高速公路互通立交路线视距研究

2023-12-24牛杰

运输经理世界 2023年28期

牛杰

（中交公路规划设计院有限公司，北京 100010）

0 引言

建立高速公路互通立交结构的目的是充分保障行车视距。由于互通路线往往会出现垂直交叉情况，造成在很小范围内出现90°左右转弯的情况。小范围内的大角度交叉容易产生行车视距不足的情况，导致车辆驾驶员可视距离大幅下降，会影响到高速立交通行效率，当车辆处于高速行驶状态时，易出现交通安全事故。因此，设计人员应对高速公路互通立交路线视距问题给予高度重视，采取科学方法加以解决，为民众提供良好的高速公路使用体验。

1 互通式立交的设计理念及行车视距概述

1.1 互通式立交设计理念

近年来，随着我国交通行业的不断发展，互通式立交设计理念出现了很大变化。在早期建设阶段，工程造价是互通式立交建设的首要关注点，以低造价为主要建设目标。

现阶段，互通式立交的修建以安全为主，秉持“安全至上”的基本建设原则。为了保证两条及两条以上的高速公路进出功能得到稳定发挥，维护其交通转换功能，互通立体交叉设计必不可少。主线上行驶的车辆除了要及时确定出口位置，还要按照相关要求离开主线，此时由匝道进入主线的车辆应在第一时间内作出反应。在该过程中，驾驶员应具备良好的视觉和判断能力。为了使主线上的车辆驾驶员正确判断出口，相关规范对互通立交范围内的主线线形与识别视距提出了相应要求[1]。

1.2 行车视距概述

为了使驾驶员在车辆行驶过程中及时识别危险，安全视距的合理设计尤为重要，目的在于使驾驶员在短时间内选择合适的制动或应急策略。目前，常见的行车视距类型包括以下几方面：

第一，停车视距。从驾驶员发现前方存在危险到采取相应措施让车辆停止，该时间段内车辆运动的距离称为停车视距，其中还包括驾驶员反应阶段车辆运动的反应距离，以及采取相关措施之后车辆的刹车距离。

第二，会车视距。两车辆行驶于对向车道时，看到对方车辆后驾驶员会选择制动让车辆停止，该过程中两车辆的运动最短距离称为会车视距。

第三，错车视距。对于未分车道的对向车道上行驶的不同车辆，驾驶双方察觉对面车辆后，会采取相应措施保证两车处于相互错开的状态。此时，两车运动的最短距离被称为错车视距。

第四，超车视距。两台车辆行驶于同向车道时，如果后方车辆打算超越前方车辆，从超车动作开始，到超越前方车辆回到最初车道的最小距离被称为超车视距。

2 互通路段存在的安全隐患问题

2.1 变速车道

在变速车道中，影响匝道安全的因素主要包括车道长度、交通量以及变速车道设计形式等。车辆行驶于减速车道末端位置时，如果驾驶员未能做到及时降速，或者是因为车道长度不足无法保证车辆降到合理速度，会增加车辆撞击三角端事故的出现概率。从另一个角度来说，若加速车道长度有限，会出现与主线车辆之间速度差过大的情况，最终引发追尾事故。对于变速车道设计，变速车道越短，故障问题的发生率越高。此外，匝道口进出车辆的比例越大，相应的事故出现几率也越大[2]。

2.2 分合流点

由于不同车主的出行需求不同，行驶方向也存在差异性，导致分流点、合流点标志信息设计的复杂程度较高。部分驾驶员会将车辆停放在分流鼻位置，影响其他车辆对行驶方向的判断，或者是在分流点位置突然变更车道，进而引发追尾情况。如果互通匝道出入口视距设计不合理，或者设计形式上存在问题，驾驶员很难在第一时间发觉危险并降低车速。

2.3 交通安全设施及路面特性

在高速公路匝道建设阶段，一般需要加入线形诱导标以及横向振荡减速标线。如果指示标志牌设计不合理，加之一些匝道视线不够好，驾驶员很难对匝道整体线形走向作出正确判断，导致在车辆进入匝道之前驾驶者很难选择正确的驾驶策略。此外，在立交路面设计上，常见的路面形式包括沥青路面及水泥混凝土路面，想要让车辆处于安全行驶状态，良好的路面条件必不可少，若是路面存在缺陷，无法保证车辆的良好行驶状态，会提高交通安全事故发生率[3]。

3 线形指标对互通立交视距的影响

3.1 圆曲线半径对识别视距的影响

立交主线圆曲线半径会对视距产生影响。当主线圆曲线半径数值较低时，出口位置往往集中在平曲线内侧。此时，如果驾驶员所驾驶的车辆行驶在最外侧车道，由于视线位置较低，护栏或者胶墩很容易对驾驶员视线产生影响，导致驾驶员不能正确判断出口，当驾驶员来到邻近出口位置时，不能降低车速，便会导致碰撞等问题。

3.2 竖曲线半径对识别视距的影响

竖曲线半径也会对立交范围内的识别视距产生较大影响。若主线线形为凸形竖曲线，曲线半径数值较小，此时的立交出口设计位于变坡点后方，驾驶员无法在第一时间内确定立交出口或分流端标线位置。受此影响，驾驶员在出口位置往往会选择紧急刹车，这会增加交通事故出现的可能性[4]。

3.3 平纵组合路段对识别视距的影响

对于平纵组合路段设计，设计人员应确保通视距离的合理性。在通视距离设计方面，除了考虑停车视距要求，还要考虑道路线形的视觉连续性，其中包括驾驶者的操作适应性。如果是凹形竖曲线和平面线形组合设计，遇到路面向上弯曲的状态，驾驶员的视线往往会向上方移动，旨在获得良好的通视条件。上述组合中除遇到地形遮蔽情况外，并不会出现视线障碍问题。然而，在凸形竖曲线路段设计过程中，驾驶员视线会出现向下方移动的情况，而凸起路面往往会遮挡驾驶员的视线，且竖曲线长度越长半径数值越小，上述影响会更加明显。因此，设计人员进行平纵线性组合设计时，应确保道路和地形有效融合，以提升驾驶过程的安全性。

4 互通立交中行车视距分析方法

在高速公路中行驶的车辆，最为常见的车辆类型包括轿车和货车。由于车辆类型不同，对应的机动性能、最佳驾驶速度也存在差异。一般来说，轿车的期望速度为120km/h，货车的期望速度为80km/h。

在高速公路立体交叉设计中，车道数量往往在2条或2 条以上，轿车具备更好的机动性能，大多数车主会选择内侧车道，货车的机动性能较差，加上载重量较大，车主往往会选择外侧车道行驶，小客车司机大多处于道路转弯内侧，对应的位置较低，行车视距极容易受整体路线规划的影响。因此，设计人员在设计路线平曲线指标的过程中，需要对小客车的行车视距要求进行重点考量[5]。

4.1 平曲线最小半径确定方法

平曲线中，行车视距的常见影响因素为平曲线半径，如果平曲线半径较大，行车视距能够满足驾驶者的驾驶需求，且车辆从行车道中心线到障碍物边缘的侧边距离能够达到视距净空。随着平曲线半径下降，对应的行车视距越来越小，驾驶员能够接受的最低视距要求是最小半径标准。在该理论下，可确定平曲线最小半径数值，具体数据如表1 所示。该计算结果能够满足相关规范要求，但对行驶速度在80km/h 以下的车辆，其极限数值规定处于偏危险的状态。

表1 基于理论推导的平曲线最小半径

4.2 凸形竖曲线最小半径确定方法

车辆行驶在凸形曲线位置时，如果对应的半径数值较小，在道路曲线设计问题的影响下，车辆前方路段往往会出现明显的隆起，导致驾驶员前方视线被遮挡。此时，行车视距会大幅缩短，难以有效应对突发交通问题。因此，为了更好地维护高速公路交通安全，相关人员需要对凸形竖曲线最小半径进行深入研究。大多数情况下，凸形竖曲线最小半径的确定，应为停车视距的2 倍，该设计理念主要源于交通安全及经验分析。极限设计数值的确定，可按1.5 倍停车视距进行考虑，对应的障碍物高度最佳数值为0.1m，具体凸形竖曲线行车视距计算如图1 所示。

图1 凸形竖曲线行车视距计算示意图

从图1 中信息能够了解到，OA 和OB 的计算方式如下：OA=R+0.2，OB=R+0.1，纵向视距计算，可按S=R×a。将该计算结果与相关规范要求进行对比，能够了解最小半径及极限半径的具体数值，同时该计算过程能简化理论计算结果[6]。

4.3 最大坡度确定方法

在互通立交设计过程中，相关人员需要对坡度设计提出具体要求。由于平曲线及凸形竖曲线的存在，坡度会对行车视距数值产生影响。所以，只要曲线道路存在一定的坡度数值，相关人员在设计时便需要对其进行综合考虑，避免曲线半径限定值设计不科学。在直线路段设计中，坡度不会对行车视距产生直接影响，但如果出现坡度过大情况，也容易引发交通事故问题。例如，在连续下坡路段中，如果坡度设计较大，容易引发交通事故问题。因此，在设计过程中要综合考虑所有影响因素。

5 准确确定视距指标

高速公路互通立交路线视距设计往往会受到综合竖曲线、平曲线以及坡度的影响，这也使行车视距具备三维立体性指标属性，实际数据与理论推导结果会存在较大差异。因此，设计人员在高速公路互通立交线路设计阶段，应做到对视距指标的正确把握。

5.1 视距指标的把控

受传统设计模式影响，相关设计人员在路线设计上，视距指标主要参考规范标准设计。但实际情况中行车视距具备三维立体性特点，容易受到诸多因素的影响，单纯地依据相关规范开展设计，行车视距依旧可能无法满足驾驶需求。为了降低交通事故的发生率，设计人员应对立交匝道停车视距及分流视距等指标进行准确的验算，以优化设计，提升行车安全性。

5.2 分流识别视距验算

根据相关规定，识别视距是指沿主线驶离行车道开始，按车辆行驶10～13s 的行程距离内要求通视的距离，互通区域内的分流识别视距设计标准更高。例如，当主线行车速度为120km/h 时，设计人员可根据《公路路线设计规范》（JTG D20—2017），保证视距范围在350～460m 之间，同时应结合其他规范计算方式，通过综合分析，确定最佳的设计指标数值[7]。

5.3 汇流识别视距验算

汇流识别视距主要是根据主线及匝道的运行标准进行预测。其中，匝道位置的运行标准时间为5s，主线为8s。在汇流区域内，三角区视线情况应得到有效维护，这样能使整个汇流过程更加稳定。为了实现该目标，整个三角区长度应设定在100m 左右，匝道长度不能低于60m。整体来看，由于相关规范内容不同，对应的具体要求也不一致，设计时应提前了解汇流识别视距验算的实际情况，确定合理的验算方法，为高速公路互通立交路线视距设计提供支持。