高速公路菱形互通式立交交叉區設計研究

白楊

摘要：本文使用概率統計學方法分析高速公路菱形互通式立交的通行能力，使用交通管理、交通流量學以及汽車安全行駛理論研究菱形互通式立交工程的安全設計。為了更好地將菱形互通式立交應用于實際工程中，本文詳細研究了高速公路菱形立交式匝道的技術指標要求，確定高速公路菱形互通式立交匝道屏幕交叉處的合理化設計，最后研究了不同情況之下，計算駛入高速公路左轉匝道以及駛出高速左轉匝道的通行能力，確定高速公路菱形互通式立交左轉匝道的整體通行能力，為高速公路互通式立交布局設計提供數據參考，以提升我國高速公路的整體通行能力。

Abstract： This paper uses probability statistical method to analyze the traffic capacity of expressway interchanges， and uses traffic management， traffic flow and automobile safety driving theory to study the safety design of diamond interchange. In order to better apply the diamond interchange to the actual engineering， this paper studies in detail the technical requirements of the expressway diamond interchange， and determines the rational design of the intersection of the expressway diamond interchange. Finally， under the different conditions， the traffic capacity of the left-turn ramp and the high-speed left-turn ramp are calculated， and the overall traffic capacity of the left-turn ramp of the expressway interchange is determined， which provides data reference for highway interchange layout design to improve the overall capacity of expressways in China

關鍵詞：高速公路；菱形互通式立交；交叉

Key words： expressway；diamond interchange；cross

中圖分類號：U412.35+2 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）29-0148-03

1 菱形互通式立交介紹

1.1 常見立交的分析

縱觀道路發展歷史，公路交通將向標準化、快速化、智能化、密集化發展，各個時期建設的不同級別的公路交織成復雜的公路交通網絡。因此為了提升高速通行能力，需要在特殊的位置設置互通式立交。隨著現代公路交通技術的快速發展，相繼產生了許多種類的互通式立交。設計師在設個公路時會根據實際地形和通行需求，選擇合適的互通式立交。

1.2 菱形互通式立交的優缺點分析

菱形互通式立交具有很多的優勢，可以讓其在諸多的工程項目中使用；同時也存在一些缺點，使得交通管理需要投入更多的人力物力，這也使得一些功能性高速公路不會使用菱形互通式立交。

首先，菱形互通式立交占地面積小，布局緊湊，造價較低；其次，菱形互通式立交的主要缺點是被交叉公路的平面交叉較多，對于被交叉公路自身的交通影響較大，不利于交通管理；因此，菱形互通式立交通常使用在不收費的城市高速干道與次干道相互交叉地方，通常來說這些地方的用地緊張，使用菱形互通式立交可以解決用地問題。

2 菱形互通式立交設計指標研究

2.1 菱形互通式立交匝道左轉速度指標

互通式立交同其他形式的立交相同，在設計之時需要嚴格考量一下這些指標是是否滿足要求。為了提升整個菱形互通式立交的通行能力，往往不會在左轉的匝道上使用信號燈，如果需要調配交通，只需要在匝道上使用簡單的指示標志和標線即可。為了滿足安全設計規范，菱形互通式立交的設計速度要盡量低于道路可承受速度，實際的情況調整菱形互通式立交的左轉匝道的速度為30km/h～40km/h。

2.2 菱形互通式立交匝道平面技術指標

對于高速公路菱形互通式立交匝道平面技術指標，根據我國《規定》要求需要在某一速度下滿足圓曲線半徑、匝道回旋線的標稱最小值[3]。其中不同速度的匝道基本路段圓曲線半徑的最小值如表1所示。

而根據研究表明，最小圓曲線半徑R可由最大橫向力以及超高值共同確定：

其中，R為最小圓曲線半徑（m）；

V為轉彎速度（km/h）；

μ為最大橫向力系數；

ih為超高。

2.3 菱形互通式立交匝道視距技術指標

為了確保行車安全，車輛需要駛出菱形互通式立交匝道時，視距需要滿足圖1所示的要求，即駕駛人員的識別視距要大于停車視距。

其中匝道范圍內行駛的車輛的停車視距由表2規定。

通常來說，當主干道上的車輛要駛出高速公路時，首先要判斷出口，通常需要花費識別視距，而識別視距受到出口指示、駕車人經驗等條件的限制，因此需要為駛出駕車人留出充足的時間，即識別視距至少要大于停車視距，通常取停車視距的1.25倍。識別視距的具體取值由表3決定。為了行車安全，通常選擇表中數據的上限值。

根據匝道行車特性，左轉匝道速度通常可以設計為30km/h-40km/h，據此可以分別求出對應的匝道停車視距和識別視距。

3 高速公路菱形互通式立交平面交叉區設計

3.1 平面交叉區的類型

實際工程中常見的平面交叉種類有匝道平面交叉、被交路平面交叉。通常匝道平面交叉主要是指由于地形以及轉彎處交通量的限制，使得匝道平面產生相互交叉的區域，其種類主要有如圖2所示的三種類型。

在設計被交叉道路平面交叉位置時，需要根據項目的公路等級、車流量以及地形等因素進行綜合考慮。當被交叉道路需要優先通行時，可以選擇加鋪轉角式T行平面交叉，如圖3（a）這種交叉方式的工程簡單易操作、占地面積相對較少，但是通行效率低，車速較慢。當被交叉道路需要增加轉彎方向的車道時，可以采用擴寬路口式T性平面交叉，如圖3（b）所示這種形式的平面交叉有利于提升道路通行效率，降低事故發生率，但相對于加鋪轉角式T行平面交叉方式的造價增加，同時占地面積也相應增加。如果各個方向的車流量都較大，并且不需要設置立交交叉時，可以選擇渠化T形平面交叉，如圖3（c）所示，這種方式可以提升車速的同時，降低各個方向車輛的影響。

3.2 平面交叉區的交通流特征分析

分析高速公路菱形互通式立交的平面交叉區域的交通流特征時同樣可以按照匝道平面交叉和被交叉路平面交叉進行分別分析。對于匝道平面交叉區域，由于不存在直行車輛與轉向車輛的沖突，僅有兩股單向左轉的車流交叉這一個交叉點，因此為了保障通行順暢，在交通管制時應該采用駛出車輛優先通過沖突區域，具體如圖4（a）所示。如圖4（b）所示，對于被交叉路平面交叉多為直行與轉彎交叉沖突，這種方式的交叉沖突對整個互通式立交的通行能力影響較大，嚴重者會影響路面行車安全。

3.3 平面交叉區的交通管理模式

高速公路菱形互通式立交的平面交叉區域的交通管理模式主要是主干道上的車輛優先通行、沒有環形平面交叉優先全無控制、沒有信號交叉和優先交叉。為了提升互通式立交匝道以及連接線平面交叉范圍內路段的通行能力，應該在車輛即將進入該區域時，使用限速標志以及視覺減速帶提醒駕駛人員進行降速，確保行車安全的同時，進一步提升汽車在交叉點的通行能力。

3.4 平面交叉區合理的視距設計

確保駕駛人員在平面交叉區域擁有充足降速、變道等操作的時間，在高速公路菱形互通式立交處進行合理交通信號和標志的設置。

如圖5所示，為了駕駛人員在該區域有充足的操作時間，在每條岔路上都應該提供與行駛速度相匹配的引道視距，具體數據可從表4中獲得，該距離略大于停車視距即可。確保該區域內由引道視距構成的三角區域內，沒有任何影響駕駛人視野的障礙物。

4 結論

本文主要研究了高速公路菱形互通式立交的通行能力，為此首先分析了菱形互通式立交的特點以及匝道視距技術指標。然后分析了高速公路菱形互通式立交平面交叉設計具體分析了高速公路菱形互通式立交平面交叉區的類型，平面交叉區的交通流特征，平面交叉區的交通管理模式以及平面交叉區合理的視距設計，然后對高速公路菱形互通式立交通行能力研究先分析得到菱形互通式立交交通流量特性。希望本文的研究成果可以作為設計菱形互通式立交的理論依據，指導高速公路菱形互通式立交的建設，提高高速公路的整體通行效率，降低事故發生率。

參考文獻：

[1]沈強儒，楊少偉，趙一飛，等.菱形立交分流區主線線形指標分析[J].哈爾濱工業大學學報，2015，47（9）：90-94.

[2]趙文聘.浦東國際機場北通道-A20互通式立交關鍵技術研究[J].鐵道標準設計，2014（5）：69-73.

[3]郭騰峰，王蒙.互通式立交動態可視化設計研究[J].公路，1999（9）：48-52.