匝道是互通式立體交叉的主要組成結(jié)構(gòu)，也是立交設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容，因此匝道幾何線形的合理與否直接影響到互通立交的安全性，如果匝道設(shè)計(jì)不合理，匝道交通事故發(fā)生率將會(huì)明顯增大，從而嚴(yán)重影響互通式立交范圍內(nèi)的通行能力。
　　 匝道的幾何線形設(shè)計(jì)從匝道平面線形、縱斷面線形、橫斷面組成相協(xié)調(diào)角度出發(fā)，保證駕駛員清晰明了的行車路徑，提供給駕駛員足夠的視距和通視條件，從而提高匝道交通的安全水平和服務(wù)水平。從微觀角度分析以交通量、交通組成以及運(yùn)行速度為主要內(nèi)容的匝道交通流特性，使影響交通安全性的主要因素得以合理有效的解決。最后通過(guò)分類評(píng)析匝道中典型的事故發(fā)生類型，從而反映出的線形合理及速度協(xié)調(diào)問(wèn)題是匝道安全性評(píng)價(jià)的重要手段。
　　1、匝道道路幾何條件與行車安全
　　1.1 平面線形
　　 若匝道處出現(xiàn)小半徑圓曲線時(shí)，會(huì)增大駕駛員的操作難度，增加更多的安全隱患；或是匝道緩和曲線參數(shù)a較小時(shí)，易使得駕駛員緊張操作，發(fā)生交通事故。因此，我國(guó)技術(shù)規(guī)范中，依據(jù)互通式立交的設(shè)計(jì)速度、交通量、通行能力等綜合因素對(duì)匝道圓曲線半徑、緩和曲線參數(shù)a值、匝道平曲線長(zhǎng)度以及分、合流點(diǎn)處曲率半徑和回旋線參數(shù)的提出了嚴(yán)格技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。從行車安全、舒適的角度考慮，一般情況有以下要求[1]：
　　 （1）圓曲線半徑應(yīng)適應(yīng)匝道上速度的變化；
　　 （2）匝道平面線形應(yīng)適應(yīng)交通量的變化，交通量大的匝道應(yīng)具有較高的平面線形指標(biāo)；
　　 （3）駛出匝道較駛?cè)朐训缿?yīng)具有較高的平面線形指標(biāo)；
　　 （4）分、合流處具有良好的通視條件；
　　 （5）匝道中設(shè)置緩和曲線時(shí)，回旋線參數(shù)a≤1.5r為宜；若兩回旋線反向連接時(shí)，回旋線參數(shù)a宜相等（不滿足時(shí)，比值應(yīng)小于1.5）；
　　 （6）分流點(diǎn)采用較大曲率半徑以適應(yīng)行駛速度，同時(shí)滿足規(guī)范中對(duì)分流點(diǎn)曲率半徑和回旋線參數(shù)的要求。
　　1.2 縱斷面線形
　　 匝道縱斷面線形受兩端相連接主線的縱坡、坡向限制以及跨線構(gòu)造物標(biāo)高的控制，同時(shí)綜合考慮縱面線形對(duì)制動(dòng)、排水的要求，以及節(jié)省用地和減少拆遷等因素，主要針對(duì)匝道最大縱坡、匝道豎曲線最小半徑及長(zhǎng)度（尤其是分流點(diǎn)處）以及與平面線形的協(xié)調(diào)性進(jìn)行安全性評(píng)價(jià)分析[2]。不合理的縱面設(shè)計(jì)會(huì)導(dǎo)致車輛爬坡能力下降，致使車輛長(zhǎng)時(shí)間擁堵在匝道上或是下坡行駛速度過(guò)高減速困難，在進(jìn)入交叉口時(shí)存在安全隱患。由此，從安全角度考慮，一般要求：
　　 （1）匝道同主線相連接的部位，其縱面線形應(yīng)連續(xù)，避免線形的突變；
　　 （2）匝道應(yīng)采用緩坡，盡量避免采用極限縱坡；
　　 （3）匝道應(yīng)采用較大豎曲線半徑，滿足停車視距的要求；分、合流處豎曲線半徑既要滿足停車視距還應(yīng)滿足通視條件。
　　1.3 橫斷面組成
　　 合理的匝道橫斷面寬度應(yīng)與匝道設(shè)計(jì)速度相適應(yīng)，同時(shí)還要滿足匝道通行能力以及設(shè)計(jì)交通量的要求。而匝道設(shè)計(jì)交通量是確定匝道類型、設(shè)計(jì)速度、車道數(shù)等的重要依據(jù)。
　　 行車道、路緣帶、硬路肩和土路肩是匝道橫斷面的基本組成部分，各組成部分的寬度是影響匝道交通安全的重要因素，其中以路肩寬度影響較為顯著。硬路肩的主要作用是供車輛臨時(shí)停放，防止交通事故和避免交通紊亂，除此之外，還具有保護(hù)及支撐路面結(jié)構(gòu)、增加行車安全性和舒適感、以及誘導(dǎo)視線等功能?！兑?guī)范》允許匝道的右側(cè)硬路肩遇特殊困難路段可小于2.5m，但是許多相關(guān)研究認(rèn)為，寬度小于2.5m的硬路肩對(duì)行車速度影響較大，會(huì)給匝道范圍的臨時(shí)停車、養(yǎng)護(hù)作業(yè)以及匝道橫凈距帶來(lái)不利。
　　1.4匝道超高橫坡和超高漸變率
　　 一般情況下，匝道范圍內(nèi)的平曲線都會(huì)設(shè)計(jì)成單向橫坡的形式，使得道路的橫向力系數(shù)和超高共同抵消車輛曲線行駛產(chǎn)生的離心力作用。
　　 
　　 式中：r--圓曲線半徑（m）；
　　 v--匝道實(shí)際運(yùn)行速度（km/h）；
　　 u--橫向力系數(shù)；
　　 i--超高橫坡。
　　 公式中反映出運(yùn)行速度、橫向力系數(shù)與超高橫坡的相互制約關(guān)系，而橫向力系數(shù)對(duì)行車的舒適性和安全性則有很大的影響。因此，要合理確定匝道的超高橫坡，盡量保證橫向力系數(shù)的要求，如下表1所示：
　　
　　
　　 若橫向力系數(shù)過(guò)大或是超高橫坡不滿足要求，通過(guò)調(diào)整匝道平曲線半徑，使其滿足規(guī)范要求。同時(shí)超高漸變率也要依據(jù)平面線形和縱坡的特點(diǎn)，使線形較好的誘導(dǎo)視線，從而提高行車舒適性和安全性。過(guò)小的超高漸變率會(huì)導(dǎo)致路面排水不暢；反之，則會(huì)導(dǎo)致視線的扭曲，存在嚴(yán)重的安全隱患。
　　2、匝道交通流條件與行車安全
　　2.1交通量因素
　　 匝道的安全水平直接受匝道上交通量大小的影響，張梟雄[3]通過(guò)研究表明，匝道上交通量與交通流狀況有一定關(guān)系，而且交通流飽和程度影響交通事故頻率和嚴(yán)重程度。因此，可以認(rèn)為交通量大小與交通事故有緊密的聯(lián)系，圖1表征兩者的相互關(guān)系：
　　
　　
　　 圖中所示交通事故與交通流關(guān)系并不與普遍認(rèn)識(shí)完全一致，在飽和度為0.4～0.6時(shí)，事故發(fā)生數(shù)量較大，此時(shí)交通流處于不穩(wěn)定流和飽和流狀態(tài)；但隨著飽和度的增加，交通流逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樽枞?，反而交通事故發(fā)生數(shù)量會(huì)降低，主要是此時(shí)車速受交通量影響降低的比較嚴(yán)重。
　　2.2交通組成因素
　　 匝道上復(fù)雜的交通組成也會(huì)對(duì)匝道上車輛運(yùn)行安全產(chǎn)生直接的威脅，其中大型車輛的影響更為顯著，主要是因?yàn)樵训郎闲旭偟拇笮蛙嚺c小型車之間的速度差造成的交通干擾。不同車型的速度差是產(chǎn)生交通擁堵的主要原因，它經(jīng)常會(huì)造成高速公路匝道車輛追尾事故，引發(fā)匝道交通擁堵，從而降低高速公路匝道安全性。因此，充分利用匝道的現(xiàn)有資源，合理調(diào)整大型車在匝道上的分布（時(shí)間上和空間上）狀況，會(huì)大幅度提高互通式立交范圍匝道的通行能力和服務(wù)水平。
　　2.3運(yùn)行車速影響
　　 運(yùn)行速度是匝道上事故發(fā)生的另一個(gè)重要影響因素，根據(jù)多年的研究表明，事故數(shù)量與速度的關(guān)系并不顯著（但是速度越高，事故發(fā)生的后果越嚴(yán)重），主要和速度離散性有關(guān)[4]。速度的離散性說(shuō)明匝道上頻繁發(fā)生的車輛超車和被超車情況是致使交通事故發(fā)生的主要原因，因此，不應(yīng)全然降低行車速度來(lái)降低事故率，更應(yīng)該注重匝道上車輛速度差的控制。
　　3、高速公路匝道車輛運(yùn)行安全性分析
　　 由于高速公路主線與匝道的技術(shù)指標(biāo)相差較大，因此不可避免會(huì)出現(xiàn)匝道行車安全性問(wèn)題，而運(yùn)行速度的研究則變的尤為重要，它是認(rèn)識(shí)匝道交通流以及分析匝道行車安全的必要參數(shù)。
　　 根據(jù)立交范圍內(nèi)匝道的構(gòu)造形式、線形指標(biāo)的情況，江曉霞[5]等人對(duì)車輛在不同時(shí)間段的運(yùn)行速度變化情況進(jìn)行了測(cè)試分析，如下圖2所示：
　　
　　
　　圖中： 曲線a--匝道設(shè)置收費(fèi)站時(shí)行車的運(yùn)行速度軌跡線；
　　 曲線b--匝道不設(shè)置收費(fèi)站時(shí)行車的運(yùn)行速度軌跡線；
　　 曲線c--匝道中部線形較好時(shí)運(yùn)行速度先增大后減小的速度軌跡線。
　　
　　 上圖顯示出車輛在匝道上的行駛狀況，會(huì)出現(xiàn)明顯的減速過(guò)程和加速過(guò)程，對(duì)于通過(guò)運(yùn)行速度分析，評(píng)價(jià)匝道各組成部分的線形指標(biāo)從而采用與其相適應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)增加匝道上車輛行駛的安全性是很必要的。
　　 從另一個(gè)角度看，車輛在匝道行駛的交通流狀態(tài)主要有：自由行駛、跟車行駛以及分合流行駛?cè)N形式。
　　 對(duì)于自由行駛狀態(tài)下車輛的運(yùn)行安全，國(guó)外學(xué)者gipps通過(guò)在公路上反復(fù)進(jìn)行自由流車輛試驗(yàn)，建立自由行駛狀態(tài)下的安全模型，研究發(fā)現(xiàn)在高速行駛時(shí)速度緩慢增大或減小可以保證車輛運(yùn)行的安全。對(duì)跟車行駛主要是以車輛運(yùn)動(dòng)學(xué)為理論基礎(chǔ)，因?yàn)楦嚹Ｐ偷耐茖?dǎo)過(guò)程還存在一定困難，只有理論上的跟車行駛安全性分析，不過(guò)仍然對(duì)車輛在出入口匝道內(nèi)的跟車行駛速度做了一定限制，保證車輛行駛有安全速度和合理間距維持安全的運(yùn)行狀態(tài)。對(duì)于分合流行駛的狀態(tài)主要發(fā)生在出入口匝道車輛進(jìn)行強(qiáng)制性車道變換時(shí)，通常將此過(guò)程分解為信息判斷和操作執(zhí)行兩部分。在分流行駛時(shí)，只要車輛行駛可以避免目標(biāo)車輛與目標(biāo)車道內(nèi)的前車追尾和換車道車輛被原車道后車追尾的情況發(fā)生，就可以保證在分流行駛狀態(tài)下的安全行駛；相同的道理，對(duì)于合流行駛的車輛為了保證安全的行駛狀況，一方面要避免目標(biāo)車與目標(biāo)車道后車追尾的發(fā)生，另一方面要避免目標(biāo)車被當(dāng)前車道后車追尾。
　　4、高速公路匝道行車安全技術(shù)對(duì)策
　　 上述主要針對(duì)匝道幾何線形、交通流特性和車輛運(yùn)行效果等對(duì)匝道運(yùn)行安全性的影響進(jìn)行系統(tǒng)的分析，其實(shí)從宏觀角度即匝道發(fā)生事故類型以及事故發(fā)生位置，也可以結(jié)合道路線形指標(biāo)及交通特性提出合理的安全性方案。下圖3是根據(jù)楊少偉[6]等人對(duì)匝道的交通事故統(tǒng)計(jì)分析，得到的匝道不同位置的事故發(fā)生類型圖。
　　
　　
　　 分流減速過(guò)程中的追尾事故主要是轉(zhuǎn)彎車輛由于減速駛?cè)朐训蓝蓴_主線上高速直行車輛，而且通常主線與匝道的設(shè)計(jì)速度相差很大，所以此減速過(guò)程中車速變化幅度較大，易導(dǎo)致追尾事故的發(fā)生。匝道出口端或是勻速段往往發(fā)生側(cè)翻事故，一方面是駕駛員不熟悉路況而誤入出口導(dǎo)致來(lái)不及返回正線造成的；另一方面是由于減速段起點(diǎn)不明晰同時(shí)減速車道的長(zhǎng)度或其他技術(shù)指標(biāo)不滿足規(guī)范要求所致。加速合流段若車輛長(zhǎng)時(shí)間滯留加速車道而無(wú)法加速駛?cè)胫骶€會(huì)出現(xiàn)上圖的擠撞事故，同時(shí)如果入口端加速車道長(zhǎng)度不足或是沒(méi)有良好的通視條件必然會(huì)增加入口段碰撞事故的發(fā)生率。
　　 不同的事故類型以及事故嚴(yán)重程度都在一定程度上反映出匝道設(shè)計(jì)中存在的安全問(wèn)題，因此在提高匝道行駛安全的基礎(chǔ)上，不僅要嚴(yán)格規(guī)范匝道設(shè)計(jì)的幾何線形（平面線形、縱斷面線形、橫斷面組成以及超高橫坡、超高漸變率等參數(shù)）技術(shù)指標(biāo)，還應(yīng)通過(guò)對(duì)車輛運(yùn)行速度、交通流特性、事故發(fā)生的不同位置等進(jìn)行綜合分析，從駕駛員的心理、視覺(jué)條件等方面滿足其行車舒適性以及操作可便性，以達(dá)到保證行車安全的最高要求。
　　 
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　　注：文章內(nèi)所有公式及圖表請(qǐng)以pdf形式查看。