高速公路枢纽匝道线形优化设计研究

摘  要：当前在整个高速公路工程運行中，匝道区域是事故发生率最高，且最为严重的区域。受地形、成本等因素制约，如何在保证行车安全的前提下，实现高速公路线形设计的合理化成为关键。本文在全面了解匝道类型及其特点的基础上，分析了几种常见匝道线形组合方式，并结合具体案例，提出了相应的优化设计方案，旨在减少事故率，提供更舒适、安全的车辆行驶环境。

关键词：高速公路;匝道工程;线形设计;组合形式

中图分类号：U412.3   文献标识码：A   文章编号：2096-6903（2020）02-0000-00

0引言

近年来，我国经济迅速增长，高速公路建设步伐不断加快。在高速公路建设里程日益增多的同时，交通事故问题也愈发凸出。相关研究表明，匝道是高速公路交通事故多发区域，在整个高速公路中匝道路线长度不超过其5%，但在高速公路卡车总事故中发生在匝道区域的卡车事故数高达20%～30%，因此降低匝道交通事故率亟待解决。优化道路线形设计，不仅可以大幅降低交通事故发生率，还可满足交通转换需求，以此为行车人员提供更舒适、更安全的驾驶条件。

1匝道的分类及其特点

匝道是高速公路的主要组成部分，形式多样、结构复杂。按照匝道与相交道路的关系进行划分，主要分为2类，即右转匝道、左转匝道[1]。具体如下：

1.1右转匝道

右转匝道是由正线右侧驶出之后，直接右转呈90°左右，直接驶入相交道路的右侧。通常情况下，右转匝道无需设跨线构造物，其特点为右出右进、形式简单、便于车辆运行等。

1.2左转匝道

左转匝道相比右转匝道，需转90°～270°来越过对向车道。一般可将左转匝道分为三种不同类型，具体如表1所示。

2匝道线形的组合形式

整个匝道需多种不同线形进行组合设计，如平曲线、缓和曲线、纵坡、竖曲线、横断面等，设计时要根据道路地形实际情况，合理搭配，保证整个匝道立体线形平顺、无扭曲突变等情况。同时，还需与周围环境协调，保证行车舒适与安全[2]。

2.1匝道平面线性组合形式

（1）右转匝道线形组合形式。在右转匝道线形组合中，常见的类型包括单圆型、基本型、双单圆型、双基本型曲线、复曲线型曲线、反向双复曲线型曲线、多单圆型、凸形曲线等。

（2）左转匝道线形组合形式。在线形组合中，主要分为左转半定向（半直接式）匝道线形组合形式与环圈式（间接式）线形组合形式。其中，半定向式匝道线形组合形式包括：反向曲线型、反向与同向曲线组合型、双反向曲线组合型、曲线直线组合型、或曲线、直线、回头曲线组合型等。环圈式匝道线形组合形式包括：单圆曲线型、复曲线组合型、三心圆对称组合型、三心圆非对称组合型等。

2.2匝道纵断面线形组合形式

在匝道纵断面线形组合形式中，主要包括：单上坡型、单下坡型、双上坡型、双下坡型、上下坡型、下上坡型、起伏坡型等。

3工程概况

本文以某B喇叭形互通式立交环圈匝道出口线形设计为研究对象，常规B喇叭形互通立交左转环圈匝道出口线形设计如图 1（a）所示。线形组合如表2所示。

由于在常规设计中，存有一定缺陷，未能从运行速度过渡的角度详细探讨线形设计的合理性。为此，本文提出一种优化设计方案，以此解决常规B喇叭形互通式立交环圈匝道不利的出口平面线形设计，从而确保匝道出口分流鼻端过渡运行安全。优化方案如图1（b）。主要包括：缓和曲线、圆曲线、直线等。线形组合如表2所示。

本设计中，设计速度为100 km/h，第二段圆曲线半径R2为60 m，可有效控制第一段圆曲线半径R1。通过该线形优化设计，可看到，匝道出口线形有所增长，但在整体占地面积上，环圈匝道并未增加太多，符合经济性原则。在设计中，当R1超过300 m时，出口分流鼻端曲率半径、运行速度过渡段长度都可以达到规范规定。同等条件下，即便是R1在300 m以下，只要做好控制工作，同样可满足规范要求，能够为车辆安全驶出提供有利条件[3]。

4交通仿真分析

本工程为双向四车道的高速公路工程，26m为路基宽度，设计速度为100km/h。在整个设计当中，直线为互通式立交区主线的平面线形，纵断面线形为0.5%的上坡，-2%为横坡。以B喇叭形互通式立交形式为例，按照不同环圈匝道出口线形设计方法，在相同位置进行两个B喇叭形互通式立交方案设计，40km/h为匝道设计速度[4]，选择匝道上跨主线的交叉设计，主要技术指标如表3所示。

采用Vissim交通仿真软件，与实地现场调查数据结合，对上述两种B喇叭形互通式立交出口线形设计的车辆运行状态进行交通仿真，结果如图2所示：

由此可见，常规环圈匝道出口线形设计存在2点不足：其一，分流鼻曲率半径不足，在转动方向盘的过程中，将大大增加转动幅度，进而影响到车辆运行的安全性。其二，运行速度过渡段长度较短，若操作不当，或反应不及时，极易发生交通安全事故[5]。

通过优化设计方案，可有效避免上述2类问题，在保证分流鼻曲率半径满足规定的情况下，有效提升行车安全。同时，通过适当延长运行速度过渡段长度，还能为车辆减速提供有利条件，便于车辆更安全地运行[6]。

5结语

综上所述，通过高速公路枢纽匝道合理线形优化设计，可满足交通转换需求，为人们出行提供更舒适、更安全的行车环境。在设计中，要考虑线形组合的合理性，减少交通事故发生率。

参考文献

[1] 肖钢材.高速公路互通立交桥匝道规划设计要点[J].四川建材，2019，45（9）：188-189.

[2] 魏剑波.高速公路互通立交桥的匝道设计要点[J].江西建材，2016（3）：201-203.

[3] 吴杰.高速公路互通立交桥匝道复位关键技术研究[J].黑龙江交通科技，2017，40（8）：55-57.

[4] 沈强儒，赵一飞，杨少伟，等.基于识别视距的特殊互通式立交出口区域主线线形指标分析[J].安全与环境学报，2015，15（3）：89-92.

[5] 项少华，王振.某高速公路互通立交桥右侧滑坡治理工程设计[J].建筑工程技术与设计，2017（29）：815.

[6] 周伟.海启高速公路启东北枢纽互通设计方案研究[J].现代交通技术，2015，12（1）：12-16.

收稿日期：2020-01-06

作者简介：丁岩（1982—），男，河南信阳人，本科，工程师，研究方向：公路与桥梁。