黎纲
重庆交通大学 土木工程学院. 重庆，400074
摘 要：互通式立交由于其设计速度不高，相对应的设计指标偏低，行车舒适性差，立交匝道处尤为明显。本文将对立交匝道的圆曲线、缓和曲线以及竖曲线进行分析，结合最新的舒适性指标研究成果，对现行设计指标对舒适性的影响进行分析并提出相应的改善方法。
关键词：互通式立交；匝道线形；行车舒适性；线形指标
1 圆曲线半径对行车舒适性的影响及改善建议
圆曲线半径的取值经常是喇叭形、苜蓿叶型的设计的一个难题。《公路立体交叉设计细则》[1]（下文称为《细则》）中的设计指标主要考虑行车安全性和经济性，难以舒适性需要。横向力系数作为衡量车辆行驶稳定性的一个指标，常用来确定平曲线的最小半径。周军[2]的研究表明当>0.15时，驾驶员已经开始感觉到不舒适，且认为μ值最好≯0.10，最大≯0.20，且大多数立交互通匝道均采用imax=2%的单向横坡。通过反算得到《细则》中半径的所对应横向力系数，可以得到对应的值。通过计算得到《细则》所推荐圆曲线半径的一般值和极限值在实际上都会让驾驶员在转弯时感到有曲线存在，不能满足行车舒适性的要求。通过值与半径之间的关系，反算得到符合舒适度的圆曲线半径值取值。通过计算可知在70km/h及80km/h所对应的舒适性半径相对较大，可以考虑降低这两个设计速度所对应的横向力系数值为0.12和0.11以更加符合工程实际，所得推荐值如表1示。
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2 缓和曲线参数对行车舒适性的影响及改善建议
缓和曲线作为重要的线形要素之一，也会对行车舒适性产生影响。在行车舒适性评价的研究中，早期主要有Herman[5]对加速度干扰的研究,发现发现加速度干扰越大，安全舒适性越低；邢志辉[6]通过参考国内外相关规范后指出横向加速度变化率的舒适性阈值上限应为0.6 m/s3。白浩晨[7]等认为横向加速度的变化率一般在0.2m/s3-0.6m/s3之间。综合对舒适性和工程实际，本文中取加速度as=0.4m/s3来进行分析，重新计算得到缓和曲线参数A。计算得到的缓和曲线参数值与《细则》中规定的参数值之间的对比如下表2所示：
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从上表可看出，满足舒适性条件的回旋曲线参数A值都比规范中的大。值得指出的是，与缓和曲线相比，圆曲线在整个线形中对实际驾驶的影响更为重要，所以在圆曲线半径不变的情况下，不需要刻意通过改变回旋参数的取值来追求行车的舒适性，而是应该首先考虑改变圆曲线半径的取值。
3 竖曲线半径对行车舒适性的影响及改善建议
车辆在竖曲线上行驶时，会产生径向离心力，不论其结果是增重还是失重，若程度过大都会对驾驶员及乘客的行车舒适性产生影响。徐阳[8]在考虑舒适性及视距平顺性等要求下，取离心加速度a=0.278m/s2。而在现行的评价标准[9]中稍有不适、相当不适、严重不适的阈值分别为:0.314m/s2、0.63m/s2和1.25m/s2。经过综合考虑，本文中选取a=0.3m/s2。从而可以通过计算得到满足互通式立交匝道行车舒适性的竖曲线最小半径值。通过与《细则》中对于匝道竖曲线半径的规定值对比，发现在设计时速V≥50km/h时，规范中极限值已经满足了舒适性要求。当V＜50km/h时，规范中所规定的竖曲线最小半径的极限值和本文计算值基本上一致，说明在较低的速度下，竖曲线的行车舒适性成为了主要控制指标。
4 结论
本文分析了立交匝道线形中圆曲线、缓和曲线和竖曲线对于行车舒适性的影响并提出改善措施，主要研究成果如下：
(1)有研究人员对对实际互通立交的调研中可以发现大多数立交互通匝道均采用imax=2%的单向横坡。基于这种实际情况，分析现行规范中圆曲线的一般值尚不能满足更高要求的行车舒适性的需要，并提出满足行车舒适性的匝道圆曲线半径建议值。
(2)基于横向加速度的变化率对行车舒适性影响最新的评价指标，对缓和曲线参数A进行了分析，得到现行规范对A的取值尚不能满足更高要求的行车舒适性的需要，并提出了满足舒适性的推荐值。
(3)从控制径向离心加速度出发，计算得到了满足舒适性需求的竖曲线，通过与现行规范对比，发现现行规范已经能够较好满足行车舒适性的要求。
(4)通过对比分析圆曲线、缓和曲线和竖曲线分别对互通式立交匝道行车舒适性的影响可以发现：圆曲线是保证实车舒适性的最重要指标。缓和曲线对行车舒适性的影响不如圆曲线大，因此缓和曲线参数A值可以适当减小。竖曲线对行车舒适性的影响在三者之中是最小的。所以为了保证立交匝道的行车舒适性，对其圆曲线半径进行合理取值至关重要。
参考文献：
[1]中国公路工程咨询集团有限公司.JTG/T D21-2014公路立体交叉设计细则 [S].北京：人民交通出版社,2014.
[2]周君.高速公路横向力系数建模与安全性评价[D].昆明：昆明理工大学，2006.
[3]鲁泓序.高速公路互通立交技术指标研究[D].河北工业大学,2015.
[4]HERMAN R,POTTS R B, et al. Traffic Dynamics: Analysis of stability in car following[J]. Operation Research,1958,7(1);86-106.
[5]邢志辉.道路线形舒适性中横向加速度变化率模型分析[J].河北工业大学成人教育学院学报,2009,24(02):39-41+46.
[6]白浩晨,柳银芳.互通式立交出口匝道运行速度过渡段长度研究[J].中外公路,2020,40(01):262-267.
[7]徐洋.互通式立交范围内主线主要技术指标研究[D].长安大学,2014.
[8]秦民,刘明辉,应国增,等.GB/T 4970—2009 汽车平顺性试验方法[S].北京:中国标准出版社,2010.