季 托 周 穎 呂能超▲

（1.武漢理工大學智能交通系統(tǒng)研究中心 武漢430063；2.中交第二公路勘察設計研究院有限公司 武漢430056）

0 引 言

隨著經濟發(fā)展和運輸需求不斷上升，原有高速公路因車道數(shù)較少逐漸不能與交通流量增長相適應，因此，各國陸續(xù)開始實施高速公路改擴建工程，以提升公路通行能力。然而，對于一些流量需求突出的交通運輸動脈，即使擴建為8車道仍然不能為巨大的需求提供足夠的通行能力；因此，將原有4車道或6車道高速公路擴建為10車道及以上的超多車道高速公路成為解決交通流量需求劇增及通行能力不足問題的重要選擇方案。

多車道高速公路除了通行能力較大之外，其運行方式具有較大靈活性，既可以實施不同類型車輛混合行駛，也可以實施分車道分車型行駛。這種靈活的交通組織運行方式將導致交通流結構的變化。一方面，車道內部交通流的組成發(fā)生變化；另一方面，交通量和車型在車道上的分布發(fā)生變化。如果分車型分車道行駛，各車道內部的車型將趨于一致，車輛運動性能差異減小，形成同質交通流；而不同車型混合行駛時，車道內車輛性能差別較大，其交通流為異質流。在多車道高速公路出口交織區(qū)，由于車輛存在換道、分流等操作，其斷面設置形式及交通組織形式對通行能力和交通安全均有影響。

影響交織區(qū)通行能力的因素有很多，如交織區(qū)的長度、車道數(shù)、車速等。其中，只有車道數(shù)是較容易改變的，其他因素都較難改變。陳利霖等[1]選擇A類交織區(qū)作為研究對象來確定分流車道數(shù)量對交織車道的通行能力的影響，結果發(fā)現(xiàn)：直行車道數(shù)的增加可以有效緩解交通擁堵，提升通行能力；倪娜等[2]以最小交織區(qū)的長度來評價互通式立交的通行能力，結果發(fā)現(xiàn)：A，B型交織在相同的流率下均隨著車道數(shù)的增加最小長度減小，相同的車道數(shù)下A型交織隨著車速的增加最小長度增大，B型交織最小長度減小。

在交通安全方面，在高速公路分流交織區(qū)由于大小車混合行駛而形成的異質流對行車安全造成一定影響。針對不同車道組織形式下的交通流行為，國內外學者進行了廣泛研究。裴玉龍等[3]研究指出交織區(qū)車頭時距分布隨斷面流率動態(tài)變化的結論，擬合分析結果表明：斷面流率小于250 veh/h時，車頭時距服從負指數(shù)分布；當斷面流率位于250～750 veh/h時，車頭時距服從移位負指數(shù)分布；當斷面流率位于750～1 500 veh/h時，車頭時距服從Cowan M3分布；趙曉翠等[4]通過道路數(shù)據(jù)的速度提取和視頻觀測分析，總結了駕駛員駛入互通立交減速車道的3種駕駛過程，以及駕駛員在進入分流區(qū)前已經開始減速和車輛到達減速車道終點（三角端位置）時駕駛員的期望車速大于匝道限速的特點；張?zhí)m芳等[5]通過自然駕駛數(shù)據(jù)分析了多車道高速公路出口匝道車輛的風險換道行為，結果表明：當換道發(fā)生位置附近存在貨車時，由于大貨車行駛速度緩慢并遮擋后車視野，因而后車會選擇換道超車以獲得期望行駛條件，從而導致更高的換道風險水平。

在分流區(qū)，內側車道的車輛駛出時會和外側車道上的車輛產生行駛空間的爭奪，同樣容易使行駛軌跡重合，進而導致車輛發(fā)生碰撞事故。因此頻繁的發(fā)生換道行為可能會產生交通沖突，增加事故發(fā)生的可能性，甚至加重碰撞傷害的嚴重程度。大量學者針對高速公路分流區(qū)進行了相關的研究，這些研究主要是分析造成高速公路出入口碰撞事故的主要原因，以此來評估其安全性。Wang等[6]發(fā)現(xiàn)造成高速公路出入口發(fā)生嚴重碰撞事故的因素包括ADT主線,減速/斜坡道的長度和位置,光線和天氣條件下,酒精/藥物和重型車輛參與、匝道車道數(shù)量在主線上,表面狀況,土地類型和事故類型；Yang等[7]還發(fā)現(xiàn)交通設施設置，如限速、路緣安裝同樣會對高速公路分流和合流區(qū)的碰撞事故發(fā)生的概率產生影響。此外惡劣天氣以及駕駛員年齡、認知需求等因素同樣是影響高速公路出入口的碰撞事故的因素[8-9]。

通過分析，多車道高速公路分流交織區(qū)在交通安全方面存在的問題主要有以下3點：①在出口匝道連接部分，分流的車輛需變換多個車道，由于不能連續(xù)變道的規(guī)定，導致分流區(qū)長度增加，交通運行狀況復雜；②換道過程中車輛運行速度較高，易發(fā)生追尾事故；而車輛換道速度較快，使減速車道的長度不能滿足車輛減速的需求，易發(fā)生車輛刮擦路側的事故；③標志、標線設置不合理導致駕駛員換道距離過短，駕駛員視線被大車遮擋，最終使得駕駛員錯認出口、或在出口進行強制換道、掉頭等導致交通事故。同時由于車輛的連續(xù)換道影響，交織區(qū)的運行效率也大大降低，影響交織區(qū)的服務水平。

基于以上多車道高速公路存在的安全問題及效率問題，筆者廣泛調研多車道高速公路出入口的交通組織形式，并分析其交通流特性和交通安全特性，最終提出交通組織及管理方案，可實現(xiàn)多車道高速公路的安全駕駛，并提高其服務水平。

1 多車道高速公路斷面交通組織形式及其特點

1.1 多車道高速公路斷面組織形式

目前多車道高速公路斷面布置形式主要分為整體式和分離式這2種。目前，中國高速公路以整體式斷面形式為主；而美國等國家除了整體式斷面之外，部分多車道高速公路也采用分離式斷面形式。

1.1.1 整體式斷面交通組織形式

整體式斷面形式常用于車道數(shù)較少的高速公路，如6車道、8車道高速公路的斷面布置形式為整體式，當車道數(shù)達到10～12車道時也有使用。一般情況下，當車道數(shù)較多但路側用地受到限制時，常采用整體式斷面形式，其車道布設形式見圖1。

圖1 整體式高速公路路基斷面形式Fig.1 Section form of the integral highway subgrade

根據(jù)對客車與貨車所行駛車道的組織，整體式斷面又可分為2種：①客貨混行整體式，即客車與貨車可在主線上任意車道行駛，見圖2（a）；②客貨分離式，即根據(jù)車道限制規(guī)定，主線上客車貨車分開行駛，僅在出入口交織區(qū)不受車道限制，見圖2（b）。對于客貨混行式整體斷面多車道高速公路，其管理形式較為方便；而對于客貨分離整體式斷面多車道高速公路，除了使用標志對車道功能進行區(qū)分外，大部分車道數(shù)大于10的高速公路采用雙黃線對車道功能進行劃分，一般設置在第2車道和第3車道之間，以此來區(qū)分車道功能。

圖2 整體式的車道斷面圖Fig.2 Cross-section of the integral lane

目前國內高速公路以8車道及以下車道數(shù)的高速公路為主，10車道及以上的多車道高速公路應用較少，典型的有水官高速公路和合肥繞城高速隴西樞紐至路口樞紐段段，主要采用整體式斷面形式。水官高速公路采用內側雙向6車道+外側雙向4車道輔道組織設置，交通組織形式采用“3+2客貨分離”的形式；內側為3條客車車道，外側為2條貨車車道，全程采用雙向10車道標準，主輔車道之間設0.5 m寬分隔帶，標劃雙黃色震蕩標線和設置突起式路標；配以分車道分車型限速指示標志及全線監(jiān)控設施，嚴格分離小型車與大型車，見圖3（a）。合肥繞城高速隴西樞紐至路口樞紐段段采用整體10車道的組織形式，組織形式與普通高速公路類似，其斷面交通組織形式為客貨混行式，見圖3（b）。

圖3 整體式多車道高速公路實例Fig.3 Cases of integral multi-lane cross-section highways

1.1.2 主輔分離式斷面交通組織形式

高速公路車道數(shù)較多時常采用分離式斷面組織形式。從目前國外高速公路多車道使用情況來看，多車道高速公路主要采用的是“快速+集散”的分離式組織方式，內側車道僅供客車通行，外側車道主要供貨車和短途車輛通行。內外側采用同向分隔帶隔離，《公路路線設計規(guī)范》（以下簡稱《規(guī)范》）規(guī)定分離式路基間的最小間距不應小于規(guī)范要求的中央分隔帶最小寬度。因此，按照《規(guī)范》要求邊分帶的寬度建議不小于2.0 m。主輔分離式的12車道高速公路布設形式圖4～5。

圖4 分離式12車道路基斷面Fig.4 Section of the separated 12-lane subgrade

圖5 分離式12車道斷面示意圖Fig.5 Separated 12-lane Section

應用方面，北美有較多高速公路采用主輔分離式斷面。美國新澤西收費公路6號出口至9號出口為雙向12車道，采用的是完全客貨分離式組織形式；加拿大401號高速公路車道數(shù)很多，組織形式復雜，互通立交密集，其組織形式布置采用主線+輔線形式，見圖6（a）；美國I-496高速公路為雙向10車道高速公路，采取快速（6）+集散（4）的形式，見圖6（b）。在國內，尚無10車道及以上高速公路采取主輔分離式斷面交通組織形式，但是在“4改8”高速公路改擴建中，因為單側拼寬緣故，原來4車道老路變?yōu)橥蛐旭?，在老?車道半幅路面形成“2+2”的主輔分離式斷面。

1.2 多車道高速公路斷面組織形式優(yōu)缺點分析

圖6 410高速及I-496高速實例Fig.6 Case of expressways 410 and I-496

不同的斷面組織形式不僅在設計階段的設計成本、時間、難度各不相同，同時在營運期間也會產生不同的交通流，致使駕駛員在駕駛時產生不同的駕駛行為，導致不同的安全問題。因此每個斷面組織形式都有其優(yōu)缺點，具體見表1。

表1 不同斷面組織形式的優(yōu)缺點分析Tab.1 Analysis of advantages and disadvantages of different cross-section organizational forms

1.3 多車道高速公路分流區(qū)組織形式

無論是整體式還是分離式交通組織形式，在高速公路出入口均需設置相應的轉換路段供車輛出入。對于整體式斷面，需要在出入口相關區(qū)域設置交通標志、標線供車輛出入，常見的標線有虛實線；而對于分離式交通組織形式，則需要設置相應的連接車道供車輛出入，并配以相應標志與標線。

目前，大部分大于10車道的整體式斷面高速公路均采用雙黃線對車道功能進行劃分與隔離，僅在靠近高速公路出口設置虛實線，內側車輛可在黃色虛實線區(qū)域換道駛出高速公路；其過程見圖7（a）。而分離式斷面交通組織情形下，由于內外車道由同向分隔帶分離，內側車輛若需駛出高速公路，需經過同向分隔帶開口駛出內側快速車道，在外側集散車道交織區(qū)完成換道后駛入減速車道，其過程見圖7（b）。這2種多車道高速公路出口交通組織方式均屬于平面交織形式其優(yōu)點在于占地少，由現(xiàn)有高速改擴建時操作簡單；其缺點在于在外側集散車道容易形成橫向交織與干擾，交通安全性差，通行能力較低。

圖7 不同斷面交通組織形式下車輛出高速示意圖Fig.7 Vehicles leaving the highway under different cross-section organizational forms

對于主輔分離式斷面交通組織形式，其出口可設置成立體交叉的組織形式，即內側車道車輛通過專用的匝道上跨或下穿外側集散車道駛出高速公路快速車道。其優(yōu)點在于消除了駛出內側集散車道車輛與外側集散車道車輛的橫向干擾，總體安全性高，通行能力高；而缺點則在于占地空間大，投資費用高。見圖8。

圖8 主輔分離式斷面立體交叉出口形式Fig.8 Exit form of the separated cross-section of main and auxiliary roads

2 多車道高速公路出口交織區(qū)交通流特性

高速公路交織區(qū)交通流特性復雜，而多車道高速公路因為其出入口行駛特性，橫向干擾更大，其通行能力與安全性一致是關注的重點。多車道高速公路因為車道數(shù)量較多，出入快速車道的車輛需要進行更多次數(shù)的換道來完成行車需求。而這種多次換道行為對交織區(qū)的交通流造成了更加嚴重的干擾，使得交通沖突增多，交通流更加紊亂。正是由于這種多次換道行為，使得多車道高速公路出口交織區(qū)成為瓶頸路段，通行能力顯著下降，路段行車風險激增。

2.1 車輛運行特征分析

2.1.1 運行速度特性

車輛駛出高速公路需要對車速進行相應的調整，以保證車輛整個過程中行駛的穩(wěn)定性。車輛速度的穩(wěn)定性也是行車安全的體現(xiàn)，不穩(wěn)定的車速或者較大的車速差與交通事故有一定關系[10-11]

通過微觀仿真實驗研究不同輸入流量研究整體式、客貨分離式、“長途+集散式”3種斷面形式的多車道高速公路的速度變化。結果表明：隨著交通量的增大，“長途+集散”式斷面的車流速度下降非常明顯，顯著低于其他2種組織形式的車速；對于其他2種形式，交通量的增大造成了出口匝道上游的車速下降，但相比較而言客貨分離式的車速更高，說明消除客車和貨車的干擾后確實可以提高匝道附近交通流的運行狀況[12]。

侯佳[13]通過視頻采集的8車道高速公路出口交織區(qū)的車輛速度數(shù)據(jù)進行了數(shù)理統(tǒng)計分析，將整個交織區(qū)分為出口匝道漸變段及主線車道2個部分，分別探索其速度特征。結果表明：匝道漸變段的速度較高；最外側車道交通組成主要為貨車，因內側車輛向外側換道，有多種車輛混行，平均速度較低，車輛速度差異較大；中間1車道主要車型為中小型貨車及中大型客車，平均速度高于最外側車道，車速離散程度更高；內側2車道車輛構成多為小客車，內側車道受到擾動更小，平均速度更高。丁燦等[14]通過對某8車道高速公路的車速數(shù)據(jù)進行分析，得到類似結論。

總的來說，與普通高速公路相比，多車道高速公路不同車道之間速度差異較大，最外側的幾條車道速度分布離散程度最高。

2.1.2 通行能力

路段的通行能力受道路狀況、車輛性能、交通條件、交通管理，環(huán)境氣候等因素的影響。多車道高速公路由于斷面數(shù)量增加，車道限制策略等措施導致其通行能力發(fā)生變化。

侯佳[13]以滬寧高速的互通樞紐和出口匝道分流區(qū)段作為數(shù)據(jù)采集來源對雙向8車道高速公路匝道相接處的交織區(qū)為例進行仿真分析，設置匝道為單車道和匝道為雙車道這2種不同的交織區(qū)設置形式，通過改變輸入流量參數(shù)，得到不同交通需求量和不同分流比例情況下的服務交通量數(shù)值。

仿真實驗表明：出口車輛的分流換道及出口匝道的交通流狀態(tài)都會顯著影響分流影響區(qū)的交通流狀態(tài)，當車流密度大時，不僅外側的2條車道，密度增大、流速降低的狀態(tài)也會向內側車道蔓延。因此，服務水平由主線上游流量和出口匝道流量共同決定。經過分析，作者侯佳輸入不同分流比例、不同流量的交通需求進行仿真測算，得到多車道高速公路的2種典型分流設施，不同服務水平下分流影響區(qū)和匝道的最大服務流量。

此外，國內某學者研究發(fā)現(xiàn)：相對于普通的高速公路，多車道高速公路在通行能力上存在折減情況，對于互通立交區(qū)段多車道高速公路外側2車道比4車道外側約折減17%～20%，其余內側車道折減約5%[15]。

2.1.3 交通安全特性

車頭時距作為道路通行能力和服務水平的重要影響因素之一，對其研究十分必要。車頭時距不僅直接影響交通流的組成，還與駕駛員的駕駛行為互相影響和制約。因此，對車頭時距的精確擬合尤為重要，主要的擬合手段有負指數(shù)分布、移位負指數(shù)分布、愛爾朗分布、M3分布等[16]。

國內學者通過實測8車道高速公路出口發(fā)現(xiàn)：在混行和車道線制策略2種不同的車輛運行方式情況下，各車道的車頭時距分布差別較大。在混行條件下，內側3/4車道車頭時距服從M3分布，2車道服從移位負指數(shù)分布、愛爾朗分布，1車道服從負指數(shù)、移位負指數(shù)分布；分車道行駛條件下，通行貨車的外側1/2車道交通量較小，當交通流為穩(wěn)定流時，車頭時距滿足移位負指數(shù)分布；通行客車的內側3/4車道車頭時距服從移位3階愛爾朗分布。另1位學者對內側2車道小客車行駛外側2車道客貨混行的限制策略下的8車道高速公路中車頭時距分布采用以上研究結果，1/2車道采用移位負指數(shù)分布，3/4車道采用移位3階愛爾朗分布[17-18]。

與普通高速公路相比，實施車道限制策略的多車道高速公路將因為其有較大車頭時距而更加能保證駕駛人的行駛安全。

2.1.4 其他特性

換道行為常被分為強制性換道和選擇性換道。高速公路分流交織區(qū)同時存在2種換道行為，但是以分流駛出高速公路的車輛的強制性換道行為為主。多車道高速公路因為車道數(shù)的增加，內側車輛想要駛出高速公路需要更長的換道距離。

付存勇等[19]以車輛中心距離車道中心線的距離及轉向盤轉角為指標研究8車道車輛換道開始位置，發(fā)現(xiàn)1車道的換道影響范圍是350～2 200 m；2車道的換道影響范圍是400～1 250 m；3車道的換道影響范圍是300～1 000 m。并對最后1次換道和非最后1次換道這2個樣本的換道持續(xù)時間、速度、橫向加速度以及縱向加速度進行獨立樣本T檢驗，發(fā)現(xiàn)2個樣本的換道持續(xù)時間、速度、縱向加速度沒有顯著差異，2個樣本的橫向加速度有顯著差異。

統(tǒng)計國內外學者的研究可以發(fā)現(xiàn)：既有研究多以雙向6車道、8車道為研究對象，而8車道及以下的出口交織區(qū)的運行狀態(tài)已相當復雜，超多車道高速公路因為車道數(shù)的增加將會加大出口交織區(qū)運行狀態(tài)的復雜程度。

2.2 沖突特性分析

出口交織區(qū)的沖突主要發(fā)生在分流區(qū)，分流是指1股交通流分成2股或多股交通的現(xiàn)象。一般情況下，分流區(qū)的交通沖突類型可分為：①強制性換道與直行車輛的沖突，為自左向右換道，因車速不同產生沖突；②自主性換道與直行車輛的沖突，具有很強的隨機性；③跟馳沖突，多為換道車輛與原車道前后車輛的沖突。

常用于表征交通沖突的指標為碰撞時間（time to collision,TTC）。TTC反映了被試車輛與被試車輛在被試車道上的相對速度和相對距離。TTC值越小，發(fā)生事故的可能性就越大。目前TTC在交通安全和基于碰撞的場景分析中得到了廣泛的應用。TTC的使用需劃分閾值，Wakasugi等[20]在高速公路上進行試驗，根據(jù)碰撞風險的大小來劃分TTC的閾值，TTC等于2 s為避免碰撞需要最短時間；6 s為執(zhí)行換道時間所需的最短時間、10 s為需要取消換道最大時間。當TTC小于閾值時，則會產生交通沖突。

經過分析，多車道高速公路分流區(qū)處產生交通沖突的原因主要有以下幾點。由于交通沖突的產生直接導致道路通行能力的下降。因此，也可說是導致道路通行能力下降的原因主要由以下幾點，見表2。

表2 交通沖突及通行能力影響因素Tab.2 Traffic conflict and influencing factors of the traffic capacity

針對這些原因，經過調研發(fā)現(xiàn)，相較于整體式斷面而言，車輛在分離式斷面中車輛處于高風險狀態(tài)的比例明顯更低且存在顯著影響，同時車輛處于無風險的比例也明顯更大且存在顯著影響。在出口部分，分離式斷面發(fā)生碰撞的風險的可能性更低，這可能是由于在分離式斷面中，車輛第1次換道距出口匝道更遠，駕駛員會選擇更加穩(wěn)健的行為。

3 多車道高速公路分流區(qū)交通管理及設施優(yōu)化

多車道高速公路的交通管理方案及設施設計也需遵循現(xiàn)有的高速公路相關規(guī)范。由于國內10車道及以上高速公路較少，目前還沒有專門的多車道高速公路設施設計與管理規(guī)范，需要參照現(xiàn)有的交通設施設計原則進行創(chuàng)新，優(yōu)化交通設施及管理方法，進而提高多車道高速公路安全性、效率性。多車道高速公路分流區(qū)的交通管理主要涉及到車道管理及車速管理；設施優(yōu)化設計主要涉及到同向分隔帶開口長度優(yōu)化、標志標線優(yōu)化及配套機電設施。

3.1 多車道高速公路交通管理

現(xiàn)有研究探索了多車道高速公路分流交織區(qū)的交通管理方案，主要是分析在不同的交通流量條件下的車道、車速管理方案，以提高通行效率與交通安全性。

3.1.1 車道管理方案

除整體式客貨混行的車道管方案外，在主線上可根據(jù)高速公路上客車和貨車不同的比例適當分配車道。當客車比例大時，可采用“客貨分離”模式或者“客-混行-貨分離”模式（中間某1條車道客貨混行），如果主要考慮安全及效率，客貨分離的交通組織管理模式具有更大優(yōu)勢；當客貨比例相似時，建議采用“客-貨分離”的模式，這種模式可以在保證安全性的同時達到最大的通行效率；當貨車比例大時，可采用“客-混行”模式，即客車可在單獨的車道行駛，其余車道均可與貨車混行；在分流區(qū)時，整體式斷面的情況下，內側車輛在靠近出口區(qū)時通過黃色虛實線不斷向外側變道到達減速車道從匝道駛出高速公路；分離式斷面的情況下，內側車輛可通過同向分隔帶的開口區(qū)域駛出高速公路也可通過上穿或下跨公路的匝道駛出高速公路。

3.1.2 車速管理方案

劉莉等[21]分析了國內外經驗，總結了8車道高速公路4種限速方案。①分車道限速：左起第1條車道最高限速為120 km/h，最低限速為100 km/h；第2條車道最高限速為120 km/h、最低限速為80 km/h；第3條車道最高限速為100 km/h、最低限速為80 km/h；第4條車道最高限速為80 km/h、最低限速為60 km/h；②客貨分離行駛時分車型限速：小型車最高限速為120 km/h、最低限速為80 km/h；大型車最高限速為100 km/h、最低限速為60 km/h，大型車只準在最右側行駛。③分車道并分車型限速：左起第1和第2車道為小型車行車道，第3和第4車道為大型車行車道。小型車最高限速120 km/h、最低限速為80 km/h；大型車最高限速為100 km/h、最低限速為60 km/h；④限制貨車：左起第1車道為小客車專用行車道，第2車道為客車行車道，貨車限制在第3和第4車道行駛，同時客車亦可在該行車道行駛。根據(jù)車型的劃分，可在不同的車道設置不同的最高和最低限速：第1車道最高限速為120 km/h、最低限速為100 km/h；第2車道最高限速為120 km/h、最低限速為80 km/h；第3、第4車道最高限速為100 km/h、最低限速為60 km/h.

依據(jù)JTG B01—2014《公路工程技術標準》，結合國內外高速公路速度設置經驗，在主線上，根據(jù)分車道并分車型的設計方案可在不同的車道設計不同的限速標準。小型車的最高限速為120 km/h，最低限速為80 km/h；大型車的最高限速為100 km/h，最低限速為60 km/h；在靠近高速公路出口時，因為需要多次變道，所以要比普通高速公路出口更遠時開始減速，出口匝道處的速度限制在40 km/h。

3.2 同向分隔帶優(yōu)化

對于同向分隔帶開口長度來說，開口路段長度設置過短，則換道空間不足，車輛轉彎半徑過小，可能會放慢速度；開口路段長度設置過長，則換道空間過大，車輛換道的隨意性也會增大。因此，同向分隔帶的開口長度對行車安全有著重要的影響。張可[22]基于互通立交出入口附近車輛的駛入駛出安全性及運行效率分析了該種形式對靈山互通立交交通安全的影響，計算結果表明：在一般高速公路上，同向分隔帶的開口長度應為1 700 m左右；潘兵宏等[23]基于圓曲線換道模型提出了同向分隔帶開口上車輛換道的三階段模型，并據(jù)此計算了不同設計速度下的同向分隔帶開口長度建議值，結果表明：當設計速度為120 km/h、同分帶寬度為4.5 m、路段超高為-4%時，同向分隔帶開口總長度建議值為620 m；杜子君等[24]利用Vissim仿真模擬高速公路單側拼寬場景，結合SSAM進行沖突評價，研究老路同向分隔帶開口處行車風險，結果表明：開口長度對于車輛的最大縱向加速度均存在顯著影響，但只有在開口長度大于1 700 m時，開口長度對于最大減速度有顯著影響。開口長度對于最小THW和最大TTC均存在顯著影響，但是當開口長度大于1 200 m時，開口長度的增加對于最大TTC影響會顯著下降，此外，車輛發(fā)生碰撞風險較高的位置集中在開口段前半部分；Lyu等[25]通過模擬駕駛實驗研究了高速改擴建過程中中央分隔帶長度及車流量對駕駛行為的影響，結果表明：當車流為低流量或中等流量時，開口長度會顯著影響車輛的行駛行為和安全性。但是，當交通量較大時，開口長度對它們的影響會相對減弱。

同分帶開口與中分帶開口有著相似之處，即圓形及彈頭形端部形式同樣適用于同分帶開口，且同分帶開口處一般不限速，車輛按設計速度勻速行駛，速度很高，采用半圓型端部形式行駛不利于開口處車輛的行駛安全；而彈頭型端部型式能夠較好地與車輛的行駛軌跡相吻合，較好地誘導車輛，有利于車輛的行駛安全。見圖9～10。

圖9 同向分隔帶開口端部設置形式Fig.9 Setting form of the opening end of the co-directional separator

圖10 同向分隔帶開口示意Fig.10 Opening distance of the co-directional separator

同分帶開口距互通立交或服務等設施的距離L為

式中：L1為駕駛人調整階段行駛的距離，m；L2為標志的識認距離，m；L3為等待相鄰車道可插入間隙時行駛的距離，m；L4為判斷可插入間隙反應時間內行駛的距離,m；L5為換道前調整車速并使可插入間隙與之平行的時間內行駛的距離，m；L6為車輛橫移1條車道行駛的距離，m；L7為橫移完成后車輛調整階段行駛的距離，m；L8為互通立交對直行車道的影響長度，m。

目前同向分隔帶應用偏少，相應的研究較少，更多的是針對普通高速公路。車道數(shù)的增加將導致同向分隔帶開口長度的增加，但是對于多車道高速公路同向分隔帶長度的具體設置長度需要在后續(xù)研究中繼續(xù)進行研究，提出最優(yōu)長度。

3.3 多車道高速公路交通標志標線優(yōu)化

合理的設置交通誘導設施也可以有效的降低碰撞風險。研究發(fā)現(xiàn)：通過改變高速公路出入口的地面標記可以顯著降低高速公路出口交織區(qū)域的交通沖突率，提高安全水平[26]。

多車道高速公路出口與普通高速公路相比，其車輛運行方式、交通流特征、駕駛員行為特性均不相同，當前標志標線設計規(guī)范多是基于普通高速公路的，因此，在對多車道高速公路安全設施進行設計時，需要考慮其科學性，交通設施的位置、數(shù)量支撐形式，以及其他安全設施的配套設計都要基于多車道高速公路的特性，最終達到對駕駛員的有效引導提高道路安全性能，從而降低出口事故率。

標志的位置以及信息對于駕駛員的駕駛行為會產生很大的影響。根據(jù)JTGD82—2009《道路標志標線設置規(guī)范》（以下簡稱《設置規(guī)范》），在距互通式立體交叉的前基準點2 km，1 km，0.5 km和0 km處，應分別設置2 km，1 km，0.5 km出口預告（行動點）標志。崔洪軍等[27]根據(jù)標志的安全識別距離和分流換道所需要的距離計算得到雙向6車道和雙向8車道的高速公路的出口前置指示標志的安全距離分別為870 m和1 620 m；劉偉銘等［28］運用TSIS仿真研究主線設計時速超過110 km/h的雙向6車道高速公路出口前置指路標志的最優(yōu)安全距離為700 m。經過調研，各種斷面的多車道高速公路因為換道距離的增加需要提前預告出口位置，建議根據(jù)道路服務水平的變化、及設計車速的變化適當改變位置的設置距離，本文提出整體式斷面及分離式斷面的標線標志的建議設置位置。

3.3.1 整體式斷面

多車道高速公路因為斷面數(shù)的增加，內側車輛換道位置變長且受外側車輛遮擋不易看到標志，因此與《設置規(guī)范》相較增加3 km處的出口預告標志?；煨惺浇M織形式地面標線與普通高速公路無太大區(qū)別，均為黑色虛線引導車輛向外換道；客貨分離式組織形式內側客車車道與外側貨車車道由黃色虛實線分隔開來，在接近出口處，內側為黃色虛線外側為黃色實線引導車輛換道。以水官高速為例，一般距出口1 km時雙黃實線內側變?yōu)樘摼€，見圖11，圖上數(shù)值只起到示意作用，無實際比例關系。

圖11 整體式斷面組織形式標志標線示意Fig.11 Setting of signs and markings in the organizational form of integral cross-section

3.3.2 主輔分離式斷面

與《規(guī)范》相較增加3 km處的出口預告標志。在距離同分帶開口500 m處設置同分帶開口預告標志，在距離出口1 km處同分帶開口結束，且在此處設置1 km高速出口預告標志。在同分帶開口處標線設置為內側為虛線，外側為實線，引導內側車輛向外換道，防止外側車輛逆行向內側換道，見圖12。圖上數(shù)值只起到示意作用，無實際比例關系。

標志一般設置在道路上方和道路右側，但對于多車道高速公路外側車道經常設置為大車車道，要考慮到右側的立柱標志由于大車的遮擋不能滿足內側小車視認性的問題。為了解決路側標志遮擋，對于重要的路段應采用懸臂、門架標志代替路側標志，也可以在道路左側設置同樣的標志，以提高交通標志的醒目性。

圖12 主輔分離式斷面組織形式標志標線示意Fig.12 Signs and markings of the sectional organizational form of separated main and auxiliary roads

4 結束語

隨著交通流量的逐年增大，多車道高速公路將是未來的發(fā)展趨勢，對其進行分析研究具有一定的理論及現(xiàn)實意義。根據(jù)廣泛調研，筆者總結了多車道高速公路分流交織區(qū)在安全及效率方面目前存在的問題。為了解決這些問題，筆者總結了目前國內外主要應用的多車道高速公路的3種不同的斷面組織形式及其分流交織區(qū)的設置形式，并分析了其優(yōu)缺點。進一步總結了國內外學者對多車道高速公路出口交織區(qū)的速度特性、通行能力特性、安全特性及沖突特性的研究。提出對多車道高速公路不同斷面的分流區(qū)的車道、車速管理等管理方案及標志標線、同向分隔帶開口長度及監(jiān)控等設施的優(yōu)化方案。目前國內8車道及以上的高速公路應用實例相對較少，且《道路標志標線設置規(guī)范》無特殊的針對多車道高速公路的設置方案，因此在進行管理及設施優(yōu)化方案時可供借鑒的實例較少，缺乏實際及理論支持。