互通式立体交叉关键设计问题研究

互通式立体交叉关键设计问题研究

马聚山巩红红

山东东泰工程咨询有限公司山东256410

摘要：为缓解交通拥堵问题，实现不同等级道路之间交通转换，很多道路建设中也修建了各式各样的互通式立体交叉。近年来在互通立交区域内发生的交通事故逐渐增多，道路使用者的生命财产安全受到极大威胁，这与互通立交自身的功能特点和存在的设计问题有着密不可分的联系。

关键词：互通式；立体交叉；设计要点

充分发挥高速公路高速、安全、快速通达的功能，并使其融于自然，创造一个高效、舒适、优美的公路环境，已经成为公路工程设计者急需解决的问题。而互通式立体交叉由于其在高速公路中承担着快速交通转换的功能，其选型与设计就显得尤为重要。

1互通设置原则

1.1互通原则

互通式立体交叉是高速公路与高速公路、高速公路与其他等级公路之间交叉时所采用的主要交叉方式，是高速公路的重要构造物，也是高速公路的重要组成部分，其设置要综合考虑既有道路路网的规划、节点功能、交叉公路功能及等级、沿线城镇经济开发建设规划及其交通集散的需要、地形地质条件等因素，也要考虑互通立交间距的均衡，重点在增强交通运输功能，保持路网的协调和高速道路畅通，更好的服务地方经济。

1.2互通立交选型基本原则

（1）选型必须与布局相结合，根据交通、道路功能与布局的要求，确立立交的理想位置，能更好的解决交通枢纽问题，确保行车的安全、畅通。

（2）选型要与主要功能相结合，要考虑互通立交的最主要的因素，切忌盲目提高等级，浪费土地和资金，也不能盲目降低等级，造成功能缺失达不到效果。

（3）选型要与地理相结合，分析互通立交所在的地理位置，地形、地质状况等，找出其制约的因素，因地制宜，确保立交的总体造型。

（4）选型要与规划相结合，整体规划可以考虑分期实施，既要考虑近期的交通需要，减少投资，又要考虑远期的发展与改造，全面考虑，充分论证。

2互通式立交交叉设计形式

2.1喇叭形

喇叭形互通式立体交叉是三岔交叉中一种比较具有代表性的形式，其是全封闭式交通中比较常用的一种形式，该形式的立体交叉在实际应用过程中的一个最大优点，就是只设一个收费站，统一管理，不仅提高了管理的工作效率，而且也降低了管理成本。喇叭形互通式立体交叉在实现车辆左转弯的全互通式立体交叉上通过一个环形匝道和半定向匝道完成，在具体应用中分为A型和B型两种不同的类型。喇叭形互通式立体交叉的结构相对来说比较简单，车辆在高速公路行驶过程中容易辨别方向，并且该结构外形十分美观，提高了高速公路的通行能力，确保了行车的安全性。

2.2菱形

菱形立体交叉只设右转和左转共用的匝道，次要道路与主要道路两者连接，平面交叉设置在跨线构造物两侧的次要位置上。菱形立体交叉缩短了行程，并且交叉形式相对来说比较简单，车辆在行驶过程中可以通过较高的速度在主线上进出，并且因为出口全部都设置在跨线桥前，因此辨别起来相对来说比较容易。

2.3苜蓿叶形

苜蓿叶形互通式立体交叉是四岔交叉中一种比较具有代表性的形式，属于全互通形式。苜蓿叶形互通式立体交叉形式美观，交通运行连续而自然，无冲突点，可分期修建，仅需一座跨线构造物。同时该互通形式占地面积大，左转绕行距离较长，环圈式匝道适应车速较低，且桥上、下存在交织。

3完善互通式立体交叉设计技术要点

3.1立交出入口设计要素

各个国家针对立交出入口设计要素的规定各不相同，《日本高速公路设计要领》根据主线的设计速度给出了加速车道长度的相关规定，《联邦德国道路设计》则对合流匝道线形指标进行了详细的研究，《美国公路与城市道路几何设计》中研究发现加速车道长度与主线和匝道的平均运行速度有关，并针对不同设计速度对应行驶速度下的加速车道长度做出了规定。我国的《公路路线设计规范》中规定立交加减速车道长度的确定仅和主线设计速度有关，与匝道设计速度无关。

在研究加速车道和合流特性时提出延误理论，并得到了合流车辆汇入概率与加速车道长度的关系，但未考虑匝道入口交通量的影响。基于期望事故率建立了变速车道长度计算模型。提出了主线减速段和匝道减速段的概念，明确了减速车道的界定，为研究减速车道长度提供了新的思路。以行车不发生侧向滑移和侧向倾覆为前提，建立了不同设计速度下不良路况（潮湿、积雪冰冻路面）与对应减速车道流出角之间的关系。

3.2立交间距研究

美国交通运输研究委员会（TRB）出版的《出入口管理手册》建议互通式立交的间距至少达到4.8km。《日本高速公路设计要领》则认为高速公路互通式立交最小间距为4.0km。《联邦德国道路设计》根据交叉口交通量大小和交通标志最小识别距离的要求，对立交间距作了相关规定，其建议值为1～1．5km。我国《公路工程技术标准》则根据大量的统计数据和立交模型对比分析，给出了不小于4．0km的立交间距建议值。针对立交间距的研究开始于20世纪60年代，采用计算机交通流分配和经济分析相结合的方法分析了互通式立交最优间距的问题。从交通标志识认距离、车辆变换车道所需的安全距离、减速车道长度3个方面，建立了互通式立交匝道连续分流点最小间距计算模型。

3.3根据三维可视化模型进行线形质量评价

在公路路线设计阶段运用透视图和三维动画来评价线形质量，这样可使道路具有平顺协调的视觉线形，保证车辆的安全行驶和视觉连续性。随着计算机技术的飞速发展，三维可视化模型从传统的静态透视图逐渐过渡到公路三维仿真漫游和仿真模拟上。这使得设计者能够实时地观察到道路线形状况与周围环境的协调程度，并以此分析出线形设计质量。但该方法仅仅对线形进行定性分析，不存在定量评价，且缺乏具体的评价指标。

3.4根据运行速度进行线形质量评价

传统的路线设计方法是基于设计速度而展开的，且按照三视图的投影进行平纵横断面设计，这种设计方法经常导致的设计问题是平、纵、横指标均满足规范要求，但是线形组合结果却可能不协调。在实际行车中，车辆的行驶速度一般高于设计速度，这使得车辆运行速度与线形组合不匹配，这些不匹配的设计路段将成为事故高发区域。国外为解决基于设计速度设计路线的不足，最早提出了运行速度的概念和路线设计方法。运行速度考虑了绝大多数驾驶员驾驶水平、心理状态以及道路环境因素等的影响，因此利用运行速度进行线形质量评价可满足设计指标与实际情况的需求。该研究主要包括两部分内容，一是如何获取运行速度，二是如何利用运行速度评价线形。在获得运行速度数据的基础上，考虑用运行速度指标来评价匝道线形。如用运行速度理论进行了匝道运行速度协调性和一致性的评价，对匝道线形质量的检验结果提出了相应的改善措施。

运行速度法的理论基础研究较为薄弱，从单一的协调性和一致性方面研究不能全面地反映出运行速度与指标间的内在关系，应当多方法多角度系统地建立基于运行速度理论的匝道线形指标研究。另一普遍采用的研究方法则是将事故率与匝道线形指标进行回归拟合分析，在国内大量的事故数据获取较有难度，且数据真实性有待考证，故模型可靠性存疑。

互通式立体交叉一种大型的构造物，其设计并没有一种固定的模式，因此在设计中应当将其作为一种理念。在设计上要对高速公路所处地段的具体环境进行分析，设计出合理的互通立交，从而使高速公路的能够更好的为人们服务。

参考文献

[1]肖顺意.EICAD互通式立体交叉设计常用参数的确定[J].黑龙江科技信息,2016,（12）:228-229.