高速公路互通立交路线视距的探讨

任世冲

摘要 为了提升高速公路互通立交设计水平，文章总结了互通立交停车视距和识别视距的特点和计算方法，分析了平曲线半径、凸形竖曲线半径和纵坡等因素对互通立交视距的具体影响。同时，探讨了曲线内侧、匝道分流点和匝道合流区的视距检查方法，并加强视距设计的灵活性、合理确定分流区识别视距和合流区识别视距等措施来改善高速公路互通立交视距。

关键词 高速公路；互通立交；视距；影响因素；视距检查；改善措施

中图分类号 U412.352.1文献标识码 A文章编号 2096-8949（2023）09-0032-03

0 引言

随着国民经济的快速发展，高等级公路的建设规模日益扩大。互通立交是高速公路之间、高速公路与一级公路之间实现交通转换的大型结构物，也是高速公路沿线的重要构造物。互通立交要在有限的空间和时间内，迅速完成交通量方向的转换，其车辆运行方向复杂，车辆之间的相互打扰较大。如果路线视距不满足行车需求，可能造成车辆碰撞、侧翻等交通安全事故，从而导致人员伤亡和不良的社会影响。同时，互通立交受现场条件、周围环境等因素限制，设计指标相对于主线偏低。如果平曲线半径、竖曲线半径、纵坡等路线线形参数设计不合理，容易导致互通立交视距不良。国内外很多学者探讨了高速公路互通立交视距相关内容，比如张玲[1]分析了平纵线形指标对互通立交视距的具体影响，并提出了互通立交指标设计过程中需注意的事项；贺亚军[2]以某山区高速公路枢纽互通立交为研究对象，探讨了各种视距的计算方法，并评价了互通立交运营的安全性，但是目前仍未形成统一的成果来指导互通立交路线设计，就连交通运输部颁发的《公路路线设计规范》（JTG D20—2017）和《公路立体交叉设计细则》（JTG/T D21—2014），对互通立交视距的计算方法也不完全一致。因此，进一步研究高速公路互通立交路线视距具有重要的工程意义。

1 高速公路互通立交视距类型

高速公路互通立交系统由驾驶员、车辆、道路、环境四大因素组成，各因素之间相互依存、相互影响。驾驶员从道路和环境中获取信息后，做出一系列驾驶行为并作用于车辆之上。车辆在驾驶员的操控下，对道路和环境又产生一系列影响。

道路的视距是保证高速公路运营安全的重要指标，与司机、车辆、公路环境等因素密切相关。互通立交设计时常用的视距有停车视距和识别视距[3]。

1.1 停车视距

停车视距是指驾驶人从发现前方障碍物到停车制动所需要的距离，并在此基础上增加5～10 m的安全距离。对于一般地区的互通立交，停车视距按路面湿润状态计算；而冰雪冰冻地区的互通立交，停车视距按路面结冰状态计算。根据《公路立体交叉设计细则》（JTG/T D21—2014），互通立交停车视距Sc应结合匝道设计速度确定，按式⑴计算，并不小于表1中的规定值[4]。

式中，v——行车速度（km/h）；t——反应时间，可取2.5 s；g——重力加速度（m/s2）；f——路面摩阻系数，无量纲。

1.2 识别视距

识别视距为驾驶人从发现前方障碍物到避让障碍物所需要的距离，等于认读距离l1、判断距离l2、行动距离l3、安全距离l4之和，且满足表2要求。

（1）认读距离l1：司机在驶出互通立交分流区域时，主要是通过认读前方标志来获取道路信息，但司机感知、阅读和理解标志中的文字，并做出反应需要一定的时间。在标志认读期间，司机并未采取减速行为，此时计算认读距离l1应以主线车辆运行速度为准，认读时间可取3 s[5]。

（2）判断距离l2：司机需要将视觉获取的道路信息进行判断，并传递给肢体运动器官，做出相应的驾驶操作。在这一过程中，司机需要变换车道，驶出互通立交，但仍未产生减速效应，故计算判断距离l2还是以主线车辆运行速度为基准，判断时间可取2 s。

（3）行动距离l3：司机判断好互通立交驾驶方向后，需进行减速，使车辆运行速度减小至安全通过匝道的速度。在整个减速过程中，汽车驶过的距离l3可按式（2）计算：

式中，v、v匝——分别为主线车辆设计速度和匝道分流鼻处运行速度（km/h）；t——反应时间，可取0.6 s；amax——车辆制动加速度（m/s2）。根据汽车司机手册，车辆制动加速度可取1.5～2.0 m/s2。

（4）安全距離：结合《公路立体交叉设计细则》（JTG/T D21—2014）、美国《公路与城市道路几何设计》等规范标准，互通立交安全距离l4可取5～10 m。

2 路线指标对高速公路线互通立交视距的影响

根据相关研究成果，高速公路互通立交的视距受平曲线最小半径、凸形竖曲线最小半径、最大纵坡的影响最大，该文主要探讨上述三项指标对互通立交视距的影响。

2.1 平曲线最小半径的影响

平曲线半径是影响互通立交行车视距的关键因素，一般平曲线半径越大，行车视距越长，行车安全性越好。当满足司机行车视距要求时，行车道中心线到障碍物边缘侧边的距离就是平曲线最小半径。同时，互通立交内的平曲线长度还要大于视距长度。利用该理论推导出的平曲线最小半径与《公路立体交叉设计细则》（JTG/T D21—2014）的规定值较为接近，如表3所示。但对于行车速度小于80 km/h的情况，危险性偏高[6]。

2.2 凸形竖曲线最小半径的影响

当车辆通过凸形竖曲线道路时，如果竖曲线半径过小，会阻碍司机前方的视线，从而降低行车视距，并给司机营造一种紧张心理。如果前方有障碍物，司机可能来不及反应。为了避免交通事故发生，一般情况下凸形竖曲线最小半径应≥2倍停车视距，极限情况下凸形竖曲线最小半径应≥1.5倍停车视距。

假设凸形竖曲线圆心点为O，司机视点高度为A点（取1.2 m），障碍物高度为B点（取0.1 m），则可推导出视距S，见式（3）[7]：

式中，R——凸形竖曲线半径（m）。

2.3 最大纵坡的影响

在高速公路互通立交中，纵坡坡度会直接影响行车视距，纵坡过大会给车辆安全运行带来巨大的隐患。尤其是在北方寒冷地区，冬季下雪后路面湿滑，连续上、下坡路段的车辆制动困难，容易出现连续追尾事故。同时，大量工程实践表明：在连续上坡路段，如果坡度差＞3.5%，会有70%的司机产生坡度错觉。在连续下坡路段，如果坡度差＞2.5%，会有70%的司机产生坡度错觉。为了避免上述现象，互通立交纵坡应结合竖曲线半径确定。参考相关研究成果及《公路立体交叉设计细则》（JTG/T D21—2014），道路纵坡坡度差为2.5%、3.0%、3.5%、4.0%、4.5%时，竖曲线半径应分别不小于13 000 m、15 000 m、17 000 m、21 000 m、25 000 m[8]。

3 高速公路线互通立交视距检查及改善措施

3.1 曲线内侧视距检查

为了保证车辆行驶具有足够的安全视距，曲线内侧应有一定的侧向净宽（横净距），即路面标高以上，司机视点（内侧行车道边缘向外1.5 m）至路面障碍物边缘的横向长度。对于高速公路互通立交，曲线内侧视距m影响因素主要是挖余的山体或山包等，可按式（4）计算：

式中，R——内车道平曲线半径（m）；S——互通立交停车视距（m）。

3.2 匝道分流点视距检查

司机在驶出互通立交之前，要能提前判别出互通立交出口，并对鼻端后的匝道路线线形基本了解，以确保能及时、安全地完成操作过程。因此，在互通立交前后要有足够的识别距离，尤其是山区高速公路互通立交，主要原因在于：受地形限制，山区互通立交一般纵坡较大，如果减速车道出口在较小半径的凸形竖曲线后，司机视线容易被遮挡，不利于行车安全，此时有必要增加凸形竖曲线的半径来改善司机视线。

该文计算了不同行车速度、不同视距下的凸形竖曲线半径，如表4所示。设计人员可将其与规范值进行对比，以检查匝道分流点的视距是否合理[9]。

3.3 匝道合流点视距检查

对于高速公路互通立交合流点识别视距，主线应按车辆行驶8 s距离检查、匝道应按车辆行驶5 s距离检查（如图1所示），以确保互通立交合流三角区内视觉通畅。

3.4 互通立交视距改善措施

3.4.1 加强视距设计的灵活性

目前在互通立交设计过程中，设计人员大多认为行车视距要与规范标准相适应，即行车视距满足规范要求。然而，规范中所规定的视距指标基于理论分析，是将互通立交平面简化计算的结果。但是，互通立交道路是由平面、纵断面、横斷面组合而成的三维实体，其行车视距影响因素较多，如果盲目套用规范值，在车辆实际行驶期间可能产生较大风险，尤其是一些特殊路段，比如主线下穿时跨线桥桥孔位置布设不合理，桥墩影响视距；再比如主线上跨时，右转匝道如果长度较短，容易遮挡司机视线，难以辨别匝道路线的走向。因此，互通立交在设计时，应在满足规范的同时，从工程实际情况出发，综合考虑多方面因素，灵活确定行车视距指标。

3.4.2 合理确定分流区识别视距

如果高速公路互通立交分流区识别视距不满足规范要求，驾驶员面对突发情况不能及时做出反应，容易出现车辆碰撞事故。互通立交分流区域容易出现视距不良问题的路段有三种：①互通立交出口位于主线平曲线外侧，在中分带设施遮挡下，不易识别出口标志。②互通立交出口位于主线平曲线内侧，在桥墩或路侧护栏遮挡下，不易识别出口标志。③互通立交出口位于凸形竖曲线变坡点，受司机视点高度和障碍物高度的影响，难以及时识别出口。因此，互通立交设计时要对分流区域的识别视距进行判断。

对于不同的规范，互通立交分流区域的识别视距计算方法并不完全相同。以主线设计速度120 km/h为例，《公路路线设计规范》（JTG D20—2017）中规定识别视距满足350～460 m，而按《公路立体交叉设计细则》（JTG/T D21—2014）计算出的识别视距在333～433 m。由此可知，分流区视距计算要考虑不同规范计算结果的差异，结合工程实际情况确定视距指标。

3.4.3 合理确定合流区识别视距

互通立交合流区也是交通安全事故易发地之一，常见的交通安全事故有以下两类：①主线最右侧车道车速过快，与匝道汇入车辆碰撞。②主线交通量大，匝道车辆汇入难度大，强制汇入引起碰撞事故。鉴于此，在互通立交合流区域，确保车辆安全驾驶可通过以下三条途径。一是主线车辆在汇入口前及时减速；二是主线车辆向内侧车道变道；三是匝道车辆寻求合适间隙汇入主线。无论哪种方法，都要保证“汇流三角区”有足够的行车视距，此时需要匝道上有足够的距离来辨别主线车辆的安全视距。根据相关研究成果，“汇流三角区”处大的互通立交主线长度≥100 m、匝道长度≥60 m。

4 结语

该文主要分析了高速公路互通立交的类型、影响因素、进出口处的视距检查方法，并提出了相应的视距改善措施，得到以下结论：

（1）高速公路互通立交设计常用的视距是停车视距和识别视距，前者与行车速度、反应时间、路面摩阻力等相关，后者等于认读距离、判断距离、行动距离、安全距离之和。

（2）高速公路互通立交视距受平曲线最小半径、凸形竖曲线最小半径、最大纵坡的影响最大。一般情况下，平曲线半径和凸形竖曲线半径越大，互通立交视距越好。

（3）为了保证互通立交行车安全性，需检查曲线内侧、匝道分流点、匝道合流区的视距，提高互通立交视距设计的灵活性，并根据互通立交实际情况合理确定停车视距和识别视距。希望这一研究成果可为高速公路互通立交设计提供科学的理论指导。

参考文献

[1]张玲. 高速公路互通立交视距设计关键影响因素及注意事项[J]. 黑龙江交通科技， 2021（3）： 242-243.

[2]贺亚军. 山区高速公路互通立交安全评价研究[D]. 重庆交通大学， 2020.

[3]李文靖. 高速公路互通立交路线视距的探讨[J]. 黑龙江交通科技， 2020（9）： 34-35+37.

[4]王军， 杨勇， 孙伟亮. 互通立交匝道平曲线内侧停车视距检验与改善[J]. 厦门理工学院学报， 2020（3）： 15-19.

[5]杨青. 高速公路互通立交视距设计关键影响因素分析及其注意事项[J]. 公路交通科技（应用技术版）， 2019（9）： 291-293.

[6]曾志刚， 朱顺华. 高速公路互通立交的路线视距指标研究[J]. 交通世界， 2018（23）： 13-14+17.

[7]李国春. 基于运行速度下互通式立交分流区识别视距分析[J]. 辽宁省交通高等专科学校学报， 2017（1）： 5-8.

[8]高建荣. 山区互通立交的停车视距修正[J]. 山西交通科技， 2014（1）： 13-14+17.

[9]卢艳坤. 高速公路线形设计中有关视距问题的探讨[J]. 北方交通， 2013（1）： 7-10.