立交定线中变速车道设计探讨

2016-11-16崔治永

城市道桥与防洪 2016年6期

关键词：定线路肩匝道

崔治永

（唐山曹妃甸永泰实业有限公司，河北　唐山　0632000

立交定线中变速车道设计探讨

崔治永

（唐山曹妃甸永泰实业有限公司，河北唐山0632000

匝道出入口是互通式立体交叉的重要组成部分，变速车道定线是立交定线的重点与难点。本文以DICAD软件为例，详细阐述了各种不同情况下的变速车道定线的思路与方法，有关经验可供相关专业人员参考。

变速车道；DICAD软件；立交定线

0　引言

匝道出入口是互通式立体交叉的重要组成部分，是交通的瓶颈与交通事故的多发地段，所以匝道出入口的设计至关重要。在设计过程中，匝道出入口的定线也是立交定线的重点与难点。

1　变速车道定线的原则

立交定线一般采用“轨迹法”，即根据车辆的行驶轨迹的连续性确定匝道与主线或各匝道间的偏移关系，利用各种线型单元组合成标准、线形流畅的立交匝道。具体设计时需要保证变速车道长度、渐变段长度及相应指标满足规范的要求。

2　立交出入口形式

出入口形式分为直接式与平行式两种，直接式出入口有出入路线顺畅，驾驶操作单一而方便的特点，平行式出入口较易识别，两者各有利弊，目前各国对于使用何种形式有各自的偏好和习惯。《公路路线设计规范》［1］中建议变速车道为单车道时，减速车道采用直接式，加速车道采用平行式。变速车道为双车道时，加减速车道均应采用直接式。在实际工程中，我们既可能遇到平行式的变速车道，也可能需要直接式的变速车道。

在定线过程中，由于平行式变速车道与主线的线性一致，确定了匝道与主线的偏移关系就可以确定平行式车道的位置，变速车道的长度和渐变段的长度可以根据自己的要求自由确定，对定线没有影响，而直接式变速车道的长度却受到线型参数的影响，反过来说，对变速车道长度及流入流出角的要求就制约了直接式变速车道的线型参数设计。所以本文主要讨论直接式变速车道的定线问题。

3　直接式变速车道定线时参数的选择

由于加速车道与减速车道定线一样，所以本文以直接式减速车道为例介绍直接式变速车道的设计方法。

（1）匝道类型

《公路路线设计规范》对匝道的横断面有比较详细的规定，根据匝道长度和交通量选择不同的匝道类型。根据匝道定线的需要，可以把匝道主要分成四类：（1）单车道；（2）双车道匝道单车道出入口；（3）主线设置辅助车道的双车道匝道；（4）单向双车道匝道。

（2）定线方法

本文立交定线以DICAD软件为例进行阐述，动态变速车道命令定线见图1［2］。

图1　直接式减速车道

其中：W1为渐变段起点到主线的距离；W2为渐变段终点到主线的距离；W3为主线硬路肩外边距+偏宽，表示主线硬路肩边线距中心线的距离加上圆角偏宽；W4为匝道硬路肩外边距+偏宽，表示匝道硬路肩边线距匝道中心线距离加上圆角偏宽；R为分流点（硬路肩）圆角半径。

采用DICAD定线时，需要确定合理的W1、W2、W3、W4、R值，通过拖动单元位置使变速车道长度、渐变段长度及相应指标满足规范的要求。

在这里，必须要明确渐变段起点、减速车道起点和减速车道终点的含义才能更好地理解W1、W2、W3、W4的具体取值。渐变段起点，即是车辆刚开始偏移主线的位置（在这里假设车辆轨迹线就是车行道的中线），所以渐变段起点处的横断面与主线相同，减速车道起点即是主线刚好偏移一个车道宽度处的位置（见图2），偏移的车道与主线车道间有一个路缘带（见图3），有辅助车道时没有。减速车道终点即在保证足够的硬路肩的情况下匝道与主线分离处的位置。需要注意的是，平行式的变速车道与主线平行处的断面即是“一个车道宽度”的横断面，与主线偏移即W2。

图2　直接式减速车道减速车道起点位置

图3　“一个车道宽度”的横断面

4　直接式变速车道定线

本文以双向6车道高速公路出口匝道为例。

主线横断面为：0.75 m（土路肩）+3 m（硬路肩）+3.75×3 m（行车道）+0.75m（路缘带）+3 m（中央分隔带）+0.75 m（路缘带）+3.75×3 m（行车道）+ 3 m（硬路肩）+0.75 m（土路肩）=34.5 m。

单车道匝道0.75 m（土路肩）+1 m（硬路肩）+3.5 m+2.5 m（硬路肩）+0.75 m（土路肩）=8.5 m。

双车道：0.75 m（土路肩）+1 m（硬路肩）+2× 3.5 m+1 m（硬路肩）+0.75 m（土路肩）=10.50 m。

本文在定线的过程中均使用匝道中心线定线，匝道中心线与行车轨迹线存在一个偏差，对于单车道匝道，匝道中心线为行车轨迹线右偏0.75 m（见图4）。对于双车道匝道，按匝道右侧行车轨迹定线，匝道中心线在右侧车道轨迹线左侧3.5/2 m= 1.75 m处（见图5）。

（1）单车道

W1=1.5 m+0.75 m+2×3.75 m+3.75/2 m+0.75 m（匝道中心线与行车轨迹线偏差）；

图4　单车道匝道匝道中心线与行车轨迹线几何关系（单位：m）

图5　双车道匝道匝道中心线与行车轨迹线几何关系（单位：m）

W2=1.5 m+0.75 m+3×3.75 m+0.5 m（主线车道与变速车道之间的路缘带）+3.5/2 m+0.75 m（匝道中心线与行车轨迹线偏差）；

W3=1.5 m+0.75 m+3×3.75 m+C1（主线偏置）；

W4=1 m+3.5/2 m+C2（匝道偏置）+0.75 m（匝道中心线与行车轨迹线偏差）。

（2）双车道匝道单车道出入口

W1=1.5 m+0.75 m+2×3.75 m+3.75/2 m-1.75 m（匝道中心线与行车轨迹线偏差）；

W2=1.5 m+0.75 m+3×3.75 m+0.5 m（主线车道与变速车道之间的路缘带）+3.5/2 m-1.75 m（匝道中心线与行车轨迹线偏差）；

W3=1.5 m+0.75 m+3×3.75 m+C1（主线偏置）；

W4=1 m+3.5/2 m+C2（匝道偏置）-1.75 m（匝道中心线与行车轨迹线偏差）。

这里需要注意的是，双车道匝道单车道出入口是在匝道上完成由一个车道渐变为两个车道，所以这里的变速车道还是应该按照单车道的要求进行控制，规范上还明确了该种做法上加速车道长度应该比一般的单车道要求增加10 m到20 m。在实际中，很多情况下我们是通过交通标线来完成这个过渡，笔者认为在这种情况下，可以按照单向双车道匝道定线方法（减速车道起点为实际分流鼻）或者双车道匝道单车道出入口定线方法（减速车道起点在实际分流鼻之后）进行设计。

（3）主线设置辅助车道的双车道匝道

由于增加了辅助车道，在很早之前就实现了渐变的过程，所以在定线时渐变段为0，即W1=W2。

W1=W2=1.5 m+0.75 m+3×3.75 m+3.5/2 m-1.75 m（匝道中心线与行车轨迹线偏差）；

W3=1.5 m+0.75 m+3×3.75 m+C1（主线偏置）；

W4=1 m+3.5 m+3.5/2 m+C2（匝道偏置）-1.75 m（匝道中心线与行车轨迹线偏差）。

这里需要注意的是由于辅助车道与主线之间没有路缘带，所以与其他定线方法相比，减速车道起点处断面与其他定线方法有所不同。

（4）单向双车道匝道

W1=1.5 m+0.75 m+2×3.75 m+3.75/2 m-1.75 m（匝道中心线与行车轨迹线偏差）；

W2=1.5 m+0.75 m+3×3.75 m+0.5 m（主线车道与变速车道之间的路缘带）+3.5/2 m-1.75 m（匝道中心线与行车轨迹线偏差）；

W3=1.5 m+0.75 m+3×3.75 m+C1（主线偏置）；

W4=1 m+3.5 m+3.5/2 m+C2（匝道偏置）-1.75 m（匝道中心线与行车轨迹线偏差）。

单向双车道匝道在主线上增加了两个车道，这种方法其实不满足车道数平衡，容易带来交通问题与安全问题，所以在条件允许的情况下应尽量采用增加辅助车道的方法。