高速公路互通式立體交叉設計中連續出口和入口間距設計分析

成豪杰，余孝麗

（中交第二公路勘察設計研究院有限公司，湖北 武漢 430056）

在國內交通運行需求日漸增加的背景下，路網建設體系逐漸完善，成為交通流量切換、車流量控制與優化的關鍵項目。高速公路互通設計期間，立交匝道出入位置長度有所減少，在單位距離內，立交數量有所增加，將會提升公路建設成本、增加土地資源消耗。如若間距較小，將會危及交通運行效能，危及行車安全。

1 高速公路出入口設計情況

現階段，分別從各類行駛出入口位置完成間距設置。如若高速公路出入口設計合理，將會順應車流量交通需求，提升交通運輸安全性，形成高效的服務機制。立交建筑體系中，相鄰匝道具有較小間距時，可相應減小匝道間距，此時交通投資、土地占用等方面將會相應減少。如若間距較小，將會引起車輛頻繁發生分流、合流等現象，加大了交通流間相互阻礙效果，降低區域車輛行駛速度，由此削弱了路段整體服務性能、通行能力。如若相鄰匝道間距不符合設計規范，將會引起車輛在實際行駛期間，難以確定較為適宜的出口時間，降低了車輛出口效率，極易引發車輛追尾事故。因此，科學設計互通式立交匝道間距，具有重要意義。

2 主線同側出入位置間距最小值

高速公路主流區段內，同側匝道內部的分流與合流應設計安全距離，便于車輛能夠在主線區域完成并流，繼而采用合流形式。出入口匝道間距指前區出口位置的匝道位置與后區入口位置的匝道位置之間的間距。

在高速公路合流位置前側完成分流區設計，由此形成車輛交流擁堵問題，減少車輛分流/合流期間形成的交通事故。此種出入口設計，具有可行性[1]。計算高速公路主干道位置，相同方向出入口間距最小值Sm=Lm。主線設計速度假設為外側車道行車速度。主線相同方向出口位置的間距如表1所示。

表1 主線相同方向出口位置的間距

當入口與出口的匝道發生緊密連接、在分流區完成相應合流操作、兩個匝道含有輔助車道設計時，此區間為交匯區。

3 設輔助車道時主線同側出入位置間距最小值

3.1 計算交匯區長度

結合輔助車情況，計算主線路相同方向匝道出入位置間距最小值發現，影響交匯區車流量情況的因素為交匯區長度。為此，在其他情況不變的情況，調整交匯區長度，可能引起匝道位置車輛混亂。本文采用交匯區長度計算法，即HCM2000標準計算程序，此計算程序適用的交匯區長度范圍為150～750 m。當L＜150 m時，設定為無信號交叉情況。當L＞750 m時，設定交匯區范圍內基礎路段與交織絮流具有協同性。

3.2 設計交織區

科學劃分交匯區結構類型，便于在車流量交通交叉期間完成車道數量的歸類。歸類情況具體如下：當變換車輛次數為0時，交匯區便道數量分別為0、1、不小于2，對應車道類型分別為b、b、c；當變換車輛次數為1時，車道類型分別為b、a；當變換車輛次數不小于2時，車道類型為c。

a型交匯區指兩個車輛在車道變換時，應完成至少1次車輛換道。b型交匯區指兩股車流在發生交匯流向時，有一輛車應改變車道，另一輛車在不改變車道情況下，完成車輛交匯。c型交織區指單一方向交織車流換道期間，應改變多于兩次，另一方向交匯車在不改變車道情況下，完成車輛交匯。

3.3 確定交匯區長度

3.3.1 a型主線交匯區長度運算結果

在交通服務標準下，開展車輛交叉交匯長度最小值計算。當交匯區處于四級、五級服務層次時，應考量臨界密度問題。當主線道路相同方向匝道以單人單出為表現形式、車輛轉彎時，應在最外側車道完成穿越，至少調整一次車道。初次車道發生變化時，劃分類別、確定性質，a型交匯區交織比為0.5，交匯區長度運算結果具體為：a型主線速度為125 km/h，匝道速度設計為80 km/h、70 km/h、60 km/h、50 km/h時，交匯區長度分別為691 m、571 m、345 m、292 m；a型主線速度為105 km/h，交匯區長度分別為751 m、750 m、745 m、591 m；a型主線速度為85 km/h，匝道速度設計為60 km/h、50 km/h時，交匯區長度分別為751 m、751 m。

由此發現：主干路線相同方向的匝道在出入位置以單入單出形式為設計方向時，同時完成車輛輔車道設計工作，有效控制車間距，在此情況下，交通道路具有應對突發事故的能力。將主干路線相同方向匝道出入位置設計為單入雙出形式時，完成車輛合流轉彎操作需改變車道[2]。

3.3.2 b型主線交匯區長度運算結果

處于分流區間的車輛應采取離開主線的駕駛形式，此種設計方式為b型交匯結構，交匯比參數不大于0.5。針對b型交匯區長度開展計算，結果具體如下：b型主線速度為125 km/h，匝道速度設計為80 km/h、70 km/h、60 km/h、50 km/h時，交匯區長度分別為750 m、495 m、355 m、251 m；b型主線速度為105 km/h，交匯區長度分別為753 m、753 m、701 m、478 m；b型主線速度為85 km/h，匝道速度設計為60 km/h、50 km/h時，交匯區長度分別為753 m、753 m。

b型交匯區的第二種出入口設置形式為雙入單出，合流車容量最小值為0，車輛在分流位置進行轉彎操作時，應完成車道變換一次。此種交匯形態對主線交通運行不產生干擾作用，交匯比取值為0.5，對交匯區長度展開計算，結果具體為：b型主線速度為125 km/h，匝道速度設計為80 km/h、70 km/h、60 km/h、50 km/h時，交匯區長度分別為255 m、202 m、157 m、157 m；b型主線速度為105 km/h時，交匯區長度分別為510 m、402 m、305 m、225 m；b型主線速度為85 km/h，匝道速度設計為60 km/h、50 km/h時，交匯區長度分別為755 m、540 m。

b型交匯區的第三種匝道出入設計形式為雙出雙入，在車輛實施合流轉彎操作時，無需實施車道變換操作，定性類別為b型交匯區，交匯比取值為0.5，對其開展交匯長度參數計算程序，計算結果如下：b型主線速度為125 km/h，匝道速度設計為80 km/h、70 km/h、60 km/h、50 km/h時，交匯區長度分別為755 m、755 m、400 m、175 m；b型主線速度為105 km/h時，交匯區長度分別為755 m、755 m、755 m、300 m；b型主線速度為85 km/h，匝道速度設計為60 km/h、50 km/h時，交匯區長度分別為755 m、742 m。

4 未設輔助車道時主線同側出入位置間距最小值

4.1 確定交通量

車輛下游區間的通行情況為保障車輛在主干道通行的關鍵性依據。上游車輛在匝道通行的交通容納容量、高速路段整體行車容納容量，未超過下游高速路段整體行車容量。與此同時，以高速公路下游區間的交通通行能力為設計方向，加強入口匝道、上游區段主干線路交通能力折減，保障合流有序，維護服務效能，提升交通干道服務性能。在計算下游路段交通性能時，分析影響因素，具體包括高速公路匝道、主線等因素的設計情況。同時，在公路設計有效期范圍內，保障其質量性能，符合下游交通量的實際需求，依據四級交通服務性能，完成交通量計算[3]。

4.2 出入通行設計

高速公路實際通行車輛時，存在匝道數目差異性，由此針對公路出入位置開展設計工作應具有靈活性。如若車道關系為相鄰狀態，應考慮為雙車道匝道形式，此時應在高速公路出入位置設立輔助通行車道，提升車流分流效果，如若輔助車道未予設計，匝道相鄰間距應以單入單出為設計主要形式。

5 結論

綜上所述，對高速公路未設、已設輔助車道兩種形式進行設計研究，以期獲取較為科學的立體設計成果，保障出入口設計的科學性，有效提升高速公路互通式交通服務能力，為高速公路有序運行助力。同時針對出入設計形式，應考量交通量、公路容納能力等情況，保障高速公路車輛運行順暢。