互通式立交幾何線形設(shè)計的探討

陳青　鄭雪偉

摘 要：隨著交通系統(tǒng)的不斷發(fā)展和完善，互通式立體交通的作用越來越重要，已經(jīng)逐漸成為車輛交通轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵部分?；ネㄊ搅⒔粚儆诳臻g結(jié)構(gòu)，其幾何線形設(shè)計需要考慮縱面、平面等線形設(shè)計，為了充分發(fā)揮互通式立交的使用功能，文章將分別介紹互通式立交的主線和匝道的幾何線形設(shè)計，希望可以為我國的互通式立體交通的設(shè)計提供一定的借鑒。

關(guān)鍵詞：互通式立體交通；幾何線形設(shè)計；主線；匝道

引言

互通式立體交通設(shè)計是一項非常復(fù)雜的工作，需要對立體空間結(jié)構(gòu)進行綜合考慮，將橫面、縱面和平面有機的結(jié)合在一起。良好的互通式立體交通設(shè)計應(yīng)該讓幾何線形元素協(xié)調(diào)、自然，并與周圍環(huán)境相輔相成，只有這樣，才能夠充分發(fā)揮互通式立交的整體效果，進而提高互通式立交的使用功能。互通式立交可以分為兩個部分，即主線和匝道，本文將深入探討主線和匝道的幾何線形設(shè)計。

1 主線幾何線形設(shè)計

1.1 線形指標

設(shè)計過程中，主線的線形指標可以分為兩個方面，即縱面指標和平面指標，對于互通式立交來說，這兩個指標的意義非常重要[1]。合理的主線線形指標能夠有效的控制互通式立交的形態(tài)要素，比如變速車道線形與主線線形的銜接、變速車道的平面與縱面線形、互通式立交的預(yù)見性、視覺、視距等。特別是在主線和匝道的分流區(qū)域以及合流區(qū)域，應(yīng)該以駕駛員的視角為出發(fā)點進行設(shè)計，通過良好的幾何線形指標的控制，獲得相對較小的路面橫坡、變化緩慢的路面縱坡和較大的曲率半徑，進而具有對前方道路應(yīng)有的預(yù)見性、視覺和視距。

1.2 主線縱坡

本文以大量的互通式立交為研究對象，對主線縱坡進行分析，調(diào)查結(jié)果像是，在互通式立交中，如果主線較長、縱坡較大，則該路段發(fā)生交通事故的概率比較大[2]。分析可知，車輛行駛在主線較長、縱坡較大的路段，即將離開主線時，車速不容易得到控制，車速比較高的情況下，由主線向匝道行駛，非常容易讓車輛失去控制，從而導(dǎo)致交通事故。對應(yīng)的入口區(qū)域，在匝道上行駛的車輛，由于車速沒有提高到主線的最低車速，這就會對主線上速度較快的車輛造成影響，在一定程度上降低路段的通行效果。在設(shè)計過程中，常用的方法是適當增加變速車道的長度，然而，這種方法不能從根本上解決上述問題，若條件允許的話，在互通式立交的范圍內(nèi)，可以適當降低縱坡的變化趨勢，特別是主線出口區(qū)域，此外，設(shè)計縱坡時，應(yīng)該盡量保證互通式立交范圍內(nèi)、外的均勻性和平衡性[3]。

1.3 綜合設(shè)計

互通式立交設(shè)計過程中，不能人為的將主線和匝道分開設(shè)計，而是應(yīng)該將兩者作為統(tǒng)一體，在主線設(shè)計過程中，需要適當參考匝道的位置，以保證主線和匝道的良好結(jié)合，同時，參考互通式立交范圍內(nèi)的地質(zhì)條件、地貌特征等因素，以設(shè)計質(zhì)量為前提，盡可能的提高互通式立交的外觀質(zhì)量。不能將規(guī)范要求的主線指標作為規(guī)定性指標，若采用這種設(shè)計理念，先確定主線的幾何線形，再讓匝道配合主線線形，必然會降低互通式立交的設(shè)計質(zhì)量，容易造成互通式立交和周圍環(huán)境不相容的問題。

2 匝道幾何線形設(shè)計

互通式立交的形式多種多樣，常用的形式包括復(fù)合型、Y形、半直連式T形和喇叭形等，匝道的形式主要包括三種，即環(huán)形、半直連式和直連式。匝道幾何線形設(shè)計時，需要注重平面、縱面線形要素，并且這些要素一定要和車速相匹配，在車輛即將駛出匝道的區(qū)域，采用的線形指標應(yīng)該相對高一些，保證匝道和主線的分流部位及合流部位的視野，應(yīng)該具備完好的通視三角區(qū)，此外，還應(yīng)該讓匝道的幾何線形設(shè)計與主線幾何線形設(shè)計、地質(zhì)條件、地貌特征等因素相匹配[4]。

2.1 通行能力

互通式立交設(shè)計的一個重要參考因素就是通行能力，不同形式的互通式立交的車輛交通轉(zhuǎn)換能力存在一定的差異，同時，互通式立交的通行能力又受到匝道通行能力的影響。因此，匝道的通行能力主要決定于起點和終點位置的通行能力。根據(jù)我國互通式立交的交通量進行研究，可以發(fā)現(xiàn)，單向單車道匝道可以將1200pcu/h作為通行能力的設(shè)計標準，采用上述指標進行匝道設(shè)計時，基本可以滿足匝道通行能力的需求，此外，如果主線和匝道連接區(qū)域需要特殊處理的話，一定的充分考慮各方面的因素，讓分流區(qū)域的豎曲線長度、分流區(qū)域的最小曲率半徑、最小回旋線參數(shù)、漸變段的長度以及變速車道的長度等指標滿足要求。

2.2 設(shè)計速度

匝道的設(shè)計速度直接影響匝道的視距、視角、結(jié)構(gòu)尺寸、平面線形指標、縱面線形指標以及匝道規(guī)模等因素。所以，為了保證匝道的使用功能，就必須選擇適當?shù)脑训涝O(shè)計速度。上文提到，匝道分為環(huán)形匝道、半直連式匝道和直連式匝道三種，因此，匝道設(shè)計速度需要參照匝道的交通量、互通式立交的形式以及匝道的形式等指標，而不是將相同的匝道設(shè)計速度應(yīng)用于所有的匝道中[5]。比如，互通式立交形式相同時，直連式匝道和環(huán)形匝道若采用一致的匝道設(shè)計速度，必然導(dǎo)致匝道的設(shè)計規(guī)模增大，而環(huán)形匝道主要應(yīng)用于交通量比較小的公路中，增大匝道設(shè)計規(guī)模沒有實際意義。

2.3 縱面設(shè)計

第一，匝道的起點位置和終點位置的縱坡應(yīng)該與匝道的縱坡或者主線的縱坡連續(xù)，防止出現(xiàn)縱坡局部突變的問題。匝道縱坡設(shè)計時，在匝道設(shè)計線上，距離分流點或者合流點10米的位置，確定一點，然后分別以匝道或者主線的橫坡和縱坡為基準，得出該點的標高，再通過分流點或者合流點的匝道標高為基準，得出一個縱坡，該縱坡即為匝道的起點位置和終點位置的縱坡[6]。

第二，匝道縱面設(shè)計時，和主線的設(shè)計方法相同，需要適當參考平面線形與縱面線形的組合問題以及最短坡長限制的問題，這是匝道縱面設(shè)計質(zhì)量的重要保證。比如，豎曲線應(yīng)該在平曲線的范圍內(nèi)，在S形平面線拐點處不能設(shè)置變坡點，兩條相鄰的豎曲線之間的直坡長度不能低于規(guī)定值等。

第三，互通式立交基本上都是多層結(jié)構(gòu)，因此，匝道幾何線形設(shè)計也應(yīng)該考慮立面指標和平面指標的均勻性和一致性，防止出現(xiàn)指標矛盾的問題，同時，還需要控制豎直線半徑、鄰坡的坡差等指標，特別是相鄰匝道、收費站的前縱坡、收費站的后縱坡的數(shù)值，避免縱坡過大而發(fā)生交通事故。

3 結(jié)束語

本文主要從兩個方面對互通式立交的幾何線形設(shè)計進行了探討，即主線幾何線形設(shè)計和匝道幾何線形設(shè)計，并針對不同的區(qū)域的幾何線形設(shè)計提出了相應(yīng)的設(shè)計要點和設(shè)計方式，以便對互通式立交的幾何線形設(shè)計進行優(yōu)化。

參考文獻

[1]中華人民共和國交通部.公路路線設(shè)計規(guī)范（JTJ011-94）[S].北京：人民交通出版社，1994.

[2]劉子劍.互通式立交平面造型美學(xué)分析，公路勘察設(shè)計論文集[R].交通部第二公路勘察設(shè)計院，1994.

[3]陸鍵，張國強等.公路平面交叉口交通安全設(shè)計理淪與方法[M].北京：科學(xué)出版社，2009.

[4]霍明.山區(qū)高速公路勘察設(shè)計指南[M].北京：人民交通出版社，2003.

[5]張雨化，朱照宏.道路勘測設(shè)計[M].北京：人民交通出版社，1997.

[6]郭騰峰，王蒙.道路三維動態(tài)可視化幾何設(shè)計[M].北京：中國電力出版社，2002.