互通立交

互通式立体交叉设计探讨 1 前言 互通式立体交叉是高速公路之间和高速公路与其它公路交叉时所采用的主要交叉方式之一，是高速公路的重要组成部分，也是高速公路的重要构造物之一，它是公路网中最完美的沟通设施。互通式立交设计除了具有路线设计的一些特点外，还受小区域车辆行驶轨迹多向性、行驶速度多变性、线形元素多元化的影响，在技术上具有一定的复杂性。如何正确把握互通式立交设计要素，合理选定互通式立交位置，正确选择立交型式，准确应用各项技术指标，对保证互通式立交具有完善的交通功能、较高的服务水平、行车安全舒适、降低工程造价，减少占用土地和拆迁建筑物，提升公路景观效果等至关重要。 2 互通式立体交叉位置的选择 互通式立体交叉位置的选定应以现有公路网或规划的公路网为依据，结合考虑交通，社会经济发展、自然等条件慎重选择。 一条高速公路与既有公路或规划的公路相交时，不可能也没有必要在每个交叉点都设立互通式立交，应根据相交公路等级、路网中的地位、发展远景、服务功能、互通立交间的合理间隔、交通流量以及场地条件等权衡确定。 一般情况下,凡符合下列条件之一者应设置互通式立体交叉： （1） 高速公路之间及其同一级公路相交处。 （2） 高速公路、一级公路同通往县级以上城市、重要的政治或经济中心的主要公路相交处。 （3） 高速公路、一级公路同通往重要工矿区、港口、机场、车站和游览胜地等主要公路相交处。 （4） 两条具有干线功能的一级公路相交时。 （5） 由于地形或场地条件等原因设置互通式立交的综合效益大于设置平面交叉时。 确定相交公路应设互通式立体交叉后，要进一步根据项目功能、被交公路现状、地形、项目所在地城镇规划、收费制式等，综合确定互通立交具体位置。 3 互通式立体交叉型式 设置互通式立体交叉的目的是为了减少交叉路口的车流相互干扰，提高通行能力，保证交通安全与快速通行。但互通式立交车流行驶多向性，要消除直行车流与左转弯车流的冲突，关键是选择好左转弯匝道，把交通流部署在空间分层行驶，消除冲突。在某种意义上说，互通式立交的型式，主要取决于转换交通量的大小及左转弯匝道的选择，左转弯匝道型式不同，互通式立交的型式也跟着变化，其交通功能、服务水平、景观、占地、投资、经济效益也相应起变化。因此选择互通式立交型式时，首先要充分考虑匝道的功能，满足转换交通量主流方向的要求，不应片面追求匝道的高指标，匝道平面技术指标越高，匝道里程越长，占地面积将成倍增加，所以只要匝道满足功能需要，互通立交的型式就具有较高的服务水平。 常用的互通式立体交叉型式有喇叭形、苜蓿叶形、部分苜蓿叶形、直连式和半直连式等基本型式。 由于目前多数互通式立交是为高速公路与较低的等级公路相交而设置的，被交公路交通量不很大，且大部分高速公路都是利用银行贷款建设，以收取过路费

还本付息，为了少设收费站和便于管理，互通立交的型式受到了限制。当高速公路与较低等级公路相交时，通常都以喇叭形和半苜蓿叶形为主要类型，高速公路与高速公路相交一般都采用设计速度较高的能使转弯车流保持良好自由流的直连式或半直连式互通式立体交叉。 应引起注意的是，一般情况下，高速公路与高速公路交叉应采用枢纽型互通。如应规划实施导致需要分期修建时，可选择修建部分匝道。不能采用单喇叭形式来作为两条高速公路间的交通转换。 3.1 喇叭形与半苜蓿叶形互通式立交 3.1.1 双喇叭形互通式立交 喇叭形互通式立交有单喇叭形互通式立交和双喇叭形互通式立交两种。高速公路同一级公路或转换交通量大的二级公路相交，且设置收费站时，宜采用双喇叭形互通式立交。 图1 双喇叭形立交 3.1.2 单喇叭形互通式立交 单喇叭形互通式立交又按主要公路的左转弯出口在跨线桥之前和之后而分为A型和B型两种，如图2（a）及（b）所示。 图2 单喇叭形立交 A型以外环作为流出匝道，线形指标较高，利于行车。以内环匝道作为流入匝道，行驶速度由低变高，车辆进入高速公路较为安全，但内环匝道半径较小，速度较低，影响车辆进入主线车道，需增长加速车道。B型以内环匝道为流出匝道，因内环半径小，对从主线车道高速驶出的车辆存有隐患。但外环线形好，视线开阔，有利流入车辆加速进入高速公路。因此选择A型或B型应根据交通流量和流向及地形地物等具体情况选定。通常交通流量大的应使用外环匝道，路程短捷流畅，交通流量小的应用内环匝道。若流出流入交通量相当，宜采用A型。在特殊条件下，也可灵活布设为变异喇叭形。 3.1.3 半苜蓿叶形互通式立交 高速公路与转换交通量较小的二级公路或更低等级公路相交时，宜采用在被交公路上设置平面交叉的旁置式单喇叭形互通式立交或半苜蓿叶形互通式立交。

半苜蓿叶形互通式立交按匝道布置方向可分为三类，即主要公路出口在跨线桥之前的A型，如图3（a）所示。是以外环匝道为流出匝道，视线开阔，行驶条件良好，车速较快，但不利于被交公路上平交口的车辆运行。 出口在跨线桥之后的B型，如图3（b）所示。以内环匝道为流出匝道，主线流出车辆视线受影响，对行车不利，但内环匝道车速较慢，对被交公路上平交口的车辆运行有利。 以主要公路为对称轴布置两相邻匝道的A—B型，如图3（c）所示。其车辆在次要公路上转弯时，右转和左转车辆在两个平交口易产生交织，车辆运行较混乱。 综上分析，A型对行车安全较为有利，不过也应根据场地条件及其它因素比较确定。 图3 半苜蓿叶形立交 3.2 直连式和半直连式互通式立交 3.2.1 直连式互通式立交（三肢） 直连式互通式立交就是左转弯匝道均从左方分流后左转而从左汇流的直连式匝道组成的互通式立交，使左转弯车辆在直接定向型匝道上由一个方向的车道左侧驶出，以较好的线形和较短捷的路线直接进入另一方向的连接车道而完成左转运行，如图4所示。由于车辆直接左转弯，方向明确，结构紧凑，路线短捷，利于行车，通行能力大，但跨线桥较多，把两层跨线桥分设在三处，造价较高，适用于两条高速公路相交、交通量大的枢纽互通式立交。 图4 直连式立交

适用出入交通量相对较少或左转弯速度较低的枢纽互通式立体交叉。 3.2.2 半直连式互通式立交（三肢） 半直连式互通式立交是设置半直接定向型匝道来实现车辆左转弯的，即车辆先从右方分流略作右转弯后左转并从右方汇流的半直连式匝道组成的互通式立交，如图5所示。行车条件较好，通行能力较大，但跨线桥较多，造价较高，适用于两条高速公路相交，交通量相对较小的枢纽互通式立交，京福高速公路青口互通就是采用这种型式。 图5 半直连式立交（三肢） 3.2.3 半直连式互通式立交（四肢） 左转弯全部采用半直连式或同时有直连式匝道(即无环形匝道)，适合于各左转弯交通量均大的枢纽互通式立体交叉。 图6半直连式立交（四肢） 3.2.4涡轮形立交 是直连式（半直连式）立交中左转弯匝道平面指标较低的一种，适用于转弯速度较低的枢纽互通式立体交叉。 图7涡轮形立交 3.3 其他形式的式互通式立交 3.3.1独象限式立交 只在一个象限中布置双向匝道的立交，适用于转弯交通量不大的一般互通式立体交叉。非控制出入的公路相交时，若采用平面交叉会因标高相差悬殊而导致引道的纵面衔接或立面处理困难而需付出相当投资时，可考虑设置独象限立交。此外，还可作为分期建设的首期工程。 图8独象限式立交 3.3.2菱形立交 形式简单且运行路程短捷，适合于出入交通量较小，匝道上无收费站的一般互通式立体交叉。 图9菱形立交 3.3.3苜蓿叶形立交 适用于左转交通量较小的一般互通式立体交叉。在苜蓿叶形立交中的直行车道旁增辟集散道，可避免转弯车流的交织对直行车流的干扰，但交织依然存在，因而枢纽互通式立交应尽量避免采用这种类型。 图10苜蓿叶形立交 3.3.4环形立交 分两层式和三层式两种，它们的特点是用地较省，但承担的转弯交通量有限。因此只适用于转弯交通量较小的交叉。规模较大的平面环形交叉扩容改建时，可采用两层式环形立交。 图11环形立交 3.3.5混合式立交 左转弯匝道既有环形匝道，又有半直连式匝道。其中，环形匝道不超过两条，而且应布置在对角象限中。它适用于一个或两个左转弯交通量较小的枢纽互通式立体交叉。 图12混合式立交 3.3.6复合式立交

当两处互通式立体交叉相距很近而不能保证应有的立交间距时，可将它们复合成一个立交，亦即在被复合的立交的直行车道旁设置分隔的集散道，将出入口串联起来，使主线一个行驶方向上只保留一对出入口或减少某些出入口，如图所示。对于出入交通量较大的复合立交（如其中一个为枢纽立交时），应采用匝道间的立体分离等措施来避免所有交织或高速公路间的主流匝道上的交织。 图13组合式立交 4 几何设计 4.1 主线 互通式立交范围内的主线是立交的组成部分，也是高速公路本身，它受到匝道、跨线构造物的影响，车辆进出产生合流、分流、交织等状况，比一般路段复杂。从行车方向易辨别性及快速、安全、舒适的原则考虑，互通式立交范围内主线的线形有更高的要求，平、纵面指标应高于高速公路正常路段的标准，尤其是在主线分、合流部位应有良好的视距，较大的平曲线半径（要尽量把互通式立交布置在直线段内），较平缓的纵坡，采用较大的竖曲线半径，尽量避免较大的横坡，尤其是应避免在长陡坡底部设置互通式立交。2006年新发布的《公路路线设计规范》对互通式立交范围内主线线形指标的规定明显高于正常路段的指标，这将对互通式立交内车流快速、安全、舒适运行起着重要的保障作用。 4.2 匝道设计速度 匝道的作用是使车辆快速、便捷地由一个方向转向另一个方向，匝道的功能主要体现在匝道的通行能力上，合理确定匝道设计速度是保证匝道功能的关键因素。匝道的设计速度应根据互通立交的型式和主线的设计车速、交通量、车辆组成、地形及匝道车速变化条件而定，新“路规”已对匝道设计速度作了规定。匝道的设计速度是确定匝道几何形态的基本控制因素，协调各几何要素的指标，方能保证一定速度下的行车安全。 在匝道上行驶的车辆与在主线上行车不同，汽车在匝道上行驶过程中存在着变速，匝道设计速度实际上是匝道线形受限制路段所能保证的最大安全值，其余路段上应以与匝道中必然存在的变速行驶相适应的速度作为设计控制值。接近自

由流出、入口附近的匝道部分应有较高的设计速度，接近收费站或平面交叉的匝道端部，设计速度可酌情降低。因此匝道几何设计不能像主线上某一段落之间以一个固定的设计速度来确定匝道各部位的几何要素，在设计时要根据匝道的不同部位的实际行驶速度来决定其几何要素。 4.3 匝道平面线形 上面谈到匝道设计要根据不同部位的行驶速度来决定其几何要素，因此匝道平面线形设计中，在主线出入口至匝道平面线形紧迫路段之间，平面线形应与交通量和变化着的行驶速度相适应，在出入口过渡段内速度较高，应采用较高的线形指标。在紧迫路段其线形指标也应保证其最大的安全速度，不能以满足规范规定的一般指标范围为满足，更要慎重使用极限指标。在收费站附近，行车速度较慢，可采用较低指标。车辆驶出速度比流入速度高，驶出匝道线形应比驶入的好，所以喇叭形互通式立交常用A型把外环匝道作为出口匝道，内环匝道作为入口匝道，只要驶入高速公路的车辆不高于出口流量，这样做就是合理的。 内环匝道是互通式立交匝道中技术指标最低的匝道，如最小平曲线半径，最大纵坡，最大超高等都出现在内环匝道上。因此对B型内环匝道主曲线采用两个半径不同的圆弧组成复曲线，两端配置足够参数的缓和曲线，则可改善出口匝道的行车条件。 从平面上讲，无论是左转匝道还是右转匝道，均和路线一样，有三种要素构成即：直线、圆曲线和缓和曲线，而直线一般情况下尽量避免使用，所以匝道主要是圆曲线及缓和曲线构成，尤其是缓和曲线在匝道上占很大的比重，这也是匝道与道路最重要的区别。 由圆曲线和缓和曲线的不同组合可形成标准（ARA）、S型（RAAR）、C型（RAAR）、卵型（凸型）、复合型等，具体到每条匝道选哪一种型式主要是根据地形及立交型式的需要，有一个原则是能简单就不要复杂，复杂的线形不仅对行车不利，而且做超高也不容易。另外平面线形的组合要适应车速的变化，由此驶出匝道的标准要高于驶入匝道的标准长直线后不宜接小半径的圆曲线也都是最基本的要求，但由于具体设计的情况要比理想的状态复杂得多，所以实际工作中总有一些问题存在，尤其是有一些问题是和现行规范不相符甚至还有一些出入。以下几点就是在工作中遇到的一些有关平面的问题及实际的处理方法： （1） 匝道A值的选取 规范中规定R/3≤A≤R，一般的情况下是可以满足的，但如果做立交内环驶入驶出匝道的时候，A值往往不能满足这一要求，其它个别的地方也存在这样的问题，主要的原因是缓和曲线不仅要承担平面曲率的过渡，还要承担加宽和超高的过渡，尤其是超高。内环匝道的半径一般均比较小，超高较大，造成匝道与主线之间的超高差过大，根据超高渐变率不宜过陡的原则，势必加长缓和曲线，这样就必须增大A值，一般情况下要到1.5R或更大。即使是规范所默许的，这也与另一原则是有冲突的，就是直线不宜接小半径的圆曲线，因为很大的A值造成的结果应该是与直线相似的，仍然会给行车造成突兀的感觉。 （2） S型曲线的A值宜相等，这一点也不容易满足。 因为首先从理论上讲，S型曲线的最佳设置应该是使S型曲线两端的超高渐变一致。即：i1/L1=i2/L2，由A2=LR可得A1/A2= R1i1/R2i2 ,由上式可知，只有当半径与超高成反比的情况下A1/A2才能等于1，但实际情况却远非如此。超高的选取一般情况下呈自然数，而半径却往往可零可整，这种反比可能很少会达