摘 要：該次研究的雙喇叭樞紐立交是無(wú)收費(fèi)站形式，匝道交通均為連續(xù)流，由于立交連接線前后銜接均為喇叭匝道線型，中段一般采用高指標(biāo)線型，致使前-中、中-后段銜接處的技術(shù)指標(biāo)變化較大，對(duì)司機(jī)預(yù)判路況產(chǎn)生較大影響，在指標(biāo)轉(zhuǎn)換點(diǎn)易導(dǎo)致車輛磨蹭護(hù)欄、失控等事故發(fā)生。目前立交連接線的幾何設(shè)計(jì)指標(biāo)一般參考規(guī)范相關(guān)條例進(jìn)行取值，但實(shí)際運(yùn)行速度上下浮動(dòng)較大，按規(guī)范固定的設(shè)計(jì)速度取值會(huì)與實(shí)際運(yùn)行速度的實(shí)際需求存在較大偏差。為此，該文以雙喇叭樞紐立交連接線運(yùn)行速度變化為基點(diǎn)，根據(jù)事故位置分析、運(yùn)行速度預(yù)測(cè)等情況進(jìn)行分析，以適應(yīng)實(shí)際運(yùn)行需求、適度指標(biāo)的設(shè)計(jì)思路，梳理雙喇叭樞紐立交連接線設(shè)計(jì)指標(biāo)的合理取值區(qū)間，提升立交連接線運(yùn)行安全性，有效預(yù)防立交交通事故。

關(guān)鍵詞：雙喇叭樞紐立交；連接線；運(yùn)行速度；設(shè)計(jì)指標(biāo)；無(wú)收費(fèi)站形式

中圖分類號(hào)：U492.8 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2024）29-0134-04

Abstract： The double-horn hub interchange in this study is in the form of no toll station， and the ramp traffic is continuous. Because the connection lines of the interchange are all horn ramp lines， and the high index line type is generally adopted in the middle section， the technical index at the junction of the front-middle， middle-rear section changes greatly， which has a great impact on the driver's prediction of road conditions， and it is easy to lead to accidents such as vehicle tardiness and out of control at the index transition point. At present， the geometric design index of the interchange connection line generally refers to the relevant regulations of the code， but the actual running speed fluctuates greatly， and the value of the design speed fixed according to the specification will deviate greatly from the actual demand of the actual running speed. For this reason， this paper takes the change of the operation speed of the interchange connection line of the double-horn hub as the basic point， and carries on the analysis according to the accident location analysis and operation speed prediction， in order to meet the actual operation demand and the design idea of moderate index; besides， the paper sorts out the reasonable value range of the design index of the interchange connection line of the double-horn hub， so as to improve the operation safety of the interchange connection line and effectively prevent the traffic accidents of the interchange.

Keywords： double-horn hub interchange; connecting line; running speed; design index; non-toll station form

雙喇叭樞紐立交連接線路段的車輛運(yùn)行特性及組成十分復(fù)雜，其路段在立交事故中持續(xù)占有較高的比重。連接線的合理設(shè)計(jì)與運(yùn)營(yíng)管理是保障雙喇叭樞紐立交正常運(yùn)行的關(guān)鍵。國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界早年已針對(duì)樞紐立交形成了系統(tǒng)研究，但針對(duì)連接線的安全運(yùn)行研究較少且不系統(tǒng)，現(xiàn)有規(guī)范亦未明確在實(shí)際運(yùn)行速度遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)速度情況下的技術(shù)指標(biāo)取值原則。

因此，本文以某雙喇叭樞紐立交為研究背景，基于運(yùn)行速度變化的分析結(jié)論，對(duì)已有的研究成果采用歸納、總結(jié)等方式，圍繞立交連接線技術(shù)指標(biāo)取值、實(shí)際運(yùn)行速度等方面，提煉出設(shè)計(jì)指標(biāo)的合理取值區(qū)間，適度預(yù)防以有效降低立交交通事故率。

1 概況

本次研究的雙喇叭樞紐立交，為A型喇叭+B型喇叭組合，其中A型喇叭布設(shè)于高處，B型喇叭布設(shè)于低處，通過(guò)A匝道作為雙喇叭連接線進(jìn)行連接。

連接線由A、B、C、H、J匝道組成，分為上行方向（由B型喇叭至A型喇叭的行車方向，由A、B、C匝道組成）、下行方向（由A型喇叭至B型喇叭的行車方向，由A、H、J匝道組成）2個(gè)方向，匝道設(shè)計(jì)車速均為40 km/h。具體指標(biāo)見表1。

1.1 運(yùn)營(yíng)交通情況

自樞紐立交開通使用后，因車輛超速、駕駛不當(dāng)?shù)仍?，?dǎo)致交通事故總次數(shù)共為17次，其中剮蹭護(hù)欄15次、貨車側(cè)翻2次，事故點(diǎn)主要發(fā)生在下行方向（A型喇叭開往B型喇叭方向）的A、H和J匝道，具體位置如圖1所示。

結(jié)合事故原因進(jìn)行剖析：①上行方向沒有發(fā)生事故，100%事故均發(fā)生在下行方向；②在H、J匝道護(hù)欄剮蹭次數(shù)達(dá)11次，多因車速過(guò)快、操作不當(dāng)導(dǎo)致；③在A匝道護(hù)欄剮蹭次數(shù)達(dá)4次，占比23.53%，多因車速過(guò)快、影響正常識(shí)別AE匝道分流鼻端、操作不當(dāng)導(dǎo)致；④在H匝道發(fā)生貨車側(cè)翻2次，事故均位于彎道處。具體數(shù)據(jù)詳見表2。

1.2 連接線技術(shù)指標(biāo)分析

根據(jù)上述事故調(diào)查情況，事故發(fā)生位置主要集中在雙喇叭樞紐立交A與E匝道分流鼻端處、H匝道（下行方向）、J匝道（下行方向）這三處。

經(jīng)核查，匝道指標(biāo)均符合現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)40 km/h的指標(biāo)要求，具體指標(biāo)如下所述。

A與E匝道分流鼻端處，A匝道平面采用直線線型，E匝道平面采用直線漸變至R=95 m圓曲線的緩和曲線；A匝道縱坡為-1.35%下坡；橫坡采用2%；A—G、A—E匝道交織段為325 m，分流漸變段51.17 m，滿足規(guī)范在40 km/h速度下的最小距離50 m要求。

H匝道平面采用R=80 m和R=170 m的S型線型；縱坡為-2.5%下坡；橫坡按對(duì)應(yīng)規(guī)范取值，分別采用5%、3%橫坡，最大合成坡度是5.6%，超高漸變率是1/222。

J匝道平面采用R=160 m和R=104.5 m的S型線型；縱斷面為+1.75%上坡和-2.12%下坡的縱坡組合；橫坡按對(duì)應(yīng)規(guī)范取值，分別采用4%、5%橫坡，最大合成坡度是4.53%，超高漸變率是1/222。

1.3 相關(guān)啟示

啟示一：分流鼻端處事故往往是在分流鼻端識(shí)別條件較差的情況下發(fā)生，部分車輛因未及時(shí)識(shí)別分流鼻端而采用緊急制動(dòng)、倒車、跨多個(gè)車道等一系列錯(cuò)誤行為，從而導(dǎo)致?lián)p毀護(hù)欄、追尾事故發(fā)生。

啟示二：路線平縱指標(biāo)所引導(dǎo)的駕駛方式與車輛的駕駛期望不相符是引發(fā)事故的重要原因，因此應(yīng)重點(diǎn)聚焦于在不同平縱橫指標(biāo)組合下的安全運(yùn)行速度研究。

啟示三：根據(jù)上表事故統(tǒng)計(jì)，事故在雨天呈高發(fā)狀態(tài)，護(hù)欄剮蹭事故車型主要為轎車，而側(cè)翻事故的事故車型均為貨車，兩起側(cè)翻事故均發(fā)生于R=100 m轉(zhuǎn)換至R=80 m的緩和曲線路段。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，車輛在經(jīng)過(guò)減速進(jìn)入J匝道后，后因連接線路段均為下坡（連續(xù)下坡平均坡度為2.165%、長(zhǎng)度為1 176 m），車輛在連接線路段可達(dá)60 km/h以上（設(shè)計(jì)速度為40 km/h），車速過(guò)快、降速距離不足是事故主要原因。因此，應(yīng)該采取合理措施引導(dǎo)車輛主動(dòng)降速，以保證汽車在進(jìn)入小半徑圓曲線前的速度已降至設(shè)計(jì)速度范圍內(nèi)。

2 連接線技術(shù)指標(biāo)研究

根據(jù)以上啟示，可知連接線技術(shù)指標(biāo)取值高低，對(duì)引導(dǎo)駕駛行為、駕駛預(yù)期及道路識(shí)別等方面起關(guān)鍵作用。由于 2次側(cè)翻的嚴(yán)重事故均位于雙喇叭樞紐立交H匝道指標(biāo)轉(zhuǎn)換處，且車型均為貨車，考慮到城市立交貨車比例較低、車流量大且速度較低，而公路貨車比例大、交通連續(xù)流、車速較快，本文的連接線技術(shù)指標(biāo)研究將以連續(xù)流交通要求更高的公路作為研究背景，參考JTG B01—2014《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》[1]、JTG D20—2017《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》[2]、JTG/T D21—2014《公路立體交叉設(shè)計(jì)細(xì)則》[3]規(guī)范進(jìn)行分析。

2.1 平縱面指標(biāo)研究

研究參考車型為JTG B01—2014《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》[1]中確定的貨車標(biāo)準(zhǔn)車型的外廓尺寸車體結(jié)構(gòu)等參數(shù)（如輪距參數(shù)、鉸接位置及前懸長(zhǎng)度等）。

條件假設(shè)：設(shè)置道路超高為 3%，路面附著系數(shù)為 0.8（正常路況），分別設(shè)置立交匝道圓曲線半徑為 50、70、90、110、130、150、170、190和210 m，上匝道設(shè)置坡度分別為1%、2%、3%、4%、5%、6%，下匝道設(shè)置坡度分別為-1%、-2%、-3%、-4%、-5%、-6%。

根據(jù)貨車安全速度的相關(guān)研究[4]，分析不同平縱組合上匝道安全車速表格（表3）可知，大型貨車在上匝道的安全車速隨著圓曲線半徑、坡度的增加而增加，其中坡度對(duì)安全車速的影響較小，例如在半徑為150 m的上匝道上，坡度從1%變化至6%，大型貨車的安全車速也僅從74 km/h增長(zhǎng)至 75 km/h，變化幅度較小。立交匝道圓曲線半徑對(duì)上匝道的安全車速影響較大，例如在坡度為3%的上匝道上，圓曲線半徑從50 m增至210 m，大型貨車在上匝道的安全車速?gòu)?4 km/h增長(zhǎng)至85 km/h，增長(zhǎng)幅度較大。

分析不同平縱組合下匝道安全車速表格（表4）可知，大型貨車在下匝道的安全車速隨著圓曲線半徑、坡度的增加而增加，其中坡度對(duì)安全車速的影響較大，例如在半徑為150 m的上匝道上，坡度從1%變化至6%，大型貨車的安全車速?gòu)?4 km/h降低至17 km/h，變化幅度較大。立交匝道圓曲線半徑對(duì)下匝道的安全車速影響較大，例如在坡度為3%的下匝道上，圓曲線半徑從50 m增至210 m，大型貨車在上匝道的安全車速?gòu)?0 km/h增長(zhǎng)至82 km/h，增長(zhǎng)幅度較大。

由此可見，在正常路況情況下，上行方向（上匝道）整體安全性高，主要影響因素為圓曲線半徑；下行方向（下匝道）受縱坡、圓曲線半徑影響大，特別是在縱坡-3%～-4%區(qū)間內(nèi)，安全速度嚴(yán)重下降；研究結(jié)論高度吻合實(shí)際事故情況。本文連接線下行方向的技術(shù)指標(biāo)，平面線型最小圓曲線為R=80 m，最大縱坡為-2.5%、平均縱坡為-2.165%。根據(jù)線性等差法計(jì)算，連接線現(xiàn)技術(shù)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的安全車速為49 km/h，但實(shí)際上車輛運(yùn)行速度達(dá)到60 km/h以上，因此11 km/h以上的速度差是事故發(fā)生的主要原因。

平面指標(biāo)小結(jié)：雙喇叭樞紐立交的連接線在采用直線/大曲率半徑圓曲線連接小曲率圓曲線時(shí)，由于曲率半徑差異化大，其運(yùn)行速度差過(guò)大，超出原設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)的保障范圍，并受限于側(cè)風(fēng)、路面附著力降低等不利因素，實(shí)際安全運(yùn)行速度將會(huì)進(jìn)一步降低。若有條件改善，應(yīng)在設(shè)計(jì)階段考慮適當(dāng)加大平面指標(biāo)以及早消除安全隱患。以本文連接線為例，以入彎前60 km/h運(yùn)行速度進(jìn)行考慮，加大與R=80 m銜接的圓曲線半徑（由R=100 m調(diào)整至R=120 m），同時(shí)緩和曲線長(zhǎng)度宜按60 km/h設(shè)計(jì)速度的6 s行程（3 s識(shí)別+3 s減速）共100 m進(jìn)行充分的速度過(guò)渡。若無(wú)條件加大平面指標(biāo)，應(yīng)以交通工程措施為主，限制車輛行駛速度至安全速度。

縱斷面指標(biāo)小結(jié)：在交通連續(xù)流的樞紐立交內(nèi)，考慮到立交需均衡用地、建設(shè)條件及經(jīng)濟(jì)性等多方面，宜采用-3%的坡度進(jìn)行下行方向縱斷面設(shè)計(jì)；在平面指標(biāo)較好（最小半徑大于120 m）的情況下，可適當(dāng)使用-4%坡度；不建議設(shè)置-4%～-6%范圍的坡度，如條件受限、必須設(shè)置，建議應(yīng)布設(shè)相應(yīng)強(qiáng)力的交通工程措施進(jìn)行提醒、減速、控速，以確保行車安全性。

2.2 超高指標(biāo)研究

條件假設(shè)：設(shè)置道路半徑為120 m，路面附著系數(shù)為 0.8（正常路況），縱坡為3%，分別設(shè)置立交不同超高值：0%、0.5%……5%、5.5%、6%。

根據(jù)貨車安全速度的相關(guān)研究[4]，分析表格（表5、表6）可知，上、下匝道安全車速隨著超高的增大而增大，上匝道增速較快，下匝道增速較慢。在上匝道，當(dāng)超高為0時(shí)，安全車速最小為62 km/h；當(dāng)超高為6%時(shí)，安全車速最大為71 km/h。在下匝道；當(dāng)超高為0時(shí)，安全車速最小為51 km/h；當(dāng)超高為6%時(shí)，安全車速最大為63 km/h。因此設(shè)計(jì)超高可以有效地抵消離心力，提高匝道安全性。

超高指標(biāo)小結(jié)：超高值與匝道安全車速存在正比關(guān)系。根據(jù)規(guī)范，在相同設(shè)計(jì)速度下，橫向力系數(shù)和超高橫坡是圓曲線最小半徑的關(guān)鍵參數(shù)。因此應(yīng)結(jié)合適合的橫向力系數(shù)區(qū)間，通過(guò)圓曲線半徑求得合適的超高取值范圍。

3 結(jié)論

目前技術(shù)指標(biāo)值取值區(qū)間相對(duì)固化，難以與地方駕駛習(xí)慣、限制因素等實(shí)際需求形成匹配，且立交連接線前后銜接均為小曲率半徑線型，前后段的技術(shù)指標(biāo)必然產(chǎn)生較大變化，前后段的安全車速閾值差異明顯。因此，基于波動(dòng)變化的立交匝道安全車速研究，從運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性、三維線形一致性、視距、地方駕駛習(xí)慣和駕駛員緊張度等5個(gè)維度進(jìn)行融合性的歸納總結(jié)，制定合理的技術(shù)指標(biāo)取值區(qū)間，對(duì)于有效預(yù)防立交交通事故、降低事故率及嚴(yán)重程度具有重要作用。

在代價(jià)較小的情況下，建議在指標(biāo)變化銜接處選取高值技術(shù)指標(biāo)，以適量交通工程措施作為輔助，可明顯改善減緩速度變化帶來(lái)的急促感，有效提升車輛行駛安全性。在建設(shè)條件限制嚴(yán)重的情況下，應(yīng)結(jié)合惡劣天氣、不利路況等情況，適度加長(zhǎng)識(shí)別、減速的空間，以加強(qiáng)交通工程措施為主要手段，增設(shè)可視信息牌告知車輛安全車速，必要時(shí)應(yīng)提前設(shè)置減速帶，使車輛進(jìn)入低值標(biāo)路段前降速至設(shè)計(jì)速度及以下。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文僅從車輛漸進(jìn)式運(yùn)行速度、安全的角度下，重點(diǎn)研究了連接線匝道設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。隨著社會(huì)科學(xué)與經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，道路路況也將隨之變化，未來(lái)可以結(jié)合前沿科學(xué)應(yīng)用成果、道路運(yùn)行實(shí)際需求，進(jìn)一步選定技術(shù)指標(biāo)的優(yōu)化方向，為立交的人性化設(shè)計(jì)奠定理論基礎(chǔ)，引導(dǎo)立交交通向快捷、效率、安全和綠色等方面目標(biāo)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 中華人民共和國(guó)交通運(yùn)輸部.公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：JTG B01—2014[S].北京：人民交通出版社股份有限公司，2014.

[2] 中華人民共和國(guó)交通運(yùn)輸部.公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范：JTG D20—2017[S].北京：人民交通出版社股份有限公司，2017.

[3] 中華人民共和國(guó)交通運(yùn)輸部.公路立體交叉設(shè)計(jì)細(xì)則：JTG/TD21—2014[S].北京：人民交通出版社股份有限公司，2014.

[4] 仵慶磊.立交匝道路段大型貨車安全車速仿真研究[D].北京：北京交通大學(xué)，2022.