不停車收費模式下高速公路一般互通選型研究

張良陳，韓雄俊，屈波，黃文潔

(湖北省交通規劃設計院股份有限公司，湖北 武漢 430051)

高速公路一般互通是高速公路與其他等級公路被交時設置的互通，用于實現高速公路與被交道路之間的交通轉換、滿足區域上下高速公路需求。互通形式選擇需綜合考慮路網結構、收費站設置、用地布局等因素。在傳統收費模式下，為便于收費管理和收費設施布置，“收費站宜集中設置”是一般互通設計基本原則之一，因而一般互通常選擇單喇叭或雙喇叭形式。隨著智慧高速公路的不斷推廣，電子不停車、車牌圖像識別等技術逐漸成熟，ETC不停車收費成為高速公路未來發展趨勢。不停車收費模式下，高速公路一般互通收費將通過ETC門架系統實現，不再需要設置收費站，互通設計將不再受“收費站宜集中設置”限制，設計時將主要考慮車流的連續性，進出匝道平面線形設計不再受歸于一點(收費島)限制，互通選型也將變得更靈活。

對于高速公路與等級高、交通量大的高等級公路交叉，從實現高效轉換、保障交通安全等角度考慮，不停車收費模式下一般會采用十字形樞紐互通方案，互通選型較固定。而對于高速公路與等級低、交通量小的低等級公路交叉，從減小工程規模、節約投資等角度考慮，一般會采用匝道與被交道路平交的互通方案，互通形式有喇叭形、菱形、部分苜蓿葉等，設計也較靈活。該文主要研究高速公路與等級低、交通量小的低等級公路交叉時的互通選型。

1 不停車收費模式下高速公路一般互通選型原則

(1)滿足功能。實現高速公路與被交道路交通轉換是一般互通的最主要功能，互通形式選取宜盡量提升二者間交通轉換效率。而影響交通轉換效率的最大因素是一般互通匝道與被交道路的連接方式，匝道與被交道路有幾處平面交叉及平面交叉處采取何種交通組織方式都將影響一般互通的選型。

(2)適應地形。不同互通形式對被交區域4個象限的占用會有所不同，如菱形互通需占用4個象限、喇叭形和部分苜蓿葉形互通需占用2個象限。實際設計中，受地形地物限制，經常會遇到交叉區域某個象限不能利用的情況，從而限制了某種互通形式的應用。

(3)節約用地。中國土地資源緊缺，珍惜、合理利用土地和切實保護耕地是一項基本國策。互通占地面積較大，是高速公路項目中占地較大的一環。在滿足互通功能的前提下，應盡可能選擇占地少的互通形式，節約用地。

(4)經濟合理。合理減小工程規模、降低工程造價是高速公路優化設計的重要目標，確保設計方案經濟合理也是互通選型的主要基本原則之一。

2 不停車收費模式下高速公路一般互通的選型

2.1 一般互通主要形式

根據中國大部分地區(設置收費站)、海南省(不設置收費站)高速公路一般互通建設經驗，一般互通常采用喇叭形、菱形、部分苜蓿葉形3種形式(見圖1)。喇叭形互通是在高速公路主線側采用喇叭形匝道、被交叉公路側采用平面交叉的互通式立體交叉形式。菱形互通是在高速公路主線側出口和入口采用直連式匝道、被交叉公路側采用平面交叉的互通式立體交叉形式。部分苜蓿葉形互通是在高速公路主線側2個象限內采用人字形匝道、被交叉公路側采用平面交叉的互通式立體交叉形式。

圖1 高速公路一般互通形式示意圖

2.2 互通形式比較

3種互通形式在互通轉換效率、地形適應性、占地規模、工程造價即一般互通選型主要基本原則所反映的4個方面均存在一定差別。

2.2.1 互通轉換效率

互通轉換效率需綜合進出高速公路效率和進出被交道路效率兩方面。

(1)進出高速公路的效率。菱形互通采用4條直連式匝道與高速公路主線相連，線形指標較高，視線較好，交通轉換最順暢。喇叭形、部分苜蓿葉形互通均存在環形匝道，尤其是部分苜蓿葉形存在2處環形匝道，其通行能力和效率不如菱形互通。

本研究發現是否患有慢性病、睡眠質量、性別以及近 2 周內有無身體不適是 SF-36 量表各維度得分的主要影響因素，女性、睡眠質量高、無慢性病、近 2 周內無身體不適者健康生命質量更高，其他因素無明顯影響。說明提高睡眠質量、控制慢性病、減少短期內身體不適等有助于提高該特殊人群的健康生命質量。

(2)進出被交道路的效率。喇叭形互通與被交道路有1處T形平面交叉。菱形互通，當4條匝道較分散時，稱之為“分散式菱形互通”，與被交道路存在2處十字形平面交叉；當4條匝道聚攏于交叉點時，稱之為“集中式菱形互通”，與被交道路存在1處十字形平面交叉。部分苜蓿葉形互通與被交道路有2處T形平面交叉。平交數量及交叉沖突點越少，交通組織越簡單，進出被交道路的效率越高，同時對被交道路交通流的影響越小。從進出被交道路的交通組織復雜情況及效率來看，喇叭形互通、集中式菱形互通交通組織最簡單、轉換效率最高、對被交道路交通流的影響最小，部分苜蓿葉形互通略優于分散式菱形互通。當被交道路對沿線出入口采取控制措施時，宜選擇平面交叉較少的喇叭形互通或集中式菱形互通；當優先考慮提升進出高速公路效率和安全性時，宜選擇菱形互通。

2.2.2 地形適應性

喇叭形和部分苜蓿葉形互通需占用高速公路與被交道路交叉區域內的2個象限，相對較靈活，可根據實際地形地物情況布局互通匝道。菱形互通設置4條直連式匝道，需占用交叉區域內的4個象限，當某個象限因地形、地物限制不能利用時，則無法采用菱形互通形式。

2.2.3 占地規模、工程造價

一般互通的占地規模及工程造價均和互通匝道的布設有較大關系。高速公路、被交道路、匝道所包圍的區域越大，占地規模越大；匝道工程越長，造價越高。一般情況下，喇叭形互通由于存在喇叭頭、匝道與高速公路主線分離等，占地規模、工程造價均較大。菱形互通根據匝道的分散程度，占地規模可大可小，分散式菱形互通占地有時會超過喇叭形互通，集中式菱形互通占地最小。部分苜蓿葉形互通占地介于喇叭形互通、集中式菱形互通之間，工程造價與菱形互通基本相當，均小于喇叭形互通。

以某平原地區高速公路一般互通為例，被交道路為二級省道，結合現場情況，分別設計圖2所示喇叭形、集中式菱形、部分苜蓿葉形3種方案。

圖2 某平原地區高速公路一般互通設計方案示意圖

經比較分析，不同互通方案的主線工程規模基本沒有區別，主要區別在于互通匝道的建設長度及互通布局占地。扣除主線占地及工程規模后，不同互通方案的占地規模、工程造價見表1，匝道工程規模見表2。總體而言，在占地規模方面，喇叭形最大，部分苜蓿葉形其次，集中式菱形最小，集中式菱形互通比部分苜蓿葉形互通節約占地約32 780 m2、比喇叭形互通節約占地約58 173 m2；在工程規模方面，喇叭形工程規模最大、造價最高，菱形和部分苜蓿葉形基本相當，喇叭形比菱形、部分苜蓿葉形互通增加投資約1 500萬元。

表1 不同互通方案占地規模、工程造價對比

表2 不同互通方案匝道工程規模對比

3 結論

綜上，在互通轉換效率、地形適應性、占地規模、工程造價等方面，3種互通形式各有優劣。喇叭形互通與被交道路僅1處平面交叉，交通組織最簡單，但工程規模、占地均較大；菱形互通占地較靈活，尤其是集中式菱形互通占地小，但對互通區域地形條件要求較苛刻；部分苜蓿葉形互通工程規模較小，但存在2處環形匝道，對進出高速公路的效率有一定限制。高速公路與等級低、交通量小的低等級公路交叉采用匝道與被交道路平交的互通方案時，需根據不同情況選擇適用的互通形式：

(1)在未來土地政策越來越收緊的趨勢下，喇叭形互通存在占地大、造價高等劣勢，一般情況下宜慎用。

(2)相對而言，菱形、部分苜蓿葉形互通占地小、造價低，宜根據地形條件等實際情況靈活選用。如互通區域地形條件允許，宜優先選用占地最小的集中式菱形互通；當某象限受限不能采用菱形互通時，可采用部分苜蓿葉形互通。