高速公路互通立交設(shè)計(jì)要點(diǎn)探討

閆西印

（中咨盛裕交通設(shè)計(jì)研究有限公司，北京 海淀 100089 ）

0 引言

互通式立交有著技術(shù)復(fù)雜、占地較大、成本偏高、樣式較多等特點(diǎn)，規(guī)劃與設(shè)計(jì)也有著很多難點(diǎn)。若是互通式立交設(shè)計(jì)時(shí)無法達(dá)到現(xiàn)代化的標(biāo)準(zhǔn)，則會(huì)影響高速公路的實(shí)用性，因此，需要針對(duì)互通立交的設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行研究，在保證互通立交安全的基礎(chǔ)上，提高高速公路的實(shí)用性。

1 高速公路中互通式立交設(shè)計(jì)的重要程度

互通式立交是高速公路較為重要的組成部分之一，互通式立交的設(shè)計(jì)質(zhì)量決定了高速公路的服務(wù)性能與行車駕駛的安全。高速公路可以通過互通式立交來進(jìn)行車輛的轉(zhuǎn)換與集散。相對(duì)應(yīng)的，高速公路互通式立交的設(shè)計(jì)也有較多的難點(diǎn)，所以，在進(jìn)行互通立交設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)方案的好壞也會(huì)對(duì)互通立交造成很大程度的影響，另外，互通立交的質(zhì)量也影響了公路主線的服務(wù)與交通安全。所以，互通式立交的設(shè)計(jì)對(duì)于高速公路的整體使用效果而言十分重要。

2 高速公路互通式立交設(shè)計(jì)重點(diǎn)的分析

高速公路互通式立交的設(shè)計(jì)對(duì)高速公路的安全有著很大的影響。互通式立交的設(shè)計(jì)可以在提高設(shè)施本質(zhì)的同時(shí)，減少設(shè)施的技術(shù)缺點(diǎn)，完善道路空間的安全。所以，在設(shè)計(jì)高速公路互通式立交時(shí)，需要嚴(yán)格控制設(shè)計(jì)的重點(diǎn)與要點(diǎn)。

2.1 互通立交位置的選擇

在公路等級(jí)、路網(wǎng)作用、公路服務(wù)、立交間距與互通地形的基礎(chǔ)上進(jìn)行互通式立交位置的選擇，除此之外，還需要注意下面幾點(diǎn)：

（1）路網(wǎng)中相交節(jié)點(diǎn)位置的規(guī)劃。互通立交可以有效的幫助高速公路進(jìn)行路網(wǎng)交通的轉(zhuǎn)換，一般情況下，會(huì)將互通立交安排在路網(wǎng)中比較重要的節(jié)點(diǎn)上，除此之外，高速公路與沿線主干道路的交點(diǎn)上也會(huì)設(shè)置互通立交，從而將沿線交通的服務(wù)進(jìn)行有效的提高。

（2）被交道路的規(guī)劃。互通立交中主線和被交道路的交通量進(jìn)行轉(zhuǎn)換，在被交道路中，平縱指標(biāo)高的區(qū)域進(jìn)行匝道和被交道路位置的設(shè)置，若要進(jìn)行連接點(diǎn)的互通設(shè)置，那么其路線線性的重要性就會(huì)有所提高。

（3）互通范圍的地質(zhì)和地形規(guī)劃。一般情況下，互通場(chǎng)地會(huì)有較大的占地規(guī)模，所以，在選擇互通位置的選擇時(shí)，不能選在不良的地質(zhì)地帶區(qū)域，應(yīng)該將互通位置安排在可以展現(xiàn)互通效果的區(qū)域，并且在不容易被拆遷的地方布設(shè)，最后再進(jìn)行工廠規(guī)模的控制。

2.2 互通立交的出入口設(shè)計(jì)

互通立交的出入口比較容易發(fā)生交通事故，所以，互通立交設(shè)計(jì)中，出入口十分重要。出入口的設(shè)計(jì)要求除了包含了安全快速、容易識(shí)別外，還需要和主線協(xié)調(diào)并可以相互通視。出入口的設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：在相同的立交設(shè)計(jì)中，為了將通行能力與識(shí)別性進(jìn)行提高，可以將出入口設(shè)計(jì)成同類形式；選用右進(jìn)右出的形式來設(shè)計(jì)匝道進(jìn)入主線，這樣的形式可以確保交通通信的效率性與安全性。

2.3 互通區(qū)主線線形指標(biāo)

互通區(qū)主線線形指標(biāo)的合理選用直接影響互通方案的科學(xué)性、合理性和安全性，對(duì)互通范圍互通區(qū)域內(nèi)的視距、感知路況具有良好的預(yù)知性，較好的控制加減速車道的各項(xiàng)指標(biāo)及與其銜接的一系列形態(tài)要素，更好的保證行車的舒適性和流暢性，變速?gòu)娜荩拐麄€(gè)互通具有良好的運(yùn)行性能和良好的安全性。

互通式立交主線線形指標(biāo)詳見表1

2.4 互通立交的型式選擇

在選擇互通立交型式時(shí)，需要進(jìn)行相交道路等級(jí)、互通需要承載的地位和功能、互通立交交通量的分布、高速公路的地形特征、行車?yán)@行距離、互通場(chǎng)地的地形條件、地質(zhì)情況、征地的規(guī)模等因素的考慮，將匝道線性設(shè)計(jì)、互通范圍的地形與主線線性進(jìn)行完美的結(jié)合。

2.4.1 匝道的形式

在匝道功能與相交道路的基礎(chǔ)上，將互通式立體交叉分成了左右轉(zhuǎn)兩個(gè)匝道，其中，半、直接式和間接式是左轉(zhuǎn)匝道。

2.4.2 互通立交型式

在相交道路的數(shù)量的基礎(chǔ)上，將互通立交分成了三路立體交叉、四路立體交叉和多路立體交叉。其中，三路立體交叉包含了喇叭形立體交叉、Y 形立體交叉與子葉式立體交叉這三種互通型式。而四路立體交叉中包含了X 形立體交叉、苜蓿葉式立體交叉、組合式立體交叉等。多路立體交叉中包含了五路與六路交叉的立交形式，互通立交形式包含了苜蓿葉式組合、苜蓿葉式和喇叭形的組合與苜蓿葉式和Y 形的組合。

3 互通立交的綜合設(shè)計(jì)

3.1 互通立交的線性指標(biāo)與車輛行駛速度的協(xié)調(diào)

從立交區(qū)主線到匝道、匝道到主線的行車速度上來看，速度是在時(shí)刻變化的。而車輛在運(yùn)行時(shí)的速度如圖1。

圖1.駛出車輛運(yùn)行的V-t 曲線

如中，a 曲線代表了收費(fèi)區(qū)域的車輛運(yùn)行速度，b 曲線代表了非收費(fèi)區(qū)域的車輛運(yùn)行速度，c 曲線代表了因?yàn)樵训涝O(shè)計(jì)的不合理，而產(chǎn)生的車輛時(shí)加速、時(shí)減速的不正常曲線。

從圖中可以看到，在設(shè)計(jì)過程中，需要參考匝道中各個(gè)部位的車速，從而決定曲線的集合要素。司機(jī)在駕駛時(shí)，從路況和沿線障礙物的情況下與自身駕駛經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行車速的判斷，而乘客則是在環(huán)境的變化與心理的感受下進(jìn)行車速的適應(yīng)。因此，在設(shè)計(jì)過程中，需要同時(shí)考慮司機(jī)與乘客的需求，利用滿足運(yùn)行車速的曲線來進(jìn)行匝道線性指標(biāo)的選擇，從而完善匝道曲線的設(shè)計(jì)。

3.2 匝道設(shè)計(jì)速度的確定

在匝道的形式、轉(zhuǎn)向匝道的交通量、互通立交類型、互通區(qū)用地規(guī)模與設(shè)計(jì)費(fèi)用的基礎(chǔ)上進(jìn)行匝道速度的確定。匝道的設(shè)計(jì)速度也決定了匝道曲線的超高與匝道平縱技術(shù)的參數(shù)。環(huán)形匝道的速度較低，而直連式、半直連式左轉(zhuǎn)與右轉(zhuǎn)彎匝道的速度可以選擇參考規(guī)定速度值的中間值或上限值。

匝道設(shè)計(jì)速度詳見表2

3.3 匝道設(shè)計(jì)通行能力

匝道設(shè)計(jì)的通行能力大多都是由匝道的基本路段、頂部和交織區(qū)的通行能力決定的，一般都選擇以上三點(diǎn)中的最小通行能力。另外，匝道設(shè)計(jì)的通行能力也會(huì)深受主線分合流區(qū)通行能力的影響。在設(shè)計(jì)匝道通行能力的實(shí)際過程中，主要分析主線變速時(shí)車道和漸變段的長(zhǎng)度、豎曲線半徑和分流點(diǎn)曲率半徑，另外，還可以在實(shí)際交通量的基礎(chǔ)上，進(jìn)行環(huán)形匝道半徑的確認(rèn)，從而將匝道的質(zhì)量進(jìn)行提高，防止交通瓶頸的產(chǎn)生。

3.4 互通立交主線設(shè)計(jì)

互通立交中，主線的地位十分重要，可以在行車易辨別性和安全性的基礎(chǔ)上，將平曲線半徑、橫坡、縱坡、分流匯點(diǎn)、豎曲線半徑等平縱面技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行提高。主線的平縱面技術(shù)指標(biāo)的高低直接決定了匝道線性的總體布設(shè)與主線分流區(qū)車輛的安全性。

3.5 互通立交被交道設(shè)計(jì)

當(dāng)被交道是一級(jí)公路或是高速公路時(shí)，互通匝道的連接位置需要選在平縱指標(biāo)偏高區(qū)域，除此之外，還需要了解此地是否會(huì)進(jìn)行改建，若需要進(jìn)行改建，那么可以改建工程與互通立交工程同時(shí)進(jìn)行，防止出現(xiàn)工程浪費(fèi)的情況。

當(dāng)二、三級(jí)公路被設(shè)置成被交道時(shí)，把被交道和互通連接線設(shè)計(jì)成平面交叉，在選擇相交位置時(shí)，需要了解被交道路相鄰交叉的間距和被交道的平縱指標(biāo)，如果指標(biāo)不高，那么就需要對(duì)其進(jìn)行改造。

3.6 互通立交匝道設(shè)計(jì)

3.6.1 匝道平面形設(shè)計(jì)

在匝道功能、設(shè)計(jì)速度、地形、成本與主線線性等因素的基礎(chǔ)上，進(jìn)行匝道平面線性的設(shè)計(jì)。互通匝道的平面線性除了有直線、圓曲線，還有緩和曲線。

3.6.2 匝道縱斷面設(shè)計(jì)

首先，在完全掌握匝道情況的前提下，進(jìn)行匝道的縱斷面設(shè)計(jì)，然后再開展匝道的拉坡工作。正常情況下，先去匝道設(shè)計(jì)線的合流點(diǎn)處進(jìn)行了解，然后再計(jì)算設(shè)計(jì)高程，在合流點(diǎn)設(shè)置高程進(jìn)行高差的計(jì)算，再除去兩點(diǎn)之間的距離，進(jìn)行坡度的計(jì)算，而此坡度可以成為匝道的起、終點(diǎn)。匝道間的分流點(diǎn)與合流點(diǎn)的匝道接坡方法都可以按照上述方法進(jìn)行。

3.7 互通立交匝道橫斷面設(shè)計(jì)

對(duì)向分離的雙車道匝道內(nèi)，要進(jìn)行中間帶部位的預(yù)留。除此之外，還需要在匝道交通量和匝道長(zhǎng)度的基礎(chǔ)上，進(jìn)行匝道橫斷面的設(shè)計(jì)。

3.8 互通立交匝道超高設(shè)計(jì)

匝道超高設(shè)計(jì)的合理性決定了車輛行駛過程中的安全舒適性，目前，匝道圓曲線超高值還沒有明確的規(guī)定，所以，一般情況下，都會(huì)在設(shè)計(jì)速度、公路和自然條件與圓曲線半徑的基礎(chǔ)上，進(jìn)行匝道超高值的計(jì)算與確定。

3.8.1 變速車道超高值選定

變速車道的超高設(shè)置包含了以下情況：

（1）主線是直線或者變速車道在主線曲線線性內(nèi)測(cè)的時(shí)候，變速車道車道全長(zhǎng)范圍內(nèi)的橫坡與主線一致。

（2）主線曲線段超高的分水嶺3%，當(dāng)其低于3%時(shí)，曲線外側(cè)的變速車道CP 點(diǎn)至分流壁，再過渡至外傾2%的橫坡處。當(dāng)其超過3%以上時(shí)，外側(cè)的變速車道在分流鼻處時(shí)使用外傾1%左右的橫坡，除此之外，分流鼻處的橫坡代數(shù)需要控制在6%范圍內(nèi)，漸變段中利用和主線一致的橫坡。

3.8.2 匝道曲線超高取值

匝道的超高需要和匝道變速時(shí)的行駛速度一致。若收費(fèi)站范圍內(nèi)匝道車輛的速度降低，那么超高需要選取最小值，在靠近分流與匯流處時(shí)，超高可以選較大值。在互通選型和用地規(guī)模確定的基礎(chǔ)上，可以將匝道的縱坡設(shè)計(jì)的大一些。在確保行車的舒適性與安全性后，減少因?yàn)槠矫嬷笜?biāo)較低，且縱坡與橫坡都偏大的的情況，并對(duì)最大超高值進(jìn)行合理的限制。

4 結(jié)束語

互通立交的設(shè)計(jì)決定了高速公路的通行能力與運(yùn)營(yíng)水平，互通匝道的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與線性設(shè)計(jì)等標(biāo)準(zhǔn)也決定了互通立交的合理性與經(jīng)濟(jì)性。所以，在進(jìn)行互通立交的設(shè)計(jì)時(shí)，需要進(jìn)行方案的可選對(duì)比，在主線和匝道平縱線形等指標(biāo)合理的前提下，保證互通立交位置、造型、指標(biāo)、外觀與功能的合理性，從而將互通立交的功能真正的發(fā)揮出來。