互通单车道设置左或右侧硬路肩功用量化分析

2019-04-16胡祖敏鲁海军武贤慧

中外公路 2019年5期

胡祖敏，鲁海军，武贤慧

(1.中交第二公路勘察设计研究院有限公司, 湖北武汉 430074；2.中国公路工程咨询集团有限公司路桥设计研究院分公司; 3.长安大学建筑工程学院)

关于高速公路左侧硬路肩宽度，美国规范有具体规定，四车道1.2～2.4 m，六车道以上3 m，载重汽车达到250辆/h时，取3.6 m(其他大多国外规范未见设置)。相关参考文献对左侧硬路肩主要功能定性为救援，左侧硬路肩和行车道之间通常以黄色实线分割，不允许停车，为防止在左侧硬路肩上行车或超车的情况发生，在路缘带设置振动带以提示驾驶员。

设置了左侧硬路肩，高速公路任意行车道左右两侧均有一个车身宽度资源，可供车辆紧急情况下化解“容身之错”，左侧硬路肩设计思想与中国传统哲学思想“悔道”极其相似，预防交通事故发生，同时对事故后有较好的救援、疏通之用。国外高速公路事故率是一般公路的30%～51%，日本高速公路每百公里事故率是普通公路的1/3～1/2,而美国仅为1/10。目前各种文献资料对主线采用左侧硬路肩设置有相关论述，但在互通中的应用尚未开展，故开展互通单车道设置左侧硬路肩的分析很有必要。

1 互通区域采用左侧硬路肩的设计思想

互通单车道硬路肩在中国目前采用是右侧，与主线标准一致，但功用不同。互通区域主干线较一般路段，有大量离散的矢量体发生较显著变化(包括速度大小和方向)。互通区域通过设置三角段、变速车道、辅助车道、集散车道等道路路面资源，以及交通标识、标志等，提供这些矢量体转换安全硬件措施，依然事故率较一般路段高，有些甚至是事故黑点路段。

鉴于此，可借鉴左侧硬路肩(“悔道”)设计思想，把传统匝道的2.5 m右侧硬路肩移至左侧(图1),对互通出入口区域进行综合对比，并进行客观评价。

图1 互通8.5 m宽单车道匝道设置右或左侧硬路肩示意对比图(单位：m)

2 设置左、右侧硬路肩2.5 m互通出入口对比及评价

根据JTG D60-2006《公路路线设计规范》，对主线设计车速60、80、100、120 km/h互通区域的各项变速单车道(右侧硬路肩2.5 m)指标参数作为参考，同等主线和匝道资源条件下，综合对比设置左、右侧硬路肩后的各项技术参数。

2.1 减速车道互通区域对比

减速车道采用直接式。容误长度指的是矢量体错过行车道出口一定距离，依然可以维持原变速车道轨迹参数标准进入分流点(以车辆完全占用分流点处左侧硬路肩路面资源为准)，见图2。

图2 减速车道设置左、右侧硬路肩对比示意图

经过CAD制图并进行几何计算，得到左、右侧硬路肩减速车道各项参数对比结果，见表1。

2.2 加速车道互通区域对比

加速车道采用直接式(直接式较平行式，在行车轨迹线上具有较好的引导与主线车流汇合作用)。容误长度指的是矢量体非理性驾驶，提前汇入主线外侧行车道边界处(保持一个车身宽度2.5 m)至合流鼻端间的距离，见图3。

经过CAD制图并进行几何计算，得到左、右侧硬路肩加速车道各项参数对比，见表2。

由表2可知：在相同的主线和匝道资源条件下，设置左侧硬路肩的加速车道较右侧设置硬路肩有3点优势：① 加速车道增长55～70 m，提高30%～35%；②主线与加速车道容误路面资源增加287～412 m2，提高69%～84%；③ 容误长度增长55～70 m，提高60%～81%。

表1 左、右侧硬路肩(2.5 m)减速车道各项运营安全参数指标

注：① 右侧分别设置左、右侧硬路肩2.5 m；② 变化率指(左-右)占右的百分比，此指标可作为抗风险指标，下同。

图3 加速车道设置左、右侧硬路肩对比示意图

表2 左、右侧硬路肩加速车道各项运营安全参数指标

2.3 综合评价

互通是车辆矢量转换装置，采用左侧硬路肩(“悔道”)设计思想，对比60、80、100、120 km/h设计车速下的传统右路肩变速车道各项指标显著提高，变速车道长度增长30%以上，主线与变速车道容误路面资源提高60%以上，容误长度减速车道增加150%，加速车道增加60%以上。

采用右侧硬路肩，通过提取表1、2数据，可以计算出当主线设计车速由80提高到120 km/h采用右侧硬路肩变速车道技术参数提高情况，见表3。

表3 主线设计车速由80 km/h提至120 km/h各项运营安全参数指标(右侧硬路肩)

注：120、80、120～80 km/h为设计车速。

由表3可知：采用左侧硬路肩(较右侧硬路肩指标)提高率更高。在同等主线与匝道资源条件下，因左侧硬路肩积极参与车辆矢量体转换过程，抗风险性显著提高，对事故率发生提供更多资源预防。

3 案例分析

互通运营中，在两条内环匝道连接区域，事故率较多(内环匝道设计速度≤40 km/h，半径多采用70 m以下，一般互通采用60 m左右，内环匝道在高等级公路应用普遍)。通常设计有两种方案：① 在主线上两条内环匝道径向连接；② 在集散车道上两条内环匝道径向连接。

在主线上径向连接，由于主线车速快，连接的变速车道紧邻主线车道，无容误路面资源，事故率突出，尤其是视距不良的下穿方案。

在集散车道上径向连接，连接的变速车道紧邻集散行车道，无容误路面资源。因集散车道较主线车速低，车流量小，事故率较小，但工程规模大，尤其上跨方案。

若采用左侧硬路肩(“悔道”)设计思想，可以有限解决安全性问题。加、减速车道采用直接式，其余指标满足规范设计要求，因互通匝道左侧硬路肩与主线右侧硬路肩合并功用等通过直接式调线，较好地引导车流进、出内环匝道。

较传统设计，设置左侧硬路肩安全保证有以下特点：① 变速车道采用直接式设计，理性规范减速区域、交织区域、加速区域的行车轨迹线，保障车辆在驶入交织区域前经过了充分的减速，在驶离交织区域与主线合并过程，有充分的加速资源保障；② 合流鼻端(同时又是减速车道末端处)至分流鼻端(同时又是加速车道起点处)区域，有充分的不小于车身宽度的硬路肩资源，提供主线车流与互通转换车流间容误能力。