公路互通立交設計分析

摘要：為提高公路互通立交的設計質量，對互通立交設計原則進行了概述，從資料準備、位置選擇、等級確定、型式選擇等方面，對公路互通立交設計流程進行了總結，并對設計要點進行了分析。分析結果表明：公路互通立交設計的優劣直接影響著公路交通系統的安全性和穩定性，需要重點考慮安全性能的同時，兼顧美觀性，確保公路運輸的安全。

關鍵詞：公路互通；立交；分合流；匝道

1 " 互通立交概述

根據《中華人民共和國公路法》中的相關規定，立體交叉是指一條公路在同一平面內跨越兩條以上道路，且需要設置必要交通安全設施的情況下所采取的技術措施。互通式立體交叉（簡稱互通式立交）是指在高速公路、一級公路和二級公路相交的地方，設計人員根據車輛行駛方向不同，而采用不同的匝道形式和交叉方式進行連接，形成一個整體。這種互通立交一般是按照公路的行駛方向分為直行、左轉、右轉等[1]。在高速公路和一級公路相交時，為了保證車輛可以順利地通行，需要采用互通立交。而在二級公路相交時，則需要采用匝道進行連接[2]。

一般情況下，互通立交都是作為一種輔助工程進行設計和建設的[3]。其中，設計人員要根據公路的具體情況來進行互通立交設計，并且要保證互通式立交與高速公路和一級公路之間能夠相互協調。由此可見，互通立交在整個交通網絡中占據著十分重要的地位，并且也是保證公路運輸安全和暢通的關鍵。

2 " 公路互通立交設計原則

2.1 " 經濟美觀

公路是城市設計的重要組成部分，城市設計不僅要考慮經濟因素，還要考慮美學因素，因此公路互通立交的設計必須遵循經濟美學的基本原則[4]。在設計道路交會處時，要綜合考慮基礎設施建設及日后維護費用等經濟因素，減少道路線形施工及運營費用，減輕行政負擔。

互通立交作為重要的城市交通工程，既是城市的基礎設施，又是城市的“名片”，因此，道路互通立交的設計要充分結合當地自然環境，在確保安全和功能基礎上，提升互通立交的價值。綜上，在互通立交設計時要兼顧安全與功能，并充分考慮當地自然環境，以改善互通立交外觀。

2.2 " 安全性高

在交通設計中，安全始終是其主要指導原則。在互通立交布置設計中，設計者應該將互通立交安全設計放在首位，提高互通立交駕駛員舒適度，降低安全事故發生頻次[5]。

3 " 公路互通立交設計流程

3.1 " 資料準備

做好充分準備，才能確保公路連接線工程的質量。為進一步提升公路路線互通立交設計的質量，要求設計人員必須對資料進行搜集、整理與分析，然后進行正式設計。

公路線路互通立交設計需要的主要資料如下：一是城市規劃部門在建設階段所做的前期規劃研究成果，比如前期建設項目圖紙等。二是對全市交通流量統計結果與預測結果進行分析。三是有關公路標準、工程等級、道路寬度、縱向剖面參數等數據參數，以及互通立交布置信息。四是跨越主線路段信息，包括地圖比例參數與數字地圖模型。五是處于如交叉口附近建筑的資料。

3.2 " 位置選擇

道路交會處設計的重要因素之一就是交會處選址。設計者要從工程實際需求出發，結合城市交通現狀以及城市地質、水文條件等因素，全面調研分析城市主要干道基本條件之后，確定立交橋選址方案。

道路交會處位置的選擇，要考慮多個方面因素，如地形、地質、水文、規劃和設計等[6]。其中最重要的就是互通位置，互通位置要選擇在地形、地質條件較好且便于施工和養護的地點。在選擇互通位置時，需要考慮到交通量、地形及環境等因素。

設計人員在選擇互通位置時，一定要根據實際情況進行綜合考慮。互通立交選址也要考慮到被交方的地形和自然條件。如果被交方為平原或丘陵地區，可以選擇在地勢較低、便于施工和養護的地方。如果被交方為山區，則應選擇在地勢較高、交通量少且不受施工影響的地方。

3.3 " 等級確定

公路路線互通立交設計時，應綜合考慮下列因素來確定道路的級別：一是各有關線路技術等級，二是結點建設技術級別，三是結點尺寸，四是城市交通擁擠程度。

3.4 " 型式選擇影響因素

3.4.1 " 立交功能與收費制式

互通立交通常有2種型式：一是進口、出口型式，二是互通立交型式。出入口型式以連接公路為主，需設置1個收費站。互通立交型式一般設計在公路交匯處，以利于公路交通流的快速切換，互通立交型式一般沒有收費站，為此設計時具有較大靈活性。

3.4.2 " 設計交通量和通行能力

城市交通流量與容量設計則是道路路線路口設計的重點工序之一[7]。增加路口容量，降低道路路線路口引起的擁擠是路口的重點作用。路口類型選擇比較復雜，所以在進行路口設計時一定要充分考慮諸多影響因素，才能確保路線路口設計合理[8]。

3.4.3 " 設計匝道速度

匝道在互通立交中占有舉足輕重的地位，匝道設計速度的快慢，直接關系到互通立交的通行能力和安全。通常坡道速度設計，需結合互通立交幾何形狀、視距及其他線路特征及道路尺寸。

3.4.4 " 公路與立交的等級

決定互通立交平整度的因素包括互通立交通量、互通立交道路技術平整度等。我國互通立交設計等級與國外稍有不同，但均從速度、交通量等方面來考慮互通立交道路問題。

3.4.5 " 立交自身服務水平

在公路線路交叉點設計中，設計者要充分考慮交叉點自身服務水平，以保證其能夠適應不同交通流要求，同時滿足駕駛員出行時間、自由舒適等要求。

4 " 公路互通立交設計要點分析

4.1 " 立交型式選擇

在進行互通立交形式選擇時，首先要根據項目所在地的地形條件，在結合相關設計規范和標準的前提下，綜合考慮互通位置、交通量等因素，保證立交的規模和建設投資符合標準要求[9]。

其次，還要根據互通位置以及交通量大小等因素確定互通式立交的類型。比如：對城市周邊或者旅游景點附近進行互通式立交進行設計時，可以選擇環形立交；對農村地區或者經濟發展一般的鄉鎮附近進行互通式立交設計時，可以選擇平面交叉。此外，還需要根據互通的位置確定互通式立交的類型。

4.2 " 公路分合流設計

公路互通立交在設計過程中關鍵點，在于結合實際情況和規范要求，對相鄰出入口之間的距離進行確定。在出入口間距設計時，要綜合考慮車輛行駛實際運行長度及信號要求，通常設計者采用最小值指標來設計出入口距離。主要互通立交處的最小彎道半徑，可按照《中國公路路線設計》進行設計。現行互通立交路線設計以測量與調查相結合為主，兼顧互通立交地理位置與施工范圍。

4.3 " 匝道半徑與坡度設計

4.3.1 " 匝道半徑設計

匝道半徑是互通立交設計中的一個重要參數，是衡量互通立交設計的重要指標。匝道半徑應根據被連接兩條道路的幾何條件確定。在具體設計時，可以參考《公路路線設計規范》中所規定的有關內容進行確定。

一般情況下，被連接道路之間的距離與互通式立交匝道的最小半徑成正比。因此，在確定互通式立交匝道最小半徑時，要結合實際情況進行選擇。如果公路互通立交所處地區道路交通條件較差，公路互通立交的匝道半徑可以適當降低。

4.3.2 " 坡道設計

互通立交設計時，設計人員要認真分析考慮互通立交所處的地理位置、地形、地貌及環境條件等因素，在保證過往車輛行駛安全性的前提下，使其與坡道升降速度相適應。

坡道半徑選擇，及左轉彎、直行或半直行、右轉彎等坡道設計時，要根據規范要求綜合考慮。通常，互通立交左轉半直道匝道與右轉匝道半徑，應視匝道設計車速而定。如果匝道的設計速度為60km/h，則匝道的設計曲線應具有120m的較小半徑。坡道之半徑應視其性質而定，通常將最小半徑設為150m。

4.4 " 公路環圈匝道設計

4.4.1 " 預測交通量方法的選擇

公路環圈匝道設計首先要考慮匝道交通量預測。互通立交匝道交通量預測的方法有4種：一是基于經驗公式法，二是基于回歸分析法，三是基于交通小區法，四是基于交通生成模型。4種方法各有其適用范圍和局限性。在確定匝道交通量時，應根據立交的具體位置、地形、地物、氣候條件等因素，選擇適當的方法進行計算。

4.4.2 " 準確計算交通流

環圈匝道不需要設置左轉彎匝道，其在互通立交公路的通行中有著十分明顯的作用。內環匝道可以布置在任意的象限范圍之內，唯一區別車輛的行駛路線有所區別。在具體的設計時，要對公路的交通流量進行準確計算，并以此為依據來進行內環匝道的設計確認。另外，在設計時，需注意出口匝道線形指標要高于入口匝道，很多情況下會將出口匝道設計成為S形路線，而將入口匝道則設計成為環形曲線線路。

4.5 " 匝道的縱斷面設計

公路互通立交設計時，坡道縱向設計一般都要依據公路中心線方向而擬定。這是因為公路與坡道交接處空間常常受到限制。出入口設計應以道路暢通無阻為準，并以主干公路口及出口坡道縱向設計為主。

坡道與公路的聯系至關重要，設計師應重視這方面的工作。從主線分出的坡道，必須設計10～20m的緩坡。通過設計橫斷面的縱向剖面，可以確定坡道的起點。緩坡的角度可以設計成縱向剖面的實際下坡。

4.6 " 立交公路的超高設計

在互通式立交公路設計過程中，往往需要考慮多條公路的交織問題，這就需要進行超高設計。超高的設置有多種方法，在具體設計時，應綜合考慮多條公路的交織、交叉等問題，在滿足規范要求的前提下，盡量采用合理的超高值，使各公路能夠很好地協調。坡道設計應以車輛速度實際增減和坡道多種高度限制為依據。當定向坡道通過主線時，通常將其設計為圓形曲線，并采用最小半徑。

4.7 " 間距設計

《公路路線設計規范》（JTG D20—2017）規定：互通式立交最小間距4km，最大間距30km。最小間距是基于車輛交織和變速、設置交通標志等方面的考慮，若互通式立交間距太近，車輛頻繁駛出和駛入，會造成主線外側車道上的車輛頻繁轉換車道，導致車流不穩定。

最大間距是基于誤行車輛及公路維修、救援車輛等調頭之用。此外，規范還規定：互通式立交與服務區、停車場的間距極限值3km，一般值5km，與公共汽車停靠站、隧道的間距極限值1.5km，一般值4km。受地形條件或其他特殊情況受限制時，經論證相鄰互通式立體交叉的間距可適當降低。上一互通式立交加速車道終點，至下一互通式立交減速車道起點間的距離（即凈距離）不得小于1000m，否則應將兩者合并為復合式立交。

5 " 結語

公路互通立交設計的優劣，直接影響著公路交通系統的安全性和穩定性。為提高公路互通立交的設計質量，本文對互通立交設計原則進行了概述，從資料準備、位置選擇、等級確定、型式選擇等方面，對公路互通立交設計流程進行了總結，并對設計要點進行了分析。

在進行公路互通立交設計時，要根據具體的地形、地質條件，對互通立交進行綜合分析，選擇合理的設計方案。在設計過程中還要考慮到公路沿線各方面的因素，如環境保護、工程造價、技術難度等。在實際工作中，設計人員要通過不斷實踐積累經驗，不斷地提升自身的專業素養和綜合能力，更好地為我國的公路交通建設做出貢獻。

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