第五章-匝道设计

匝道的组成与分类第五章匝道设计匝道的布设匝道的设计依据匝道的线形设计标准匝道的几何设计匝道的端部设计第一节匝道的组成及分类•匝道与正线连接处的两条车流轨迹线，由于流向的变化会发生交错运行，这种交错形成了不同的交错形式。一、车流轨迹线的交错形式1、交错运行的基本形式分流合流交织交叉交错形式2、分、合流的组合形式出现于哪些情况下？•根据汽车在匝道上的分流减速行驶、匀速或变速行驶和加速合流行驶三个过程，可相应地将匝道分为驶出道口部分、中间匝道路段部分和驶入道口部分。•其中，驶出道口和驶入道口又统称为匝道的端部。二、匝道的组成•1、驶出道口•驶出道口是由减速车道、出口和楔形端三部分组成。•当不设减速车道时，出口是指由正线驶出进入匝道的道口，当设减速车道时，出口特指正线与匝道的分岔口。•2、中间匝道路段•中间匝道路段为匝道的主体，其组成单一。•匝道有时是用土方填筑的路堤，有时可能是路堑或高架桥道路，视具体情况而定。•3、驶入道口•驶入道口是由入口端、入口和加速车道三部分组成。•同样，当不设加速车道时，入口是指由匝道驶出进入正线的道口，而当设加速车道时，入口特指匝道与正线的汇合口。•(一)按匝道的功能及其与相交道路的关系分类：右转匝道和左转匝道•1、右转匝道•右转匝道是从正线右侧驶出后直接右转约90度，到相交道路的右侧驶入，一般不设跨线构造物。三、匝道的分类•根据立体交叉的形式和用地限制条件，右转匝道可以布置成单(或复)曲线、反向曲线、平行线或斜线四种。•右转匝道属右出右进的直接式匝道，其特点是形式简单，车辆运行方便，直捷顺当，行车安全。•左转匝道车辆须转约90或270度越过对向车道，除环圈式匝道外，在匝道上至少需要一座跨线构造物。•按匝道与相交道路的关系，左转匝道又可分为直接式、半直接式和间接式三种类型。2、左转匝道•1)直接式：又称定向式或左出左进式。•左转弯车辆直接从行车道左侧驶出．左转约90度，到相交道路行车道的左侧驶入。•直接式左转匝道的优点是匝道长度员短，可降低营运费用；没有反向迂回运行，自然顺畅；适应车速高，通行能力较大。•缺点是跨线构造物较多，需要单向跨线桥二层式二座或三层式一座；•相交道路的双向行车之间须有足够间距，以便上升(或下降)一定高度跨越(或穿越)对向车行道；•对行车道右例行驶的重型车和慢速车必须加速横移到左例高速驶出是困难的，到相交道赂由行车道左侧高速驶入困难且不安全。•除左转弯交通量很大外，一般不采用。•2)半直接式：•又称半定向式匝道。按车辆由相交道路的进出方式可分为三种基本形式。•(1)左出右进式：•与定向式左转匝道相比，右进改善了左进的缺点，车辆驶入安全方便，但仍然存在左出的问题；•匝道上车辆略有绕行；•驶出道路双向行车道之间须有足够间距；对应图示三种布置形式：设置二层式跨单向和双向跨线桥各一座；或三层式跨双向桥一座；或二层式跨单向桥一座。•(2)右出左进式：–左转车辆从行车道右侧右转弯驶出，在匝道上左转弯，到相交道路后直接由行车道左侧驶入。改善了左出的缺点，车辆驶出安全方便；仍然存在左进的缺点；驶入道路双向行车道之间须有足够间距。其余特征与左出右进式匝道相同。•(3)右出右进式：–左转车辆都是由行车道右侧右转弯驶出和驶入，在匝道上左转改变方向。–右出右进式是最常用的左转匝道形式，它完全消除了左出和左进的缺点，行车安全方便；缺点：左转绕行距离较长，跨线构造物较多。五种形式应视地形、地物及线形等条件而定。•又称环圈式，左转车辆驶过正线跨线构造物后向右回转约270度，达到左转的目的，在相交道路的右侧驶入。环圈式左转匝道的优点是右出右进，行车安全，土方填筑时，匝道上不需设跨线构造物，造价最低；缺点是：匝道线形指标差，适应车速低，通行能力较小，占地面积大，左转绕行距离长。3)间接式•互通式立体交叉的匝道，若按横断面车道的类型可划分为四种，即：•1、单向单车道匝道：这是一种常用匝道形式。无论右转匝通或左转匝道，当转弯交通量比较小而未超过单车道匝道的设计通行能力时都可以采用。•2、单向双车道匝道：两个车道之间可以采用划线分隔。主要适用于转弯交通量超过单车道匝道的设计通行能力的情况。(二)按匝道横断面车道类型分类•3、对向双车道匝道：两个方向的车行道之间采用划线分隔。适用于转弯交通量小于单车道匝道的设计通行能力，正用地较紧的情况。•4、对向分离式双车道匝道：两个方向的车行通之间采用中央分隔带隔离。适用于转弯交通量满足设计通行能力要求且用地允许的情况。必须注意：车道的平衡原则•研究汽车在匝道上的行驶特征，目的是根据行车要求来确定匝道的平面线形，使匝道的平面线形与汽车的行驶轨迹一致，保证行车顺适、通畅以及安全的要求。第二节匝道的布设一、汽车在匝道上的行驶特性及平面线形(一)汽车在匝道上的行驶特性1、不收费立交匝道的行驶特性汽车由一条正线(记为I)驶出到匝道上，再由匝道驶入到另一条正线(记为Ⅱ)上，是一种变速行驶状态，可以划分为五个行驶过程：——分流行驶过程、减速行驶过程、匀速或变速行驶过程、加速行驶过程、合流行驶过程。•(1)分流行驶过程•汽车从正线I的直行车流中开始分离行驶，横移到减速车道的行驶过程，若不设减速车道时，为横移到驶出道口出口的行驶过程。•在此过程中汽车的行驶速度接近于正线I直行车流的行驶速度VI。•(2)减速行驶过程•当正线行车速度与匝道上行车速度之差较大时，应设置减速车道。•减速行驶过程是汽车从正线I车流分流后开始减速，行驶至出口的行驶过程。•一般来说，减速行驶的初速度为正线I的行驶速度VI，减速行驶的末速度为驶出道口出口处的行驶速度V1。•(3)匀速或变速行驶过程•这一过程是指汽车从驶出道口的出口开始，行驶到驶入道口入口的行驶过程。•从理论上讲，该过程中汽车应是以V1匀速行驶过程。但受多种因素影响，该过程常常为变速行驶状态，即由V1减速或加速到驶入道口的人口处行驶速度V2。•由于加速能力的限制，特别是载重汽车。一般来说，载重汽车的V2接近于V1，而小汽车的V2往往大于V1。•(4)加速行驶过程•当正线Ⅱ设加速车道时，加速行驶过程是指汽车从驶入道口的人口加速开始，到与正线Ⅱ合流之前的行驶过程。•汽车加速行驶的初速度为入口速度V2，加速行驶的末速度大致接近于正线Ⅱ直行车流的行驶速度VⅡ。•(5)合流行驶过程•合流行驶过程是指汽车由加速车道开始横移，到完全汇入正线Ⅱ直行车流的行驶过程。•该过程中汽车是以接近于正线Ⅱ直行车流行驶速度VⅡ行驶的。•以上五个行驶过程对应车速是由VI，V1，V2，VⅡ的顺序变化的。•连接线上设置收费站以后，车辆经过收费站时须停车。•以收费站处车速零为界，到达收费站的车辆为减速行驶，离开收费站的车辆为加速行驶。2、收费立交匝道的行驶特性•(1)车辆由正线I至收费站的行驶过程车辆以VI分流行驶过程，由VI减速到V1的行驶过程(不设减速车道时VI≈V1)，以驶出道口出口处车速V1匀速或变速行驶到连接线入口的车速V21，由V21在连接线上减速行驶至车速为零。•(2)车辆由收费站至正线Ⅱ的行驶过程——略(二)匝道的平面线形1、安全性分析及其对线形的要求•匝道各组成部分的行车状态不同，使得其对汽车行驶的安全性、影响程度及可能发生交通事故的类型也不尽一致。•分流减速行驶过程容易发生汽车撞在前面突然减速车辆尾部的层撞事故；•驶出道口的出口端和匀变速段的曲率半径最小点附近容易发生因减速不及而导致的恶性翻车事故；•入口端的驶入角比较大且通视条件不好时，容易发生与直行车辆碰撞的交通事故；•加速合流行驶过程中容易发生与直行车辆例向挤撞事故。•其中，出入口附近翻车或碰撞事故对安全性影响最大，尤其是出口端容易发生的恶性事故。•对于出口端及匀变速段的翻车事故，主要原因是减速不及而车速道高造成的，减速车道的起点不能明确辩别、减速车道的长度不够或出口附近的线形指标过小等都易引发此类翻车事故。•因此，在正线上(尤其是高速道路)设置足够长度的减速车道，供分流后的车辆减速之用是非常必要的；•同时，减速车道的平面线形采用直线对减速行驶更为有利，至少应保持与正线相同的线形指标；•另外，出口处的平面线形最好为直线，受条件限制时可以设在直缓点处或缓和曲线内，若设在缓圆点处或其后的圆曲线内，则车辆还未减速就进入了圆曲线。事故点及其附近的线形布设要求。•对于匝道中间部分的平面线形，只要出口处行车速度能降到匝道的计算行车速度以下，一般来说，采用何种平面线形组合形式都是可行的，比如单曲线、卵形曲线，S形曲线等。•但从安全性考虑，不宜设计成同向曲线或反向曲线中间夹较长直线的线形，以防止匝道直线上过早地加速，对安全合流带来不利。•入口处的安全性主要与到达车速、驶入角度、是否设置加速车道，以及匝道与正线的通视条件等因宗有关。•若设置了足够的加速车道和具有良好的通视条件，入口附近的碰撞事故会大大减少。•匝道线形上要求入口处驶入角度不应过大，入口亦应位于直线或直缓点附近为宜。2、匝道平面线形的构成1)不收费立交的匝道•(1)V1到V2为减加速行驶过程•这是一种比较好的行驶过程；•满足这种行驶状态的匝道平面线形，比较理想的是在V1～V2区段采用非对称的曲率变化率连续的平面线形。如单曲线、凸形曲线、卵形曲线等。•立交的右转匝道、左出左进的左转匝道和环圈式左转匝道都可以设计成满足这种线形。•(2)V1到V2为匀速或减速行驶过程•这是最常见的行驶过程，表示匝道平面线形是由反向曲线(或同向曲线)之间用直线或曲线连接起来的。•比如右出右进、右出左进和左出右进的左转匝道以及反向曲线的右转匝道等都能设计成满足此类行驶过程的平面线形。•当匝道纵坡为陡坡且为上坡(减速行驶)时，曲线间也可采用较长的直线来衔接。•(3)V1到V2为加减速行驶过程•这是一种最不好的行驶过程；•由于汽车在匝道上过早地加速，容易在入口附近造成减速不及而引起交通事故。•当反向曲线(或同向曲线)之间用长直线或大半径平曲线连接时，就可能产生此类行驶状况。•但当匝道为上坡方向车辆行驶时，可弥补这种不利影响。2)收费立交的匝道•各种左转匝道可以单独或相互组合使用，形成许多对称或不对称的不同类型立体交叉。四路立体交叉的匝道布置特点：•1．独立性：每一种左转匝道都具有单独使用的特性，即一座立交的所有左转弯方向只采用一种左转匝道形式，可以组成完全对称的立体交叉。如全苜蓿叶式、涡轮式及X形等。•2．对称性：左转匝道的基本形式可划分为十种，如图。从外观可将其归为两类：一类为自身斜轴对称，如1、6、7、10四种；另一类自身无对称轴，但可分为相互轴对称的三对，如2和4、3和5、8和9六种。二、左转匝道的布置特点•3．组合性：各种基本形式的左转匝道，可以相互组合成许多斜轴或半轴对称的立体交叉，或组合成完全不对称的立体交叉。•4．可达性：任何一个行车方向需左转的车辆，均可在所有象限内完成左转弯运行。5．局域性：所有行驶方向左转的车辆，均可在部分象限内完成左转弯运行。•互通式立体交叉的不同形式，就是各种左转匝道和右转匝道的不同组合。•互通式立交形式的设计就是根据自然条件、交通条件、环境条件以及道路条件等因素，选择合适的左转匝道进行组合设计。•各种左转匝道的不同组合，就形成了众多不同形式的立体交叉。三、匝道的组合设计(一)三路互通式立交匝道的组合三路交叉行驶方向和转弯匝道九种基本组合形式1、基本组合形式：•直接式左转匝道对双向直行车道之间的间距要求较高。2、直行车道局部改线处理•根据立交所在地的地形、地物以及其它限制条件，将两条左转匝道的交叉点沿垂直于直行车道方向适当移动，可以控制跨线桥高度和占地大小。3、左转匝道交叉点移动处理•将两条左转匝道沿着直行车道方向拉开布设，使外侧匝道包围内侧匝道，避免二者之间相互交叉，可减少跨线桥数量和层数。4、左转匝道交叉点避开处理•根据场地条件和交通量大小，将左转匝道与左转匝道(或直行车道)布设成交织路段。•交织处理后可有效减少跨线构造物的数量和高度，节省造价，但通行能力会受到交织能力的影响。5．左转匝道交织处理6．左转匝道平面交叉处理•允许