对高架桥变速车道设计方案的探究

对高架桥变速车道设计方案的探究

摘要:为了更加科学、合理地确定高架桥变速车道的形式与长度，总结分析了国内外的研究成果，从汽车的行驶理论、行驶习惯、道路服务水平等方面进行了研究总结，提出了变速车道的选择原则和不同车速下的变速车道长度。

关键词:道路设计;变速车道;型式；长度

1高架桥变速车道形式选择

依照现行的《城市道路设计规范》与《公路路线设计规范》，道路的变速车道分为平行式和直接式两种。平行式减速车道是将起点做成有适当流出角度的三角段，从三角段结束到楔形端端部均采用一定的宽度。与直接式减速车道相比其起终点明确，三角段部分虽然与车辆的行驶轨迹相符合。但在通过整个减速车道时必须走“S”形路线。根据要求，一般情况下驶离主线的驾驶员大多数愿意走直接式减速车道，而不愿意走“S”形路线，所以平形式与汽车实际行驶状态是不相符合的，直接式减速车道在全长范围内与实际行驶轨迹相符合。因此减速车道应采用直接式。

对于加速车道，同样驾驶员希望由直接式流人．而不愿走“S”型，但是当主线交通量大时，车辆在找流入主线机会的同时需要使用加速车道的全长，因此《公路路线设计规范》中规定“加速车道原则上采用平行式”，当加速车道不太长、主线交通量较小时加速车道也可选用直接式。

2高架桥变速车道长度的计算分析

2．1单车道减速车道

对车辆在减速车道的减速过程，国内外均作过不少研究．并得出一些比较成熟的结论。目前，最具有代表性、而且得到普遍认可的是二次减速理论。即车辆以匀速横移一个车道宽度，进入减速车道后，先利用逐渐减小油门让发动机转速下降的方法来减小车速。此间减速度为а1，然后再利用制动器进行二次减速，此间减速度为啦，两次减速后，车速达到匝道计算行车速度а2，车辆离开减速车道进入匝道。

根据分析，第一次减速段长度只与主线设计车速有关，计算公式为：，式中为主线设计车速，m/s。计算结果见表1。

表1 一次减速段长度表

第二次减速段是在第一次减速段的末速度基础上利用制动器进行减速至匝道设计车速，第二次减速过程中采取的减速度以“基本舒适”为原则．我国的汽车驾驶员手册中的建议值为1.5～2.0 m/s：，根据上述研究成果取为2.5 m/s2。根据成果分析，第二次减速段计

算公式为：

式中：为主线设计车速，m/s；为匝道设计车速，m/s。计算结果见表2。

表2 一次减速段长度表

将第一次减速段长度与第二次减速段长度相加取整即为减速车道长度，见表3。

表3 速车道长度计算表

2．2单车道加速车道

1)按照加速需要计算加速车道长度

参照《高速公路设计要领》和《城市道路设计规范宣讲材料》，加速车道长度是保证把车速加快到能够与主线进行合流的加速长度。加速性能有了较大的提高，因此采用1.0 m/s2是合宜的。由此计算加速车道长度并取整。

2)以汇入概率模型和平均行驶距离模型确定加速车道长

根据成果中提出，加速车道的设置长度应与主线服务水平相协调，并以服务水平下的交通负荷及满足概率为计算依据。计算结果见表4。

表4 加速车道长度计算表

3)加速车道最短长度

加速车道一般为平行式，汽车在道路行驶时必须走“S”弯，如果线形单元长度很短，则司机操作方向盘频繁，司机操作困难，在高速驾驶的情况下是危险的，另外也需有足够的时间让匝道车辆合并到主线。参照《道路路线设计》，根据经验至少要6s的行驶时间。据此确定相应设计车速下的最短加速车道长，见表5。

表5 最短加速车道长度计算表

4)最终加速车道长度确定值

综合考虑上述三种情况，最终确定加速车道长度见表6。 表6

3高架桥变速车道渐变段长度的计算分析

根据方法，平行式变速车道二角段的计算方法有两种:第一种为按车辆横移一个车道所需的最短长度;第2种为把“S”形行驶的轨迹作为反向曲线的计算方法。计算结果如下:

1)第一种计算方法

根据《高速公路设计要领》和《城市道路设计规范宣讲材料》，车辆横移一个车道的时间按3s取，过渡段长度计算公式为:

式中: 为初速度，km/h，根据资料显示，中等交通量时由平均行驶速度与设计车速关系图确定(见表7);t为横移一个车道的行驶时间，采用3 s。

表7

2)第二种计算方法

根据《高速公路设计要领》和《城市道路设计规范宣讲材料》，该计算方法渐变段长度计算公式为:

3)计算结果(见表8)

表8 平行式变速车道过渡段长度计算结果表

4结语

汽车在高架桥出入口处的行驶轨迹、车速的变化受驾驶人的反应、机动车的性能、主线和相应匝道的计算行车速度影响较大，为确保安全，减速车道均应采用直接式，加速车道原则上采用平行式，当加速车道不太长、主线交通量较小时加速车道也可选用直接式。

参考文献

1.张廷楷;陆向东;徐家钰道路路线设计.1990.

2.刘兆斌；高速公路加、减速车道设计标准研究.2001.

3.中交第一公路勘察设计研究院.JTGD20-2006.公路路线设计规范 2006.