互通式立交幾何線形設計的探討

陳青　鄭雪偉

摘 要：隨著交通系統的不斷發展和完善，互通式立體交通的作用越來越重要，已經逐漸成為車輛交通轉換的關鍵部分。互通式立交屬于空間結構，其幾何線形設計需要考慮縱面、平面等線形設計，為了充分發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計，希望可以為我國的互通式立體交通的設計提供一定的借鑒。

關鍵詞：互通式立體交通；幾何線形設計；主線；匝道

引言

互通式立體交通設計是一項非常復雜的工作，需要對立體空間結構進行綜合考慮，將橫面、縱面和平面有機的結合在一起。良好的互通式立體交通設計應該讓幾何線形元素協調、自然，并與周圍環境相輔相成，只有這樣，才能夠充分發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計。

1 主線幾何線形設計

1.1 線形指標

設計過程中，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、互通式立交的預見性、視覺、視距等。特別是在主線和匝道的分流區域以及合流區域，應該以駕駛員的視角為出發點進行設計，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有的預見性、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，調查結果像是，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，從而導致交通事故。對應的入口區域，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，可以適當降低縱坡的變化趨勢，特別是主線出口區域，此外，設計縱坡時，應該盡量保證互通式立交范圍內、外的均勻性和平衡性[3]。

1.3 綜合設計

互通式立交設計過程中，不能人為的將主線和匝道分開設計，而是應該將兩者作為統一體，在主線設計過程中，需要適當參考匝道的位置，以保證主線和匝道的良好結合，同時，參考互通式立交范圍內的地質條件、地貌特征等因素，以設計質量為前提，盡可能的提高互通式立交的外觀質量。不能將規范要求的主線指標作為規定性指標，若采用這種設計理念，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計質量，容易造成互通式立交和周圍環境不相容的問題。

2 匝道幾何線形設計

互通式立交的形式多種多樣，常用的形式包括復合型、Y形、半直連式T形和喇叭形等，匝道的形式主要包括三種，即環形、半直連式和直連式。匝道幾何線形設計時，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域，采用的線形指標應該相對高一些，保證匝道和主線的分流部位及合流部位的視野，應該具備完好的通視三角區，此外，還應該讓匝道的幾何線形設計與主線幾何線形設計、地質條件、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。根據我國互通式立交的交通量進行研究，可以發現，單向單車道匝道可以將1200pcu/h作為通行能力的設計標準，采用上述指標進行匝道設計時，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，讓分流區域的豎曲線長度、分流區域的最小曲率半徑、最小回旋線參數、漸變段的長度以及變速車道的長度等指標滿足要求。

2.2 設計速度

匝道的設計速度直接影響匝道的視距、視角、結構尺寸、平面線形指標、縱面線形指標以及匝道規模等因素。所以，為了保證匝道的使用功能，就必須選擇適當的匝道設計速度。上文提到，匝道分為環形匝道、半直連式匝道和直連式匝道三種，因此，匝道設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計速度應用于所有的匝道中[5]。比如，互通式立交形式相同時，直連式匝道和環形匝道若采用一致的匝道設計速度，必然導致匝道的設計規模增大，而環形匝道主要應用于交通量比較小的公路中，增大匝道設計規模沒有實際意義。

2.3 縱面設計

第一，匝道的起點位置和終點位置的縱坡應該與匝道的縱坡或者主線的縱坡連續，防止出現縱坡局部突變的問題。匝道縱坡設計時，在匝道設計線上，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，匝道縱面設計時，和主線的設計方法相同，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，這是匝道縱面設計質量的重要保證。比如，豎曲線應該在平曲線的范圍內，在S形平面線拐點處不能設置變坡點，兩條相鄰的豎曲線之間的直坡長度不能低于規定值等。

第三，互通式立交基本上都是多層結構，因此，匝道幾何線形設計也應該考慮立面指標和平面指標的均勻性和一致性，防止出現指標矛盾的問題，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值，避免縱坡過大而發生交通事故。

3 結束語

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

參考文獻

[1]中華人民共和國交通部.公路路線設計規范（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分析，公路勘察設計論文集[R].交通部第二公路勘察設計院，1994.

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

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

[5]張雨化，朱照宏.道路勘測設計[M].北京：人民交通出版社，1997.

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