互通式立交的主要功能是交通转换,而交通转换又是通过匝道来实现的,根据行车轨迹来确定匝道线形是保证立交行车安全最基本的要求。
1.1 汽车在 B 型喇叭环形匝道上的行驶特性
汽车在匝道上是一个方向和车速不断变化的行驶过程,而环形匝道通常采用水滴形卵形曲线来布设,这使汽车在其上行驶变得更为复杂。因此,当设计 B 型喇叭立交时,首先得弄清楚车辆在其环形匝道上的行驶特性,这样才能使 B 型喇叭立交各个匝道线形指标选取更为合理,才能有效地减少交通事故。一般而言,车辆在 B 型喇叭环形匝道上的行驶可分为驶离主线的分流过程、逐渐行驶至线形最紧迫路段(平曲线半径最小匝道部分)的减速过程、在线形最紧迫路段的匀速或变速过程、驶入次线的加速过程、汇入次线的合流过程等五个过程。
1.2 B 型喇叭环形匝道的设计速度
匝道是供上下分离的两条道路转弯行驶而设置的专用车道,与主线不同的是,因受匝道转弯半径的限制,匝道的行驶速度低于主线。此外,匝道平纵线形组合复杂,车辆在实际运行中存在多次加减速过程。
匝道的设计速度宜与其必然存在的变速行驶相适应的速度作为设计的控制值;接近分合流的出入口附近的匝道部分应有较高的设计速度;接近收费站或平面交叉的匝道部分的设计速度可酌情降低。一般而言,当匝道的设计速度超过 40 km/h 后,环形匝道的占地面积随半径的增大而急剧增加。因此,环形匝道的设计速度应以 40 km/h 为分界点,在确定 B 型喇叭环形匝道设计速度时需对这一分界速度加以认真分析。有研究资料表明 B型喇叭环形匝道的运行速度基本分布在 40~65 km/h 之间,从图 1 也可以看出,B 型喇叭环形匝道的运行速度为 50 km/h 的频率最大,而我国路线规范中规定的环形匝道的设计速度宜采用 40 km/h,这是出于我国土地资源短缺,节约用地考虑的。通过对我国国情的分析和大量立交建成运营后的实践证明,笔者认为 B 型喇叭环形匝道的设计速度可如下选取:在城市郊区或平原宜为 40~50 km/h,在城市市区宜为 35~40 km/h,在山区宜为 30~40 km/h。
1.3 B 型喇叭环形匝道的通行能力与平曲线半径的关系
匝道对整个互通立交运行起着主导作用,单从运行条件来看,匝道越顺适、连接的路径越直截就越好,但产生的工程量也就相应的越高。因此 在满足交通需求的前提下,应选择与设计交通量相适应的立交型式。
当立交型式初步拟定后,验算各匝道通行能力是否满足设计交通量的需求,是最后确定立交型式的必要条件;否则,则要改进立交型式或采用双车道匝道。对于 B 型喇叭环形匝道来说,其通行能力通常是由它的两个端部及其线形最紧迫路段决定的,以三者中最小的通行能力作为采用值。B型喇叭环形匝道的线形最紧迫部分即是半径最小的平曲线路段,此段平曲线半径往往会在 40m 左右,有时甚至还取到 30 m。因此,B 型喇叭环形匝道的通行能力由半径最小的平曲线路段决定。B 型喇叭环形匝道最小平曲线半径的取值,经验做法是:当交通量不超过 3 000 pcu/d(小客车)时,取极限值或稍大于极限值,但在冰冻积雪地区不得采用极限值;当交通量在 3 000~6 000 pcu/d(小客车)时,取一般值或稍大于一般值。一般情况下,B型环圈式匝道曲线半径的取值范围见图 2。