摘 要：对识别视距和双向四车道高速公路最不利车道横净距进行分析后，利用视距简化公式推算出双向四车道高速公路互通式立交出口识别视距所需圆曲线最小半径通过对高速公路互通式立交出口驶出车辆的行驶规律和高速公路出口交通事故机理进行分析后，提出了“减速换道视距”的新概念，分析了减速换道的原理和数值推算过程，确定减速换道视距一般值为300 m、最小值为150 m根据横净距及简化公式计算得出双向四车道高速公路左转曲线和右转曲线减速换道视距所需的圆曲线最小半径，给出了高速公路出口圆曲线最小半径建议值研究结果可供技术探讨和研究参考，以期有助于分析高速公路互通式立交出口的视距需求和交通安全管理，接下来我们就来聊聊关于高速公路隧道出口掉头区规范?以下内容大家不妨参考一二希望能帮到您!
高速公路隧道出口掉头区规范
屈强 张朝辉 吴明先 闫雯倩中交第一公路勘察设计研究院有限公司摘 要：对识别视距和双向四车道高速公路最不利车道横净距进行分析后，利用视距简化公式推算出双向四车道高速公路互通式立交出口识别视距所需圆曲线最小半径。通过对高速公路互通式立交出口驶出车辆的行驶规律和高速公路出口交通事故机理进行分析后，提出了“减速换道视距”的新概念，分析了减速换道的原理和数值推算过程，确定减速换道视距一般值为300 m、最小值为150 m。根据横净距及简化公式计算得出双向四车道高速公路左转曲线和右转曲线减速换道视距所需的圆曲线最小半径，给出了高速公路出口圆曲线最小半径建议值。研究结果可供技术探讨和研究参考，以期有助于分析高速公路互通式立交出口的视距需求和交通安全管理。
关键词：双向四车道高速公路;互通式立交;出口;识别视距;减速换道视距;圆曲线最小半径;
高速公路互通式立交出口为交通事故多发路段，被普遍关注。《公路工程技术标准》(JTG B01-2014)及《公路路线设计规范》(JTG D20-2017)从提高出口几何线形指标考虑，规定了互通区主线的最小指标要求，还提出了高速公路出口识别视距的技术要求。但多数高速公路特别是山区高速公路受建设条件限制，立交选址难度大，主线线形指标增大困难，使得互通式立交出口前识别视距难以满足规范规定的一般值要求。《公路工程技术标准》(JTG B01-2014)可能也考虑到识别视距的复杂性，就识别视距的指标要求给出了3个数值：最大值适用于行车环境复杂、路侧出口提示信息较多时；一般值适用于正常出口；极限值采用1.25倍的停车视距，适用于地形地质条件受限出口。本文从高速公路互通式立交出口交通事故发生机理及驶出车辆换道操作一般规律方面进行分析，提出了“减速换道视距”概念，并计算出了减速换道视距的建议值。根据减速换道视距数值推算出了双向四车道高速公路所需的圆曲线最小半径值。本文探讨内容及其结论供公路专业内部的技术讨论和研究参考，以期有助于分析高速公路互通式立交出口的视距需求和交通安全管理。
1 识别视距1.1相关规定《公路工程技术标准》(JTG B01-2014)4.0.15条提出，互通式立交、服务区、停车区、公共汽车停靠站等各类出、入口应满足识别视距要求。《公路限速标志设计规范》(JTG/T 3381-02—2020)定义：“识别视距是指车辆以一定速度行驶中，驾驶人自看清前方分流、合流、交叉、渠化、交织等各种行车条件变化时的导流设施、标志、标线，做出制动减速、变换车道等操作，至变化点前使车辆达到必要的行驶状态所需要的最短距离。”《公路工程技术标准》(JTG B01-2014)条文说明4.0.15指出，“在公路各类出入口区域，由于驾驶员需要及时辨识出入口位置、适时选择转换车道、进行加减速驶入驶出等操作，存在交通交织和冲突等现象。因此，在互通式立交、爬坡车道、避险车道、服务区、停车区等各类出入口区域应满足识别视距的要求”。
《公路路线设计规范》(JTG D20-2017)7.9.5条对互通式立交出口识别视距进行了明确规定，但同时也说明在地形地质条件受限制路段，识别视距可采用1.25倍的停车视距的极限值。
表1 识别视距
|
设计速度/(km/h) |
120 |
100 |
80 |
60 |
|
识别视距/m |
350(460) |
290(380) |
230(300) |
170(240) |
|
1.25倍停车视距/m |
262.5 |
200 |
137.5 |
93.75 |
一般研究认为，识别视距包括认读距离、等待距离和换道距离3个部分，见图1。驾驶者看到自己行驶方向的目标出口标志时，大脑处理视觉信息后将给肢体下达操作指令，这期间车辆行驶的距离被称为“认读距离”,不同行驶速度下的认读距离有所不同；驾驶人肢体收到大脑操作指令后，需要观察后视镜，判断右侧目标车道路况及前后车距，寻找换道时机，等待右侧车道出现的可安全换道的车流间隙，才能开始向右侧换道，换道前这段观察时间里车辆行驶的距离为“等待距离”;当换道时机成熟，驾驶人开始变换车道操作，直到完成换道，这段距离为“换道距离”。一般情况下，换道时车辆将加速行驶在右侧车道后方车辆之前。
图1 识别视距的组成
1.3满足识别视距的主线圆曲线最小半径1.3.1计算公式参考有关研究，车辆在圆曲线行驶时，驾驶员的视线主要受道路侧向能提供的最大横净距和圆曲线半径影响。根据几何关系可知，计算点满足视距要求圆曲线半径与横净距的关系为：
m=Rs[1−cos(St2Rs)]m=Rs[1-cos(St2Rs)]
式中：m为横净距；Rs为视距要求圆曲线半径；St为视距。
由cosα=1-α2/2! α4/4!-… (-1)nα2n/(2n)!公式简化近似取代，得视距要求圆曲线半径计算简化公式为：
Rs=St28mRs=St28m
1.3.2高速公路互通式立交区横净距计算根据《公路路线设计规范》(JTG D20-2017)规定，高速公路标准横断面组成如表1所示。
表1 高速公路标准横断面组成
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设计速度km/h设计速度km/h |
行车道宽度 Wp m Wp m |
整体式路基组成及宽度/m |
分离式路基组成及宽度/m | |||||
|
中央分隔带Wm |
左侧路缘带Wy |
右侧硬路肩(含路缘带)Wj |
土路肩 |
左侧硬路肩Wy |
右侧硬路肩(含路缘带)Wj |
土路肩 | ||
|
120 |
3.75 |
3.00 |
0.75 |
3.00(2.50) |
0.75 |
1.25 |
3.00(2.50) |
0.75 |
|
100 |
3.75 |
2.00 |
0.75 |
3.00(2.50) |
0.75 |
1.00 |
3.00(2.50) |
0.75 |
|
80 |
3.75 |
2.00 |
0.50 |
3.00(2.50) |
0.75 |
0.75 |
3.00(2.50) |
0.75 |
依据规范操作，高速公路互通式立交出口减速车道渐变段起点为驶出车辆完成换道的最迟地点，识别视距主要包括换道前的认读、等待、换道距离。以双向四车道高速公路为例，左侧车道为核查识别视距的最不利车道。识别视距要求物高为0 m, 考虑护栏遮挡，左转曲线及右转曲线左侧车道可提供的最大横净距如表2所示。
1.3.3满足识别视距的圆曲线最小半径根据高速公路曲线路段实际情况可知，驾驶者视线受道路两侧设施遮挡，视线与行车道之间的横净距直接决定驾驶者视距的大小。根据高速公路横断面组成，左偏圆曲线路段和右偏圆曲线路段视距与所需的圆曲线半径几何模型如图2所示。
表2 双向四车道高速公路左侧车道横净距
|
设计速度km/h速度km/h |
左转曲线左侧车道横净距/m |
右转曲线左侧车道横净距/m | ||
|
整体式路基 |
分离式路基 |
整体式路基 |
分离式路基 | |
|
右侧硬路肩3.0 m(2.50 m) |
右侧硬路肩3.0 m(2.50 m) | |||
|
120 |
2.625 |
3.875 |
8.625(8.155) |
8.625(8.155) |
|
100 |
2.625 |
3.850 |
8.625(8.155) |
8.625(8.155) |
|
80 |
2.600 |
3.825 |
8.625(8.155) |
8.625(8.155) |
图2 视距计算几何模型
根据简化公式计算，满足《公路路线设计规范》(JTG D20-2017)识别视距指标的最小圆曲线半径如表3所示。
根据表3计算结果，规范的识别视距相对较长，一般值所需的圆曲线半径基本为不设超高的最小圆曲线半径，特别是行车环境复杂时识别视距要求更高，因此山区高速公路线形指标较难满足要求，增加了高速公路建设难度和交通安全管理难度；识别视距极限值与一般值差异过大，使得识别视距理论的技术合理性和精准度存有疑问，值得对识别视距做进一步的研究。
表3 满足识别视距的圆曲线最小半径
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设计速度km/h设计速度km/h |
识别视距m识别视距m |
左转曲线左侧车道最小圆曲线半径/m |
右转曲线左侧车道最小圆曲线半径/m | ||
|
整体式路基 |
分离式路基 |
整体式路基 |
分离式路基 | ||
|
右侧硬路肩3.0 m(2.50 m) |
右侧硬路肩3.0 m(2.50 m) | ||||
|
120 |
460(最大值) |
10 076 |
6 826 |
3 067 |
3 243 |
|
350(一般值) |
5 833 |
3 952 |
1 775 |
1 878 | |
|
262.5(1.25倍停车视距) |
3 281 |
2 223 |
999 |
1 056 | |
|
100 |
380(最大值) |
6 876 |
4 688 |
2 093 |
2 213 |
|
290(一般值) |
4 005 |
2 731 |
1 775 |
1 878 | |
|
200(1.25倍停车视距) |
1 905 |
1 299 |
580 |
613 | |
|
80 |
300(最大值) |
4 327 |
2 941 |
1 304 |
1 380 |
|
230(一般值) |
2 543 |
1 729 |
767 |
811 | |
|
137.5(1.25倍停车视距) |
909 |
618 |
274 |
290 | |
在我国，高速公路出口前方2 km、1 km处均设置出口预告标志(个别出口前增设3 km、500 m出口预告标志)。根据公路设计意图和交通法规相关规定，规范的驾驶行为应为：高速公路驶出车辆在目标出口前方2 km～1 km范围做好驶出换道准备，司机换道至右侧车道保持直行，将高速公路出口前的识别视距的认读标志距离、等待距离、换道距离分解开，增加换道操作机会和时间，减小驶出操作影响因素，降低操作风险。
2.2非规范行驶对交通路径不清楚的驾驶者或者没有驾驶好习惯的驾驶者，看到2 km、1 km预告标志没有提前换道操作，车辆保持左侧车道(右侧第二车道)直行，临近出口减速车道渐变段前才开始换道。此时该车的识别视距是认读标志距离、等待距离、换道距离连续累计距离。这种驾驶行为操作急切，对安全行驶不利，提高了安全风险。
2.3违章行驶对于违章驾驶者，没有在高速公路出口前做好换道准备，车辆沿左侧车道(右侧第二车道)直行，驶过减速车道渐变段，在减速车道中部或者末端强行换道驶出主线多个行车道后驶入出口匝道。更有违章驾驶者驾车错过出口后，停车观察或者倒车至出口鼻端附近，强行穿越出口导流标线驶入匝道。这种严重违章驶出驾驶行为，应该予以坚决禁止。
3 互通式立交出口交通事故机理分析通过观察，多起高速公路出口路段的交通事故与违章行驶紧密相关。出口附近交通事故主要类型有以下几种。
(1)临近出口强行换道。在高速公路出口前，左侧车道(右侧第二车道)直行车辆过了减速车道渐变段后，在减速车道中部或者末端强行换道，导致右侧车道直行车辆追尾相撞。
(2)左侧车道慢行或停车观望。在高速公路出口附近驾驶者驶出目标不明确，左侧车道(右侧第二车道)直行至出口附近，减速慢行或者停车观察，犹豫不决，导致后方来车来不及避让使两车相撞，造成交通事故。
(3)驶过出口位置倒车逆行。由于驶出目的不明确，车辆沿着左侧车道(右侧第二车道)或者右侧车道直行错过出口匝道位置，然后停车后再向后方倒车逆行，导致后方车辆来不及避让，造成两车相撞严重交通事故。
4 减速换道视距4.1定义根据出口规范行驶行为分析，减速换道视距可以定义为：当车辆沿一个车道向前行驶时，出现向右(左)换道时，发现其左(右)侧车道后方有车辆驶来，因车距较近而不具备换道条件，此时该车可减速后保持低速行驶等待换道时机，当目标车道后方车辆驶过后即可换道。该车以这种换道方法从准备换道开始到成功完成换道，保持低速行驶的车速以公路最低限速值(高速公路以法定最低车速60 km/h为研究值)为计算值，这段时间内车辆行驶的距离即为车辆减速换道距离，见图3。
图3 减速换道视距示意
4.2高速公路车辆最小车距《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》 第八十条规定：机动车在高速公路上行驶，车速超过100 km/h时，应当与同车道前车保持100 m以上的距离；车速低于100 km/h时，与同车道前车距离可以适当缩短，但最小距离不得少于50 m。
4.3减速换道视距的确定当高速公路右侧第二车道行驶车辆忽视了出口前2 km、1 km出口预告标志时，将在出口减速车道渐变段起点之前完成换道驶出所需的最短距离作为互通式立交出口减速换道视距。若预驶出车辆未提前换道，临近立交出口需要换道操作，必然需要观察右侧车道后方有无车辆，有车时需要减速等待右侧车道车辆驶过后方可换道操作。以交通安全法实施条例最小车距50 m为依据，双向四车道高速公路的减速换道视距存在以下几种情况。
(1）当右侧车道后方50m内无行驶车辆，该车可直接驶出，此时减速换道距离为最小值50m。
(2）当右侧车道后方50m处有车辆，但车速较低，比如以最低车速60km/h行驶时，该车辆亦可直接驶出，此时减速换道距离为最小值50m。
(3）当右侧车道后方50m处有车辆，且行驶速度较高时，该车需要减速保持低速（法定最低车速60km/h）直行，等待右侧车道车辆行驶通过后，方可变道驶出。右侧车道车辆行驶速度越高，该车等待的时间就越短，则减速换道视距距离越短。右侧车道车辆行驶速度以高速公路最低设计速度80km/h行驶时，此时两车速度差为20km/h，需等待9s时间，9s后右侧车道车辆将驶离，此时该车方可换道驶出。期间，换道车辆行驶距离为150m，因此高速公路出口减速换道视距的最小值应为150m。
(4）当右侧车道后方50m处有车辆，车速相对较低，如车辆以低于高速公路最低设计速度（如70km/h）车速行驶。若等待该右侧车辆驶过，需要等待时间为18s，减速换道视距将增加为300 m。由此看当右侧车道后方车辆行驶速度过低，减速换道理论将不一定适用，而当距离较远时加速驶出可能更利于行车安全。
4.4满足减速换道视距的最小平曲线半径根据不同设计速度高速公路的横净距情况，按视距简化公式计算可得满足减速换道视距的最小平曲线半径，如表4所示。
可见，双向四车道高速公路出口前左侧车道减速换道视距受右侧车道车辆行驶速度影响最大，右侧车道行车速度越大则减速换道视距越小。本文建议以高速公路最低设计速度80 km/h时减速换道视距作为一般值；以70 km/h时减速换道视距作为最大值。因此一般情况下，互通式立交出口主线圆曲线最小半径建议值为不小于1 100 m; 建设条件较好时，建议互通式立交出口主线圆曲线最小半径取值不小于4 300 m。
5 结语高速公路出口交通安全关键在于规范的驾驶行为，视距控制更应从规范操作的实际所需考虑。本文给高速公路出口视距检查提出了另外一种思路，有利于从规范驾驶行为方面考虑高速公路出口视距的需求，供技术探讨和研究参考。本文根据高速公路出口前车辆行驶规律和交通事故机理分析，提出了减速换道理论和相关视距要求，并分析计算了减速换道视距数值及其所需的平曲线半径。但减速换道理论受车辆行驶速度影响较大，本文仅以驶出车辆速度按最低法定速度60 km/h行驶、右侧车道后方直行车辆以70 km/h或80 km/h速度行驶为指标进行研究分析。当右侧车道后方车辆直行速度过低可能不适用于该理论，需要进一步研究分析。本文研究探讨可能存在考虑不周全、研究深度不足等缺点，欢迎给出意见和建议。
表4 双向四车道高速公路满足减速换道视距的圆曲线最小半径
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设计速度km/h设计速度km/h |
右侧车道直行车速km/h直行车速km/h |
减速换道视距m道视距m |
左转曲线最小半径/m |
右转曲线最小半径/m | ||
|
整体式路基 |
分离式路基 |
整体式路基 |
分离式路基 | |||
|
120 |
70 |
300 |
4 285 |
2 903 |
1 304(1 380) |
1 304(1 380) |
|
100 |
4 285 |
2 922 |
1 304(1 380) |
1 304(1 380) | ||
|
80 |
4 327 |
2 941 |
1 304(1 380) |
1 304(1 380) | ||
|
120 |
80 |
150 |
1 071 |
726 |
326(345) |
326(345) |
|
100 |
1 071 |
731 |
326(345) |
326(345) | ||
|
80 |
1 082 |
735 |
326(345) |
326(345) | ||
[1] JTG/T 3381-02—2020 公路限速标志设计规范[S].
[2] JTG B01-2014 公路工程技术标准[S].
[3] JTG D20-2017 公路路线设计规范[S].
[4] 韩熠，王根民.关于公路隧道视距曲线半径的探讨[J].交通科技，2008,(10).
[5] 潘兵宏，等.高速公路互通立交出口识别视距计算模型[J].同济大学学报：自然科学版，2020,48(9).
[6] 包泮旺.识别视距对互通式立体交叉主线形指标选用的影响的研究[J].公路，2011,(8):134-137.
