高速公路互通式立體交叉設(shè)計(jì)中連續(xù)出口和入口間距設(shè)計(jì)分析

成豪杰，余孝麗

（中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖北 武漢 430056）

在國(guó)內(nèi)交通運(yùn)行需求日漸增加的背景下，路網(wǎng)建設(shè)體系逐漸完善，成為交通流量切換、車(chē)流量控制與優(yōu)化的關(guān)鍵項(xiàng)目。高速公路互通設(shè)計(jì)期間，立交匝道出入位置長(zhǎng)度有所減少，在單位距離內(nèi)，立交數(shù)量有所增加，將會(huì)提升公路建設(shè)成本、增加土地資源消耗。如若間距較小，將會(huì)危及交通運(yùn)行效能，危及行車(chē)安全。

1 高速公路出入口設(shè)計(jì)情況

現(xiàn)階段，分別從各類(lèi)行駛出入口位置完成間距設(shè)置。如若高速公路出入口設(shè)計(jì)合理，將會(huì)順應(yīng)車(chē)流量交通需求，提升交通運(yùn)輸安全性，形成高效的服務(wù)機(jī)制。立交建筑體系中，相鄰匝道具有較小間距時(shí)，可相應(yīng)減小匝道間距，此時(shí)交通投資、土地占用等方面將會(huì)相應(yīng)減少。如若間距較小，將會(huì)引起車(chē)輛頻繁發(fā)生分流、合流等現(xiàn)象，加大了交通流間相互阻礙效果，降低區(qū)域車(chē)輛行駛速度，由此削弱了路段整體服務(wù)性能、通行能力。如若相鄰匝道間距不符合設(shè)計(jì)規(guī)范，將會(huì)引起車(chē)輛在實(shí)際行駛期間，難以確定較為適宜的出口時(shí)間，降低了車(chē)輛出口效率，極易引發(fā)車(chē)輛追尾事故。因此，科學(xué)設(shè)計(jì)互通式立交匝道間距，具有重要意義。

2 主線同側(cè)出入位置間距最小值

高速公路主流區(qū)段內(nèi)，同側(cè)匝道內(nèi)部的分流與合流應(yīng)設(shè)計(jì)安全距離，便于車(chē)輛能夠在主線區(qū)域完成并流，繼而采用合流形式。出入口匝道間距指前區(qū)出口位置的匝道位置與后區(qū)入口位置的匝道位置之間的間距。

在高速公路合流位置前側(cè)完成分流區(qū)設(shè)計(jì)，由此形成車(chē)輛交流擁堵問(wèn)題，減少車(chē)輛分流/合流期間形成的交通事故。此種出入口設(shè)計(jì)，具有可行性[1]。計(jì)算高速公路主干道位置，相同方向出入口間距最小值Sm=Lm。主線設(shè)計(jì)速度假設(shè)為外側(cè)車(chē)道行車(chē)速度。主線相同方向出口位置的間距如表1所示。

表1 主線相同方向出口位置的間距

當(dāng)入口與出口的匝道發(fā)生緊密連接、在分流區(qū)完成相應(yīng)合流操作、兩個(gè)匝道含有輔助車(chē)道設(shè)計(jì)時(shí)，此區(qū)間為交匯區(qū)。

3 設(shè)輔助車(chē)道時(shí)主線同側(cè)出入位置間距最小值

3.1 計(jì)算交匯區(qū)長(zhǎng)度

結(jié)合輔助車(chē)情況，計(jì)算主線路相同方向匝道出入位置間距最小值發(fā)現(xiàn)，影響交匯區(qū)車(chē)流量情況的因素為交匯區(qū)長(zhǎng)度。為此，在其他情況不變的情況，調(diào)整交匯區(qū)長(zhǎng)度，可能引起匝道位置車(chē)輛混亂。本文采用交匯區(qū)長(zhǎng)度計(jì)算法，即HCM2000標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算程序，此計(jì)算程序適用的交匯區(qū)長(zhǎng)度范圍為150～750 m。當(dāng)L＜150 m時(shí)，設(shè)定為無(wú)信號(hào)交叉情況。當(dāng)L＞750 m時(shí)，設(shè)定交匯區(qū)范圍內(nèi)基礎(chǔ)路段與交織絮流具有協(xié)同性。

3.2 設(shè)計(jì)交織區(qū)

科學(xué)劃分交匯區(qū)結(jié)構(gòu)類(lèi)型，便于在車(chē)流量交通交叉期間完成車(chē)道數(shù)量的歸類(lèi)。歸類(lèi)情況具體如下：當(dāng)變換車(chē)輛次數(shù)為0時(shí)，交匯區(qū)便道數(shù)量分別為0、1、不小于2，對(duì)應(yīng)車(chē)道類(lèi)型分別為b、b、c；當(dāng)變換車(chē)輛次數(shù)為1時(shí)，車(chē)道類(lèi)型分別為b、a；當(dāng)變換車(chē)輛次數(shù)不小于2時(shí)，車(chē)道類(lèi)型為c。

a型交匯區(qū)指兩個(gè)車(chē)輛在車(chē)道變換時(shí)，應(yīng)完成至少1次車(chē)輛換道。b型交匯區(qū)指兩股車(chē)流在發(fā)生交匯流向時(shí)，有一輛車(chē)應(yīng)改變車(chē)道，另一輛車(chē)在不改變車(chē)道情況下，完成車(chē)輛交匯。c型交織區(qū)指單一方向交織車(chē)流換道期間，應(yīng)改變多于兩次，另一方向交匯車(chē)在不改變車(chē)道情況下，完成車(chē)輛交匯。

3.3 確定交匯區(qū)長(zhǎng)度

3.3.1 a型主線交匯區(qū)長(zhǎng)度運(yùn)算結(jié)果

在交通服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)下，開(kāi)展車(chē)輛交叉交匯長(zhǎng)度最小值計(jì)算。當(dāng)交匯區(qū)處于四級(jí)、五級(jí)服務(wù)層次時(shí)，應(yīng)考量臨界密度問(wèn)題。當(dāng)主線道路相同方向匝道以單人單出為表現(xiàn)形式、車(chē)輛轉(zhuǎn)彎時(shí)，應(yīng)在最外側(cè)車(chē)道完成穿越，至少調(diào)整一次車(chē)道。初次車(chē)道發(fā)生變化時(shí)，劃分類(lèi)別、確定性質(zhì)，a型交匯區(qū)交織比為0.5，交匯區(qū)長(zhǎng)度運(yùn)算結(jié)果具體為：a型主線速度為125 km/h，匝道速度設(shè)計(jì)為80 km/h、70 km/h、60 km/h、50 km/h時(shí)，交匯區(qū)長(zhǎng)度分別為691 m、571 m、345 m、292 m；a型主線速度為105 km/h，交匯區(qū)長(zhǎng)度分別為751 m、750 m、745 m、591 m；a型主線速度為85 km/h，匝道速度設(shè)計(jì)為60 km/h、50 km/h時(shí)，交匯區(qū)長(zhǎng)度分別為751 m、751 m。

由此發(fā)現(xiàn)：主干路線相同方向的匝道在出入位置以單入單出形式為設(shè)計(jì)方向時(shí)，同時(shí)完成車(chē)輛輔車(chē)道設(shè)計(jì)工作，有效控制車(chē)間距，在此情況下，交通道路具有應(yīng)對(duì)突發(fā)事故的能力。將主干路線相同方向匝道出入位置設(shè)計(jì)為單入雙出形式時(shí)，完成車(chē)輛合流轉(zhuǎn)彎操作需改變車(chē)道[2]。

3.3.2 b型主線交匯區(qū)長(zhǎng)度運(yùn)算結(jié)果

處于分流區(qū)間的車(chē)輛應(yīng)采取離開(kāi)主線的駕駛形式，此種設(shè)計(jì)方式為b型交匯結(jié)構(gòu)，交匯比參數(shù)不大于0.5。針對(duì)b型交匯區(qū)長(zhǎng)度開(kāi)展計(jì)算，結(jié)果具體如下：b型主線速度為125 km/h，匝道速度設(shè)計(jì)為80 km/h、70 km/h、60 km/h、50 km/h時(shí)，交匯區(qū)長(zhǎng)度分別為750 m、495 m、355 m、251 m；b型主線速度為105 km/h，交匯區(qū)長(zhǎng)度分別為753 m、753 m、701 m、478 m；b型主線速度為85 km/h，匝道速度設(shè)計(jì)為60 km/h、50 km/h時(shí)，交匯區(qū)長(zhǎng)度分別為753 m、753 m。

b型交匯區(qū)的第二種出入口設(shè)置形式為雙入單出，合流車(chē)容量最小值為0，車(chē)輛在分流位置進(jìn)行轉(zhuǎn)彎操作時(shí)，應(yīng)完成車(chē)道變換一次。此種交匯形態(tài)對(duì)主線交通運(yùn)行不產(chǎn)生干擾作用，交匯比取值為0.5，對(duì)交匯區(qū)長(zhǎng)度展開(kāi)計(jì)算，結(jié)果具體為：b型主線速度為125 km/h，匝道速度設(shè)計(jì)為80 km/h、70 km/h、60 km/h、50 km/h時(shí)，交匯區(qū)長(zhǎng)度分別為255 m、202 m、157 m、157 m；b型主線速度為105 km/h時(shí)，交匯區(qū)長(zhǎng)度分別為510 m、402 m、305 m、225 m；b型主線速度為85 km/h，匝道速度設(shè)計(jì)為60 km/h、50 km/h時(shí)，交匯區(qū)長(zhǎng)度分別為755 m、540 m。

b型交匯區(qū)的第三種匝道出入設(shè)計(jì)形式為雙出雙入，在車(chē)輛實(shí)施合流轉(zhuǎn)彎操作時(shí)，無(wú)需實(shí)施車(chē)道變換操作，定性類(lèi)別為b型交匯區(qū)，交匯比取值為0.5，對(duì)其開(kāi)展交匯長(zhǎng)度參數(shù)計(jì)算程序，計(jì)算結(jié)果如下：b型主線速度為125 km/h，匝道速度設(shè)計(jì)為80 km/h、70 km/h、60 km/h、50 km/h時(shí)，交匯區(qū)長(zhǎng)度分別為755 m、755 m、400 m、175 m；b型主線速度為105 km/h時(shí)，交匯區(qū)長(zhǎng)度分別為755 m、755 m、755 m、300 m；b型主線速度為85 km/h，匝道速度設(shè)計(jì)為60 km/h、50 km/h時(shí)，交匯區(qū)長(zhǎng)度分別為755 m、742 m。

4 未設(shè)輔助車(chē)道時(shí)主線同側(cè)出入位置間距最小值

4.1 確定交通量

車(chē)輛下游區(qū)間的通行情況為保障車(chē)輛在主干道通行的關(guān)鍵性依據(jù)。上游車(chē)輛在匝道通行的交通容納容量、高速路段整體行車(chē)容納容量，未超過(guò)下游高速路段整體行車(chē)容量。與此同時(shí)，以高速公路下游區(qū)間的交通通行能力為設(shè)計(jì)方向，加強(qiáng)入口匝道、上游區(qū)段主干線路交通能力折減，保障合流有序，維護(hù)服務(wù)效能，提升交通干道服務(wù)性能。在計(jì)算下游路段交通性能時(shí)，分析影響因素，具體包括高速公路匝道、主線等因素的設(shè)計(jì)情況。同時(shí)，在公路設(shè)計(jì)有效期范圍內(nèi)，保障其質(zhì)量性能，符合下游交通量的實(shí)際需求，依據(jù)四級(jí)交通服務(wù)性能，完成交通量計(jì)算[3]。

4.2 出入通行設(shè)計(jì)

高速公路實(shí)際通行車(chē)輛時(shí)，存在匝道數(shù)目差異性，由此針對(duì)公路出入位置開(kāi)展設(shè)計(jì)工作應(yīng)具有靈活性。如若車(chē)道關(guān)系為相鄰狀態(tài)，應(yīng)考慮為雙車(chē)道匝道形式，此時(shí)應(yīng)在高速公路出入位置設(shè)立輔助通行車(chē)道，提升車(chē)流分流效果，如若輔助車(chē)道未予設(shè)計(jì)，匝道相鄰間距應(yīng)以單入單出為設(shè)計(jì)主要形式。

5 結(jié)論

綜上所述，對(duì)高速公路未設(shè)、已設(shè)輔助車(chē)道兩種形式進(jìn)行設(shè)計(jì)研究，以期獲取較為科學(xué)的立體設(shè)計(jì)成果，保障出入口設(shè)計(jì)的科學(xué)性，有效提升高速公路互通式交通服務(wù)能力，為高速公路有序運(yùn)行助力。同時(shí)針對(duì)出入設(shè)計(jì)形式，應(yīng)考量交通量、公路容納能力等情況，保障高速公路車(chē)輛運(yùn)行順暢。