邵阳;潘兵宏;王云泽
【摘 要】With the increase of traffic need and road network,the distances between interchanges are shorter and shorter,which makes a large effect on traffic efficiency,safety and stability.The values of standards cannot meet the need of real flexible exits combination.This paper concentrates on the issue of the net distance between two adjacent exits on main lines and ramp.Based on specific analysis of different driving behavior,including main line adjacent merge and diverge,ramp adjacent merge and diverge.A series of recommend values for different situations was worked out by modeling with driving behavior,changing lanes and traffic sign recognition rule.The results show:the value of net distance between two adjacent exits on main lanes is larger than standard which in-dicates this design is not recommended in real.While the calculation value of ramps is shorter than the standard that can be used in real with demonstration.%探讨主线和匝道连续分合流时相邻匝道的间距问题，根据每种分合流驾驶行为具体分析，分为主线连 泰尹网wiy5
续分流及合流、匝道连续分流及合流4种情况，使用车辆变道模型、驾驶员标志识别规律、驾驶规律等方法进行研究。计算可得现行规范对主线侧连续分流匝道间距值规定较小，不推荐使用主线侧连续分流，而匝道连续分合流计算值比现行规范小，可在用地条件或其他条件限制下采用本文计算值。【期刊名称】《铁道科学与工程学报》
【年(卷),期】2016(013)008
【总页数】10页(P1642-1651)
【关键词】高速公路;出入口;间距;匝道;合流;分流
【作 者】邵阳;潘兵宏;王云泽
【作者单位】长安大学 公路学院道路总体工程研究所，陕西 西安710065;长安大学 公路学院道路总体工程研究所，陕西 西安710065;长安大学 公路学院道路总体工程研究所，陕西 西安710065
【正文语种】中 文
【中图分类】U412.35+2.12
高速公路互通式立交作为转换交通流量、梳理和控制车流的关键节点，伴随着交通需求的持续提升和路网的逐步完善，匝道出入口间距变小，单位长度内立交数量增多，带来公路建设用地和费用的增加，且过小的间距会影响交通运行的稳定性，对车辆的通行效率和行车安全带来不利影响。因此，对于互通式立交匝道间距的研究更显必要性和紧迫性。当前我国规范中对互通式立交匝道间距的规定仅与主线设计速度相关，并未考虑到实际当中匝道的不同设计速度对间距的影响，也并未对间距推荐值的计算过程进行阐述，本文提出匝道设计速度与匝道间距的关系及计算结果，对互通式立交匝道间距的计算过程和要素进行详细说明，对各地灵活应用设计提出计算参考和验证指标。
1.1 高速公路互通式立交连续分合流端间距
国外对互通式立交匝道分合流端的间距研究，是在对基本路段的通行能力、匝道、交通标志设置、公路交通安全等研究的基础上进行的。美国前后出版了3次《道路通行能力手册》[1]，根据不断变化的交通条件，对道路通行能力进行修订。
《通行能力手册》中，对公路基本路段、互通式立交匝道的通行能力进行了详细研究。而日本《高速公路设计要领》中规定了交织区长度、匝道分流点至匝道中心的距离，规定了不同地区匝道最小间距的标准。加拿大、英国等也给出了匝道最小间距标准。
2004年美国各州公路及运输工作者协会出版的绿皮书《A Policy on Geometric Design of Highways and Streets》[2]规定互通式立交范围内的相邻匝道分合流端以及端部间距。
绿皮书中认为，在市区高速公路上，2个或多个匝道端部常紧密连接。为提供足够的交织长度和满足标志设置所需场地，连续匝道端部之间应提供合理间距。连续匝道端部之间的距离，由所涉及互通式立交类型、成对匝道(出口和入口)出入口的功能和交织段来进行确定。绿皮书主要从交织以及标志设置2个方面进行考虑。
《日本公路技术标准》[3]对互通式立交匝道分合流端的间距规定如表2所示。
《日本公路技术标准》中提到，匝道与干道连接端的间距，应保证交通安全顺适。如果匝道分流端间距过近，则要求驾驶员作复杂的判断，此时间距必须满足驾驶员判断、交织、加减速所需距离。日本主要考虑的是交织及驾驶员识别标志所需距离。
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我国《公路路线设计规范》[4]以及《公路工程技术标准》[5]中对其规定如下：
高速公路上如图1所示的各种相邻出入口之间、匝道上相邻出入口之间、主线上出口至前方相邻入口之间的距离应不小于表3所列之值。
可见，相对美国和日本，我国关于连续匝道分合流端的间距，未对L4即连续合分流端的间距做规定，只考虑了交织及标志牌设立所需的间距。
国内对匝道出入口间距值的规定，借鉴了日本的计算方法，分别为不同组合形式，一般和枢纽互通式立交的匝道间距及变速车道相关的参数做了规定，其中参数值结合了国内实际情况和美国规定值。日本规定值较低，美国根据主线匝道不同设计车速给出了不同值。国内和日本均根据匝道车道数给出数值[6-7]。
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下面对上述几种情况作进一步讨论。
主线侧连续合流间距Lh1为匝道A和B2个小鼻点的间距，见图2。匝道A车流在Lh1长度内汇入主线最外侧车道，对匝道B车流汇入主线时无影响。Lh1的长度取决于匝道A车流汇入主线长度，包括车辆加速到主线设计速度75%距离La，车辆寻间隙距离L2和变换车道距离
L3[8-12]。
2.1 车辆加速到主线设计速度75%距离La
合流车辆加速到主线设计速度75%距离La为：
式中：Vb为小型车加速段初速度，见表4；Va为小型车加速段末速度，见表4；a为小型车平均加速度，取1 m/s2。
加速段长度如表4所示。
2.2 车辆寻间隙的距离L2
车辆寻间隙时速度经过加速段最低已达60 km/h，则寻间隙的距离L2按照车辆运行速度60，75和90 km/h计算。L2按照式(2)计算，结果如表5。
编织管式中：tw为换道车辆等待可插入间隙的平均等待时间，s，按下式计：
其中：t为车辆临界间隙，s；λ为单位时间的平均到达率，辆/s；V75为匝道车辆经过加速段后速度为主线75%，km/h;τ为车头时距的最小值。
式中：t根据研究，一般取4.0 s；λ=Q/3 600，Q为高速公路直行交通量，按照设计交通量计算(表5)；τ根据研究，一般取1.2 s。
2.3 变换车道的距离L3
换道车辆横移一个车道过程中前行的距离。横移车道时间th为车道宽度除以车辆横移率，一般为3～4 s。车辆横移率约为1 m/s，高速公路车道宽为3.75 m，则th取3.75 s。变换车道的距离L3按照下式计算：
式中：V1为主线设计速度，km/h；V2为匝道车辆运行速度，km/h；th为横移车道所需时间，s。
结果如表6。
主线侧连续合流Lh1所需长度为以上3部分之和，有下式：
式中： Lh1为主线侧连续合流时两相邻匝道小鼻点间最小距离；La为车辆加速到主线设计速度75%的距离；L2为车辆寻间隙的距离；L3为变换车道的距离。
结果如表7。
匝道连续合流与主线连续合流类似，见图3。仅当Lh2段车道数少于匝道C和D车道数之和时考虑合流问题，等于或大于时无需考虑。图示Lh2长度指以匝道C与匝道D相交小鼻点为起点，Lh2部分合流成一个车道宽度(3.5 m)为终点。Lh2长度包括车辆寻间隙长度L2和变换车道距离L3。
3.1 等待间隙长度L2
匝道C和D车辆在接近合流点时，因匝道护栏高度有限，驾驶员可以看到另一匝道是否有车辆同时汇入，故会在进入Lh2范围之前采取措施使两匝道车辆行驶速度基本一致，同时，因为2个匝道车辆运行速度基本一致，所以合流段Lh2不考虑车
化学膨胀螺栓辆加速汇入长度，只需考虑匝道连续合流时等待间隙长度L2和匝道上变换车道的距离L3。
匝道上车辆等待间隙长度，指欲换道车辆顺利汇入目标车道时所能利用的车头时距最小值，该值为一变量。影响可插入间隙的因素有：
1)驾驶水平
技术熟练的驾驶员所需的最小车头时距较技术生疏的驾驶员所需的最小车头时距小。
2)车辆动力性能
小型车动力性能好，车身短，所需可插入间隙较小。大型车动力性能差，车身长，所需可插入间隙较大。
3)目标车道交通量
随着目标车道交通流量增大，车辆的可插入间隙减小。
4)行驶速度
随着车辆行驶速度的增加，车辆的可插入间隙减小。
根据《公路立体交叉设计细则》当中匝道设计速度与交通量的关系，如表8。
匝道上车辆连续合流等待可插入间隙需要的时间tw根据式(3)计算，可得表9～10。
根据式(2)将表9～10代入式(2)计算，则有式(6)及表11，计算匝道连续合流时等待间隙长度
如下式：
式中： L2为匝道连续合流时等待间隙长度；V为匝道设计车速，km/h；tw为等待间隙所需时间。
计算如表11。
3.2 匝道上变换车道所需的距离L3
根据式(4)和式(7)计算匝道上车辆变换车道所需的距离L3，家具附件
式中：L3为匝道上车辆变换车道所需的距离，m；V75为匝道车辆运行速度，km/h，为匝道设计速度75%；th为横移车道所需时间，s，此处取3.5 s。
计算如表12。
因此匝道连续合流长度计算方法如下式：
式中： Lh2为匝道合流长度；L2为等待间隙长度；L3为匝道上车辆变换车道所需的距离。
则根据式(8)计算可得匝道连续合流所需长度Lh2如表13。
主线侧连续分流Lf1长度为匝道E和F2个小鼻点之间的距离，见图4。
驾驶员读取标志过程分为发现、认读、理解和行动4部分。判读并采取行动需要一定的时间，则车辆前进一定的距离。连续分流时匝道间距需考虑驾驶员行动特性。本文只考虑最外侧车道连续分流所需匝道最小间距Lf1。
根据《公路交通标志和标线设置规范》，交通标志设置位置如图5所示，S1和S2为交通标志。一般情况下驾驶员在行驶过程中，在视认点A发现标志S1，在B点开始阅读标志，到C点可把标志内容完全读完，这段距离称为阅读距离(BC)。读完标志并采取相应决策，这时车辆已行驶到D点，这段距离称为决策距离(CD)。从行动点D到行动完成点F(该点一般在互通式立体交叉的出口匝道减速车道的终点、平面交叉口或其他危险点等)的距离称为行动距离(DF)。驾驶员在这段距离内必须顺畅地完成必要行动，如改变方向、减速等。
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