互通立交安全设计

,公路交通安全工程研究中心周荣贵研究员周建副研究员,互通立交安全设计,背景,立交选型与几何设计,立交安全设计原则,为什么进行立交安全设计?,互通式立交的设计,在很大程度上影响着高速公路的安全。立交特点:具有交通转换功能空间多层结构形态受投资及环境限制形式上多样枢纽、服务型、复合型,一、背景,互通立交范围成为高速公路交通事故的高发区,高速公路事故大部分发生在互通式立交区域内,且集中在匝道出入口附近。事故原因:在变速车道路段内，车辆进行分合流；车辆由于变速性能的差异，往往造成追尾；出口视距不佳、减速车道长度不足；交通量大时，车辆强行进入，引起事故。,一、背景,天津市快速路互通立交通行能力研究江肇高速南延线棠下枢纽互通方案安全性评价京港澳高速公路粤境南段机场北互通南行出口匝道运营期安全性评价以及近几年完成的十几条高速公路安全评价中的数十座互通立交安全分析公路互通立交设计规范（在编）,一、背景,事故案例,枢纽型立交,一般型立交,一、背景_案例,一、背景_案例1,自开通以来，该枢纽立交附近（尤其是B匝道区域内）2月份共发生28起交通事故，死亡7人。除3起重大事故外，其它多为刮蹭、追尾等轻微事故.伤亡事故比例占该通车路段37%,成为事故黑点。,一、背景_案例1,2月正直春运高峰，交通量较大，一辆大巴车与前方排队等待交费的小客车相撞，三人死亡。下午13点30分，一辆小客车由于没有正确判别行走路线，在B匝道分流点处停留问路，后面一辆大货车由于躲闪不及与其追尾相撞，造成1人死亡的重大事故。,一、背景_案例1,3月1日下午17点左右，三位交警在B匝道出口处停车视察，看到主线一辆面包车行车不稳、雨刷器失效后，示意其靠边停车，面包车驾驶员由于酒后驾车紧张，操作不当，将三名交警撞出路外，致使三位交警死亡，造成惨重事故。,一、背景_案例1,该枢纽立交B匝道区域内的事故高发的主要原因是:1.司机安全意识淡漠、驾驶行为不规范；2.车况差且性能差异大；3.互通设计违背了安全设计规则:_速度不连续_几何设计缺少容错性_功能不匹配_标志信息不连续,一、背景_案例1,速度不匹配、指标脱节匝道的40km/h设计速度与主线100km/h的平均行驶速度相比速度差过大。部分关键指标选用了较低设计值,不满足设计速度100km/h的指标要求。分流渐变段起点处的平曲线半径700m。纵坡指标选用了2.6%，连续下坡。主线辅助车道的长度仅有200m;,一、背景_案例1,缺少容错设计考虑,1、B匝道前方主线辅助车道起点的视距虽满足规范的停车视距要求，但缺少容错考虑，弯道内侧山体遮挡了上游驾驶员视线。这样主线车辆一旦忽视了路侧的出口预告标志，不能及时预知辅助车道存在。,一、背景_案例1,2、B匝道末端，即与主线收费站连接一端，是该匝道线形最紧的部分，平曲线半径300m接纵坡坡度4.67%的竖曲线，虽然满足匝道停车视距的规定。但对于前方收费站存在判断视距不足问题。,一、背景_案例1,缺少容错设计考虑,功能不匹配、收费站通行能力不足,一、背景_案例1,司法鉴定申请,某市人民法院受理的原告李xx、孙xx等四人与被告xx省交通厅、xx市公路管理局、xx市公路管理局公路管理处人身损害赔偿纠纷一案,需对xx立交桥出入口线形设计是否符合技术规范进行鉴定。,一、背景_案例2,立交概况,技术标准：一级汽车专用公路。根据当事方提供的资料，公路于1991年开始设计，1992年施工建设，1994年主体工程完工，1995年10月底建成通车，*立交桥于1994年年底完工。公路于2000年开始路面、交通通信、安全设施高速化改造。,一、背景_案例2,一、背景_案例2,一、背景_案例2,一、背景_案例2,某立交桥:主线设计速度80km/h,匝道设计速度30m/h,半径40m,下坡隧道,出口100米接R=40m匝道,隧道,一、背景_案例3,背景,立交选型与几何设计,立交安全设计原则,人员的不安全行为、车辆的不良技术状况、道路的不安全设计、恶劣气候条件和管理上的不足等,都会导致出现事故,道路的安全空间,二、立交安全设计原则,道路条件是引起人(驾驶员)出错的深层次原因,人的自身,道路原因,在事故成因中的“人为失误和错误”，除少量事故是真正由于驾驶员粗心引起的以外，相当部分与复杂困难的行驶条件有关，而困难的行驶条件则与道路设计有关。,二、立交安全设计原则,安全设计目标:是以人为本，通过改进立交设施的几何设计,减少交通事故发生的可能性。或在交通事故发生时，降低交通事故的严重程度。,功能匹配性：立交选型应和功能相符。设计一致性：速度一致性、驾驶期望一致、指标均衡。标志连续性:道路可预知性,设施的几何形态应尽可能可以预知,减少公路使用者的判断反映时间。设计的容错性:宽容性设计,安全设计原则,二、立交安全设计原则,安全设计目的,提升设施的本质安全消除设施的技术缺陷,打断交通事故“链”中的道路设施节点。扩大道路“安全空间”,提高“宽容度”即使驾驶员有错误产生，也不能以牺牲生命为代价。,二、立交安全设计原则,背景,立交选型与几何设计,立交安全设计原则,互通立交安全设计要点,1互通立交区内的通行能力2互通区主线线形指标3匝道设计4匝道出入口5视距6主线流向连续性7全线出口形式一致8标志、标线设计9被交道路平交口渠化设计,三、立交选型与几何设计,通过辅助车道沟通了两座立交，不仅因进出口过多导致运行秩序混乱，而且通行能力严重不足，成为交通的常规拥堵点。,3.1互通立交区内的通行能力,WEAVINGALONGMAINLINEISSTRONGLYDISCOURAGED,方案一:集散道复合,方案二:集散道和匝道复合,3.1互通立交区内的通行能力,从行车舒适性、出口安全性和行车方向的易辨别性考虑,互通式立交范围内的主线平、纵面指标应高于主线正常路段标准。,3.2互通立交主线线形指标,设计中常见的问题是设计者较多地注重了匝道的设计，而往往忽视了主线及被交道路的主线线形指标是否满足安全性要求。主线竖曲线半径指标仅满足正常路段标准，或仅大于极限值而小于一般值。,流出点不明确,3.2互通立交主线线形指标,设计速度不匹配：立交主线是100km/h，匝道仅为40km/h，不符合运行速度一致性要求。,3.3匝道线形指标_匝道设计速度,根据主线设计速度和互通式立交类别、交通量分布情况大体确定取值范围，并用以指导匝道的布置，再根据匝道形式及其可能达到的运行速度确定。,3.3匝道线形指标_匝道设计速度,匝道设计速度,选用匝道设计速度应遵循的原则：右转弯匝道应尽量采用上限或中间值。直连式和半直连式左转弯匝道宜采用上限或中间值。出口附近的匝道应有较高的设计速度。,匝道设计速度选取原则,3.3匝道线形指标_匝道设计速度,运行速度动态控制,充分认识匝道运行速度变化频繁的特点，在变化过大的相邻路段之间，通过运行速度的检验和几何设计的调整，保证运行速度的连续性。相邻单元路段的运行速度差和运行速度梯度小于一定的临界值。在一定的道路交通条件下实际的运行速度与设计车速差小于一定的临界值。,建议的相邻路段的运行速度差和运行速度梯度指标,3.3匝道线形指标_匝道设计速度,匝道类型与事故率,排序：左侧匝道剪刀形喇叭形无集散道的苜蓿叶匝道,3.3匝道线形指标,A型、B型喇叭选择不合理教条地将最大282辆/小时的流向作为主流向选用了B型喇叭,3.3匝道线形指标_匝道设计问题,超高设置匝道超高设置应与车辆在匝道上的行驶速度相适应，最大超高应出现在环形匝道上。过大的超高给人一种不安全感，同时影响路容，而超高不足也会降低用路者的舒适性与安全性。,匝道设计问题,3.3匝道线形指标_匝道设计问题,“欠超”的现象较为普遍,3.3匝道线形指标_匝道设计问题,没有考虑服务的主流车型，全部按小客车进行设计选取了10%的最大超高值，极易出现弯道大型货车倾覆事故。,匝道超高值过大,3.3匝道线形指标_匝道设计问题,调查表明:高速公路事故大部分发生在互通式立交区域内；且集中在匝道出入口附近。事故原因:在变速车道路段内，车辆进行分合流车辆由于变速性能的差异，往往造成追尾；出口视距不佳、减速车道长度不足；交通量大时，车辆强行进入，引起事故。,3.4匝道出入口,排序：流出匝道流入匝道减速车道变速车道之间加速车道,互通区域的事故分布,3.4匝道出入口,主线弯道内侧出口渐变率过小，而外侧出口渐变率过大：_对出口行驶方向识别不利。_对于平行式减速车道，分流点的曲率半径不满足要求，线形变化过急。,3.4匝道出入口_常见问题1,出口弯道半径是满足规范要求的，但不幸的是与前后平直线形的组合导致运行速度的不连续，超出了驾驶员所期待和所能接受的范围。,运行速度急剧变化,3.4匝道出入口_常见问题1,加、减速车道长度不足,分流点之后的缓和曲线长度过短，不能满足车辆继续减速要求,3.4匝道出入口_常见问题2,变坡点与反向平曲线的拐点重合，视距不足极易诱发交通事故。,平、纵面线形组合不良,3.4匝道出入口_常见问题3,车道不连续和车道数平衡问题,3.4匝道出入口_常见问题4,流入端部的车道平衡,合流后的车道数等于合流前的主线与匝道车道数之和，或者为合流前的主线与匝道车道数之和再减去一个车道。即：NcNF+NE1或NcNF+NE,3.4匝道出入口_常见问题4,流出端部的车道平衡,分流前的车道数等于分流后的主线与匝道车道数之和再减去一个车道。即：NcNF+NE1,3.4匝道出入口_常见问题4,车道平衡与通行能力,通过通行能力分析确定主线基本车道数和匝道车道数。车道数一旦被确定，车道平衡原理则被用来决定是否设置辅助车道。,通行能力,车道数量,设置辅助车道,不设置辅助车道,车道平衡?,否,是,3.4匝道出入口_常见问题4,车道平衡与基本车道连续,通过互通式立交路段，首先应保证基本车道数，同时保证车道连续，再视需要增设辅助车道以维持车道平衡。(a)车道平衡，但基本车道不连续：(b)基本车道连续，但车道不平衡：(c)车道平衡，且基本车道连续。,3.4匝道出入口_常见问题4,基本车道的连续,（a）主线在互通范围保证了有三个车道，但只有一个车道是连续的。（b）主线在互通范围最少也为三个车道，但三个车道都是连续的。,主线在通过互通时，应尽可能使每条直行车道是连续的而不应轻易将其中断或横移。,中断,中断,3,3,3,3,3,3,3.4匝道出入口_常见问题4,车道数的连续,主线在通过互通式立交时其直行车道数原则上是连续的。由于分期建设而在某一路段暂时少建一条主线车道，或因其它原因而需在互通式立交间减少或增加车道时，应选择在主线的右侧，若在左侧便是车道失去了连续性。,3.4匝道出入口_常见问题4,辅助车道长度不足,2ndlanemustbelongenough,3.4匝道出入口_常见问题5,100200,在有多个连续的出口时，首先应考虑将其合并为一个。不管是在高速公路还是在匝道上，相邻分岔点之间必须保证足够的距离，以使驾驶员有充足的阅读标志时间和反应时间。,进出口间距不足,3.4匝道出入口_常见问题6,流入点不明确,进出口在此重叠交错.尤其是入口的车辆到此，会让驾驶员茫然不知所措。,3.4匝道出入口_常见问题6,连续的多个出口，导致信息繁杂，驾驶员判别困难，从而极易出现错行现象。,连续出口,3.4匝道出入口_常见问题6,300mstandard,Parallelforkseliminatedgoodif2500,主线分岔：确保车辆强制换车道数不大于1条,3.4匝道出入口_常见问题6,主线合流(右侧合流),“Insidemerge”isBAD,400m辅助车道,匝道汇流,3.4匝道出入口_常见问题6,特别关注分岔前的识别视距，让驾驶员提前知道和判断其前行方向，而不是到了面前才猛然发现有方向的选择，这样极易导致驾驶员的失措并出现交通事故。,3.5视距,互通式立体交叉区域应具有良好的通视条件。在主线出口分流鼻之前，应保证判断出口所需的识别视距。在入口处,汇流鼻前，匝道与主线间应具有通视三角区，使驾驶员能看清主线上的交通情况，以便安全驶入.,3.5视距,3.5视距,3.5视距,上跨与下穿,被交叉公路最好上跨，此时出口匝道位于上坡路段，有利于保证出口识别视距和减速。对于入口，有利于驾驶员观察主线来车，便于寻找可插车间隙。若主线上跨被交叉公路，且平面交叉距主线桥梁很近时，在平面交叉处最易发生冲突。,3.5视距,优先保证主交通流方向的连续性，即使主流向有较大的转弯，亦应保证该方向的连续，并在设计互通时，将其按主线直行车道对待。,3.6主流向连续性,当高速公路转变方向时,即主线流向在互通立交范围内为转弯行车道时,亦应保证该方向的连续，并在设计互通时，将其按主线直行车道对待。,3.6主流向连续性,-41-,虽然高速公路直行方向不变,但当转弯交通量大于过境（直行交通量）时；为保持路线的连续性，也应将转弯行车道（匝道)作为主线直行车道对待。,3.6主流向连续性_工程实例德国的枢纽互通,当转弯交通量大于直行交通量时；为保持路线的连续性，将转弯匝道作为主线直行车道对待。,转弯匝道,直行车道,3.6主流向连续性_工程实例德国的枢纽互通,即使主流向有较大的转弯，亦应保证该方向的连续，并在设计互通时，将其按主线直行车道对待,3.6主流向连续性_工程实例德国的枢纽互通,3.6主流向连续性_工程实例德国的枢纽互通,改造后,3.6主流向连续性_工程实例德国的枢纽互通,改造前,出口运行的一致性,无论是流出方式还是流出位置，全线始终保持一致。,3.7全线出口形式一致,避免左侧出口。避免连续的出口。通过完善的信号标志，预告、警告和控制驾驶员，以保证车辆安全和高效运行。,3.7全线出口形式一致,3.7全线出口形式一致,避免先左转，后右转。,互通标志设计要求：