高速公路互通式立体交叉设计的相关研究

2019-01-29周俊昌

智能城市 2018年24期

周俊昌

苏交科集团股份有限公司，江苏南京 210019

城市化进程的加快，推动了城市公路交通的发展和进步，城市公路交通是城市发展的重要标志，为了能够有效提升城市发展的服务水平，需要通过建立立交桥的方式缓解城市交通压力。立交桥的建立能够在一定程度上分隔城市中的车流，保证城市交通安全，提供城市通行的效率。互通式立交作为城市高速公路的重要组成部分，也是沟通城市中各个公路交叉口的重要方式，属于公路之间沟通的重要方式。而且，随着我国社会经济的不断发展，我国的公路逐渐朝着网状的方向发展，其中我国建设的国家主干线“两纵两横”和三条重要路段的工程已经基本完成，将我国很多重要的城市联系起来。互通式立体交叉是有效利用跨线桥的方式使道路上的汽车在不同的标高方向进行连接，能够实现高速公路的横向连接，也就解决了当前道路交叉空间的有效转换。

1 有关国内外立交的发展概况

高速公路立交的建设主要随着经济的发展不断进步，是汽车交通发展中的一项重要的道路交通设施。我国平面交通量的不断增大，导致城市交通拥挤，严重阻碍城市交通的通行，公路立交的建设逐渐在高速公路中推行，也是当前高速公路发展的一种必然趋势。美国在1928年就修建了一座苜蓿叶型立交，在当时的社会经济发展中起到很大的经济效益，而且随着美国经济的不断发展和进步。为了能够更好适应城市交通量的发展，美国的立交建设逐渐朝着多层方向发展。我国在城市立交的修建方面较晚，在1955年，武汉修建了第一座苜蓿型立交，之后立交桥的建设也是呈现快速的发展趋势。我国立交桥的建设发展虽然较晚，但是发展的速度是相对比较快的，我国的立交不仅在数量上取得很大的成绩，而且在规划、勘测和设计方面有了很大的进步和发展，而且立交的规划也是更加趋于合理化，而且在立交的规划方面已经应用到很多先进的技术手段，有“GPS”定位、卫星遥感等先进技术，同时借助于先进的计算机技术，推动了立交的建设和发展。

2 高速公路互通式立交的形式

在当前城市交通车辆快速增长的条件下，需要采取一种有效的方式能够对城市交通车辆进行分流，能够有效减少车辆之间的互相干扰，保证城市交通的安全通行和快速通行，消除车辆在转弯过程中发生的冲突。高速公路互通式立交的设计建设主要是为了适应城市交通的发展和通行，而且互通式立交就是根据城市交通左转弯匝道形式的变化，不断调整，在交通功能、服务水平和经济效益方面发生很大转型，能够有效满足城市交通的发展和进步。我国最常见的互通式立交形式有：喇叭型、苜蓿叶型和直连式等的基本形式，大多数的互通式立交高速公路通常都是与较低等级的一些公路进行连接和设置，互通立交的型式相应受到限制，通常高速公路和较低级的公路连接采用的立交形式是喇叭型和苜蓿叶型为主，能够有效保证道路设施的畅通。（1）半苜蓿叶型互通式立交，按照实际的匝道进行分类，主要分为3类。主要公路的出口位置设计，通常以外环匝道为主要匝道，视线较开阔，而且行驶条件较好，车速也就较快；（2）单喇叭型互通式立交通常是按照公路左转弯的出口位置进行设计，外环的流出匝道型式如图1所示，线形指标较高。该种形式有利于行车的便利，车辆在进入高速公路的范围也是相对比较安全；（3）直连式互通式立交通常是由左方分流从左汇流组成互通式立交，通常是用较好的线型使车辆能够从车道完成左转的运行，通常交通量较大高速公路采用的是该种形式的立交桥。

图1 单喇叭型互通式立交

3 交互式立交桥设计遵循的条件

高速公路交互式立交桥的设计建设主要是能够疏通邻近城市的一些交通枢纽，推动城市之间经济的快速发展和进步，而且邻近路段交通量的不断增多，会对高速公路的质量有着很大的影响，也为高速公路道路的承受能力提出更多的要求。对于高速公路交互式立交桥的设计也是需要遵循一定的设计条件，需要从位置、数量和型式方面进行选择。

3.1 周围交通状况调查

对公路交互式立交的设计，需要首先对周围的交通状况进行调查，包括所在区域的铁路、水运和公路等的运输情况进行调查，对交通运输的发展趋势进行了解，了解不同运输系统的建设规模和运营效率，充分掌握公路发展与区域经济发展之间的有机联系，了解不同运输系统对高速公路的影响，作为对高速公路立交建设的规划依据。例如，对公路运输情况的调查，可以从年平均的日交通量、高峰小时交通量和交通量的增长率以及车流平均的运行速度，同时需要对可能设置立交的区域进行调查，包括坡道的等级、路面宽度、纵坡参数等进行详细调查。

3.2 对社会条件的调查

公路交通运输主要是为社会经济发展服务的，对社会条件的调查，也是为了能够更好适应城市经济的发展；而且立交桥的占地面积较大，立交桥的建立不仅要满足高速公路车辆通行的基本要求，还需要满足当地政府的发展规划工作，是否符合单位发展建设的实际需求，需要从社会发展的角度分析立交的数量、位置和型式的合理性。

3.3 对区域内自然条件的调查

区域内的自然条件也是影响公路交通运输的重点因素，互通的城市公路立交设计很容易受到自然条件的影响。当地的滑坡、排水不畅和填挖不深等的自然条件都会影响到城市公路立交的设计和实际应用，在实际的工程施工之前，需要根据区域内的自然环境条件设计相应的方案。例如，一些专家认为互通设计需要在山包上，互通的平纵指标也就相对较低，也会少占用农田。

4 交互式立交的设计

对于交互式立交的设计，其影响因素也是有很多，而且交互式立交的设计需要考虑到很多的外在因素，需要在长期的研究和分析中不断总结经验，进行深入研究和分析，不仅需要满足其基本的社会功能，还需要考虑到其适应性。

4.1 交互式立交平面线型设计

当前社会经济的快速发展，对于交互式立交的设计已不仅满足于车辆的通行便利，更多会考虑其适应性和美观性，与周围建筑和环境的协调性。对于一座单喇叭的立交，如果设计的匝道越多，对于行驶车辆越不容易进行判断，因此，对于匝道的设计要简捷。例如，对于匝道的平面线型不宜有过多的弯曲线，对于平纵线型的理解，平面线型需在90°左右或是270°的范围内，而且半径之间是处于均衡状况的，纵面线型、两层式立交设计，空间的高差需在7.0m的范围内。其中，匝道出入口要注重减速车道和变速车道的设计，变速车道通常是有平行式和直接式两种，平行式有渐变段长度，有不利于车辆行驶的S形曲线，在原则上直接式与平面线型相适应。

4.2 平面交叉口的设计

在《规定》中，有关公路之间的平面交叉有着详细的设计规定，对公路平面交叉口的设计也是公路立交设计中的重点。通常公路出入口的交通流量相对较大，而且高速公路平交口的设计需要高于一般平交口的设计。例如，在一些高速公路平交口的设计中，通常会从交叉口的几何线形、道路状况等方面进行设计，在进行平交口的设计中，需要从直行车辆少受干扰和减速车道要按照一定的设计标准进行设计，保证整体的协调性。

4.3 匝道纵面线型的设计

对于公路立交匝道纵坡的设计要尽量平缓，避免不必要的反坡，最大的纵坡需要留有一定余地，当匝道与主线进行连接时，纵面的线型需要连续变化。例如，出口匝道需设计成上坡匝道，入口匝道设计成下坡匝道，使高速公路的车辆在上坡中减速，在下坡中加速，也会减少对车道长度的设计，能够保证匝道线路与主线的结合，提高安全性。对于喇叭式互通立交的匝道设计，跨线桥反向纵坡不宜超过3%，利用竖曲线缓和纵向坡道的变化，能够在一定程度上扩大视野，保证行车的安全。另外，对于匝道平纵线的组合设计也是一个重点，在变坡点的位置，不能与反向的平曲线拐点重合，匝道的纵面需要与主线保持一致。