山区高速公路立交出口匝道区域可变限速研究-论文.pdf

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1、第31卷第2期华东交通大学学报Vo1．3lNo．22014年4月JournalofEastChinaJiaotongUniversityApr．，2014文章编号：1005．0523(2014)02．0020．06山区高速公路立交出口匝道区域可变限速研究熊鑫，郭忠印，方勇(同济大学道路与交通工程教育部重点实验室E海201804)摘要：基于山区高速公路立交出口匝道区域线形指标偏低、气候变化频繁的特点，在限速管理上，提出“匝道动态限速，主线联动限速”的可变限速策略。匝道的限速值是依据车辆横向稳定性和停车视距两个约束条件，并

2、考虑路面附着系数和道路能见度的动态变化特性进行确定。主线受出口匝道影响路段的限速值是依附匝道圆曲线路段限速值和实际减速车道长度进行确定。在参数取值的探讨中，区分了纵向附着系数和横向附着系数的不同影响。研究成果可以为山区高速公路的运营安全管理尤其是限速管理提供借鉴。关键词：山区高速公路；出口匝道；可变限速；附着系数中图分类号：U412．35+2．12文献标志码：A高速公路立交匝道历来是高速公路事故频发路段，据交警对连霍高速与京港澳高速的事故调查统计发现，每年在高速公路匝道发生的交通事故占总事故的30％以上。在对高速公路立

3、交匝道事故发生的具体位置进行分析时发现，发生在出口匝道的事故数约占匝道事故总数的70％u。山区高速公路由于受地形、地质、水文、气候等复杂条件的限制，与平原区高速公路相比一般具有两个方面的特点：①线形指标偏低，尤其是在立交区域，容易出现出口匝道减速车道长度不足、匝道圆曲线半径偏小等情况；②气候变化频繁，尤其是发生恶劣气候(冰雪天气、浓雾天气等)的频率相对较高。这就导致山区高速公路立交出口匝道的行车安全问题更加严重。为保障山区高速公路立交出口匝道区域的行车安全，车速限制是一种较好的手段。在影响车速的几个主要因素中，几何线形

4、指标是“因地而异”，气候影响因子是“因时而异”，因此就不能采取一成不变的限速对策，可以考虑采取可变限速的限速管理方式。所谓气候影响因子是指路面附着系数和道路能见度两个参数，研究发现气候是通过改变路面附着系数和道路能见度进而影响车速。另外，车速限制标准的制定要科学、合理，标准太高则不能很好地预防事故的发生，车速限制也就失去了意义；标准太低又会降低高速公路的通行能力，造成不必要的经济损失。在分析山区高速公路立交出口匝道“线形指标偏低，气候变化频繁”的基础上，提出“匝道动态限速，主线联动限速”的可变限速策略，探讨并提出匝道圆

5、曲线路段动态限速值计算模型和主线受出口匝道影响路段联动限速值计算模型，并具体分析了路面附着系数和道路能见度的取值方法，为山区高速公路的运营安全管理尤其是限速管理提供借鉴。l山区高速公路立交匝道出口区域可变限速策略本文仅对直接式出口匝道进行研究，研究的匝道出口区域包括主线受出口匝道影响路段、渐变段、减收稿日期：2013—10—23基金项目：山西省交通厅科技项目(2013一l一21)作者简介：熊鑫(1988一)，男，硕士，研究生，主要研究方向为道路交通安全与环境工程；郭忠印(1962一)，男，教授，博士，主要研究方向为道路

6、交通安全。第1期熊鑫，等：山区高速公路立交出口匝道区域可变限速研究21速车道和匝道圆曲线路段4个几何部分，如图1所示。根据我国规范对立交标志设置距离的规定，认为主线受出口匝道影响路段的长度为500m。目前我国高速公路立交出口匝道区域的限速方式通常是仅对匝道路段进行车速限制，并以匝道阅曲线路段的设计速度作为固定不变的限速值。当遇到灾害性天气时，这种静态限速的模式并不能很好地保障车辆的安全行驶。另外，在山区高速公路立交出口匝道区域，如果减速车道的长度偏短，它所邻接的匝道的限速值又偏低，往往造成主线车辆经过减速车道减速作用后

7、的速度仍高于匝道限速值，潜在事故隐患。本文提出一种对山区高速公路出口匝道减速车道进行首尾车速控制的可变限速策略，概括为“匝道动态限速，主线联动限速”。匝道动态限速是相对静态限速而言，是指根据动态变化的道路运行环境设置不同的匝道限速值，“动态”体现的是限速的时间变化性。主线联动限速是指在进行匝道限速的同时还应对主线受出口匝道影响路段进行限速，主线限速值的选取是随着匝道限速值的变化而改变，“联动”体现的是限速的变化依附性。这种限速策略虽然会给主线的通行能力造成一定的损失，却能显著提高出口匝道区域的行车安全，对于交通流量本就

8、不大的山区高速公路而言是一种可行的策略。在“匝道动态限速，主线联动限速”的实施方案中，需要在匝道圆曲线路段旁设置相关检测设备以检测动态变化的道路运行环境参数，再根据一定的算法可以确定匝道和主线限速值。另外需要在三处位置布设限速标志：①在主线受出口匝道影响路段的起始位置设置可变限速板，内容包含主线限速值和匝道限速值；②在减速车道旁设