公路双车道变速车道长度取值分析

张国毅

华设设计集团股份有限公司，江苏 南京 210018

1 项目概况

广深沿江高速公路深圳机场互通立交位于深中通道东人工岛，是深中通道与广深沿江高速两条八车道高速公路交通转换所设的枢纽互通立交，受深中通道桥隧总体方案限制，该枢纽互通部分匝道位于海面以下，属地下枢纽互通立交。其中香港至中山方向的F匝道（双车道）汇入深中通道主线，中山至香港方向的G匝道（双车道）流出深中通道主线，均位于主线隧道内。该段主线隧道采用预制沉管结构，变速车道及渐变段长度将对工程规模、沉管结构、施工工艺及海域管控范围等产生巨大影响，在确保车辆运营安全的前提下，需充分论证互通区双车道变速车道长度的取值合理性。

2 国内关于双车道变速车道长度的研究现状

我国在互通变速车道长度取值方面缺少相关量化计算研究，随着高速公路建设里程及枢纽互通建设数量的不断增加，近几年有许多研究人员运用国外相关量化模型公式对其进行了大量的研究。

（1）早期基于《公路路线设计规范》（JTJ 011—1994）和《日本高速公路设计要领》的采用值，通过车辆行驶特性对最小值计算分析和综合比较，提出了相应修改和建议，为我国早期高速公路枢纽互通立交的变速车道取值奠定了数据基础，以主线速度100km/h为例，双车道加速车道最小长度建议为360m，20世纪90年代中后期建设的高速公路均采用此标准，通过对大量早期按此标准建设的变速车道运营实测数据的积累，为后期合理取值奠定基础。

（2）2000年后，基于前期大量已建成项目的数据分析，变速车道长度的取值研究开始结合车辆运行特征及复杂状况下驾驶人驾驶特点等，厦门市机场路的莲前路互通式立交，经计算对双车道加速车道长度取值为387m（设计速度80km/h），略大于《公路路线设计规范》（JTG D20—2017）规定的最小值。取值过程中充分考虑了多车道、车辆行驶交织、大客货比、标志牌识别反应及驾驶员行驶习惯等一系列问题，突出人、车特性，强调运营安全。

（3）2010年前后，基于江苏省高速公路枢纽互通式立交运行车速的实地测量的数据，通过k阶爱尔朗分布来确定变速段长度，其中得到了主线设计速度100km/h下半直连式双车道加速车道长度为318m，略小于《公路路线设计规范》（JTG D20—2017）中的350m，但计算所采用的数据为实地测量数据，受车型、地形、气候条件等影响因素较大，该计算值仅适用于江浙等平原地区。

近年来，在交通量较大的高速公路中，已明显暴露出变速车道长度不足的情况。尤以减速车道的长度问题最突出，减速车道与邻接的匝道的平面线形指标又较低，驾驶者见此情景后往往在进入减速车道之前就开始降速，直接影响后随直行车辆的正常行驶，存在事故隐患。

3 国外相关规范解析

日本、美国规范中对双车道汇入后渐变至主线正常断面的长度（加速车道+辅助车道+渐变段）没有进一步的理论研究和量化计算模型，这一长度是依据经验取值。

《日本高速公路设计要领》中指出，作为目标值，标准长度是从楔形端起1000m，最小值采用600m，根据运用方面的经验，分流部分和合流部分的辅助车道长度最小约600m，最理想的约为1000m，如图1所示，可满足顺畅交通流的需求，能够充分发挥处理对应交通量的能力。

图1 《日本高速公路设计要领》规定整体长度（最小值600m）

美国AASHTO《道路几何设计》中指出，通常情况下，推荐采用平行式车道。当考虑采用直接式车道时，研究者主要关注汇入的主线的匝道。在这些情况下辅助车道的有效长度并不能精确地确定。经验表明，最小距离约为750m时可以满足双车道匝道车辆的进出要求，如图2、图3所示。

图2 AASHTO《道路几何设计》合流鼻至正常段长度（最小值750m）

图3 AASHTO《道路几何设计》正常段至分流鼻长度（最小值750m）

从日本、美国相关规范可以看出，日本和美国目前对于双车道匝道汇入、流出主线正常段这一完整过程长度（加速车道+辅助车道+渐变段）的提出是依据经验，没有可依据的量化模型公式。

4 国内外规范对比分析

根据我国1994年版、2006年版、2017年版（现行）的《公路路线设计规范》，以及日本、美国、泛欧地区的相关路线设计规范的对比分析，取主线100km/h，匝道60km/h，各取值情况如表1所示。

表1 各国（地区）变速车道长度一览表 单位：m

对于双车道匝道汇入长度，日本、美国规范中主要根据过对合流鼻至正常段和正常段至分流鼻的长度进行控制并保证车辆进出主线的安全；欧盟设计规范中未见对双车道汇入的规定；日本规范及我国1994版规范中对双车道渐变段长度规定的是按1/40的渐变率流入，可求得渐变段长度为160m。

通过对比分析，国外对变速车道的研究方法及长度规定不一致，如美国、加拿大等国认为加速车道与主线和匝道行驶速度有关，日本认为加速车道长度仅与主线设计速度有关，而以德国为代表的欧洲部分国家认为加速车道只是提供一个合流的场所，与设计速度无关。仅对变速车道长度而言，国外规范中有相应理论的量化模型公式（单车道匝道流出和汇入），包含一系列理论及公式推导，但对于变速车道后紧接的辅助车道长度，并没有相应理论和量化公式。

我国现行《公路路线设计规范》（JTG D20—2017）中对双车道加速车道长度的规定，当设计速度为100km/h时，合流鼻至正常段总长为350+350+160=860m，这大于日本最小值600m和美国最小值750m的要求，未达到日本1000m长的推荐值。对双车道减速车道长度的规定（100km/h）正常断面至分流鼻总长为80+250+190=520m，小于日本最小值600m和美国最小值750m的要求，建议在建设条件允许的情况下可适当增长。

从我国规范的对比来看，1994版路线规范关于加减速车道长度的取值与日本规范一致，但2006、2017版路线规范中对加减速车道的取值进行了加长，且条文说明中提到我国变速车道长度不足，在已建成的交通量较大的高速公路上已有明显的暴露。由于减速车道的长度较短，它所邻接的匝道的平面线形指标又较低，驾驶者见此情景后往往在进入减速车道之前就开始降速，影响后随直行车辆的正常行驶，存在事故隐患。加速车道由于长度不足而使汇流欠有序。

5 分析结论

（1）结合美、日、欧等国家或地区的高速公路设计规范可以看出，目前国外对于双车道匝道汇入渐变至主线正常断面的长度（加速车道+辅助车道+渐变段）是根据运行经验所提出的经验值，没有可以依据的理论和模型进行量化。机场枢纽互通项目F匝道汇入渐变至主线正常断面长度取值为865m，略高于美国规范的最小值750m，介于日本最小值600m和推荐值1000m中间。机场枢纽互通项目G匝道流出渐变至分流鼻的长度取值为535m，低于美国规范的最小值750m和日本规范最小值600m，主要受工程规模及海域施工难度影响，仅采用略大于现行规范取值。

（2）从我国《公路路线设计规范》不断修编的情况来看，1994年版路线规范关于加减速车道长度的取值与日本规范一致。但在2006年版路线规范中对于该长度进行了加长，并在其条文说明中提到了加长的原因。2017年版路线规中，对双车道减速车道的辅助车道长度再次进行了加长（250～510m），使得双车道流出渐变至分流鼻的长度值由2006年版的520m调整为520～780m（该长度与美国规范最小值750m与日本规范最小值600m基本对应）。建议在建设条件较好的项目中，可适当增长变速车道取值。

6 结束语

深中通道机场枢纽互通的双车道变速段位于隧道路段，隧道内照明、视距、驾驶员心理等因素都对车流变速、汇入、流出主线均可能带来不利影响，且隧道内发生事故的救援难度较大。鉴于以上不利因素，设计过程中采用了车辆仿真模拟及交通安全性论证，双车道变速车道的长度宜适当大于规范取值。香港至中山方向的F匝道（双车道）汇入深中通道主线隧道段，变速车道长度取值为865m（加速车道355m+辅助车道350m+渐变段160m），渐变率采用主线合流技术标准1∶80；中山至香港方向的G匝道（双车道）流出深中通道主线隧道段，变速车道长度取值为535m（渐变段80m+辅助车道350m+减速车道205m），渐变率采用主线分岔技术标准1∶40。