基于运行速度的平交口立体化改造路段安全分析

陶灵犀

（上海市政工程设计科学研究所有限公司，上海市 200092）

基于运行速度的平交口立体化改造路段安全分析

陶灵犀

（上海市政工程设计科学研究所有限公司，上海市 200092）

公路快速化改造过程中，原道路平面交叉口存在通行能力有限、事故率较高等问题，用立交来代替平交，对老路平交口进行立体化改造，将有效地缓解上述问题。归纳平交口立体化改造中道路的相交方式，选取典型的工程案例，进行车辆运行速度数据调查和分析，结合路段交通特征，总结各道路相交方式的安全问题。

快速化改造；平交口立体化；安全性分析

1 平交口立体化改造中道路相交方式

平交口立体化改造有两种形式：分离式（相交道路在空间上分离，无匝道连接）、部分互通式（常用的形式有菱形立体交叉和部分苜蓿叶式立体交叉等）。对平交交叉进行立体化改造，分离式与部分互通式，都存在主线或支线道路相交穿越的问题，其方式可具体分为六种方式：主线上跨、支线上跨、主线下穿、支线下穿、主线上跨支线下穿、主线下穿支线上跨。

2 典型平交口立体化改造路段的调查

本文选取工程案例，布置合适的观测点测量车辆的运行速度，总结研究路段交通的实际运行特征，作为分析其安全性的依据。针对每种相交道路相交穿越方式，以定性与定量相结合的方法进行安全性研究。

本文调查路段选取苏虞张公路，该一级公路2001年新建，2008年第一次快速化改造，2010年第二次快速化改造，属于本文研究的典型工程案例。第一次改造路线总长50.27 km，对沿线平交道口进行归并、改造和整治，全线改造后共封闭交叉口35处，保留平面交叉口21个。第二次改造路先总长42.274 km，主线全线不存在平面交叉，调查试验路段共有平交口改造路段21处，涵盖各类道路相交穿越方式。

3 基于运行速度的路段安全性分析

3.1 主线上跨方式

（1）主线道路安全性分析

主线运行速度变化规律：根据数据分析总结，主线上跨方式路段的大小车的速度变化成一定的规律，上坡路段小车速度略有增加，大车速度降低。小车虽然受到重力分向作用，但由于爬坡性能较好，驾驶员一般踩加速板行驶，因此可以保持原有的行车速度，甚至使得车速略有增加；而大车在上坡路段速度有所衰减，在坡顶达到极限最低值。大小车的运行速度差在坡度平缓路段约20 km/h，在上坡路段进一步增大，至凸形竖曲线顶部约25～30 km/h。根据现场观测，上跨路段大车先减速后加速运行过程速度变化较大，但基本在外侧车道行驶，虽与内侧车道小车的运行速度差较大，但各行其道，超车情况不多，相互干扰较小，不足以构成严重的安全问题。下坡路段大小车速度均增大。小车在下坡终点处速度较高，达到100 km/h，大车速度增加较小车更明显，在下坡终点处速度达到80 km/h，略高于经过起坡点时的速度。

出入口安全问题：半互通立交采用主线上跨的穿越方式，合流路段车辆运行速度差较大。布设右转匝道，一般情况下匝道出口设置在主线上坡路段，转向车辆需要在到达分流点之前完成换道，若该路段线形平缓、顺畅，车辆行驶过程中车速平稳、视野开阔，并且指路标志位置合理、指示清晰，则换道行为不会影响道路交通安全。匝道入口设置在主线下坡路段，主线车辆在下坡之后与匝道车辆合流，根据以上分析，车辆经过合流区的速度较高，尤其是外侧车道行驶的大车，速度增加明显，而刚从匝道驶入的车辆速度差较低，约50 km/h，二者的速度差约30km/h，匝道车辆加速行驶的同时，还需要寻找机会汇入大车较多且速度较高的主线外侧车道，存在一定的安全隐患。

（2）支线道路安全性分析

主线上跨方式，不会对支线的进行较大程度的调整，线形不存在坡度较大、曲线半径较小的情况，较为顺直、平缓。被交道路为城市干线、次干线道路，在道路相交处、上跨路段下方设置信号控制交叉口。上跨路段的桥墩构造，对该区域的视野产生了一定的影响，转向车辆驾驶员视线被桥墩阻挡，不能全面的观察交叉口的情况（见图1）。因此，需要采取措施，保证车辆严格按照信号灯指示通行，杜绝支线上少量的行人、非机动车的闯红灯行为（见图2）。被交道路为支路、低等级道路，车辆运行速度较低、交通量较少，保证车辆转向处视距良好，则发生交通事故的可能性较低。

图1 交叉口视距条件不良

图2 非机动车闯红灯

3.2 主线下穿方式

（1）主线道路安全性分析

主线下穿方式路段的大小车的速度变化亦成一定的规律，车辆进入下穿通道后均有加速过程，在纵坡过度到平坡时，大小车的运行速度均达到最大值，出通道时伴随着减速的过程。小车的运行速度在下穿路段底部运行速度较高，在有些通道底部运行速度超过设计车速约为10 km/h。大部分的主线下穿通道大小车运行速度差超过10 km/h，在部分通道底部，大小车运行速度差超过20 km/h。

小车运行速度较高：小车的运行速度超过设计车速过多，驾驶员转向、减速的操作距离都较长，对安全行驶不利。在雨雪等天气条件下，路面潮湿、行车阻力减小，还会产生水漂等现象，这就会引发车辆间刮擦、相撞或撞中央分隔带护栏等事故。

大小车速度差较大：进入通道后小车加速明显，而大车的运行度变化不大，这就导致在通道底部，小车与大车的运行速度差明显。从交通量调查表中可看出，下穿路段大车比率较高，占机动车交通量的30%～40%，某些时段甚至达到50%，因此，大型车对下穿路段行车安全的影响不容忽视。同一路段大小车辆运行速度差过大，车辆间避让频繁，若反应不及，则易导致追尾、相撞等事故。而通道处车道由六车道变为四车道，偶尔会出现两个大车并行的现象，此时小车无法超车，但是加速明显，大小车追尾的事故则无法避免。

对向车辆眩光干扰：下穿路段设置中央分隔带，车辆在夜间行驶时，由于某些下穿路段纵断面凹形竖曲线半径指标较低，并且分隔带植被高度不够，达不到防眩效果，车辆驾驶员视线受对向车辆灯光干扰，对前方道路状况不明，极易引发事故。

短隧道“黑洞”、“白洞”现象：通道长度较短，约20～30 m，可视为短隧道，内部不进行照明设计。驾驶员在进入隧道时，从隧道外部去看照明很不充分的隧道入口，往往会产生“黑洞效应”或“黑框效应”现象（见图3），通过出口看到的外部亮度极高，出口看上去是个亮洞，出现极强的眩光，驾驶员在这种极强的眩光效应下会感到十分的不适，这样就看不到外部道路的线性及路上的障碍物，出现“白洞效应”（见图4）。针对该问题，应在短隧道之前采取适当的减速措施，使得车辆以较低的速度通过，缓解驾驶员的紧张感；必要时，隧道内还可以布置适当的照明设施，以减少短隧道内外的照度差值。

（2）支线道路安全性分析

主线下穿方式，类似与主线上跨方式，同样不会对支线的进行较大程度的调整。支线道路若为城市干线或次干线道路，车辆运行速递小车约50 km/h、大车约40 km/h，支线平面交叉口采用信号灯控制，需要防止非机动车、行人闯红灯引发的交通事故；若为支路或更低等级的道路，车辆运行速度较低、交通量较少，不存在严重的安全问题。

图3 下穿段“黑洞”效应

图4 下穿段“白洞”效应

地面平交口范围较大：半互通立交采用主线下穿的穿越方式，地面道路可与支线形成平交口实现转向交通，该平交口范围往往较大，不利于车辆的安全通过。因此有必要对平交口进行交通优化、渠化设计，合理、适当的渠化设计将有效地提高平交口的通行能力及行车安全性，见图5。

图5 平交口范围较大

3.3 支线上跨方式

（1）主线道路安全性分析

支线上跨桥对主线车辆行驶的影响较小，只有主线在道路相交路段纵断面布置为凹形竖曲线的情况，上跨桥梁部分会对主线驾驶员的视野产生一定的影响。若桥梁结构不合理，有遮挡前方道路的现象，则会导致驾驶员对突发路况不能及时反应造成交通事故。

（2）支线道路安全性分析

支线道路一般设计指标取值较低，但支线上交通量较小、车辆运行速度较低，且上跨路段对行车视线的遮挡物较少，因此不存在严重的安全隐患。

车辆掉头问题：部分半互通式立交采用支线上跨的穿越方式，一般情况下不设置左转匝道，左转交通的组织方式为：引导车辆先右转进入支线，行驶一段距离后再掉头。若掉头车道与右转匝道末端距离过近，车辆进入支线后还未完成换道就面临掉头问题，掉头车辆（尤其是大车）为避免错过掉头机会匆忙换道，极易引发交通事故。这种情况下，应当注意设置掉头车道的位置与右转匝道末端保持安全的距离；合理组织掉头交通，尽量与邻近的平交口结合。

3.4 支线下穿方式

（1）主线道路安全性分析

支线下穿方式，主线纵断面在道路交叉处不存在明显的起伏，支线道路构造也不在主线车辆驾驶员的视线范围之内，对主线交通几乎不构成影响。

（2）支线道路安全性分析

支线上车辆运行速度较低，约小车50 km/h、大车45 km/h。在下穿路段，为减少下挖工程量，一般支线纵断面纵坡设置较大，车辆在下坡段加速明显，但下坡路段距离较短，经过坡底时小车行车速度虽有提高，与大车的运行速度差不超过10 km/h，并且支线交通量较小，车辆在此处行驶可以保持较大的车距，发生追尾事故的可能性不大。

非机动车安全问题：支线设有非机动车车道，周边居民出行频繁，从支线下穿路段交通量统计中可看出，非机动车交通量相对较大，与机动车交通量相当，对道路交通安全有着重要的影响。根据现场调查，该路段存在非机动车越过机非隔离标线、在机动车道行驶的现象。而机动车为超越前方行驶的非机动车，占用对向车道，并且道路相交处主线道路及挡墙对支线行车视线的影响，车辆凹形竖曲线底部视距条件相对较差，对向来车不易提前发现，容易引发交通事故。

车辆掉头问题：类似支线上跨方式，该方式同样存在车辆的掉头问题。

3.5 主线上跨支线下穿

（1）主线道路安全性分析

主线上跨支线下穿方式，主线、支线同时调整，可以避免相交道路中任何一条的设计指标过低。主线部分纵断面线形的坡度取值较小、坡长取值适当、竖曲线半径取值较大，则线形较为顺畅，车辆通过时运行速度不会产生较大的变化，车速较为平稳，大小车的运行速度差也不会有明显的增加，改造路段安全性较高。

（2）支线道路安全性分析

支线道路的纵断面布置，相比于单一的支线下穿，道路相交处凹形竖曲线半径的取值较高，通道底部视距条件较好，有利于行车安全。此外，非机动车安全问题仍应注意。

3.6 支线上跨主线下穿

（1）主线道路安全性分析

支线上跨主线下穿方式，类似与主线上跨支线下穿方式，纵断面设计指标较高，线形较优。安全问题方面与单一的主线下穿方式比较，对向车辆眩光干扰问题由于凹形竖曲线半径取值较大，得到明显改善；短隧道的“黑洞”、“白洞”效应依然存在，需要采取一定的安全保障措施。

（2）支线道路安全性分析

类似支线上跨方式，半互通立交采用该方式，不设置左转匝道，车辆需要先进入支线再进行掉头，掉头车道的设置及掉头交通组织可参照前文的建议。

4 结语

各种道路相交穿越方式，均存在一定的安全问题，在设计、实施阶段需予以重视，排除安全隐患，提高主线、支线道路的车辆行驶安全性。改造路段中，主线车辆运行速度的变化受纵断面纵坡坡度法的影响较大，相对于其他方式，主线下穿方式存在的安全问题较多，主要有：小车运行速度较高、大小车速度差较大、对向车辆眩光干扰、短隧道“黑洞”、“白洞”现象。

[1]张源,孙广金.干线公路快速化路线总体设计研讨[J].现代交通技术,2011,8(3):19-22.

[2]张春平,景天然.城市道路交叉口交通安全评价研究[J].同济大学学报,1994,22(1):47-52.

[3]JTG/T B05-2004,公路项目安全性评价指南[S].

法国建成世界首条太阳能公路 1 km耗资3 600万元

世界第一条太阳能公路最近在法国诺曼底小镇Tourouvre建成。铺设这条太阳能道路的初衷是为了给当地的路灯提供电源。

法国环境部长塞格琳·罗雅尔（Ségolène Royal）女士出席了当天的太阳能公路揭幕仪式。为建成这条长为1 km的太阳能道路，政府共投资了500万欧元（约合人民币3 625万元）。

这条道路由2 800 m2的太阳能电池板覆盖，电池板面则被一种硅树脂层保护，可以经得起每天大约2 000辆汽车从上面碾压通过。

法国环境部长罗雅尔此前曾表示，打算在法国建设1 000 km的太阳能公路。不过她的这一提议遭致各方质疑：首先是与屋面倾斜安装的光伏面板相比，这种平坦路面铺设的光伏面板的效率会大大降低，再者是修建太阳能公路的投资成本过高，设备本身寿命具有很大的不确定性。

今年，美国的密苏里州宣布将对66号公路进行改造升级，其中部分包括铺设太阳能面板。这种内嵌有光伏电池板的六边形钢化玻璃相互咬合，会利用太阳能发电，并为路面加热。

U412.35+1

B

1009-7716（2017）08-0026-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.08.008

2017-05-21

国家自然科学基金（51508321）

陶灵犀（1988-），女，江苏如皋人，助理工程师，从事道路交通设计工作。