高速公路互通式立交设计浅析

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摘要:结合太行山高速公路互通立交设计实践，对《公路路线设计规范》(JTGD20—2017)、《公路立体交叉设计细则》(JTG/TD21—2014)颁发后的互通立交设计主线指标、匝道单双车道选用、匝道设计速度、平纵组合等问题进行分析、阐述，设计经验可为其他同类型高速公路互通立交设计提供参考。

关键词:高速公路;互通式立交;立交设计

太行山高速公路作为唯一省网项目列入京津冀协同发展交通一体化国家专项规划，自北向南贯穿太行山区全境，包括京蔚段、涞曲段、西阜段、平赞段、邢台段和邯郸段。太行山高速公路是河北省太行山区的重要旅游通道，也是河北省的重点建设项目，该项目采用双向四车道高速公路标准，设计速度80km/h，路基宽度24．5m。笔者从对太行山高速公路互通立交设计的分析理解，并结合设计过程中有关专家审查、咨询意见，在此对互通立交设计提出一些认识，与大家探讨、交流。

1主线平纵面指标

在互通立交范围内，由于流入和流出车辆的频繁变化，运行情况十分复杂。笔者亲历节假日期间，某双向八车道高速上由于车辆饱和，频繁出现事故，事故发生点多数为互通立交的进出口，由此推测其他高速情况更为不乐观，因此互通立交进出口一定距离范围内的安全设计尤为重要。《公路路线设计规范》［1］(JTGD20—2017)、《公路立体交叉设计细则》［2］(JTG/TD21—2014)中均规定了互通式立体交叉范围主线的最小圆曲线半径，主要是为了控制主线超高横坡，圆曲线外侧变速车道连接部需设置脊线，变速车道和主线为反坡，横坡差一般不大于6%，当大于该值时，车辆在主线与变速车道间变道存在安全风险，变速车道横坡一般为向外2%，因此主线横坡一般不大于4%。根据不同的主线设计速度，采用不同的最小圆曲线半径，目的就是为了减小坡差。另外，互通识别视距控制范围应尽量避免设置S型曲线，此位置由于变速车道及渐变段的设置对主线加宽，使得路面排水更为困难，如果条件限制必须设置S型曲线，需加强排水设置。互通式立体交叉范围内，主线平纵面线形指标不满足要求的情况一般出现在被交路上。如果被交路的平纵面指标不满足规范规定极限值，需进行被交路改造、增强标志标线、局部限速等措施，如果被交路为已建高速公路，改造被交路多数情况下实现不了，因此目前较多采用标志标线和限速措施，如果有条件，也可将加减速车道分离点延长，接到主线指标较高的路段。虽然增加了匝道规模，但从安全性角度考虑还是值得的。互通立交范围内应设置较缓的纵坡，纵坡过大，减速车道下坡路段不利于减速，车辆进入匝道车速过高，容易在匝道上失控;加速车道上坡路段不利于加速，爬坡能力较低的载重汽车容易出现低速驶入主线的情况，主线上的车流可能被匝道进入的车辆干扰，出现主线上车流一片“红灯”，成为交通事故的隐患。因此，规范对互通立交范围主线最大纵坡给出规定，采用略小于一般路段的纵坡。值得注意的是当主线设计速度不大于80km/h时，《公路路线设计规范》［1］(JTGD20—2017)附注标明当车辆以较大下坡进入互通，且减速车道为下坡，匝道线形指标较低时，主要公路的纵坡不得大于括号内的值，笔者认为有条件主线纵坡还是采用较缓的括号内取值。因为主线设计速度不大于80km/h的情况，多数为山区公路，山区公路为了减小对山体的开挖和破坏环境，一般匝道平纵指标偏低，双低组合对行车安全尤为不利。

2匝道单双车道的选用

《公路路线设计规范》［1］(JTGD20—2017)中规定对于单车道匝道能满足交通量通行要求，但匝道达到一定长度后，应考虑超车之需而设置成双车道匝道。匝道的车道数根据匝道的设计速度和设计小时交通量确定，同时，在单车道匝道上，大型车由于行驶速度较慢，如无法超车，导致整个匝道通行能力下降。因此在枢纽互通式立交中，即使交通量不大，匝道达到一定长度时，也有必要增加一个车道用来超车。当立交为喇叭形立交时，对向双车道匝道以往一般设置成对向各一个车道，不考虑超车需求。《公路立体交叉设计细则》［2］(JTG/TD21—2014)在匝道横断面类型的选用和车道数选择条件列表中，不仅列出了不同交通量所采用的不同断面，而且给出了对应的匝道设计速度。按细则要求互通立交匝道设计车速为40km/h，匝道达到一定长度，需要设置为双车道。对于喇叭形立交来说，对向匝道是否有必要设置一个超车道，从笔者近几年参与的项目来看，不同的设计人员、不同的设计单位(有些是规模较大、较权威的设计单位)对此给出了不同的理解，单车道双车道均有。笔者认为，喇叭形立交对向车道是否采用双车道，首先应考虑安全因素，以图1互通立交设计示意图(一)为例，从线形上考虑，对向匝道入高速方向A→B一般为一段高指标线形接环形匝道，如匝道上跨主线，线形对安全更为不利;出高速方向C→A一般为S形曲线接环形匝道，进出高速的线形指标都很低，如在此超车，存在安全隐患。另外，《公路路线设计规范》［1］(JTGD20—2017)明确规定，环形匝道采用单车道匝道，因此笔者不建议喇叭形立交对向车道设置为双车道。

3匝道的设计速度

《互通式立体交叉设计原理与应用》［3］指出，匝道的设计速度是指车辆能安全通过匝道平面线形中最紧迫路段的最大运行速度。实际上车辆运行速度是变化的，匝道平面线形各点处的曲率变化应该与汽车行驶速度变化情况相适应。仍以图1互通立交设计示意图(一)为例，喇叭式互通立交右转匝道的平面布置，D匝道、E匝道与A匝道的汇合(分岔)点2、3应尽可能贴近A匝道，匝道平行主线的路段1、4应尽可能采用较高的指标，使匝道平纵面指标与车速、行驶特点相适应，并合理减少占地。图中4位置匝道线形采用直线，与主线圆曲线接近相切的角度驶入主线，利于车辆加速，是较好的设计方案。另外，车辆在匝道上行驶，从主线到分流鼻，从分流鼻到匝道基本路段，速度依次为80km/h→55km/h→40km/h，如果主线设计速度为120km/h，分流鼻车速最小为65km/h，因此，匝道平面线形指标仅满足基本路段规范要求的指标是不够的，还需要在出口分流鼻和匝道基本控制曲线之间设置运行速度过渡段来保证行车安全，总而言之，既要满足规范要求，又要符合实际情况。

4匝道的平纵面设计

匝道的平纵面线形设计应该综合考虑地形和车辆组成情况，也要适应匝道上速度的变化要求，确保车辆运行连续、安全。喇叭形互通立交的单向匝道一般来说较短，平曲线插入直线难满足直线最小长度要求，因此平面线形以曲线为主，各单元长度最小值要满足3s行程，缓和曲线参数的取值首先要考虑超高渐变所需过渡段长度要求，还要适应变化的车速，在图1互通立交设计示意图(一)中，2、3位置缓和曲线参数取值满足超高过渡即可，1、4位置的参数取值就不宜太小，应与行驶速度匹配。纵断面尽量采用较缓的纵坡，减少变坡，困难路段最小坡长应满足9s匝道设计速度行程长度，如图2互通立交设计示意图(二)中所示，匝道拉坡有效长度260m左右，设置3个变坡点，最小坡长74m，虽然降低了填土高度，减小了工程量，但坡长短，频繁变坡使车辆行驶舒适性差，权衡利弊取消中间的变坡点才是合理的设计。积雪冰冻地区避免采用最大纵坡值，最小纵坡要考虑路面合成坡度不小于0.5%，互通区内被交路有混合交通行驶路段跨线桥图2互通立交设计示意图(二)纵坡不超过3．0%为宜。出入口位置的竖曲线长度及半径取值，应与出入口对应的运行速度相适应。

5结语

近几年河北省高速发展迅速，交通量与日俱增，路网不断加密，立交设计日新月异，早期建成的互通立交通行能力不足等问题日趋严重，给立交设计者带来了挑战;另一方面，互通立体交叉设计标准的完善和设计理论的不断成熟，也给立交设计迎来了发展的机遇。因此，通过对太行山高速立交的成功设计，总结经验，不断提高，使今后立交设计推向新的高度。

参考文献

［1］中华人民共和国交通运输部．公路路线设计规范:JTGD20—2017［S］．北京:人民交通出版社，2018．

［2］中华人民共和国交通运输部．公路立体交叉设计细则:JTG/TD21—2014［S］．北京:人民交通出版社，2014．

［4］刘子剑．互通式立体交叉设计原理与应用［M］．北京:人民交通出版社，2015．

作者:梁子伟 单位:河北省交通规划设计研究院有限公司