杨传永

山区高速公路的互通式立交在场地条件、交通分布等方面有着不同于平原微丘地区的特点,由于公路设计理念中人文意识的不断增强,优秀的立交设计已不再简单满足于达到规范要求,而是在此基础上结合具体项目的具体要求,对立交线形进一步优化,力求在设计阶段即消除或减少事故多发点,提高立交设计的优越性及安全性,实现立交行驶中安全、方便、舒适、愉悦的和谐统一。

1 山区互通立交特点

1)沿线地形、地质条件复杂,建设场地条件受到严格控制;2)工程地质条件比较复杂;3)自然气候条件较为恶劣;4)主线线位调整余地小。上述这些特点造成了山区高速公路互通式立交在设计上,若处置不当极易产生较多的安全隐患。

2 实例分析

2.1 中村互通立交概况

在黄塔路的中村互通立交设计中,该互通设置在黄山—桃林高速公路与G205国道交叉处,其作用是吸引部分G205上的车辆进入高速公路,避免走老路越岭线对行车安全不利和绕行距离长的缺陷。中村立交位于璜源山隧道、中村南隧道和马金岭隧道之间,在交叉处路线标高比G205国道高出25 m以上,且分离式的两条主线纵坡、纵面受马金岭隧道进口标高的影响,使得纵坡大,互通主线纵坡达到3.84%,平均纵坡接近4%。

2.2 安全性分析

1)中村互通布设从自然条件上看,存在着立交区域地面高差大,山坡陡,璜源溪与马金溪两条河谷交汇,互通式立交的布设非常困难,工程规模较大等不利因素。

2)中村互通所在主线从设计条件上看主线连续纵坡大、立交距隧道出入口较近,对行车安全不利,同时匝道变宽和分岔给高墩大桥安全设计带来不利的影响。

3)隧道与匝道流出端间距仅55 m,偏小,对减速流出车辆方向辨识不利,易产生安全隐患。

4)全线最大纵坡3.84%正好位于该互通区内。纵坡组合为3.84%/815 m,2.5%/710 m,3.79%/500 m,平均纵坡达3.36%,偏大;根据运行速度评价,对上坡车辆,速度差将大于20 km/h,重车爬坡困难,易引起车辆追尾等安全隐患;对下坡车辆,易造成刹车失灵现象,且主线3.84%的陡坡接平曲线半径R-160 m、纵坡3.2%的减速车道后转入纵坡为3.92%的环形匝道,环形匝道设30余米高墩桥,车辆行驶时易造成严重的安全隐患。

2.3 改进措施

2.3.1 立交形式与交通流量的协调统一

立交线形指标的确定以满足交通转换的需要为前提及基础,匝道沟通的形式不应拘泥于某一固定的形式。应根据匝道实际功能需要选用合适的形式,以确保实现立交形式与转向交通流量的协调。据此分析中村互通原方案,转弯次交通方向为中村—桃林方向,建设末期的单向小时交通量仅为91 pcu/h,而该方向正好位于桃林—小贺方向大纵坡下坡减速接小半径内环的出口匝道上,显然该匝道的实际使用功能不足,该匝道形式与交通流量不协调,确要冒着极大的安全风险。经分析研究,桃林—中村的转向交通量的沟通由距此3 km小贺互通的桃林—塔岭方向的内环匝道来实现,虽然此方向的绕行距离约6.5 km,但大大降低了安全隐患,且对较小交通量方向的运营效益影响极小,达到了立交形式与交通流量的协调统一(见图1)。

2.3.2 立交线形指标与车辆行驶速度的协调统一

立交设计应注意保持以下两种概念的速度协调性:

1)匝道与主线之间运行速度的协调,车辆由主线分离至立交匝道或由匝道合流至主线时,其速度在短距离内有较大变化,有必要重点优化立交分、合流端口设计,结合必要的清晰的交通标识,引导转向汽车完成立交与主线的顺利过渡,保持运行过程中速度渐变的协调及平顺。

2)匝道设计指标与实际运行速度的协调,不同于主线的匀速行驶理论,匝道应采用变速行驶理论。

针对中村互通运行车速的分析,采用了诸如纬地等模拟运行车速的软件,分车型对车辆在中村互通的主线及匝道上的运行状态进行模拟分析,分析推断可能的行驶速度,根据中村互通立交主线连续大纵坡的特性,考虑汽车,特别是重车、货车的减速、制动性能,分析重车的方向性,在匝道布设和平纵面指标的运用中,尽可能照顾重车方向。

经分析中村互通的主线连续大纵坡对下坡车辆控制车速带来较大影响,特别是下坡减速出口匝道,分流点处大纵坡导致车速被迫提高,进入匝道后,受匝道线形影响,被迫减速,匝道线形与车速严重不匹配,速度差达到了40 km/h。

因此在设计中取消了桃林—中村方向的减速出口匝道,改由小贺互通绕行,同时在原减速车道的分流点位置,利用一段路基,设置了146 m长的避险车道。避险车道纵坡与主线反向10%,这样消除了减速匝道带来的安全隐患,同时还保证了该段沿主线长段下坡行驶的重车出现刹车失灵时,能够安全的避险。

2.3.3 立交线形与司乘人员舒适感受的协调统一

作为立交的另一服务对象,司机可能的行为及心理感受在立交设计中应得到充分考虑。由于立交线形布设复杂、车流交汇分合频繁,司机需做出思索、判断的要求较一般路段多且高。安全的立交设计应确保司机在通行立交时保持视觉上的畅通、对行驶方向的正确判断以及行驶轨迹的顺畅自然。避免出现:

1)司机思索而放慢车速;

2)司机茫然而停滞不前;

3)司机误入车道等现象引发的交通拥堵、加塞,甚至车祸等安全事故。

据此分析中村互通立交原方案,小贺—中村方向减速车道起点距璜源山隧道右线出口仅为55 m,间距过短使经减速车道驶出主线车辆,因判断时间过短,而错过道口,同时又因司机发现后而紧急矫正,干扰直行车辆的行驶,甚至导致车祸发生。

为此璜源山隧道右线接中村互通减速出口方向增加了辅助车道长545 m,在璜源山右线隧道内设60 m长的三角渐变段接辅助车道。同时从隧道小桩号入口提前增设出口预告,在隧道内加密预告,以改善减速出口的行车安全条件。

3 结语

山区高速常出现互通与隧道的间距难以达到规范值的情况(即间距不大于1 000 m),为避免隧道端口与互通区主线岔口,特别是隧道出口与互通主线分流点间距过近,对于立交与隧道较近的路段,在立交匝道布设时,尽量布在远离隧道端口的象限。当互通与隧道的间距小于1 000 m时,应检验隧道出洞口与互通出口的间距是否满足3 s车程+识别视距长度的要求,即为370 m(100 km/h)。若满足,则考虑在隧道入口端及隧道内增设出口预告牌即可。若间距满足不了370 m的要求,则除了增设出口预告牌以外,同时还应在分流点前主线上设置辅助车道延伸至隧道内,辅助车道长度为600 m。

山区互通立交因其所在地形地物环境条件苛刻,使得保证行车安全是贯穿整个山区高速公路互通立交设计中必须坚持的第一位设计原则,而进行立交的安全性分析是山区立交设计定型的必经过程,具有一票否决的权威。我们的设计者应在以后的立交设计中牢牢掌握它。

[1]JTG D20-2006,公路路线设计规范[S].

[2]日本道路公团.日本高速公路设计要领几何设计、休息设施[M].西安:陕西旅游出版社,1991.

[3]JHG B01-2003,公路工程技术标准[S].