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【摘 要】 立交变速车道是立交区的事故多发地段，影响变速车道发挥其功能的因素很多，其中又以变速车道的形式和长度对其影响最大，本文从车辆运行速度及交通流的角度出发，研究和探讨一种能更好的统一满足各种复杂地形条件下的变速车道设计方法。
【关键词】 互通式立交;变速车道;交通流
1.引言
近年来，随着高速公路的发展和建设，枢纽互通式立交作为高速公路的重要组成部分，其工程规模和造价都占整个高速公路建设较大的比重，而变速车道作为枢纽互通式立交中主线车道和匝道之间的附加车道，是立交区的事故多发地段。影响变速车道发挥其功能的因素很多，其中又以变速车道的形式和长度对其影响最大，因此，变速车道的设计是枢纽设计中的重点和难点。在高速公路枢纽的设计中，在满足道路行车安全的前提下，如何更科学合理地进行变速车道的设计，是值得技术人员关注和探讨的。
变速车道是互通式立交的重要组成部分，其设计是否合理，直接影响互通式立交的通行能力和服务水平，对车辆运行的安全性也起着至关重要的作用。而我国现行《公路路线设计规范》中对变速车道长度方面，并没有针对车辆运行速度及交通流进行深入分析，本文就此在保证行驶安全的前提下，研究和探讨一种能更好的统一满足各种复杂地形条件下的变速车道设计方法。
2.我国互通式立交变速车道长度存在的问题
我国规范是根据主线的设计车速和变速车道类别确定变速车道的长度，而没有明确提出匝道车速以及等待时间对变速车道长度的影响。这在主线设计车速不是很高的情况下是基本满足车辆的变速要求的，但是当主线设计速度很高，道路技术指标很高的情况下车辆到达互通式立交变速车道的实际运行速度与主线设计速度是不一致的，有的时候还会相差很大，再者车辆经过变速车道行驶到达匝道后的速度也不一定和匝道的设计速度一致。这时还运用主线和匝道的设计速度来进行变速车道的长度计算是不能满足车辆变速行驶要求的，对以后车辆的实际运行是有潜在危险的。
在实际交通过程中，对减速车道来说，匝道车速在很大程度上影响车辆的变速过程和距离;对加速车道来说，匝道车速及等待时间都是车道长度的决定性因素，同时也确定了变速车道的通行能力。因此，我国规范中规定的值对于低指标匝道或高密度主线交通流可能出现变速车道长度不足的问题，长度不足的变速车道会严重影响行车的安全性。同时对于高指标匝道又出现变速车道长度富余，由此可能引起连锁的用地浪费，如匝道出入口间距、交织段长度的过长，进而影响枢纽线形指标的确定，造成规模设计不当，土地浪费，经济性降低等等。因此，针对枢纽互通式立交变速车道长度取值，应根据交通观测数据以及匝道和主线的总体设计指标来确定不同枢纽形式适宜的变速车道长度值。
表1 我国规范中变速车道长度及有关参数
变速车道类别 主线设计速度（km/h） 变速车道长度（m） 渐变段长度（m）
出口 单车道 120 145 100
100 125 90
80 110 80
60 95 70
双车道 120 225 90
100 190 80
80 170 70
60 140 60
入口 单车道 120 230 90（180）
100 200 80（160）
80 180 70（160）
60 155 60（140）
双车道 120 400 180
100 350 160
80 310 150
60 270 140
表中单车道入口为平行式的，若为直接式时，采用括号内的数值。入口为单车道的双车道匝道，其加速车道的长度应增加10m活20m。
3.互通式立交变速车道长度的确定
3.1服务交通量的确定
公路通行能力是指公路能够疏导交通流的能力。通过对通行能力的分析，可以对交通流运行参数和服务水平指标估算和评价，进而确定互通式立交的形式和变速车道的长度。
在实际的交通运行中，匝道交通量是和主线行车道交通量有着密切关系的，在基本通行能力、实际通行能力和服务水平确定的基础上，匝道的服务交通量可由主线行车道的交通量推算得出，我们就可以基本确定变速车道长度所需的服务交通量。
高速公路分、合流区匝道的车辆运行特征有着类似与无控交叉口中次要道路车辆运行的特点。其共同表现为：（1）主线车辆享有优先通行权，不受次要道路（匝道）车辆影响;（2）次要道路（匝道）需等待主线车流中存在可插入间隙，方能驶入。不同表现为：（1）无控交叉口中次要道路车辆一般需停车等待，合流区的匝道车辆一般在加速车道上以一定的速度边行驶边等待;（2）无控交叉口中次要道路车辆一般要穿越两个不同方向的车流，匝道车辆在汇入主线时只需横移一个车道的距离。匝道交通量的计算可借鉴无控交叉口中次要道路交通量的计算方法进行计算。
3.2立交线形指标和车辆运行速度的协调
车辆从立交区主线到匝道或匝道到主线的运行车速以及匝道上的运行车速，是在不断的变动中的。以驶出匝道为例，车辆运行车速变化情况可如下图1所示：
上述a曲线为有收费设施的车速变化曲线，b曲线为无收费设施的车速变化曲线，c为因匝道设计不合理而导致车辆被误导加速而后减速的不正常曲线。从曲线可以看出，在设计时，必须根据匝道的不同部位的实际车速，来决定不同部位的曲线几何要素。司机在行驶过程中，采用的车速是根据其对路况或沿线障碍物的判断，根据自身情况，综合其对安全和速度要求后确定的。而旅客，则直观的根据周围环境的变化和其心理感受来适应车速。因此，设计上需要充分考虑驾驶员和旅客的心理需求，采用符合实际运行车速的曲线来选用匝道线形指标，设计出合理合适的匝道曲线。在匝道上的设计车速，也没有必要定的太高，从而避免资源浪费及降低匝道通行能力。因此，互通式立交线形指标和车辆运行速度是否协调，是使用者判断立交设计好坏的直接依据。设计者所采用的各项曲线指标，也通过实际的运营来检验是否合理。 3.3变速车道形式和长度的确定
（1）减速车道长度确定
依照规范规定和理论分析，减速车道宜采用直接式。而减速过程可作如下假设：部分车辆在渐变段L0按V0行驶，V0与主线设计速度有关。在L1段用发动机减速行驶3s，车速由V0降为V1;部分车辆在L1段才流出，同时用发动机减速行驶3s，车速亦由V0降为V1;全部车辆在L2段才用制动器减速，到达减速车道终点，车速由V1降至匝道平均行驶速度V2，如图2所示。
图2 减速车道长度计算示意图
由此推断减速车道由3部分组成。即：
L=L0+L1+L2
其中：L0——渐变段，采用规范中的规定值;
L1——发动机减速所需要的长度;
L2——制动器减速所需要的长度。
（2）加速车道长度的确定
加速车道长度确定方法与减速车道有所不同，取决于匝道车流汇入主线的情况。按照加速车道的功能将其分为加速段L1、等待段L2、渐变段L0，如图3所示。
图3 加速车道长度计算示意图
假设车辆在主线上的平均速度为V1，在匝道上的平均速度为V2，在加速段的平均加速度为a，在等待段行驶的最长时间为T。则：
L=L0+L1+L2
其中：L0—渐变段，采用规范中得规定值;
L1—加速段，;
L2—等待段，。
4.结论
高速公路互通式立交的设计，无论从重视程度，设计程序，还是具体内容上，都有待我们进一步改进和完善，本文通过对我国设计规范中变速车道长度设计不足之处的分析，研究和探讨了针对车辆运行速度及交通流的变速车道设计方法，以更好的统一满足各种复杂地形条件下的互通式立交设计，从而为今后的高速公路发展和建设提供一定的参考。
参考文献：
[1]公路工程技术标准（JTG B01-2003）.北京：人民交通出版社，2004.
[2]公路路线设计规范（JTG D20-06）.北京：人民交通出版社，2006.
[3]赵春，邓卫，周荣贵等.考虑服务交通量的加速车道长度设置方法[J].公路交通科技，2004.
[4]张亚平.道路通行能力理论[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2007.
[5]王伯惠编著.《道路立交工程（增订版）》.北京：人民交通出版社，2000.
作者简介：王杰，男，汉，1984.11.02，硕士研究生，工程师，宁夏公路建设管理局。
【关键词】 互通式立交;变速车道;交通流
1.引言
近年来，随着高速公路的发展和建设，枢纽互通式立交作为高速公路的重要组成部分，其工程规模和造价都占整个高速公路建设较大的比重，而变速车道作为枢纽互通式立交中主线车道和匝道之间的附加车道，是立交区的事故多发地段。影响变速车道发挥其功能的因素很多，其中又以变速车道的形式和长度对其影响最大，因此，变速车道的设计是枢纽设计中的重点和难点。在高速公路枢纽的设计中，在满足道路行车安全的前提下，如何更科学合理地进行变速车道的设计，是值得技术人员关注和探讨的。
变速车道是互通式立交的重要组成部分，其设计是否合理，直接影响互通式立交的通行能力和服务水平，对车辆运行的安全性也起着至关重要的作用。而我国现行《公路路线设计规范》中对变速车道长度方面，并没有针对车辆运行速度及交通流进行深入分析，本文就此在保证行驶安全的前提下，研究和探讨一种能更好的统一满足各种复杂地形条件下的变速车道设计方法。
2.我国互通式立交变速车道长度存在的问题
我国规范是根据主线的设计车速和变速车道类别确定变速车道的长度，而没有明确提出匝道车速以及等待时间对变速车道长度的影响。这在主线设计车速不是很高的情况下是基本满足车辆的变速要求的，但是当主线设计速度很高，道路技术指标很高的情况下车辆到达互通式立交变速车道的实际运行速度与主线设计速度是不一致的，有的时候还会相差很大，再者车辆经过变速车道行驶到达匝道后的速度也不一定和匝道的设计速度一致。这时还运用主线和匝道的设计速度来进行变速车道的长度计算是不能满足车辆变速行驶要求的，对以后车辆的实际运行是有潜在危险的。
在实际交通过程中，对减速车道来说，匝道车速在很大程度上影响车辆的变速过程和距离;对加速车道来说，匝道车速及等待时间都是车道长度的决定性因素，同时也确定了变速车道的通行能力。因此，我国规范中规定的值对于低指标匝道或高密度主线交通流可能出现变速车道长度不足的问题，长度不足的变速车道会严重影响行车的安全性。同时对于高指标匝道又出现变速车道长度富余，由此可能引起连锁的用地浪费，如匝道出入口间距、交织段长度的过长，进而影响枢纽线形指标的确定，造成规模设计不当，土地浪费，经济性降低等等。因此，针对枢纽互通式立交变速车道长度取值，应根据交通观测数据以及匝道和主线的总体设计指标来确定不同枢纽形式适宜的变速车道长度值。
表1 我国规范中变速车道长度及有关参数
变速车道类别 主线设计速度（km/h） 变速车道长度（m） 渐变段长度（m）
出口 单车道 120 145 100
100 125 90
80 110 80
60 95 70
双车道 120 225 90
100 190 80
80 170 70
60 140 60
入口 单车道 120 230 90（180）
100 200 80（160）
80 180 70（160）
60 155 60（140）
双车道 120 400 180
100 350 160
80 310 150
60 270 140
表中单车道入口为平行式的，若为直接式时，采用括号内的数值。入口为单车道的双车道匝道，其加速车道的长度应增加10m活20m。
3.互通式立交变速车道长度的确定
3.1服务交通量的确定
公路通行能力是指公路能够疏导交通流的能力。通过对通行能力的分析，可以对交通流运行参数和服务水平指标估算和评价，进而确定互通式立交的形式和变速车道的长度。
在实际的交通运行中，匝道交通量是和主线行车道交通量有着密切关系的，在基本通行能力、实际通行能力和服务水平确定的基础上，匝道的服务交通量可由主线行车道的交通量推算得出，我们就可以基本确定变速车道长度所需的服务交通量。
高速公路分、合流区匝道的车辆运行特征有着类似与无控交叉口中次要道路车辆运行的特点。其共同表现为：（1）主线车辆享有优先通行权，不受次要道路（匝道）车辆影响;（2）次要道路（匝道）需等待主线车流中存在可插入间隙，方能驶入。不同表现为：（1）无控交叉口中次要道路车辆一般需停车等待，合流区的匝道车辆一般在加速车道上以一定的速度边行驶边等待;（2）无控交叉口中次要道路车辆一般要穿越两个不同方向的车流，匝道车辆在汇入主线时只需横移一个车道的距离。匝道交通量的计算可借鉴无控交叉口中次要道路交通量的计算方法进行计算。
3.2立交线形指标和车辆运行速度的协调
车辆从立交区主线到匝道或匝道到主线的运行车速以及匝道上的运行车速，是在不断的变动中的。以驶出匝道为例，车辆运行车速变化情况可如下图1所示：
上述a曲线为有收费设施的车速变化曲线，b曲线为无收费设施的车速变化曲线，c为因匝道设计不合理而导致车辆被误导加速而后减速的不正常曲线。从曲线可以看出，在设计时，必须根据匝道的不同部位的实际车速，来决定不同部位的曲线几何要素。司机在行驶过程中，采用的车速是根据其对路况或沿线障碍物的判断，根据自身情况，综合其对安全和速度要求后确定的。而旅客，则直观的根据周围环境的变化和其心理感受来适应车速。因此，设计上需要充分考虑驾驶员和旅客的心理需求，采用符合实际运行车速的曲线来选用匝道线形指标，设计出合理合适的匝道曲线。在匝道上的设计车速，也没有必要定的太高，从而避免资源浪费及降低匝道通行能力。因此，互通式立交线形指标和车辆运行速度是否协调，是使用者判断立交设计好坏的直接依据。设计者所采用的各项曲线指标，也通过实际的运营来检验是否合理。 3.3变速车道形式和长度的确定
（1）减速车道长度确定
依照规范规定和理论分析，减速车道宜采用直接式。而减速过程可作如下假设：部分车辆在渐变段L0按V0行驶，V0与主线设计速度有关。在L1段用发动机减速行驶3s，车速由V0降为V1;部分车辆在L1段才流出，同时用发动机减速行驶3s，车速亦由V0降为V1;全部车辆在L2段才用制动器减速，到达减速车道终点，车速由V1降至匝道平均行驶速度V2，如图2所示。
图2 减速车道长度计算示意图
由此推断减速车道由3部分组成。即：
L=L0+L1+L2
其中：L0——渐变段，采用规范中的规定值;
L1——发动机减速所需要的长度;
L2——制动器减速所需要的长度。
（2）加速车道长度的确定
加速车道长度确定方法与减速车道有所不同，取决于匝道车流汇入主线的情况。按照加速车道的功能将其分为加速段L1、等待段L2、渐变段L0，如图3所示。
图3 加速车道长度计算示意图
假设车辆在主线上的平均速度为V1，在匝道上的平均速度为V2，在加速段的平均加速度为a，在等待段行驶的最长时间为T。则：
L=L0+L1+L2
其中：L0—渐变段，采用规范中得规定值;
L1—加速段，;
L2—等待段，。
4.结论
高速公路互通式立交的设计，无论从重视程度，设计程序，还是具体内容上，都有待我们进一步改进和完善，本文通过对我国设计规范中变速车道长度设计不足之处的分析，研究和探讨了针对车辆运行速度及交通流的变速车道设计方法，以更好的统一满足各种复杂地形条件下的互通式立交设计，从而为今后的高速公路发展和建设提供一定的参考。
参考文献：
[1]公路工程技术标准（JTG B01-2003）.北京：人民交通出版社，2004.
[2]公路路线设计规范（JTG D20-06）.北京：人民交通出版社，2006.
[3]赵春，邓卫，周荣贵等.考虑服务交通量的加速车道长度设置方法[J].公路交通科技，2004.
[4]张亚平.道路通行能力理论[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2007.
[5]王伯惠编著.《道路立交工程（增订版）》.北京：人民交通出版社，2000.
作者简介：王杰，男，汉，1984.11.02，硕士研究生，工程师，宁夏公路建设管理局。