互通立交端部與超高設計

吳 宜 松

(河南省交通規劃設計研究院股份有限公司,河南 鄭州 450052)

互通立交端部與超高設計

吳 宜 松

(河南省交通規劃設計研究院股份有限公司,河南 鄭州 450052)

介紹了車道平衡的原則和目的，對匝道端部平面與縱斷面設計進行了分析，并從一般路段、曲線路段、反超高等方面，對超高設計進行了研究，從而保證整個互通車輛行駛的安全性和舒適性。

車道平衡，匝道，超高

1 車道平衡原則

車道平衡即合流后的車道數與合流前的車道總數,及分流前的車道數與分流后的車道總數之間要保持一個平衡的關系。

車道平衡的目的，是使分合流連接部每個方向的車道數保持連續，滿足駕駛人員的期望，簡化車輛分、合流運行條件，使通行能力與交通量分布相平衡，從而使連接部達到和諧的行駛狀態。

車道平衡的原則是：1)合流后的車道數等于合流前車道數之和，或為合流前的車道數之和減去一個車道。2)在分流連接部，分流前的車道數等于分流后的車道數之和減去一個車道。3)每次減少的車道不應超過一條。4)分合流車道平衡關系式：Nc≥NF+NE-1。

其中，Nc為分流前或匯流后的主線車道數；NF為分流后或匯流后的主線車道數；NE為匝道車道數。

2 匝道端部平面

匝道平面線形由直線、緩和曲線和回旋線單元組合而成，無論哪種，均可視為起終點具有特殊曲率半徑和方向的曲線單元，各類曲線單元通過起終點的曲率半徑和方向來定義。

由于主線速度較高，當主線車輛通過分流鼻時的運行速度通常高于匝道設計速度，即流出車輛的減速除在減速車道上完成部分外，且有一部分的減速在出口鼻端至匝道控制曲線起終點之間的路段完成，該路段被稱為速度過渡段。

出口匝道運行規律：1)車輛由漸變段達到減速車道一個車道寬度處時，運行速度由主線平均速度減至初始速度。2)車輛經減速段達到分流鼻時，運行速度由初始速度減至鼻端通過速度。3)從鼻端到匝道控制曲線起點路段，車輛再次減速達到匝道控制曲線起點速度。4)匝道控制曲線即匝道設計速度控制的圓曲線最小半徑的路段。

3 端部縱斷面設計

由于駕駛人員通常會根據匝道線形來確定車輛行駛速度，分流鼻處附近控制指標應大于匝道的技術指標。因此鼻端附近匝道豎曲線半徑必須要滿足規范要求。在確定分流鼻端附近匝道豎曲線最小半徑時，以鼻端通過速度的一般值為依據，凸型和凹型豎曲線分別以保證停車視距和滿足緩和沖擊為條件，視距則采用相應于鼻端通過速度一般值的停車視距。

對于匝道接坡規范并沒有統一要求，目前各設計院常用的是平均坡度法和合成坡度法，兩者大同小異，誤差較小。

4 超高

4.1 一般路段超高

一般路段指直線或圓曲線半徑大于不設超高的最小半徑路段，為排水需要必須保證必要的路面橫坡度。對于道路一般路段，一般按上下行方向分別設置向外傾斜的橫坡，形成橫斷面上的“路拱”。對于匝道一般路段，由于匝道平曲線半徑較小，且兩端的接線橫坡一般為單向，在長度較短的情況下，無論是單向還是雙向匝道均宜按曲線轉角方向采用單向橫坡。當為平曲線半徑較大、長的對象匝道或為連接線時，可根據匝道長度、線形條件、路面類型和路面寬度等采用雙向路拱。

一般路段的路面橫坡度應當根據當地自然條件和路面類型等確定。根據現行規范的規定，在不設超高段，當位于中等強度降雨地區時，匝道路面橫坡度宜采用2%；位于降雨強度較大地區時，匝道路面橫坡度可適當增大。

4.2 曲線路段超高

根據JTG/TD 21—2014公路立體交叉設計細則規定，匝道圓曲線路段的最大超高宜采用6%，在積雪冰凍地區，最大超高不得大于6%。在非積雪冰凍地區，當交通組成以小客車為主時，匝道最大超高可適當增大，不應大于8%。

當圓曲線半徑小于不設超高的最小半徑時，應根據設計速度和圓曲線半徑大小設置超高，但最大超高小于最惡劣條件下輪胎與路面之間的摩擦系數，除此之外，匝道超高值的確定同時還取決于以下因素：

1)低速運行車輛的頻率和穩定性。

2)車輛重心的位置。

3)天氣條件。

4)地形條件和地區類別。

5)匝道線形特征。

6)外部環境與周圍的協調性。

超高值可依據設計速度、圓曲線半徑和橫向力系數按下式求得：

式中：i——超高值；v——設計速度，km/h；R——圓曲線半徑；f——橫向力系數。

上式中：橫向力系數f是一個關鍵性參數。在計算超高時，橫向力系數是一個變化值，當設計速度一定時，其最大值為計算圓曲線最小半徑時采用的橫向力系數值，且隨著圓曲線半徑的變化而增減。

對于日本的橫向力系數，計算匝道圓曲線最小半徑的橫向力系數取值范圍0.10～0.23,超過0.15的值主要用于一般互通式立體交叉匝道。

德國對橫向力系數的取值，主要通過允許橫向力系數與極限橫向力系數摩阻系數比來控制。當駕乘員已感到彎道存在，略感不適，行駛尚平穩時，允許橫向力系數與極限橫向摩阻系數之比可采用0.7。

根據實測統計，我國高速公路的極限橫向摩阻系數平均值，主要分布在0.4～0.6范圍內，絕多數超過0.4。

4.3 反超高

《公路路線細則規定》規定，當主線超高小于3%時，直接式變速車道漸變段內采用與主線相同的橫坡，此后至分(匯)流鼻達到外傾2%的橫坡；當主線大于3%時，外側的變速車道在分匯流鼻采用外傾1%的橫坡，但是在分(匯)流鼻處的橫坡代數差應小于6%。《公路立體交叉設計細則》規定：當主線為曲線且設有超高時，曲線外側的變速車道漸變段到一個車道寬度處的路段應采用與主線相同的橫坡。鼻端處的匝道橫坡宜向外傾，并通過三角區的附加路拱完成反向過渡。鼻端處的匝道橫坡與主線橫坡的代數差不應大于6%。筆者認為在反超高規定當中，后者明顯要比前者在做設計的時候更加自由、靈活，并不是非常死板。假如主線超高剛好等于3%時又該如何，因此《公路立體交叉設計細則》規定只要在鼻端的橫坡代數和只要不大于6%即可，所以在設計時候會出現不同的情況，不能盲目地照搬規范。

如圖1所示，A匝道為單向雙車道,E匝道為單向單車道，設計速度都是40 km/h，如果按照前者規范要求R=170，超高剛好等于3%，則E匝道外傾取值1%，2%都可以，并沒有一個嚴格的說明，由此會給設計人員造成了誤解，不能正確的做出取值。

但是如果按照《公路立體交叉設計細則》要求兩鼻端的橫坡代數和小于6%，也不是很容易設計。如圖1所示E匝道R=500，在E匝道起點處首先要向右外傾2%或1%的橫坡，然后再漸變為向左的2%超高，超高緩和段需要30 m。而且前面還有YH，GQ點需要超高漸變，首先不討論整個匝道長度是否能滿足超高多次漸變所需長度。一般情況下，常規的單喇叭匝道都不是太長，如圖1多次漸變超高緩和段的長度大概需要60 m,相對于整個匝道已經占1/3的長度，對行車的安全性會有很大影響，造成隱患。

A匝道為向左3%超高，E匝道為向左2%超高。由于AE匝道的合成橫坡為向左2.6%，2.6%～2%只需要5 m的超高緩和漸變段。在行駛當中非常平穩的就漸變為正常的2%橫坡，對于行車來說非常安全，也不存在任何安全隱患，非常有利。由此可見這種情況下并沒有按照規范的要求來設計反而會更好、更有利。

同樣，對于加速車道來說，假設主線設計車速100 km/h,匝道設計時速為40 km/h，主線為3%的超高。按照規范要求在主線與匝道鼻端處要外傾2%或1%，過鼻端之后需要做一段反向路拱線。但是匝道的線形處于不設置超高的情況下，而且沒有任何的條件限制，在鼻端處時速并沒有達到主線時速，可能最多在60 km/h～70 km/h。如果3%超高在匝道進入主線鼻端之前漸變過來，則需要近40 m的長度，因為車輛在鼻端之前時速基本上還是按照匝道的時速來設計的，相對比較安全，在過鼻端之后超高隨主線超高，這樣更為有利。

5 結語

因此筆者認為在滿足規范的前提條件下充分理解規范、熟練的運用規范，依據不同的情況作出更為合理的設計，設計出一個非常完善的互通。

[1] JTG/T D21—2014，公路立體交叉設計細則[S].

[2] 公路路線設計細則(總校稿)[Z].

[3] JTG D20—2006，公路路線設計規范[S].

Ondesignforterminalsandsuper-elevationofinterlinkedflyovers

WuYisong

(HenanCommunicationPlanningandDesignInstituteCo.,Ltd,Zhengzhou450052,China)

The paper introduces the principle and aims for the track balance, analyzes the plane and vertical section of the ramp terminals, and researches the super-elevation design from the common sections, curve section, and the reverse super-elevation, so as to ensure the safety and comfort of the interlinked vehicle traffic generally.

track balance, ramp, super-elevation

U412.352

：A

1009-6825(2017)24-0147-02

2017-06-13

吳宜松(1982- )，男