巴基斯坦PKM高速公路互通变速车道平面设计浅析

兰 旭 肖 军

(中交第二公路勘察设计研究院有限公司 武汉 430056)

在巴基斯坦PKM(Sukkur-Multan段)高速公路项目设计过程中，按照巴方要求使用美国《AASHTO规范》，在实际设计过程中，其设计理念及规范中的一些应用方法均与中国规范存在较多差异，本文结合笔者在PKM高速公路项目的设计经历，重点分析《AASHTO规范》中互通变速车道设计及应用的问题，从直接式变速车道、平行式变速车道、变速车道最小长度3方面进行讨论，研究其与我国规范的差异，分析国外规范与国内规范在设计理念及思想上的一些不同点。

1 变速车道

驾驶员在互通立交处驶离公路，实现转弯以前需要减速。而从转弯车道进入公路则需要加速，直至达到所希望的畅通公路的速度，因为必要的变速幅度通常很大，所以应设法在辅助车道上完成加速和减速，以尽量减少对直行交通的干扰和潜在的事故。这种辅助车道及渐变段主要供出入直行车道的车辆进行加速和减速，称为变速车道。

变速车道通常有2种设计形式：直接式和平行式。直接式提供了直接的平面入口和出口。

1.1 《AASHTO规范》中的直接式变速车道

1) 直接式出口。直接式出口端部的外边缘线转折点通常明确了与直行车道的分离点，并可在大交通量的高速公路上平稳运行，分流角度一般为2°～5°。

针对减速车道长度，《AASHTO规范》中提到：减速的长度从渐变的楔形右边缘距直行车道右边缘3.6 m(美标中1个行车道车道宽度)的那一点延长至出口匝道曲率起始点(即匝道的第一条平曲线)。直接式出口示意见图1。

图1 直接式出口

2) 直接式入口。《AASHTO规范》中对直接式入口设计指出：驶入高速公路的入口由长而均匀的过渡段连接。建议加速车道外缘与直行车道边缘之间的渐变率最好取50∶1～70∶1(纵横比)。直接式入口见图2。其中La为必须的加速车道长度；点A控制了该匝道的速度，La不得自匝道曲线的背部起始，除非其半径大于等于300 m。

图2 直接式入口

由图2可见，单车道直接式入口加速车道长度以控制匝道速度点至距直行车道右边缘3.6 m的那一点来控制，双车道直接式入口加速车道长度以控制匝道速度点至距直行车道右边缘7.2 m(美标中2个行车道车道宽度)的那一点来控制。

1.2 中国规范中的直接式变速车道

我国《公路立体交叉设计细则》[1]中规定，变速车道的组成应包括渐变段、变速段和鼻端等，当车道不平衡时，应设置辅助车道。直接式变速车道见图3、图4。

图3 直接式出口

图4 直接式入口

由图3、图4可见，直接式加速或减速车道的起终点为鼻端及1个车道宽度处。

2 平行式变速车道

平行式变速车道与直接式相比，还增加了1段平行的变速车道供车辆驶入及驶出主线。

2.1 《AASHTO规范》中的直接式变速车道

1) 平行式出口。一般在主要干线和匝道都是大交通量的情况下，通过设置平行式出口减速车道，可以聚集车辆，以避免在直行车道上或路肩上行车排队。平行式出口见图5。

图5 平行式出口

平行式单车道减速车道长度同直接式单车道减速长度定义，平行式双车道减速车道从直行车道外7.2 m处起算至控制匝道速度的特征点。

2) 平行式入口。平行式入口提供了1条足够长的附加车道，供车辆在汇合之前加速到接近高速公路的速度行驶。附加车道的末端点应设置渐变段。平行式入口见图6。其中，La为必须的加速车道长度；点A控制了该匝道的速度，La不得自匝道曲线的背部起始，除非其半径大于等于300 m。

图6 平行式入口

平行式加速车道定义同直接式加速车道，同时《AASHTO规范》中建议在附加车道的前方提供不小于300 m的曲线半径，曲线长不小于60 m。

2.2 中国规范中的平行式变速车道

中国规范中平行式变速车道设计标准见图7、图8。

图7 平行式出口

图8 平行式入口

由图7、图8可见，平行式加速或减速车道的设计起终点为鼻端及一个车道宽度处。其中双车道平行式加减速车道中还包括一段渐变段。

3 变速车道最小长度

3.1 《AAHSTO规范》中变速车道最小长度

变速车道的最小长度见表1、表2。其中当变速车道处于坡道上时，需要根据纵坡及设计车速进行调整，表3为加速车道调整系数，表4为减速车道调整系数，其中调整系数均为变速车道纵坡上的变速长度与水平路段上变速长度的比值。

表1 小于或等于2%缓坡的出口端部最小减速长度

表2 小于或等于2%缓坡的入口端部最小加速长度

注：加速长度超过400 m时，推荐采用均匀的50∶1～70∶1渐变段。

表3 加速车道长度调整系数

表4 减速车道长度调整系数

3.2 中国标准中的变速车道最小长度

变速车道的最小长度及出入口最大渐变率见《公路路线设计规范》[2]中表11.3.8-1。

针对不同情况下的变速车道，国标对其长度调整做了如下规定：

1) 当变速车道位于纵坡大于2%的路段时，应按照《公路路线设计规范》中表11.3.8-2中的系数对变速车道长度进行修正。

2) 当减速车道纵坡小于2%、但紧接主线纵坡大于4%下坡时，减速车道长度宜采用1.1～1.2的系数进行修正。

3) 当匝道基本路段设计速度小于40 km/h时，减速车道最小长度宜按高一级主线设计速度取值。

4 对比分析

通过对直接式变速车道、平行式变速车道、变速车道最小长度三方面的论述，可以看出在应用《AASHTO规范》时的设计方法与国标有较多差异。

1) 针对变速车道长度定义，我国规范对互通变速车道长度(变速段)的定义统一明了，变速车道的起终点以“1个车道宽度处”特征点及鼻端点为标准，在双车道出入口变速车道中，详细划分了变速段、辅助车道段及渐变段，同时变速车道渐变段长度按照变速车道对应渐变率及偏置宽度取值，便于设计人员理解及开展设计。

2) 在《AASHTO规范》中，对变速车道长度(变速段)的定义较为复杂，在起终点规定中，对于1个车道宽度或2个车道宽度处(平行式双车道出入口，直接式双车道入口)的定义及位置，基本同国标一致，但不同于国标将鼻端作为另一个特征点，《AASHTO规范》中将另一个特征点定义为“控制匝道的点”，同时变速车道渐变段长度在直接式变速车道上示意为按对应渐变率及偏置宽度取值，平行式变速车道上则提出“约90 m长度可满足直至110 km/h的设计车速”[1]。

3)《AASHTO规范》中对变速车道(变速段)最小长度取值需参考主线设计速度及匝道上的速度控制点速度(相应的初速度)，对双车道出入口变速车道的辅助车道长度规定中，则较为粗略，具体参数在“辅助车道”一章中进行了阐述。对坡度上变速车道的调整因素，《AASHTO规范》中细致地划分了不同坡度下的调整系数，并且对加速车道，调整系数的选取需参考主线设计车速及匝道的到达车速。

通过上述比较可以看出《AASHTO规范》及我国规范中的设计理念存在诸多不同点。

1) 我国规范在设计时，更偏向简洁、统一性设计[3]，对变速车道的设置，认为车辆的加速或减速主要在主线上完成，变速车道所需长度的控制因素以主线设计车速为依据，因此当匝道设计车速不同时，国标中仍采用相同的最小长度指标，对匝道设计车速较小的情况，这样的设计可以保证足够的变速长度，但是当匝道设计车速较大时，这种取值则较富余。对处于坡道上的变速车道来说，当纵坡对车辆变速不利时，采用增长系数以增加变速车道长度，保证车辆的变速需求，但未考虑有利情况下的折减。这种设计思路对设计者来说，更易掌握，但是并未充分考虑匝道上车辆实际运行时可以利用的变速段落，整体思路偏向保留一定富余值以保障更安全的行车条件，这种思想主要是由于中国高速公路上车辆质量及驾驶员水平参差不齐，重型车大型车所占比例较重，因此需采用偏安全的设计理念来指导设计者进行设计造成的。

2) 《AASHTO规范》在设计时较为灵活复杂[4]，在设置变速车道的规定中，匝道速度控制点的位置选取较国标中的鼻端更难以控制，《AASHTO规范》中认为车辆在进行加减速行驶的过程中，既是一个动态的过程，也是一个受到平面曲线要素控制的过程，因此将匝道速度控制点定为鼻端后第一个平曲线的起点(减速车道)或鼻端前第一个平曲线终点(加速车道)，同时考虑车辆实际运行过程中，在匝道上也存在变速过程，因此《AASHTO规范》建议可利用部分匝道作为变速车道的一部分。在选取变速车道长度最小值时，《AASHTO规范》更为详细，需要同时参考主线及匝道的设计车速，当主线设计车速不变时，变速车道长度会随着匝道设计车速的变化而变化，同时对处于坡道上的变速车道来说，当纵坡对车辆变速不利时，采用增长系数以增加变速车道长度，当纵坡对车辆变速有利时，采用折减系数减短变速车道长度。这种设计方式较中国规范来说，充分考虑了车辆实际运行中的诸多因素，但是其主线安全富余不如中国规范，这种设计思路也体现出《AASHTO规范》给予设计者结合实际情况而灵活采用规范条例的特点。

5 结论与建议

通过对巴基斯坦PKM项目中互通变速车道设计的论述《AASHTO规范》与中国规范的对比分析，可以得出如下结论及建议。

1) 在《AASHTO规范》中，对连接部设计中的主线车速、匝道车速及坡度等因素进行了充分考虑，因此在设计时，需要针对上述几种因素对加减速车道长度进行调整，同时尽可能利用匝道段作为变速车道的补充，设计思想较为复杂，应用时需灵活参考。

2) 我国规范中，主要根据主线设计车速、坡度因素进行变速车道的长度选取，同时在设计变速车道时，认为变速车道应设置在主线段上，而未考虑利用匝道段，设计理念较为统一，应用时较为便捷。

3) 随着我国“一带一路”战略的发展，越来越多的海外项目由中国企业投资设计及施工，但在设计施工中仍然需要采用国外规范，给中国建设者带来了诸多的困难及不便，同时也不利于推广中国建设工程的经验及标准，因此笔者建议应该在今后的海外项目中加强对中国规范的推广，让中国规范标准能够随着“一带一路”战略走向全球。