高速公路互通立交出口匝道安全设计与评价

2022-09-13李小川

交通世界 2022年24期

李小川

（华设设计集团股份有限公司，江苏南京 210014）

0 引言

20世纪50年代，我国武汉建成第一座互通立交。随着改革开放的推进和经济的不断发展，我国开始大面积修建高速公路，同时修建互通立交[1]。从整体看，我国互通立交主要特点为：施工简单、功能齐全、形式简洁、线形平顺。互通立交是指两条及两条以上不同方向的道路在不同标高进行交叉。设置匝道对两条道路上的交通流进行转换，保证交叉口车辆能够顺利通行，解决了交通拥堵和行车安全问题[2]。但互通立交存在的形式较多，因此在设计前应对控制因素进行合理分析和方案论证，从而保证互通立交的功能和安全性。

1 匝道常用形式

1.1 右转匝道

右转匝道主要特点为：当车辆需右转时，可从主线右侧驶出，通过右转匝道进入被交路的右侧车道。右转匝道形式简单，方向明确。

1.2 左转匝道

左转匝道与右转匝道不同，形式较多且复杂。主要形式有以下几种。

1.2.1 直连式左转匝道

直接式左转匝道的特点为：当车辆需左转时，可从主线左侧驶出，通过左转匝道进入被交路的左侧车道。优点为：匝道长度短、通行能力强、行车舒适性较好；缺点为：工程费用高、交通安全存在隐患，易导致车辆误行[3]。

1.2.2 半直接式左转匝道

半直接式左转匝道又可以进行详细划分，主要形式有：左出右进、右出左进、右出右进。

（1）左出右进式

当车辆需左转时，可从主线左侧驶出，通过左转匝道进入被交路的右侧车道。该方式对左进的方式进行了改善，提高了行车的安全性。但车辆左出时，需跨越双向行车道，导致跨线构造物较多。高速公路一般不采用该进出方式。

（2）右出左进式

当车辆需左转时，可从主线右侧驶出，通过左转匝道进入被交路的左侧车道。该方式提高了行车的安全性，但车辆左进时，交通安全存在隐患。高速公路一般不采用该进出方式。

（3）右出右进式

当车辆需左转时，可从主线右侧驶出，通过左转匝道进入被交路的右侧车道。该方式的优点为：该方式对左进左出的行车方式进行了优化，提高了行车安全性，且对直行车辆的干扰较小；缺点为：匝道运行距离长，同时跨线构造物较多。

1.2.3 间接式左转匝道

间接式左转匝道为环形匝道，特点为：当车辆需右转时，可从主线右侧驶出，通过右转匝道，向右转弯约270°，进入被交路的右侧车道。

环形匝道优点为：提高了行车的安全性，跨越构造物较少，降低了造价；缺点为：通行能力和平面线形指标低。

2 安全性影响因素

2.1 道路因素

2.1.1 匝道几何线形

匝道几何线形对安全性影响较大，设计时应充分考虑平、纵、横的结合，同时还应对视距进行分析。在对匝道进行设计时，会受到地质条件以及周边控制因素的制约，因此匝道的几何线形设计应综合考虑。设计时应从交通适应性、安全性、施工、养护等多角度进行分析，对线形进行合理组合。当匝道设计不合理时，会导致设计通行能力降低，交通堵塞，甚至发生严重交通事故。

（1）平面设计因素

道路平面线形三要素为直线、圆曲线、缓和曲线。在进行立交匝道设计时，直线段长度往往受到线形影响而减短。匝道的组成主要通过曲线设计完成。在进行匝道平面设计时，圆曲线的半径应综合考虑设计速度、安全性等因素。当地形条件受限时可在规范允许情况下，适当减小圆曲线半径。采用小半径圆曲线时可设置加宽来降低交通事故的发生。

（2）纵断面设计因素

纵坡设计的合理性影响匝道的行车安全性。当匝道纵坡较大时，驾驶员会频繁刹车以降低车速，但受到天气影响，频繁刹车会增大交通事故发生的可能性，尤其是卡车。

通过对匝道的交通事故进行统计可知，匝道纵坡越大，发生交通事故的可能性越大。根据资料分析，纵坡大小与交通事故发生概率为正相关关系。如表1所示。

表1 匝道纵坡与交通事故关系表

因高速公路出口匝道鼻端速度较高，出口匝道安全性设计尤为重要，纵面坡度、坡长、竖曲线指标要求较匝道标准段高。

出口匝道纵坡不宜过大，若匝道的坡度较大、坡差较大，导致车辆在较高车速情况下进入陡坡，行车安全性不足，易引发交通安全事故。坡长的设计同样对匝道的行车安全有影响。为保证车辆的行车安全性，在进行坡长设计时，应通过货车速度折减计算对坡长进行控制。当匝道出现长大纵坡时，货车爬坡会出现行车缓慢，甚至熄火。车辆下坡时频繁的刹车对行车安全影响较大。除此之外，还应保证同向竖曲线间最小直坡段长度。

出口匝道竖曲线的设计对视距、交通安全有直接影响。凸型竖曲线对于行车视距影响较大，一般出口匝道竖曲线半径较匝道标准段要求高，以适应出口匝道的行驶速度。竖曲线设计时，应充分分析视距要求，控制最小凸型竖曲线半径满足视距要求，且保持竖曲线设置宜的均衡性，提高行车舒适性、安全性，降低交通事故率。

（3）横断面设计因素

匝道的横断面宽度对交通安全有一定影响。因此在进行横断面设计时，应根据匝道交通量、设计速度合理选择匝道横断面。

（4）视距影响

视距是匝道设计的主要几何指标，视距主要包括：停车视距、超车视距、会车视距。驾驶员在行车过程中，应看到车辆前方较远的距离，当发生交通事故或发现障碍物时，能及时采取措施，保证行车安全。因此在进行匝道设计时，应满足视距的要求，避免发生车辆相撞。匝道设计时，行车视距不足主要发生于平面的暗弯处、纵断面凸形竖曲线。互通匝道出口进行设计时，应保证车辆具有良好的视距条件。在对视距进行计算时，驾驶员反应时间应取较大值。

（5）匝道和主线交角

匝道与主线间的交角设计不合理时，会给行车舒适性以及安全性带来明显的影响。当交角过大时，从匝道进入主线会对车辆造成侧向冲击；交角较小时，会影响驾驶员的行车视距。

2.2 交通因素对面道安全的影响

2.2.1 交通量

（1）当交通流为自由流时，交通事故发生较少，且发生概率为偶然事件；当自有流的交通量增大时，驾驶员的行为会更加慎重，因此交通事故发生概率会降低。

（2）当交通流为稳定流时，超车现象发生频率会增加，因此交通事故会增多。

（3）交通流为不稳定流时，交通事故会发生较大的增长。

（4）交通流达到饱和状态时，车辆数量增大，车速反而会降低，因此发生交通事故的概率会下降。

（5）交通流为阻塞流时，车速下降幅度较大，交通事故也会减少。

2.2.2 运行车速影响

运行车速对匝道出口的安全性有较大程度影响，发生交通事故的几率和交通事故的严重程度不仅取决于运行速度的绝对值，还有运行速度差。

通过资料调查发现，具有人员伤亡的交通事故中，因车辆运行速度不合理占总交通事故的45%，且越严重的交通事故，运行速度越大。通过相关研究表明，速度的离散性越大，发生超车现象越频繁，交通事故率上升幅度越大。因此为减少交通事故的发生，应降低速度差。

3 出口匝道安全性评价要点分析

出口匝道指的是车辆驶出主线的匝道。一般来讲，车辆自主线驶出时，由于行驶的连续性，车辆在通过出口匝道的鼻端附近仍具有较高的车速，即高于匝道的设计速度。从主线驶出的车辆流出后，除了在减速车道降低了部分速度，在出口匝道也完成了部分降速过程。因此，出口匝道的安全性评价对于互通枢纽的设计尤为重要。综合考虑，应从减速车道长度、匝道平纵技术指标、交通组成、车辆运行速度等方面分析出口匝道的安全性。

4 出口匝道安全性评价

我国目前对交通安全的评价主要依据《公路项目安全性评价指南》（JTG/T B05—2004）进行。但该规范中并没有对安全评价方法和具体流程进行说明。因此本文通过数理统计，确定出适合于匝道出口交通安全性评价的方法。

本文主要通过以下三点来选择评价方法：

（1）该方法应重点考虑行车安全性，旨在降低交通事故率，降低事故危害程度。

（2）该方法应适用于各个等级公路匝道出口的安全性评价。

（3）该方法应依据最不利原则进行分析。

通过以上内容分析，并结合匝道出口的复杂性进行综合分析，本文选择模糊层次分析法对匝道出口的安全性进行评价。

采用模糊层次分析法对匝道出口安全性进行分析时，首先应建立评价指标集，然后确定隶属度矩阵，通过判断矩阵标度法确定出各个因素的权重，将评价结果划分为危险、比较危险、基本安全、安全四个等级。通过资料分析以及数理统计分析各个子集对交通事故率的影响程度。以下以高速公路（120km/h）的单车道匝道出口为例进行分析。