城市互通式立交变速车道设计研究

刘伟

摘要：城市交通发展的速度与发展的程度是衡量一个城市发展水平的重要标志之一，也是保证一个城市经济发展的基础。随着城市车辆的保有量持续上涨，使得日趋繁荣的社会和人们对城市道路的要求越来越高。变速车道作为主线和匝道的连接部位，它主要的功能是实现主线和匝道车辆变道进出和速度的过渡，同时也是整个互通式立体交叉交通中最容易发生交通事故的地方。本文结合目前变速车道的研究成果，对变速车道的选择原则与不同车速下的变速车道长度计算进行了研究。

关键词：城市交通；发展；变速车道；研究

一、互通式立交变速车道的形式选择

根据目前的城市道路的建设，主要是依据《城市道路设计规范》与《公路路线设计规范》，而城市道路的变速车道在设计上可以分为平行式与直接式。平行式减速车道在设计中是把起点设计成有适当流出角度的三角段，该三角段结束与锲形端部之间的距离都要留出合适的宽度，与直接式减速车道相比，平行式减速车道要明确起终点，在三角段的设计和车辆的行驶轨迹是吻合的，但在通过减速带的时候必须走S形线路。在《高速公路设计规范》中提到，驾驶人员在一般情況是愿意走直线而非S形路线，所以平行式设计方案与现实情况有一定的出入，而直接式减速车道在整个行驶过程中和实际行驶的轨迹吻合，故减速车道选择直接式设计方案。

至于加速车道，驾驶人员在流入过程中同样希望走直线而非S形线路，当主线车流量很大的时候，车辆在流入主线时一样要使用加速车道的全长，所以在《公路路线设计规范》中有明确规定加速车道原则上采用平行式，只有加速车道不长的情况下和主线流量较小时可采用直接式。

二、互通式立交变速车道长度计算

（一）单车道减速车道的计算。对于单车道减速过程，目前的研究都比较成熟，研究成果也得到了相应的提高，具有代表性的并在实际中得到了认可的是美国各州公路和交通工程师协会（简称AASHTO）的二次减速理论，该理论指出车辆匀速横移一个车道宽度，在进入到减速车道后，先是减少油门让发动机的转速降下来以达到减速的目的，在该减速过程中，又利用刹车来进行二次减速，经过两次减速后，使车辆的行驶速度达到匝道计算的行车速度，车辆驶离减速车道进入匝道。根据目前的“高速公路加减速车道设计标准”的研究成果，第一次的减速段长度只和主线车速有关，具体我们把主线设计车速分别设计为100、80、60、50、40km/h，得到的第一次减速段的距离分别为85、67、49、40、31m。

第二次减速是建立在第一次减速的基础上利用制动系统减速到匝道设计的车速，在第二次减速中的减速过程是以“基本舒适”为原则，在车辆驾驶手册中有提到，建议是1.5～2.0m/s2，我们以上述的研究成果取值2.5m/s2，在以“高速公路加减速车道设计标准”研究成果作为参考，得出第二次减速段的公式是：

，根据上式进行计算，得出第二次减速的数据，当主线设计车速为100km/h和匝道设计车速为70km/h，则减速段的距离是48m，以此类推当主线100km/h、匝道设计为60、50、45、40km/h时，减速段距离为68、84、91、97m，当主线为80km/h，匝道为60、50、45、40、35、30km/h，则减速段距离分别为20、36、43、49、55、59m，当主线为60km/h时，匝道为40、35、30、25，则减速段距离为13、19、23、27m，当主线为50km/h，匝道30km/h，则减速段为10m。将第一次减速段的长度和第二减速的长度相加取整得到即是整个减速车道的长度。

（二）单车道加速车道的计算。首先以加速的需要来计算加速车道的长度，根据《高度公路设计要领》与《城市道路设计规范宣讲材料》，加速车道长度是保证车辆能够加速到与主流车速进行合流的加速长度，具体公式为：，在该式中，为了达到主流车速的速度，根据《道路路线设计》，加速度为0.8～1.2m/s2。我们就选用1.0m/s2，以方便计算。目前的《城市道路设计规范》是按照BJ-130轻型载重汽车作为加速车道长度计算，它的取值范围为0.40～0.82m/s2，由于目前的车辆多为小汽车为主，加速性能上得到了很大的提高，所以取值1.0m/s2并参与计算也是合理的，计算的加速车道长度。

其次以汇人的概率模型与平均行驶距离模型确定加速车道的长度，我们以“高速公路加减速设计标准”的研究基础，其在提高加速车道的设置应该和主线的服务水平能够相对应，并以交通负荷和满足的概率作为计算的理论依据。

然后再计算加速车道的最短长度加速车道多为平行式结构，车辆在道路行驶中必须走S形，假如线性单元的长度不是很长，则驾驶人员的操作比较频繁，在高速行驶的情况下时非常危险的，同时又要保证匝道车辆进入到主流车道，根据《道路路线设计》和实际情况想结合，得出主线设计车速分别为100、80、60、50、40km/h，最短加速车道长度为167、135、100、85、70m。

最后就是最终的加速车道长度确认，根据以上3种数据进行组合，得到了最终的加速车道长度。

三、变速车道渐变段长度的计算

（一）第一种计算方法，车辆横移一个车道所需的时间取为3s，按照《高速公路设计要领》与《城市道路设计规范宣讲材料》，过渡段的长度公式是：，由AASHTO提出的中等交通量与车辆的平均行驶速度和设计车速关系确定，主线设计车速分别设计为100、80、60、50、40km/h，初速度为90、70、60、50、40km/h。

（二）第二种计算方法，用下列计算公式老计算渐变段的长度；，式中w变速车道的宽度，γ为反曲线的半径，ν为主线初速度，μ为横向力系数，i超高横坡度。

（三）结果。通过第一种的计算方法得出在过渡段的设计车速分别为100、80、60、50、40km/h，过渡段的距离为75、58.3、50.0、41.7、33.3m，通过第二种方法在同样的设计车速下得到的过渡段的距离分别为77.1、59.9、51.3、42.7、34.1m。通过两组数据的比较在实际的运用中建议在以上的设计车速下过渡段的距离为80、60、50、45、35m。

参考文献：

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[2] 王依华，秦鹏飞.过境公路及其互通式立交若干设计标准的探讨[J].特种结构，2004，21（2）：79-81.

[3] 苑中丹，薛岭，王维礼等.高速公路枢纽互通式立交变速车道长度设计研究[J].重庆交通大学学报（自然科学版），2009，28（4）：689-693.