【互通立交总体设计关键问题探讨】形成总体的关键

　　 摘要：随着我国经济的迅猛发展，道路交通量越来越大，互通立交在道路交通中被广泛应用。特别在高等级道路相交时，设置互通立交，便可解决交通量很大的问题。本文主要对互通立交设计进行分析，对互通立交总体设计中的关键问题加以探讨。
　　关键词：互通立交、总体设计、关键问题
　　中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
　　
　　一、前言
　　公路互通式立体交叉设计是进行道路设计尤其是高等级公路设计的重要内容。互通式立交设计不仅具有路线设计的一般特点，线形元素的多元化与相互关联、小区域行驶轨迹的多向性也对其有很大影响, 所以在技术上更为复杂, 甚至在一些特殊情形下会对大范围公路路线总体方案的取舍起到决定作用。
　　
　　二、立交选型
　　1、规划及交通量
　　立交交叉的规划不仅对道路所在区域的规划产生影响，还会对道路的整体运行效果及道路的经济价值等产生影响，因此，通常会指定重要节点立交的形式。设计人员要在规划的立交形式的基础上，针对控制因素加以调整优化。交通量是影响立交形式的重要因素，针对立交功能的不同分为两种：枢纽型立交和服务型立交。城市快速路相交及高速公路相交时，通常采取枢纽型立交，一般有Ｙ形、半定向半苜蓿叶形、全苜蓿叶形以及全定向形等。若高等级道路和低等级道路或低等级和低等级道路相交，通常采取服务型立交，一般有环形立交、喇叭形、菱形立交和半苜蓿叶形。进行立交具体选型要按照各个转向交通量大小进行，对每个匝道的连接形式进行确定，保证合理地满足交通量需求。就以往的经验来讲，通常交通量≥750pcu/h时应采取定向匝道，交通量<750pcu/h时应采取环形匝道。
　　２、互通立交主要形式
　　（1）图1为全苜蓿叶形立交。其布置形式是：立交四个左转匝道采取四个环形匝道，四个右转匝道直接右转接相交路，平面像苜蓿叶形状。全苜蓿叶形立交造价较低，布置对称，造型比较简洁，具有较好景观效果，但具有占地面积较大的缺点，在场地开阔、无用地限制的情况比较适用。
　　
　　（２）图2中是半定向+半苜蓿叶形立交。其布置形式是：立交中一个或者两个左转匝道采取环形匝道，其他左转匝道都采取定向匝道，平面呈半苜蓿叶状。半定向半苜蓿叶形立交左转环形匝道能够在任一象限内布置，适用于局部用地受限或有大型重要建筑物的中心城区；其优点有通行能力较强，在转向交通中有主流方向的节点的比较适用；还具有造型较对称、美观的优点，但造价较高。
　　
　　（3）图3中是菱形立交。其布置形式是：相交的两条道路道路互相跨越，设置进出匝道在相交道路两侧。具有占地面积较小、工程造价较小的优点。在主干道、次干道或者高等级公路和一般道路交叉口设置效果较好。
　　
　　 图3 菱形立交示意图
　　（4）图4中是环形立交。其布置形式是：设置环岛在相交道路交叉点并形成环道，全部转向交通借助环道解决。因为地面积限制的影响，大部分环形立交环道半径较小，具有多个交织段，交织长度较短，导致通行能力小。环形立交具有占地面积小、工程造价较小、拆迁少的优点。
　　
　　图4 环形立交示意图
　　（5）图5中为喇叭形立交。其布置形式是：立交左转弯采取环形匝道进出主线，平面布置呈喇叭状。在Ｔ形交叉路口或高等级道路和低等级道路相交是较为实用，特别是地方道路进出高速公路Ｔ形路口（要设置收费系统的）。喇叭形互通式立交分为Ａ、Ｂ两种形式，针对交通量和地形的不同选择Ａ形和Ｂ形喇叭。条件允许是应选择Ａ形布置，使车辆从大半径驶出主线，然后进入环行匝道，对行车安全有较大保证。十字节点还能够采取双喇叭形立交。
　　
　　图5 喇叭形立交示意图
　　（6）图6中为Ｙ形立交。其布置形式是：两个左转匝道都采取定向匝道分别进出主线，其平面布置为Ｙ形。该立交在高等级道路转向交通量很大的Ｔ形路口设置效果最好。十字节点能够采取双Ｙ形立交。
　　
　　 Y型立交示意图
　　３、互通立交选型的其他控制因素
　　（１）立交选型要对建筑物拆迁加以考虑，避开重要构筑物。一般公路立交选址地点建筑物较少、立交服务于周边村镇时，可采取服务型立交；高等级公路相交可采取枢纽型立交。立交位置应选择地势平缓区，尽可能少占农田、民房，避开水库、矿脉、古迹、军事设施等一些重要位置。城市立交大多设置在城市中心区，由于中心城区用地较为紧张，拆迁比较困难，可针对交通量灵活采取多种立交形式。交通量大时，可采用全定向、半定向半苜蓿叶形、Ｙ形等；交通量小时，可考虑半苜蓿叶、喇叭形、菱形或环形立交。
　　（２）立交形式要充分考虑周边城镇、企业、群众意见，最大程度避开重要建筑物，降低对周边企业的影响。也要考虑周边群众出行、公共环境等需求，尽量减少对周边群众生活的影响。
　　（３）立交选型要协调周边环境景观。造型时尽量减少大填大挖，减低对自然植被和景观的破坏程度，使立交与自然景观有机结合起来，浑然一体，与周边环境相协调。
　　
　　三、变速车道设计
　　互通立交的变速车道一般分为加速车道和减速车道，从匝道驶入主线时应设置加速车道，从主线驶入匝道时应设置减速车道。变速车道的横断面组成是左侧路缘带、行车道、右路肩（或路缘带）。在主线与变速车道之间要设置渐变段连接。变速车道有直接式和平行式两种，在变速车道是单车道时，减速车道适合采取直接式，加速车道适宜采取平行式；在变速车道为双车道时，加、减速车道都应该采用直接式。直接式减速车道的一般做法是从主线外侧行车道中线，用与主线相同线形，用一个固定的渐变率，将线形向外侧分出，偏离值达到一个车道宽度即为减速车道起点。该设计方法符合行车轨迹，线形顺畅，但在设计过程中分流点位置难以确定，减速车道长度难以控制。根据经验，提出一种新的设计方法：首先选择分流点位置，在分流点位置将主线外侧线形直接偏置一个宽度，宽度值为车道宽度＋2×鼻端半径＋偏置值（Ｃ１＋Ｃ２）；然后根据所需减速车道长度旋转该线形，确定渐变率。采取该设计方法，分流点容易控制，能够直接指定鼻端位置，同时减速车道长度可以根据需要通过调整渐变率实现；设计方便简洁，分流点位置容易确定，减速车道长度容易控制。
　　
　　四、集散车道设计
　　需要设置而未设置集散车道时容易导致交通混乱、交通能力降低。集散车道的驶入和驶出车道长度、宽度规范上没有规定，设计中通常凭经验设置，这样容易使集散车道驶入、驶出车道过长或不足，同时车道宽度不满足交通需求等。该文提出一套确定长度和宽度的方法。其中，集散车道的驶入和驶出车道长度可根据２种方法确定。
　　（1）根据行车制动前速度、制动后速度及制动加速度按下式计算得出：
　　
　　在式（1）中：Ｌ指变速车道长度； v0通常取集散车道设计速度的0.85倍大小；v1通常取主线设计速度的0.85倍大小；𝑎是制动加速度，根据表1进行取值。
　　主线与集散车道设计时速相差数值与取值成正比。
　　
　　（2）按标准进行中立交出入口变速车道长度的取值。
　　借助上述两种方法得出两组集散车道驶入以及驶出车道长度，取其中较大值。标准中未明确集散车道的宽度，可对道路横断面组成进行分析来确定集散车道宽度。一般而言，集散车道宽度主要包括土路肩、行车道、硬路肩、路缘带，按照以往经验，在达到集散车道数要求的前提下增加一条交织专用车道，其功能专门用来分离交织车流及出入口车流，硬路肩一般跟据实际情况加以设置（有些情况下会用路缘带替代）。在不设硬路肩的情况下，集散车道宽度是0.5ｍ（路缘带）＋2×3.5ｍ（车行道+专用道）+0.5ｍ（路缘带）＝8ｍ；在进行硬路肩设置时，集散车道宽度为0.5ｍ（路缘带）+2×3.5ｍ（车行道＋专用道）＋2.5ｍ（路缘带）＝10ｍ。
　　在集散车道和主线之间要有硬性分隔带，使集散车道车流与主线车流分离开来，防止交织车流对主线交通产生影响。分隔带宽度针对用地情况而定，宜取2～5ｍ，在条件受限情况下应≥1ｍ。
　　
　　五、结语
　　在进行互通立交总体设计时，要对各方面因素进行综合分析，科学合理制定并优化方案，大胆创新，积极使用新技术手段，从各方面提升设计水平，推动我国道路交通事业的不断发展。
　　
　　参考文献：
　　［1］ 李聪：《互通立交总体设计关键问题探讨》，《公路与汽运》， 2012年01期
　　［2］ 郭腾峰 刘建蓓 王蒙：《高速公路互通式立交设计探讨》，《公路》， 2005年02期
　　［3］ 隋吉军 周彬：《浅谈互通式立交变速车道在设计中应注意的问题》，《东北公路》， 1999年03期
　　［4］ 唐林：《浅谈山区高速公路互通立交总体设计》，《交通与运输(学术版)》， 2006年01期
　　注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。