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摘要:随着我国当前高速公路建设的不断发展，互通立交的规划与设计日益显得非常重要。由于各条高速公路的功能、作用、位置不同，互通立交的选择形式也就千变万化，本文笔者根据近年来参与的多条高速公路互通立体交叉的设计经验，对高速公路互通立体交叉的规划与设计有了一些感性和理性的认识，在此与大家共同商讨、交流。
关键词:高速公路,互通立交；规划与设计
1引言
在进行互通式立体交叉设计时一定要打破常规单一设计模式,拓展思路,因地制宜,以人为本,时刻把握安全至上的原则,灵活设计,追求与自然环境和社会环境的和谐一致。立体交叉是伴随着社会经济增长和汽车工业发展而产生的一种道路交通设施。立体交叉分为分离式立体交叉和互通式立体交叉。分离式立体交叉仅设置跨线桥构造物一座,使相交道路空间分离,上、下道路之间无匝道连接;互通式立体交叉不仅设置跨线桥构造物使相交道路空间分离,而且上下道路之间匝道连接,以供车辆转弯行驶。高速公路与高速公路、一级公路,或与通往县级以上城市、重要的政治或经济中心的主要公路或与重要矿区、港口、机场、车站和游览胜地等的主要公路的交叉处一般均应设置互通式立体交叉。
2 互通式立体交叉的分类
互通式立体交叉从功能上可分为一般互通式立体交叉和枢纽型互通式立体交叉。一般互通式立体交叉主要指高速公路或一级公路与双车道公路相交叉的互通式立体交叉,这种交叉中允许在匝道（或连接公路）上设置收费站,除高速公路上的出入口以外允许有平面交叉。当高速公路与高速公路或一级公路相交时,应设置枢纽型互通式立体交叉,其上的转弯运行为自由流,匝道上不设置收费站,匝道端部不得出现穿越冲突。
3互通式立体交叉的形式
3. 1 喇叭形立体交叉
喇叭形立体交叉是T形交叉的代表形式,也是全封闭收费的高速公路中最常用的互通形式,其最大的优点是只设一处收费站,便于集中管理。它是用一个环形匝道和一个半定向匝道来实现车辆左转弯的全互通式立体交叉,分为A 型和B 型。经环形匝道左转驶入主线为A 型,驶出为B 型。喇叭形立体交叉结构简单,造型美观,行车方向容易辨别造价省。但内环匝道适应的交通量较小,通行能力相对较低,尤其是出口采用环形匝道时,因出口位于跨线桥之后,影响视距,出口不易辨别,降低行车安全性。喇叭形立体交叉布设时一般应将环形匝道设在交通量较小的方向上,当主线转弯交通量大时宜采用A 型,反之可采用B 型。在十字形交叉的全封閉收费高速公路上可采用双喇叭形立体交叉,或可采用与分离式立体交叉相组合的单喇叭形立体交叉(定向Y形立体交叉是左转车辆在定向匝道上由一个方向车道的左侧驶出,并由左侧进入另一个方向车道的立体交叉方式。能对转弯车辆提供直接、无阻的定向运行,行车速度高,通行能力大。适用于各方向交通量都很大的高速公路之间的枢纽型互通式立体交叉,特别是主线为双向分离式断面,且相距一定宽度时较为适宜。设计定向Y形立体交叉时,主线双车道之间在交叉范围所拉开的距离,必须满足左转匝道纵坡和桥下净空要求,主线线位布设时应充分考虑立体交叉布设的要求(见图1) 。
图1定向Y形立体交叉
3. 2 菱形立体交叉
菱形立体交叉是只设右转和左转共用的匝道,使主要道路与次要道路连接,在跨线构造物两侧的次要道路上设置平面交叉。菱形立体交叉形式简单且运行里程短捷,车辆可以较高的车速进、出主线,全部出口都因在跨线桥的前面而容易辨别出口,当主线下穿时匝道坡度便于驶出车辆减速和驶入车辆加速。适用于出入交通量较少,匝道上无收费站的一般互通式立体交叉。
3. 3 半苜蓿叶形立体交叉
半苜蓿叶形立体交叉是相对全苜蓿叶形立体交叉而言,在部分左转弯方向不设环形左转匝道,而在次要道路上以平面交叉的方式实现左转弯运行的立体交叉。半苜蓿叶形立体交叉便于分期修建,远期可扩建为全苜蓿叶形立体交叉。根据转弯交通量的大小或场地限制可采用A 型、B 型和AB 型。它们适用于出入交通量较少的一般互通式立体交叉(见图2) 。
图2 半苜蓿叶形立体交叉
3. 4 全苜蓿叶形立体交叉
全苜蓿叶形立体交叉通过四个对称的环形左转匝道来实现各方向左转弯车辆的运行,其交通连续而自然,无冲突点,可由半苜蓿叶形立体交叉分期修建而成。但因用地限制,环形左转弯匝道的平曲线半径不能太大,因而行车速度和通行能力受到影响;另外,因跨线桥上、下存在交织路段,限制了通行能力,多用于高速道路与一般道路或等级较高道路之间相互交叉的立体交叉。因其形式美观,如果在城市外围的环路上采用,加之适当地绿化,也是较为合适的。
4 互通式立体交叉位置的选择
互通式立体交叉位置的选择除根据现有或规划路网,交通量分布及其方向性,城镇、工矿企业、旅游景点等的分布与发展规划,地形、地质、拆迁等场地条件及主线平、纵面技术指标等条件考虑外,还应考虑:
1) 当主线与被交路交叉时,交叉处可能地形、地物限制不能或难以布设互通式立体交叉,因此需移位选择布置场地。
2) 当主线在较近距离内与几条道路交叉时,应根据被交道路的交通量大小及其主方向和布设的地形场地条件,尽量选择技术经济合理的位置。
3) 根据城镇布局、交通源、交通方向的特点,当受地形严格限制或根据需要,较难将一个全互通式立体交叉集中于一处时,可将其拆分为不同位置的两处半互通式立体交叉。
5 互通式立体交叉形式的选择
对T形交叉的一般互通式立体交叉而言喇叭形立体交叉是最常用的基本形式;当转弯交通量较大需设置枢纽型立体交叉时可考虑选择Y形定向立体交叉（或定向T型互通）。对十字形交叉而言,匝道不设收费站的一般互通式立体交叉,菱形立体交叉是最常用的基本形式;当菱形立体交叉受地形、地物限制时,可考虑选择A 型、B 型和AB 型半苜蓿叶形立体交叉;当匝道需要设置收费站时可以考虑选择双喇叭形立体交叉或与分离式立体交叉相组合的单喇叭形立体交叉。选择立体交叉形式时可以从以下几个方面入手,并进行技术、经济综合比较,选出合理的立体交叉形式。
1) 将交叉区域行车安全放到首位,着重考虑出口匝道的安全性、行车视距、方向识别性等,尤其是纵面指标是否利于行车安全。
2) 互通式立体交叉场址处的工程地质稳定、安全和可靠性是基本要求。
3) 与地形、地貌的协调性,工程造价,占地情况等。
4) 如有条件允许同一条高速公路的互通式立交全都采用统一的出口形式,因为这样可以提供统一、清晰、直接的出口,避免在个别互通式立体交叉上突然出现另一种意外的情况。
5) 形式选择必须考虑是否收费问题及实行的收费制式。
6 互通式立体交叉设计中的具体问题
1) 互通式立体交叉的建设规模要有一定的前瞻性。因为互通式立体交叉一旦修建好以后,要再改造、扩建是很困难的,所以在方案的选择、指标的采用上,应避免为单纯缩小规模、节省投资,而弱化了立体交叉的功能和安全性。
2)互通式立体交叉的建设标准、各项指标要同主线的标准、指标、服务水平相协调。一般立交区范围主线的平、纵面技术指标要求比一般路段较高,主线车辆的运行速度往往会超过设计速度很多,因而确定变速车道的长度时,应利用实际运行速度进行计算,有条件时尽量采用较长的变速车道。
3) 从安全及舒适性方面考虑匝道宜采用相对较高的设计速度。匝道的平、纵面技术指标变化应与匝道运行速度相对应,驶出匝道线形指标应由高逐渐变低,入口匝道应由低逐渐变高。同时应避免线形指标变化急剧,造成运行速度突变,驾驶人员难以接受。
4) 良好的行车视距是保证行车安全的必要条件,因此,视距检查是立体交叉设计中不可缺少的一项内容,包括主线出口分流端、匝道本身、主线进口汇流端的视距检查。
5) 匝道车道数及横断面标准不宜太低,不仅要与匝道的预测交通量及通行能力相匹配,还应从匝道超车和应急停车、方便养护检修等方面综合考虑,尽量采用较大的断面尺寸和车道数。例如，结合目前国内许多地方的经验，现行规范中的单车道匝道（匝道宽8.5米）在应付逐年猛增的长大车辆匝道转弯（尤其是内环匝道）和解决匝道应急停车拥堵等问题上较为吃力，宜改为采用双车道匝道断面。
7 结束语
本文结合高速公路互通式立体交叉的设计经验,分析了高速公路互通式立体交叉规划与设计中的一些要点,对常用的立体交叉形式及其选用方面提出了一些见解,以期指导实践。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词:高速公路,互通立交；规划与设计
1引言
在进行互通式立体交叉设计时一定要打破常规单一设计模式,拓展思路,因地制宜,以人为本,时刻把握安全至上的原则,灵活设计,追求与自然环境和社会环境的和谐一致。立体交叉是伴随着社会经济增长和汽车工业发展而产生的一种道路交通设施。立体交叉分为分离式立体交叉和互通式立体交叉。分离式立体交叉仅设置跨线桥构造物一座,使相交道路空间分离,上、下道路之间无匝道连接;互通式立体交叉不仅设置跨线桥构造物使相交道路空间分离,而且上下道路之间匝道连接,以供车辆转弯行驶。高速公路与高速公路、一级公路,或与通往县级以上城市、重要的政治或经济中心的主要公路或与重要矿区、港口、机场、车站和游览胜地等的主要公路的交叉处一般均应设置互通式立体交叉。
2 互通式立体交叉的分类
互通式立体交叉从功能上可分为一般互通式立体交叉和枢纽型互通式立体交叉。一般互通式立体交叉主要指高速公路或一级公路与双车道公路相交叉的互通式立体交叉,这种交叉中允许在匝道（或连接公路）上设置收费站,除高速公路上的出入口以外允许有平面交叉。当高速公路与高速公路或一级公路相交时,应设置枢纽型互通式立体交叉,其上的转弯运行为自由流,匝道上不设置收费站,匝道端部不得出现穿越冲突。
3互通式立体交叉的形式
3. 1 喇叭形立体交叉
喇叭形立体交叉是T形交叉的代表形式,也是全封闭收费的高速公路中最常用的互通形式,其最大的优点是只设一处收费站,便于集中管理。它是用一个环形匝道和一个半定向匝道来实现车辆左转弯的全互通式立体交叉,分为A 型和B 型。经环形匝道左转驶入主线为A 型,驶出为B 型。喇叭形立体交叉结构简单,造型美观,行车方向容易辨别造价省。但内环匝道适应的交通量较小,通行能力相对较低,尤其是出口采用环形匝道时,因出口位于跨线桥之后,影响视距,出口不易辨别,降低行车安全性。喇叭形立体交叉布设时一般应将环形匝道设在交通量较小的方向上,当主线转弯交通量大时宜采用A 型,反之可采用B 型。在十字形交叉的全封閉收费高速公路上可采用双喇叭形立体交叉,或可采用与分离式立体交叉相组合的单喇叭形立体交叉(定向Y形立体交叉是左转车辆在定向匝道上由一个方向车道的左侧驶出,并由左侧进入另一个方向车道的立体交叉方式。能对转弯车辆提供直接、无阻的定向运行,行车速度高,通行能力大。适用于各方向交通量都很大的高速公路之间的枢纽型互通式立体交叉,特别是主线为双向分离式断面,且相距一定宽度时较为适宜。设计定向Y形立体交叉时,主线双车道之间在交叉范围所拉开的距离,必须满足左转匝道纵坡和桥下净空要求,主线线位布设时应充分考虑立体交叉布设的要求(见图1) 。
图1定向Y形立体交叉
3. 2 菱形立体交叉
菱形立体交叉是只设右转和左转共用的匝道,使主要道路与次要道路连接,在跨线构造物两侧的次要道路上设置平面交叉。菱形立体交叉形式简单且运行里程短捷,车辆可以较高的车速进、出主线,全部出口都因在跨线桥的前面而容易辨别出口,当主线下穿时匝道坡度便于驶出车辆减速和驶入车辆加速。适用于出入交通量较少,匝道上无收费站的一般互通式立体交叉。
3. 3 半苜蓿叶形立体交叉
半苜蓿叶形立体交叉是相对全苜蓿叶形立体交叉而言,在部分左转弯方向不设环形左转匝道,而在次要道路上以平面交叉的方式实现左转弯运行的立体交叉。半苜蓿叶形立体交叉便于分期修建,远期可扩建为全苜蓿叶形立体交叉。根据转弯交通量的大小或场地限制可采用A 型、B 型和AB 型。它们适用于出入交通量较少的一般互通式立体交叉(见图2) 。
图2 半苜蓿叶形立体交叉
3. 4 全苜蓿叶形立体交叉
全苜蓿叶形立体交叉通过四个对称的环形左转匝道来实现各方向左转弯车辆的运行,其交通连续而自然,无冲突点,可由半苜蓿叶形立体交叉分期修建而成。但因用地限制,环形左转弯匝道的平曲线半径不能太大,因而行车速度和通行能力受到影响;另外,因跨线桥上、下存在交织路段,限制了通行能力,多用于高速道路与一般道路或等级较高道路之间相互交叉的立体交叉。因其形式美观,如果在城市外围的环路上采用,加之适当地绿化,也是较为合适的。
4 互通式立体交叉位置的选择
互通式立体交叉位置的选择除根据现有或规划路网,交通量分布及其方向性,城镇、工矿企业、旅游景点等的分布与发展规划,地形、地质、拆迁等场地条件及主线平、纵面技术指标等条件考虑外,还应考虑:
1) 当主线与被交路交叉时,交叉处可能地形、地物限制不能或难以布设互通式立体交叉,因此需移位选择布置场地。
2) 当主线在较近距离内与几条道路交叉时,应根据被交道路的交通量大小及其主方向和布设的地形场地条件,尽量选择技术经济合理的位置。
3) 根据城镇布局、交通源、交通方向的特点,当受地形严格限制或根据需要,较难将一个全互通式立体交叉集中于一处时,可将其拆分为不同位置的两处半互通式立体交叉。
5 互通式立体交叉形式的选择
对T形交叉的一般互通式立体交叉而言喇叭形立体交叉是最常用的基本形式;当转弯交通量较大需设置枢纽型立体交叉时可考虑选择Y形定向立体交叉（或定向T型互通）。对十字形交叉而言,匝道不设收费站的一般互通式立体交叉,菱形立体交叉是最常用的基本形式;当菱形立体交叉受地形、地物限制时,可考虑选择A 型、B 型和AB 型半苜蓿叶形立体交叉;当匝道需要设置收费站时可以考虑选择双喇叭形立体交叉或与分离式立体交叉相组合的单喇叭形立体交叉。选择立体交叉形式时可以从以下几个方面入手,并进行技术、经济综合比较,选出合理的立体交叉形式。
1) 将交叉区域行车安全放到首位,着重考虑出口匝道的安全性、行车视距、方向识别性等,尤其是纵面指标是否利于行车安全。
2) 互通式立体交叉场址处的工程地质稳定、安全和可靠性是基本要求。
3) 与地形、地貌的协调性,工程造价,占地情况等。
4) 如有条件允许同一条高速公路的互通式立交全都采用统一的出口形式,因为这样可以提供统一、清晰、直接的出口,避免在个别互通式立体交叉上突然出现另一种意外的情况。
5) 形式选择必须考虑是否收费问题及实行的收费制式。
6 互通式立体交叉设计中的具体问题
1) 互通式立体交叉的建设规模要有一定的前瞻性。因为互通式立体交叉一旦修建好以后,要再改造、扩建是很困难的,所以在方案的选择、指标的采用上,应避免为单纯缩小规模、节省投资,而弱化了立体交叉的功能和安全性。
2)互通式立体交叉的建设标准、各项指标要同主线的标准、指标、服务水平相协调。一般立交区范围主线的平、纵面技术指标要求比一般路段较高,主线车辆的运行速度往往会超过设计速度很多,因而确定变速车道的长度时,应利用实际运行速度进行计算,有条件时尽量采用较长的变速车道。
3) 从安全及舒适性方面考虑匝道宜采用相对较高的设计速度。匝道的平、纵面技术指标变化应与匝道运行速度相对应,驶出匝道线形指标应由高逐渐变低,入口匝道应由低逐渐变高。同时应避免线形指标变化急剧,造成运行速度突变,驾驶人员难以接受。
4) 良好的行车视距是保证行车安全的必要条件,因此,视距检查是立体交叉设计中不可缺少的一项内容,包括主线出口分流端、匝道本身、主线进口汇流端的视距检查。
5) 匝道车道数及横断面标准不宜太低,不仅要与匝道的预测交通量及通行能力相匹配,还应从匝道超车和应急停车、方便养护检修等方面综合考虑,尽量采用较大的断面尺寸和车道数。例如，结合目前国内许多地方的经验，现行规范中的单车道匝道（匝道宽8.5米）在应付逐年猛增的长大车辆匝道转弯（尤其是内环匝道）和解决匝道应急停车拥堵等问题上较为吃力，宜改为采用双车道匝道断面。
7 结束语
本文结合高速公路互通式立体交叉的设计经验,分析了高速公路互通式立体交叉规划与设计中的一些要点,对常用的立体交叉形式及其选用方面提出了一些见解,以期指导实践。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。