九華中大道、新元路2條城市主干路平交。隧道采用礦山法、圍堰明挖、明挖法多工法施工,隧道段總長1 869.1 m。其中,礦山法段長383.8 m,明挖暗埋段長1 095.3 m,圍堰明挖段長111.5 m,敞口段長278.5 m。隧道各洞口設(shè)置長約30 m、局部為鏤空遮陽棚建筑,以達(dá)到光線過渡消除“黑洞效應(yīng)”的目的。本隧道進(jìn)出口處各方向特征年交通量預(yù)測見表1。隧道出口處平交口各方向交通流均比較均衡,隧道出口與地面道路銜接設(shè)計(jì)應(yīng)考慮車道均衡布設(shè),交叉口轉(zhuǎn)向交通量分配如圖1所示。

表1 特征年交通量預(yù)測結(jié)果

圖1 特征年項(xiàng)目區(qū)域交叉口轉(zhuǎn)向交通量分配圖(單位: pcu/d)

受本隧道建設(shè)條件影響,經(jīng)綜合比選,采用明挖、常山港支汊圍堰明挖、過江段礦山暗挖法施工,而兩岸接線道路平交口距離堤岸僅400～500 m,接線條件受隧道過江段埋深、最大縱坡等因素影響較大。因此,如何平衡隧道最小埋深與隧道出口至地面道路平交口距離,提高隧道出口與地面道路交通銜接效率成為本隧道設(shè)計(jì)的主要難點(diǎn)之一。

2 隧道出口距地面道路平交口距離

2.1 隧道出口安全距離

將駕駛員由隧道駛出、發(fā)現(xiàn)平交口交通狀況采取緊急制動措施在平交口前停車的這段距離定義為隧道出口距地面道路平交口安全距離S安。從駕駛員角度考慮,S安主要由隧道光線明適應(yīng)距離和停車距離組成。車輛行駛具有較強(qiáng)的跟馳性、連續(xù)性[5]。若前車采取制動措施,后車也會同時采取制動措施,因此為簡化計(jì)算模型,S安暫不考慮平交口前車輛排隊(duì)長度。

2.1.1 隧道光線明適應(yīng)距離

將駕駛員由隧道封閉段暗環(huán)境至隧道外明環(huán)境的適應(yīng)距離定義為隧道光線明適應(yīng)距離S適。影響隧道光線明適應(yīng)距離的主要因素有駕駛員出洞行駛速度及大腦視覺適應(yīng)時長。

2.1.1.1 計(jì)算車速取值

我國道路工程采用的設(shè)計(jì)速度又稱為計(jì)算行車速度,是指當(dāng)氣候條件良好、交通密度小、汽車運(yùn)行只受道路本身?xiàng)l件等影響時,具有中等駕駛技術(shù)的駕駛員保持安全順適行駛的最大行駛速度,相關(guān)規(guī)范以其作為基礎(chǔ)參數(shù),也作為設(shè)計(jì)行業(yè)的最低設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值。在道路實(shí)際運(yùn)營過程中,不同車輛駕駛員由于獲取外界信息存在差異、車輛狀況不同等原因造成實(shí)際行駛速度的差異,通常情況下選取測定速度累計(jì)分布曲線第85百分位對應(yīng)速度值作為運(yùn)行速度[6-8]。國外研究表明,當(dāng)計(jì)算行車速度在80 km/h以下時,運(yùn)行速度一般比設(shè)計(jì)速度高10 km/h,國內(nèi)研究觀測結(jié)果也基本證實(shí)了這一點(diǎn)[9],因此,本文擬選取運(yùn)行速度v85作為計(jì)算車速。為驗(yàn)證項(xiàng)目所在地駕駛習(xí)慣是否滿足相關(guān)研究結(jié)論的運(yùn)行速度要求,以及本項(xiàng)目選取運(yùn)行速度v85作為計(jì)算車速的合理性、有效性及一致性,選擇項(xiàng)目所在地水亭門隧道進(jìn)行隧道出口處行駛速度進(jìn)行實(shí)際觀測分析,共采集有效數(shù)據(jù)1 428 個,以差值5 km/h為速度區(qū)間分別繪制車速頻率分布及車速累計(jì)頻率分布圖,如圖2和圖3所示。

圖2 車速頻率分布圖

圖3 車速累計(jì)頻率分布圖

由觀測結(jié)果可以看出,隧道出口運(yùn)行速度大多比設(shè)計(jì)速度(40 km/h)稍高,其中第85百分位對應(yīng)運(yùn)行速度v85=48.6 km/h,基本與國外研究成果相符。

因此,設(shè)計(jì)過程中計(jì)算車速取值選取第85百分位對應(yīng)運(yùn)行速度與實(shí)際更接近、更安全,本項(xiàng)目選取運(yùn)行車速60 km/h(設(shè)計(jì)車速50 km/h)作為線形參數(shù)控制指標(biāo)的計(jì)算車速。

2.1.1.2 隧道光線明適應(yīng)時長

駕駛員在駕駛過程中80%左右的信息通過視覺系統(tǒng)獲取[1],而視覺系統(tǒng)輸入窗口主要是瞳孔,通過隧道進(jìn)出口時的明暗光線變化會讓駕駛員瞳孔面積發(fā)生改變,產(chǎn)生視覺震蕩現(xiàn)象,這種現(xiàn)象普遍存在且影響駕駛安全[2]。視覺震蕩是指: 通過隧道進(jìn)出口時,由于劇烈的光線變化,導(dǎo)致駕駛員瞳孔面積急劇變化而超出視覺適應(yīng)能力,瞳孔難以準(zhǔn)確聚焦使視網(wǎng)膜無法清晰成像,產(chǎn)生瞬間盲期的現(xiàn)象[2]。在此,本文以換算視覺震蕩時長為基礎(chǔ),同時參考國內(nèi)相關(guān)現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行修正,計(jì)取隧道出口光線明適應(yīng)時長。

為評估駕駛員行駛過程中因明暗光線變化產(chǎn)生視覺震蕩的承受能力,以視覺舒適度作為評價指標(biāo),具體如表2所示。

表2 隧道進(jìn)出口視覺舒適度評價指標(biāo)[2]

駕駛員進(jìn)出隧道洞口時,當(dāng)換算視覺震蕩持續(xù)時長大于1 s,會感覺很不舒適,產(chǎn)生較大的視覺震蕩現(xiàn)象,這對駕駛員信息感知能力造成較大影響,嚴(yán)重影響交通安全。根據(jù)實(shí)測研究表明[2],白天駕駛員進(jìn)出隧道換算視覺震蕩持續(xù)時長普遍較長,隧道進(jìn)口換算視覺震蕩持續(xù)時長基本小于等于1.5 s,隧道出口換算視覺震蕩持續(xù)時長基本小于等于1.2 s。視覺震蕩時長是從駕駛員安全角度滿足光線過渡的最小時長,實(shí)際駕駛過程中還會伴隨心理及其他生理的調(diào)整。國內(nèi)多位學(xué)者通過對高速公路隧道現(xiàn)場的實(shí)測數(shù)據(jù)研究表明,駕駛員隧道出口的光線明適應(yīng)時長都小于2.0 s[10-11]。

因此,以換算視覺震蕩時長為基礎(chǔ),對實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行修正后,本文取駕駛員視覺適應(yīng)時長為2.0 s。

2.1.1.3 隧道光線明適應(yīng)距離計(jì)算

根據(jù)以上分析,隧道光線明適應(yīng)距離S適主要由運(yùn)行速度與光線明適應(yīng)時長計(jì)算得到。即

S適=v85×tc。

(1)

式中:v85為運(yùn)行速度;tc為隧道光線明適應(yīng)時長,根據(jù)2.1.1.2節(jié)論述,取2.0 s。

2.1.2 停車視距

停車視距是指同一車道上車輛行駛時遇到前方障礙物而采取制動停車所需的最短行車距離。其影響因素主要有反應(yīng)時長、制動時長及行駛速度。

停車視距的計(jì)算同樣選用運(yùn)行速度v85作為計(jì)算速度,停車視距由反應(yīng)距離、制動距離及安全距離計(jì)算得到[12],即

Ss=Sr+Sb+Sa。

(2)

式中:Ss為停車視距,m;Sr為反應(yīng)距離,m;Sb為制動距離,m;Sa為安全距離,m。

(3)

式中:t為反應(yīng)時長,取1.2 s;βs為安全因數(shù),取1.2;μs為路面摩擦因數(shù),取0.4;i為道路縱坡,上坡為“+”,下坡為“-”,平交口附近最大縱坡一般不大于2.5%[12]。

2.1.3 隧道出口安全距離計(jì)算

根據(jù)以上分析,隧道出口安全距離

S安=S適+Ss。

(4)

由式(1)—(4)計(jì)算得到不同運(yùn)行速度下隧道出口安全距離S安如表3所示。由表可知,由隧道洞門位置運(yùn)行速度計(jì)算所得的隧道出口安全距離基本為停車視距的1.5倍。

由隧道光線適應(yīng)距離和停車視距計(jì)算所得的隧道出口安全距離適用于無敞口段構(gòu)造的城市隧道。對于有敞口段構(gòu)造的城市下穿隧道,一般都會設(shè)置擋光棚等洞門建構(gòu)筑物,隧道光線適應(yīng)過程會在洞門附近完成,隧道安全距離從接地點(diǎn)位置開始算起。因此,安全前提下,極限條件下的隧道出口與地面道路平交口距離應(yīng)分為2種: 1)對于無敞口段構(gòu)造的城市隧道,出口與平交口距離不應(yīng)小于1.5倍停車視距; 2)對于有敞口段構(gòu)造的城市隧道,可放寬至1倍停車視距。

表3 隧道出口安全距離S安計(jì)算表

2.2 隧道出口距地面道路平交口理想距離

隧道出口安全距離是保證交通安全的最低要求,而實(shí)際駕駛過程中會伴隨著識別駕駛方向、轉(zhuǎn)換車道、減速排隊(duì)等多個過程。因此,將駕駛員由隧道駛出、在平交口前根據(jù)交通組織狀況較為從容地完成光線明適應(yīng)、識別駕駛方向、轉(zhuǎn)換車道、減速排隊(duì)等過程的行駛距離定義為隧道出口距離地面道路平交口理想距離S理。

2.2.1 行駛方向反應(yīng)距離

駕駛員駛出洞口后發(fā)現(xiàn)標(biāo)志牌并識別完成,即將作出變道反應(yīng)的行駛距離定義為行駛方向反應(yīng)距離Sf。對于有敞口段構(gòu)造的城市下穿隧道,理想的狀態(tài)是: 駕駛員駛出洞口完成光線明適應(yīng)后,行駛方向標(biāo)志牌即刻出現(xiàn)在駕駛員視線范圍內(nèi),并在駛達(dá)接地點(diǎn)前完成識別,為變道做好準(zhǔn)備。交叉口指路標(biāo)志牌與隧道接地點(diǎn)理想距離計(jì)算模型如圖4所示。為保證駕駛員駛出洞口完成光線明適應(yīng)過程后即刻發(fā)現(xiàn)標(biāo)志牌,交叉口指路標(biāo)志牌與隧道接地點(diǎn)理想距離L計(jì)算過程如式(5)—(12)所示。

H3=H1/cosi。

(5)

式中:H3為駕駛員視線在接地點(diǎn)距地面高度,m;H1為駕駛員視線高度,m,取1.2 m[13]; 設(shè)計(jì)速度為50 km/h情況下城市地下道路最大縱坡i為6%,本計(jì)算取6%。

(6)

Sf=L1+L2。

(7)

式(6)—(7)中:L1為駕駛員距離隧道路面的水平距離,m;L2為駕駛員水平方向與隧道路基交點(diǎn)距離接地點(diǎn)水平距離,m。

L1=H1/sini。

(8)

圖4 交叉口指路標(biāo)志牌與隧道接地點(diǎn)理想距離計(jì)算模型

Fig. 4 Calculation model of ideal distance between signboard at road intersection and tunnel-ground connection point

駕駛員水平方向與隧道路基交點(diǎn)距離接地點(diǎn)垂直距離

Sfsini-H1。

(9)

(10)

(11)

式(10)—(11)中α1為隧道敞口段縱坡方向與駕駛員視角范圍下邊緣線夾角,(°)。

L=Hb/tanα2=Hb/tan(i-α1)。

(12)

式中:Hb為交叉口指路標(biāo)志牌距路面凈高,m;α2為駕駛員視角范圍下邊緣線與接線道路夾角,(°)。

為簡化計(jì)算,將計(jì)算模型作以下假設(shè):

1) 不考慮接線道路與水平方向夾角,本項(xiàng)目接線道路縱坡為-0.3%情況下水平夾角僅為0.17°;

2) 不考慮接地點(diǎn)縱坡豎曲線;

3) 洞門位置結(jié)構(gòu)埋深按照1 m考慮,根據(jù)本項(xiàng)目隧道設(shè)計(jì)情況隧道限界高度取4.5 m,限界距結(jié)構(gòu)頂部凈高取0.8 m,結(jié)構(gòu)厚度取0.8 m,按此情況下隧道洞門距接地點(diǎn)水平距離為118.3 m;

4)設(shè)計(jì)速度為50 km/h的情況下城市地下道路最大縱坡為6%,本計(jì)算按最不利工況取縱坡6%;

5)標(biāo)志牌凈高按照5 m考慮[14]。

根據(jù)上節(jié)內(nèi)容,駕駛員駛出洞門后光線明適應(yīng)距離

S適=v85×tc。

(13)

式中tc根據(jù)2.1.1節(jié)論述,取2.0 s。

結(jié)合簡化情況,由式(7)—(12)可得在不同運(yùn)行速度下交叉口指路標(biāo)志牌與隧道接地點(diǎn)理想距離,計(jì)算結(jié)果如表4所示。

表4 交叉口指路標(biāo)志牌與隧道接地點(diǎn)理想距離計(jì)算表

Table 4 Calculation results of ideal distance between intersection signboard and the tunnel-ground connection point

設(shè)計(jì)速度v/(km/h)運(yùn)行速度v85/(km/h)隧道光線明適應(yīng)時長tc/s行駛方向反應(yīng)距離Sf/m2.5 s×v85H2/mL/m3040296.0827.784.55105.274050290.5234.724.22107.005060284.9741.673.89109.026070279.4148.613.56111.427080273.8655.563.22114.32

根據(jù)表4計(jì)算結(jié)果,可得出如下結(jié)論:

1)根據(jù)相關(guān)研究[4,15],一般情況下駕駛員完成標(biāo)志牌識別過程的時長約為2.5 s;對于有敞口段的城市隧道,理想狀態(tài)下駕駛員駛出洞口完成光線明適應(yīng)后,Sf應(yīng)大于標(biāo)志牌識別距離2.5 s ×v85,即駕駛員應(yīng)在行駛至隧道接地點(diǎn)前完成識別行駛方向,為進(jìn)入平交口選擇合適的行車道做準(zhǔn)備。

2)隧道出口車道數(shù)量增多是在接地點(diǎn)以后,從交通組織效率考慮,交叉口指示方向標(biāo)志牌距離隧道接地點(diǎn)應(yīng)小于等于L,可使駕駛員提早發(fā)現(xiàn)和準(zhǔn)備。

2.2.2 車道轉(zhuǎn)換距離

選擇“圓形運(yùn)行軌跡換道模型”[15]作為本文計(jì)算模型(見圖5),將車輛換掉行駛軌跡簡化為連續(xù)反向圓曲線軌跡。將車輛完成車道轉(zhuǎn)變的完整過程中的行駛距離定義為車道轉(zhuǎn)換距離Sy,計(jì)算過程如式(14)—(17)所示。

(14)

式中:R為曲線行車軌跡半徑,m;μ為橫向力系數(shù),取0.15[12];ih為橫斷面橫坡,取±2%[12]。

圖5 圓形運(yùn)行軌跡換道模型

(15)

式中: 圓弧切線長度X為行車軌跡偏移量,m;α為圓弧對應(yīng)角度。

圓弧加線長度

(16)

車道轉(zhuǎn)換距離

式中:R1、R2分別為行駛軌跡簡化的第1個和第2個圓曲線半徑,m;α1、α2分別為行駛軌跡簡化的第1個和第2個圓弧對應(yīng)角度;T1、T2分別為行駛軌跡簡化的第1個和第2個圓弧切線長度,m。

由式(14)、(15)、(17)可得不同運(yùn)行速度下車道轉(zhuǎn)換距離,如表5所示。

表5 車道轉(zhuǎn)換距離計(jì)算表

2.2.3 車輛排隊(duì)長度

目前常用的平交口車道車輛排隊(duì)長度計(jì)算模型有SYNCHRO3、SIANAL94等,根據(jù)研究表明SIANAL94計(jì)算模型與實(shí)測數(shù)據(jù)匹配性最高[16],因此本文選用SIANAL94計(jì)算模型計(jì)算單左轉(zhuǎn)車道情況下的車輛排隊(duì)長度。計(jì)算過程如式(18)—(21)所示。

(18)

qn=υ/3 600。

(19)

式(18)—(19)中:n為第n個信號燈周期;Qn為排隊(duì)車輛數(shù);qn為車輛到達(dá)率;tn為第n個信號燈周期內(nèi)紅燈時長,參考隧道周邊路況,暫取120 s;υ為設(shè)計(jì)小時交通流量,pcu/h;F為平交口服務(wù)水平。

υ=A×K。

(20)

式中:A為預(yù)測年度年平均單向日交通量,ved/d,本項(xiàng)目最大左轉(zhuǎn)日交通量為883 ved/d;K為設(shè)計(jì)小時交通流量系數(shù),為選定時位的小時交通量與年平均日交通量比值,取16%[17]。

左轉(zhuǎn)車道車輛排隊(duì)長度

Ls=QnLi。

(21)

式中Li為單位車輛排隊(duì)占用長度,m,由于本隧道禁止通行貨車,服務(wù)對象主要為小汽車,因此小車長度取1.5倍7.6 m[18]。

由于飽和周期車輛排隊(duì)長度涉及參數(shù)較多,而且本項(xiàng)目為新建項(xiàng)目,尚不清楚平交口服務(wù)水平情況。根據(jù)調(diào)研隧道出入口周邊過江隧道平交口服務(wù)水平情況,排隊(duì)車輛基本可在1個紅綠燈周期駛出,因此現(xiàn)階段暫不考慮過飽和周期車輛排隊(duì)情況。結(jié)合式(18)—(21),非飽和周期情況下單左轉(zhuǎn)車道排隊(duì)車輛數(shù)為9.4,按10輛算,車輛排隊(duì)長度為76 m。

2.3 隧道出口距地面道路平交口距離的確定

根據(jù)以上分析,基于駕駛員角度的運(yùn)行速度,隧道出口距離地面道路平交口的理想距離分為2種情況。

1)針對無敞口段構(gòu)造的城市隧道,隧道出口距離地面道路平交口的理想距離

S理=S適+Sf+Sy+max[Ls,Sb]。

(22)

2)針對有敞口段結(jié)構(gòu)的城市隧道,駕駛員可在敞口段完成光線明適應(yīng)、標(biāo)志識別過程,隧道出口距離地面道路平交口的理想距離是指隧道接地點(diǎn)距離地面道路平交口的理想距離,計(jì)算公式為:

S理=Sy+max[Ls,Sb]。

(23)

本項(xiàng)目作為過江隧道,駕駛員可在敞口段完成光線明適應(yīng)、標(biāo)志識別過程,駕駛員在到達(dá)隧道接地點(diǎn)后僅需完成變道、減速排隊(duì)過程即可。隧道接地點(diǎn)距地面道路平交口的理想距離應(yīng)按照情況2)中的式(23)計(jì)算,根據(jù)交通量預(yù)測情況,計(jì)算在僅有1條左轉(zhuǎn)車道情況下隧道接地點(diǎn)距地面道路平交口的理想距離為156 m,基本上達(dá)到2.5倍停車視距。但是本項(xiàng)目受過江段埋深、最大縱坡等限制,接地點(diǎn)距平交口距離達(dá)到理想距離有困難,需采取其他措施。

3 接線優(yōu)化措施

從設(shè)計(jì)角度可進(jìn)行以下接線優(yōu)化措施:

1)在隧道大于3.5%的縱坡下坡段,在隧道洞口前設(shè)置4道橫向減速標(biāo)線及限速50 km/h的標(biāo)記; 在平面曲線段設(shè)置縱向減速標(biāo)線;在隧道洞內(nèi)增設(shè)電子LED限速標(biāo)志; 在隧道洞口設(shè)置測速設(shè)施完善交警執(zhí)法。通過以上措施對駕駛員進(jìn)行多維度多批次提醒,控制行車速度不超過設(shè)計(jì)速度50 km/h。

2)增加左轉(zhuǎn)車道數(shù)量,減少車輛排隊(duì)長度。根據(jù)道路紅線寬度情況優(yōu)化車道布置,設(shè)置2個左轉(zhuǎn)車道,隧道出口車道形成“2左轉(zhuǎn)+2直行+1右轉(zhuǎn)車道”布局,優(yōu)化后設(shè)置2個左轉(zhuǎn)車道,車輛排隊(duì)長度可由76 m減小至38 m。車道數(shù)優(yōu)化前后示意如圖6所示。

3)合理調(diào)整行車軌跡偏移量,減少車道轉(zhuǎn)換距離。將平交口進(jìn)口車道寬度調(diào)整為3 m,調(diào)整后車輛變化2個車道的軌跡偏移量減小為5.5 m,由式(14)、(15)、(17)可得車道轉(zhuǎn)換距離為53.8 m。行車軌跡偏移量優(yōu)化前及優(yōu)化后示意如圖7所示。

(a) 優(yōu)化前

(b) 優(yōu)化后

(a) 行車軌跡偏移量優(yōu)化前

(b) 行車軌跡偏移量優(yōu)化后

4)合理設(shè)置平交口指引標(biāo)志,交叉口指示方向標(biāo)志牌距離隧道接地點(diǎn)小于等于理想距離,保證駕駛員在隧道敞開段即刻發(fā)現(xiàn)識別標(biāo)志牌,以提前準(zhǔn)備變道。交叉口指示方向標(biāo)志牌布置如圖8所示。

5)利用交通護(hù)欄將隧道出口銜接車道與地面道路輔道隔離,以消除輔道交通對隧道出口交通干擾,并采用燈控方式對各方向交通進(jìn)行組織管理。

通過以上措施,本項(xiàng)目接地點(diǎn)距地面道路平交口理想距離可優(yōu)化至92 m,即駕駛員在平交口前根據(jù)交通組織狀況可較為從容地完成光線明適應(yīng)、識別駕駛方向、轉(zhuǎn)換車道、減速排隊(duì)等過程。本項(xiàng)目取100 m作為隧道接地點(diǎn)距地面道路平交口的最小設(shè)計(jì)指標(biāo)。

4 結(jié)論與討論

本文基于駕駛員角度從運(yùn)行速度出發(fā)討論了隧道出口距地面道路平交口的安全距離和隧道出口距地面道路平交口的理想距離,可得出如下結(jié)論:

1)《城市地下道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的地下道路接地點(diǎn)與下游地面道路平交口的距離基本與隧道出口距地面道路平交口的安全距離一致,規(guī)范規(guī)定值僅為滿足交通安全情況下的最小要求。但對于無敞口段構(gòu)造的城市隧道,隧道出口距地面道路平交口距離是以洞門位置算起,駕駛員出隧道后需完成光線明適應(yīng)、情況識別、停車等過程,困難情況下隧道出口距燈控平交口距離不能按照規(guī)范最小值1倍停車視距,不應(yīng)小于1.5倍停車視距。

2)條件允許時,應(yīng)以隧道出口距地面道路平交口的理想距離作為設(shè)計(jì)控制指標(biāo),且應(yīng)考慮項(xiàng)目各向交通流量情況,滿足各行駛方向的車輛排隊(duì)長度需求。

3)以大于設(shè)計(jì)速度的運(yùn)行速度作為控制指標(biāo)對交通安全更為有利,項(xiàng)目設(shè)計(jì)時應(yīng)盡量采用。

雖然受限于新建項(xiàng)目,尚不清楚平交口服務(wù)水平情況,且考慮飽和周期狀態(tài)下滯留車輛因素較為困難,但多數(shù)情況下排隊(duì)車輛基本可在一個紅綠燈周期駛出。本文基于駕駛員角度從運(yùn)行速度出發(fā)建立的隧道出口距地面道路平交口安全距離和隧道出口距地面道路平交口理想距離計(jì)算模型可幫助廣大規(guī)劃、設(shè)計(jì)人員更好地理解相關(guān)規(guī)范規(guī)定,指導(dǎo)項(xiàng)目設(shè)計(jì)合理基于項(xiàng)目實(shí)際情況選取技術(shù)參數(shù),盡量在建設(shè)前期解決問題,避免在城市隧道建成后造成擁堵,更好實(shí)現(xiàn)城市隧道的交通快捷化功能。

在本文討論及項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程中,產(chǎn)生了一些思考,例如隧道出口車道數(shù)量的增加勢必會增加平交口人行道橫通道的通行時長,紅燈時間延長會影響平交口車輛通行效率。在愈加凸顯“以人為本”交通設(shè)計(jì)理念的今天,將人行過街需求和平交口車行需求相結(jié)合以求達(dá)到交通組織高效率的研究基本缺失,將平交口過街人行數(shù)量預(yù)測與車流交通預(yù)測統(tǒng)籌考慮,并建立平交口交通評價模型來指導(dǎo)設(shè)計(jì),這是廣大工程科技人員亟須努力的方向。