[科普中国]-环形匝道

环形匝道线形安全性设计0 前言

环形匝道是喇叭立交的重要组成部分，根据车辆经环形匝道驶入或驶出主线的不同将喇叭立交分为 A 型和 B 型。一般情况下，宜优先采用 A 型，但有时因地形、地物、左转驶入主线的交通量等限制，不得不布置成 B 型。经环形匝道左转驶出主线时为 B 型，车辆在 B 型喇叭立交环形匝道上行驶是由主线高速向次线低速过渡，很容易产生车辆冲出匝道的危险，互通立交的最小技术指标（如最小平曲线半径、最大超高等）也都在环形匝道上。因此，在 B 型喇叭立交设计中，需对环形匝道线形安全性加以认真分析研究。

1 车辆在环形匝道上的交通特性分析互通式立交的主要功能是交通转换，而交通转换又是通过匝道来实现的，根据行车轨迹来确定匝道线形是保证立交行车安全最基本的要求。

1.1 汽车在 B 型喇叭环形匝道上的行驶特性

汽车在匝道上是一个方向和车速不断变化的行驶过程，而环形匝道通常采用水滴形卵形曲线来布设，这使汽车在其上行驶变得更为复杂。因此，当设计 B 型喇叭立交时，首先得弄清楚车辆在其环形匝道上的行驶特性，这样才能使 B 型喇叭立交各个匝道线形指标选取更为合理，才能有效地减少交通事故。一般而言，车辆在 B 型喇叭环形匝道上的行驶可分为驶离主线的分流过程、逐渐行驶至线形最紧迫路段（平曲线半径最小匝道部分）的减速过程、在线形最紧迫路段的匀速或变速过程、驶入次线的加速过程、汇入次线的合流过程等五个过程。

1.2 B 型喇叭环形匝道的设计速度

匝道是供上下分离的两条道路转弯行驶而设置的专用车道，与主线不同的是，因受匝道转弯半径的限制，匝道的行驶速度低于主线。此外，匝道平纵线形组合复杂，车辆在实际运行中存在多次加减速过程。

匝道的设计速度宜与其必然存在的变速行驶相适应的速度作为设计的控制值；接近分合流的出入口附近的匝道部分应有较高的设计速度；接近收费站或平面交叉的匝道部分的设计速度可酌情降低。一般而言，当匝道的设计速度超过 40 km/h 后，环形匝道的占地面积随半径的增大而急剧增加。因此，环形匝道的设计速度应以 40 km/h 为分界点，在确定 B 型喇叭环形匝道设计速度时需对这一分界速度加以认真分析。有研究资料表明 B型喇叭环形匝道的运行速度基本分布在 40～65 km/h 之间，从图 1 也可以看出，B 型喇叭环形匝道的运行速度为 50 km/h 的频率最大，而我国路线规范中规定的环形匝道的设计速度宜采用 40 km/h，这是出于我国土地资源短缺，节约用地考虑的。通过对我国国情的分析和大量立交建成运营后的实践证明，笔者认为 B 型喇叭环形匝道的设计速度可如下选取：在城市郊区或平原宜为 40～50 km/h，在城市市区宜为 35～40 km/h，在山区宜为 30～40 km/h。

1.3 B 型喇叭环形匝道的通行能力与平曲线半径的关系

匝道对整个互通立交运行起着主导作用，单从运行条件来看，匝道越顺适、连接的路径越直截就越好，但产生的工程量也就相应的越高。因此 在满足交通需求的前提下，应选择与设计交通量相适应的立交型式。

当立交型式初步拟定后，验算各匝道通行能力是否满足设计交通量的需求，是最后确定立交型式的必要条件；否则，则要改进立交型式或采用双车道匝道。对于 B 型喇叭环形匝道来说，其通行能力通常是由它的两个端部及其线形最紧迫路段决定的，以三者中最小的通行能力作为采用值。B型喇叭环形匝道的线形最紧迫部分即是半径最小的平曲线路段，此段平曲线半径往往会在 40m 左右，有时甚至还取到 30 m。因此，B 型喇叭环形匝道的通行能力由半径最小的平曲线路段决定。B 型喇叭环形匝道最小平曲线半径的取值，经验做法是：当交通量不超过 3 000 pcu/d（小客车）时，取极限值或稍大于极限值，但在冰冻积雪地区不得采用极限值；当交通量在 3 000～6 000 pcu/d（小客车）时，取一般值或稍大于一般值。一般情况下，B型环圈式匝道曲线半径的取值范围见图 2。

2 影响环形匝道安全运行的因素车辆在 B 型喇叭环形匝道上运行是从主线上的高速向次线上的低速过渡行驶，当车辆进入平曲线半径最小的路段，其运行速度会降低到 30～35 km/h，这种速度差的突然变大对车辆安全行驶是很不利的。一般情况下，影响 B 型喇叭环形匝道安全运行的因素有以下几个方面：

（1）车辆冲出匝道的危险

如果 B 型喇叭环形匝道的平曲线半径过小，主线上高速行驶的车辆来不及制动减速，就很可能造成车辆冲出匝道的危险。

（2）交通标志不易识别

当次线上跨时，B 型喇叭环形匝道的出口位于跨线桥之后，交通标志易被桥墩、桥台等构造物遮挡，使驾驶员很难清楚识别。

（3）减速车道起点不明显

当主线下穿时，减速车道起点位于跨线桥之后，驾驶员难于分辨减速车道与主线的分离点，当车辆刚进入匝道后，驾驶员的意识还停留在主线高速行驶上，从而导致减速车道长度缩短，没有真正起到减速的目的。

（4）线形诱导不良或受阻

防撞墙设置或边坡绿化不合理，使驾驶员视线受阻，不能准确判断匝道前方的转弯方向。

（5）减速车道长度不足

相对其他形式匝道而言，B 型喇叭环形匝道需要的减速车道会更长一些，如果按常规方法确定其减速车道长度，就有可能导致减速车道长度不足，从而埋下了安全隐患。因此，在设计 B 型喇叭立交时，验算环形匝道的减速车道长度是否满足车辆减速过渡的需求是至关重要的。

3 基于行车安全的环形匝道设计3.1 提高 B 型喇叭环形匝道安全运行的措施

为保证 B 型喇叭立交运行畅通，环形匝道出口应明显，易于识别，且宜设置在跨线桥之前；当设置在跨线桥之后时，则出口至跨线桥的距离不应小于 150 m。在实际设计中，有以下几个措施可以提高其安全性：

（1）如果不受场地限制，可在环形匝道的小半径圆曲线（R2）与出口的缓和曲线（A1）之间增设一段大半径的曲线（R1、A2），此时，立交的占地会有所增大。因为即使想增大 A1值，又受到缓和曲线长度的限制，故增加一段大半径圆曲线。

（2）将环形匝道提前与主线分离，这是解决 B 型喇叭环形匝道安全问题的一个好方法。其缺点是相应的增大了工程数量。

（3）将直接式减速车道变为平行式或混合式。将环形匝道的减速车道由通常的直接式变为平行式，同时增加减速车道的长度，一般该长度不应小于 1.5 倍最小减速车道长度的规定值。通过路幅增宽来达到提前预示出口，通过较长的减速车道达到降低车辆在出口处的速度之目的。增长的平行式减速车道应辅之鲜明地面标线、指路标志配合，以达到安全设施与几何设计相互配合，增加行车安全性。

有时，仅增长减速车道长度仍觉得有缺点，主要是平行式减速车道出口处的匝道平曲线半径难以取大，不如直接式变速车道那样可将出口处的匝道平曲线指标设计得大一些或者直接按直线延长出去处理，但是只采用直接式出口，又担心驾驶员预先不易辨认。因此，对于 B 型喇叭环形匝道可演变出一种将减速车道长度拉长，开始采用平行式的减速车道，出口段又按直接式设计的混合式减速车道。

（4）尽量采用主线下穿的互通立交桥

这样就使 B 型喇叭环形匝道出口为上坡，自然达到减速的目的，从而有效防止车辆冲出匝道的危险，并可以节约工程造价，但主线下穿要解决好环形匝道出口处的行车视距问题。

（5）合理的边坡设计

为使驾驶员能清楚判断环形匝道前方的转弯方向，应放缓匝道边坡。当为填方时，边坡宜设计为 1:4～1:6，内侧不宜绿化体积高大的植物；当为挖方时，不但需要开挖视距平台，还需要设置盖板边沟或浅蝶式边沟。

（6）设置减速设施

若主线上跨，则 B 型喇叭环形匝道出口为下坡，这更易造成车辆冲出匝道的危险。这时，我们可在环形匝道出口处的减速车道上设置涂料型减速标线、视觉减速标线、彩色路面铺装、震动带等措施。

3.2 B 型喇叭环形匝道线形组合优化设计

B 型喇叭环形匝道设计重点就是如何保证主线上的高速向次线上的低速过渡的安全性。在常规设计中，B 型喇叭环形匝道往往采用单圆形曲线布设，强调设计指标满足规范的允许值，而忽略了整个互通立交区内各个匝道平面线形的合理组合与衔接，造成车辆在匝道上行驶因速度差过大而引起交通事故。根据日本高速公路设计要领，结合国内一些专家意见，当 B 型环圈式匝道采用 55～60 m（条件受限时不小于 50 m）时，一般应采用单圆形曲线，车辆在其上的行驶也是比较顺适的；然而在市区或山区立交中，过大的环形半径会导致用地规模大大增大，这与我国土地稀缺等基本国情相背离，B 型喇叭环形匝道平曲线半径往往采用设计速度对应的下限值或接近最小值。

对于 B 型喇叭环形匝道的线形组合设计，宜采用水滴形卵形曲线来布设，且大圆与小圆的半径之比宜小于等于 2，即主线上的较大半径不应与环形匝道的小半径曲线相接，中间应布设中等半径的曲线过渡，在匝道驶出端部的分流点设置缓和曲线来逐渐过渡，随车速降低逐渐减小半径至环形匝道的最小半径。这样不仅有利于内环匝道上的车辆行驶顺适，也有利于外环的半定向匝道采用较大半径与水滴形卵形曲线中的中等半径组成合理的 S 形线形。如 B 型喇叭环形匝道最小半径为 35 ～50 m 时，水滴形卵形曲线中间过渡曲线半径宜采用75～120 m，主线入口的外环匝道半径一般不宜小于 125m，目的是有利于 B 型喇叭环形匝道上车辆运行速度由 40 km/h～60 km/h～80 km/h 的过渡变化，以保障行车的安全性和顺适性。

主线设计速度是 100 km/h，互通主体位于主线曲线 R1200+A440 的路段，B 型喇叭环形匝道的设 计 速 度 为 40 km/h， 其 平 曲 线 组 合 为 R40+A35+R80 的卵形曲线，驶入主线与环形匝道相接的外环半定向匝道采用 R130+A85+A85 与内环匝道 R80 相接组成 S 形曲线，从而使 B 型喇叭环形匝道的各项技术指标都满足规范要求，各个方向曲线组合合理。

4 结语B 型喇叭立交安全性较 A 型差，主要是易造成主线上的左转车辆冲出环形匝道的危险，这就要求在设计 B 型喇叭立交时，不但要弄清楚车辆在环形匝道上的交通特性，而且也要熟知环形匝（下转第道存在的安全隐患。本文总结了六种提高 B 型喇叭环形匝道安全运行的措施，并结合实例说明了 B 型喇叭环形匝道布设的方法，可供立交设计人员参考。1