浅谈互通式立体交叉变速车道设计要点研究

刘开祥

(贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司)

0 引 言

在高速公路建设中，互通式立体交叉变速车道设计质量与城市公路网络的合理性具有直接、密切的联系，对道路交叉处的车辆分流、合流等起到不可替代的作用。目前我国在互通式立体交叉变速车道建设中虽然取得了显著的成绩，但是在设计方面还存在一定的问题，还有很多需要改进的地方。因此，在设计中应摒除传统设计理念的困扰，对其设计要点和参数、指标等问题深入研究，提高其设计水平，促进我国交通事业的稳步前进。

1 互通式立体交叉变速车道设计现状和存在问题

互通式立体交叉变速车道在公路建设中处于非常重要的位置，如图1 为直接式变速车道的组成，因为其在整个交通线路中是最容易引起交通事故的部位，在设计中也是设计人员关注的重点。目前我国的交通事业在不断发展的同时，也存在诸多问题，尤其是在互通式立体交叉变速车道设计方面，主要有以下几点:(1)变速车道的长度不够或分流段减速车道的设置不合理，经常会造成车辆不能及时进行减速而引发严重的交通事故。(2)加速车道设置缺乏科学合理性，这种设计漏洞的直接后果是车辆提前进入主线。(3)当前变速车道为单车道时，渐变段采用的设计方法主要是线型或者是三次抛物线，但是这种渐变段设计方法在长期的实践中证明存在很多不足，主要表现为与实际的车辆驾驶状态存在冲突，实际的车辆驾驶轨迹倾向于“S”形，而设计中对渐变段的处理通常出现线型不够流畅的问题。这些设计的缺失不仅给行人车辆带来了很多不利，而且阻碍了我国交通事业的发展步伐。

图1 直接式变速车道的组成

2 互通式立体交叉变速车道设计要点分析

2.1 平面设计

匝道可分为单车道匝道和双车道匝道，这两种形式的匝道一般都采用直接式变速车道，其设计线通常是匝道的中心线。首先，对直接式变速车道来说，其接线起点位置非常重要，目前在设计中，单车道匝道的起点位置一般设计在主线外侧中心线上，而单向双车道匝道的起点位置一般设计在辅助车道的左侧，或者可以说是主线外侧车道的右侧。其次，是车道流出角的确定，所谓流出角是指减速车道的渐变段起点的切线与主线外侧车道中心线的夹角。在目前的变速车道的设计中，一般按照渐变率来确定流出角，且对直接式变速车道来说，起点位置的切线方位和流出角作为其线型设计的起点方位角。最后，即进行匝道线形设计和计算。匝道线形设计一般根据车道的不同类型来进行设计，一般来说，减速车道采用曲线法设计;单车道的加速车道一般采用与主线相同的曲率半径，其接线位置是主线外侧办个匝道的位置;平行式变速车道一般采用与主线统一的曲率，当其接线点位置处在主线外侧直线段的时候，其接线位置的确定可采用偏移法。

2.2 变速车道长度的确定

一般来说，变速车道的长度是指车道渐变段在达到一个车道宽度的位置到分合流鼻的长度，在确定变速车道的长度时应注意参数的确定问题，即综合考虑以下因素:车道匝道、纵坡、主要组成车辆的类型等要素。同时对匝道的线形指标加以注意，线形指标不宜太低，因为太低必须用增加变速车道的长度的方法来弥补速度差，这种速度差是指匝道与主线的设计速度，这样对整段公路来说是极不合理和经济的。

2.3 变速车道的横断变设计

由于不同的车道其横断面存在很大差异，所以在设计时应考虑多种因素，以保证行车安全为原则进行设计，现作具体分析:首先，路肩宽度及其过渡带的确定。变速车道的横断面由以下几个部分组成，包括车道、左侧路缘带、右路肩等。考虑到匝道的速度低于右侧路肩的速度，因此在设计时双向匝道(路肩宽度为0.75 m 和0.5 m)的变速车道的路肩宽度一般取1.25 m，对于主线路肩宽度不同于匝道的路肩宽度，变速车道的过渡段通常采用两种处理方法，一种是以匝道的路肩宽度为准，在匝道路肩宽度比较大的情况，通常采用的是以主线的路肩宽度为准。当主线路肩宽度和匝道路肩宽度存在不一致的情况下，一般采用如下处理方法:设置过渡段。当匝道的路肩宽度较小时，通常设置在分流鼻和匝道靠近的一段范围内。渐变段的就渐变率是有一定范围的，通常取1/20～1/30 之间;当匝道的路肩宽度较大时，通常在主线和变速车道分流鼻附近的一定范围内设置渐变段，渐变率取1/30～1/40。其次，横断面变化情况，以直接式变速车道和平行式变速车道为例。如图2 所示，为直接式变速车道的横断面。

图2 直接式变速车道的横断面

从图2 可知，直接式变速车道的横断面有四个，分别为A、B、C、N，其中A 断面除了路肩处不同外，其它都是与B 断面相同的。B 断面是变速车道和匝道的分界面，同时也是变速车道的终点断面;C 断面是减速车道的起点，同时也是变速车道三角段的终点;N 断面是三角段的起点，但必须注意的是起点位置处在主线外侧车道的中心线上。如图3 所示，为平行式变速车道横断面。

图3 平行式变速车道横断面

从图3 可知，与直接式变速车道不同，平行式变速车道横断面总共有5 个横断面，分别为A、B、C、D、E 断面。A、B断面几乎与直接式变速车道的横断面是相同的，唯一不同的地方即平行式变速车道的A、B 断面没有偏宽值;C、D 断面与直接式的B 断面相同;E 断面是完全的主线断面。

2.4 互通式立体交叉变速车道参数控制要点

连接段、缓和曲线参数对直接式变速车道具有重要的影响，现以缓和曲线参数对其减速车道的影响为例，具体影响见表1 所示。

表1 缓和曲线参数对直接式减速车道的影响

3 互通式立体交叉变速车道设计的注意事项

在互通式立体交叉变速车道设计时不仅要注意以上设计要点，还应综合考虑多种因素，现作具体分析:(1)在设计变速车道时，通常是按照理想情况来进行设计的，但是实际的通车过程中，车辆并不是按照理想的情况来流入或流出主线，因此在设计时，应综合考虑多种因素，如通过汽车的机械性能、气候、地质特点、路面情况等，同时在设计时还应考虑国内的加速制动器情况，适当增大变速车道。(2)在一些地区，如沿海地区，车辆的载重较大，内地则相对来说偏小，同时受到地形、地质等因素的影响较大，因此在设计时，应适当增大沿海地区的变速车道宽度;山区等地根据实际情况适当放低标准。

4 结束语

综上分析，互通式立体交叉变速车道对交通发展具有重要意义，在设计时，应紧抓重点环节，从平面设计、变速车道长度确定、变速车道横断面设计、参数控制等方面出发，进行科学、合理的设计，同时注意在设计时综合考虑多种因素，如地形、当地车辆行驶情况等，设计出符合实际而又有效的设计方案，尽量避免因后期意外情况而造成方案更改，浪费资源和资金的同时也对整个公路建设工程的工期方面不利。

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