基于驾驶负荷的高速公路地下互通匝道平纵设计指标研究

doi:10.3973/j.issn.2096-4498.2025.02.002

隧道建设（中英文） ›› 2025, Vol. 45 ›› Issue (2): 256-267.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2025.02.002

基于驾驶负荷的高速公路地下互通匝道平纵设计指标研究

王佐¹，张驰^{2, *}，焦昱棋²，林宣财¹，颜家强²

(1. 中交第一公路勘设计研察究院有限公司，陕西西安 710075； 2. 长安大学公路学院，陕西西安 710064）

出版日期:2025-02-20 发布日期:2025-02-20
作者简介:王佐（1965—），男，陕西商洛人，1988年毕业于同济大学，公路与城市道路专业，本科，正高级工程师，现从事道路工程建设与管理工作。E-mail： 893977532@qq.com。*通信作者：张驰， E-mail： zhangchi@chd.edu.cn。

Geometric Design Indices of Freeway Underground Interchange Ramps Based on Driving Load

WANG Zuo¹, ZHANG Chi^{2, *}, JIAO Yuqi², LIN Xuancai¹, YAN Jiaqiang²

(1. CCCC First Highway Consultants Co., Ltd., Xi′an 710075, Shaanxi, China; 2. School of Highway, Chang′an University, Xi′an 710064, Shaanxi, China)

Online:2025-02-20 Published:2025-02-20

摘要/Abstract

摘要： 为研究地下互通匝道基本路段平纵设计指标，招募10名驾驶人进行仿真试验，基于UC-win/Road建立各工况的仿真模型，通过驾驶模拟仿真试验，得到8种不同平纵组合工况下的驾驶人行车特性以及心生理数据，以心率增长率作为驾驶负荷表征参数，并根据实测车辆的驾驶人心率增长率数据进行标定。采用回归分析得到地下互通匝道纵坡路段、平曲线路段、弯坡组合路段的平纵几何设计指标、行车速度与驾驶负荷的理论模型，根据驾驶负荷阈值计算得到地下互通匝道的圆曲线半径和纵坡的指标计算值，结合最大超高得到圆曲线半径的指标推荐值。试验结果表明： 1）左偏曲线平均行车速度比右偏曲线高5.6%，平均心率增长率增加9.0%；下坡路段平均行车速度比上坡路段高3.2%，平均心率增长率增加6.8%。2）驾驶人在左偏平曲线路段的驾驶负荷高于右偏平曲线路段，下坡路段的驾驶负荷高于上坡路段。3）在设计速度为40 km·h^-1的情况下，基于驾驶负荷考虑地下互通匝道下坡路段的安全坡度值为4.56%，上坡路段的安全坡度值为5.35%。4）地下互通匝道圆曲线半径推荐指标取值为地上互通设计指标的1.17~2.00倍，且差异随纵坡坡度及设计速度的增加而逐渐增大。

关键词: 高速公路, 地下互通匝道, 几何设计指标, 驾驶仿真, 驾驶负荷

Abstract: Ten drivers participate in driving simulation tests to examine the horizontal and vertical design indices of the basic sections of freeway underground interchange ramps. Using UC-win/Road, simulation models are established under various working conditions to collect driving characteristics and cardiac physiological data across eight different scenarios. The heart rate growth rate is used as a driving load and is calibrated with real-world driving data. Through regression analysis, a theoretical model is developed to link horizontal and vertical geometric design indices, driving speed, and driving load for combined sections involving longitudinal slopes, horizontal curves, and bends. Recommended indices for circular curve radii are derived based on the maximum superelevation rate. Key findings from the tests include: (1) The average driving speed on the left curve is 5.6% higher than that on the right curve, and the average heart rate growth rate increases by 9.0%. The average driving speed on the downhill section is 3.2% higher than that on the uphill section, and the average heart rate growth rate increases by 6.8%. (2) The driving load on the left curve section is higher than that on the right curve section, and the driving load on the downhill section is higher than that of the uphill section. (3) At a design speed of 40 km/h, the safe gradients of the downhill and uphill sections are 4.56% and 5.35%, respectively, based on driving load. (4) The recommended indices for the circular curve radius of the underground interchange range from 1.17 to 2 times that of the surface interchange, and this difference gradually increases with increasing longitudinal slope and design speed.

Key words: freeway, underground interchange ramp, geometric design index, driving simulation, driving load

王佐, 张驰, 焦昱棋, 林宣财, 颜家强. 基于驾驶负荷的高速公路地下互通匝道平纵设计指标研究[J]. 隧道建设, 2025, 45(2): 256-267.

WANG Zuo, ZHANG Chi, JIAO Yuqi, LIN Xuancai, YAN Jiaqiang. Geometric Design Indices of Freeway Underground Interchange Ramps Based on Driving Load[J]. Tunnel Construction, 2025, 45(2): 256-267.

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基于驾驶负荷的高速公路地下互通匝道平纵设计指标研究

Geometric Design Indices of Freeway Underground Interchange Ramps Based on Driving Load

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