“不收费”高速公路立交选型研究

刘 俊，练象平，代茂华

（天津市市政工程设计研究院，天津市 300457）

0 前言

高速公路是专供汽车分向、分车道行驶并应全部控制出入的多车道公路，是现代化道路运输的标志，对社会、经济、国防的发展都有着极其重要的意义。而互通式立交作为高速公路的重要组成部分，无论其投资规模还是建成后在整条公路中所发挥的作用都是举足轻重的。互通式立交方案设计的优劣，对工程的投资、效益及技术等级、服务水平的高低、交通的安全以及高速公路一系列功能的发挥（包括对周围地区产业带、物流园区的经济促进作用）都将产生直接的影响，因此立交形式的选择对高速公路的修建是至关重要的。互通式立交的形式很多，影响其方案选择的因素也很多，诸如自然地形、经济、相交道路等级、通行能力、收费要求等。本文正是以高速公路的收费要求、收费形式为着眼点，以“不收费”高速公路为研究对象，对其互通式立交选型作深入探讨、分析与总结。

1 “不收费”高速公路

1.1 国内外高速公路收费情况对比

首先应该明确“不收费”高速公路不等同于高速公路免费。

1.1.1 国内高速公路收费情况

从20世纪80年代初，我国第一条高等级公路建成通车以来，我国高速公路建设步伐不断加快。按照《国家高速公路网规划》，到2020年全国高速公路投资2万个亿建成通车8.5万km。而全国众多省份中，海南是全国唯一没有公路收费站卡的省份，自1994年1月1日起，海南省将公路养路费、公路运输管理费、过路费、过桥费“四费合一”，统一征收机动车燃油附加费，并取消了所有公路收费站。2008年，海南省再次进行机动车辆通行附加费改革，巩固海南燃油附加费改革成果，确保全省道路畅通无阻。燃油附加费改革15年来，通过对“油”征费，体现了“多用油者多负担”的原则，实现了“一脚油门踩到底”，海南也因此成为全国唯一高速公路“不收费”的省份。海南目前已建高速660 km，在建高速72 km，拟建高速498 km，合计1 230 km。目前，国内高速收费情况可概括为两点：（1）以设置收费站的形式进行单线收费或路段收费（占比约99%）；（2）取消收费站，改征燃油附加费（占比约1%）。但近几年来，我国对基础设施进行了大量的投资建设，高速公路发展迅速，“裁撤收费站、实行联网收费”也成为了一种发展趋势。

1.1.2 国外高速公路收费情况

目前，全球收费公路总长约为14万km，其中约10万km在中国，国外仅占30%。

（1）美国：8.8%高速公路收费

美国被称为“汽车轮上的国家”，1935年，美国就建成了从波士顿到纽约的第一条全封闭高速公路。美国的高速公路常常被叫做“Freeway”，基本上不收费。目前全美有超过10万km的高速公路，只有7 800多km为收费路段，占比约8.8%。原因在于美国通过征机动车燃油税等成立“联邦公路信托基金”，该基金可以满足公路发展资金需求的70%。且美国公路网现已形成，基金的60%可以用来满足公路养护的需要。

（2）德国：客车免收过路费

在汽车业极为发达的德国，国家财政承担了境内所有高速公路建设和维护的费用，实行客车免费，12 t以上货运卡车收费的分类计费方式。

（3）英国：大部分高速公路免费

与世界许多其他国家不同，英国的高速公路绝大部分地段都不收费，只有个别桥梁隧道，以及伯明翰附近的几十英里私营路段收费。

（4）日本：按里程收费

在日本，大部分高速公路按里程收费，征收标准全国统一。其中，各种打折方法堪称一大特色。比如在高速公路上的行驶里程在100～200 km之间的，超出100 km的部分可优惠25%，如果超过200 km，则超过部分可优惠30%。另外，针对安装了ETC的车辆，各高速公路公司都出台了按照通行时段和使用频率给予通行费打折优惠的制度。

综合以上国外高速公路收费情况可知：国外高速公路基本上“不收费”，很少设收费站。

1.2 “不收费”高速公路的特点

本文提出的“不收费”高速公路，只是针对以设置收费站进行单线收费或者路段收费的高速公路，故无论是以征收燃油附加费还是多条高速联网收费等形式运营的高速公路都在本文“不收费”高速公路范畴内。以海南省高速公路为参照，“不收费”高速公路呈现出如下特点:

（1）沿线开口多

高速公路的建设，对其走廊带周边产业园、物流园区，乃至涉及的村镇的经济促进作用是至关重要的，由于不收费，往往这种对经济促进作用的考量会放大，高速沿线与省道、县道的交叉处，在综合考虑投资规模、交通需求、立交间距等因素条件下，留开口的倾向性偏大，沿线开口较多。

（2）立交等级低

正因为沿线开口多，立交多为高速与一般公路或低等级道路相交，匝道交通量小，通常采用简易立交或一般互通式立交，投资规模小，节约建设成本。

2 收费与“不收费”高速公路常用立交形式比较

互通式立体交叉的基本型式按交叉的岔路数目分为T形、Y形和十字形三种：（1）T形交叉：包括喇叭形、直连式T形；（2）Y形交叉：包括全部直连式匝道的Y形和有半直连式匝道的Y形；（3）十字形交叉：包括独象限式、菱形、苜蓿叶形、部分苜蓿叶形、喇叭形、环形、和直连式。

2.1 收费高速公路常用立交形式

高速公路收费与否，决定着立交的型式。目前我国收费高速公路设置立交的做法如下：在距两条相交道路交叉口的适当距离处另设一条联络线，在联络线与两条道路相交的地方各设置一个三肢立交，这样所有车辆就都集中经由联络线转弯出入，只须在联络线上设置一个收费站就足够了，从而大大简化了管理。联络线的位置和长度要满足两端三肢立交处的加、减车道设置的要求。联络线两端的三肢立交可供选择的形式有：

（1）喇叭型立交：只建造一座跨线构造物，最为经济。A型喇叭主要道路的高速车辆驶出流畅，比B型喇叭驶出车辆要经过环圈匝道转弯要好，故经常采用A型。

（2）Y型：车辆驶出、驶入运行皆最流畅，最适宜于转弯交通量大的情况。在道路一侧空间受限时多采用这种形式。但由于需要建造二层的跨线构造物三座和三层跨线构造物一座，工程造价高。

（3）三肢苜蓿叶型：造型美观，只需修建一个构造物，但主线驶出车辆均需通过环形匝道是其弊端。

在我国已建的高速公路上，设计人员主要从收费的角度来进行立交选型设计，互通式立交的型式以喇叭为主。如在沪宁248 km高速公路修建互通式立交15座，其中喇叭型立交有12座，在沪蓉109 km长的高速公路上的七座互通式立交均为喇叭型：广佛高速公路的15.7 km长路段上5座互通式立交有3座为喇叭型等等。此外，对河北省部分高速公路互通式立交形式进行调查统计，根据调查结果可以认为，目前国内收费高速公路立交形式以喇叭形为主，结果见表1。

表1 河北省部分高速公路互通式立交调查表

2.2 喇叭形立交特点分析

喇叭形立交是由一个小环道（转向角约为270°的左转匝道）和一个半定向匝道来实现左转所构成的立交形式。喇叭形立交可分为A型和B型，经环圈式左转匝道驶入主线为A型，驶出时为B型，见图 1（a）和图 1（b）。

表2 海南省环岛西线高速公路互通式立体交叉设置一览表

图1 喇叭形立交示意图

喇叭型立交的一个显著优势是只需集中设一座收费站，所以特别适用于收费公路。近几十年来，喇叭形立交能够成为我国高速公路立交的常用形式，还因具有如下特点：（1）应用于T形交叉时，各转弯方向均设有独立匝道，对交通量大的左转方向提供了车速较高的半定向匝道，车辆可完全互通，无平交冲突点和交织段，通行能力较高；（2）结构简单，造型美观，各方向匝道独立，行车放向易于识别；（3）只建造一座跨线构造物，经济性好。但喇叭型立交也有其不足：由于设有小环道，左转车辆转向角为270°行车路线绕行较长，线形较差、车速较低，同时小环道占地面积较大。

2.3 “不收费”高速公路常用立交形式

国内“不收费”高速公路以海南为例，海南省规划“田”字型高速公路网主要包括已建的东线高速公路、西线高速公路以及在建的中线高速公路（海口—屯昌—乐东）、横线高速公路（万宁—儋州—洋浦）。以海南省环岛西线高速公路为例，西线高速公路互通式立体交叉的形式，除T形交叉采用喇叭形外，十字形交叉优先推荐采用菱形，其次为部分苜蓿叶形。全线设互通式立体交叉21处，其中菱形立交12处，部分苜蓿叶形立交6处，喇叭形立交3处。西线高速公路互通式立体交叉设置见表2。

国外“不收费”高速公路可以美国为参考，美国高速公路互通式立交按其智能共分为两大类，即一般型和立交枢纽型，前者指高速公路与一般干线、集流道路和一般城市道路相交叉的互通式立交，后者指两条高速公路相互交叉的互通式立交。自从美国州际公路系统形成以后，互通式立交的基本形式亦趋于成熟，其主要形式有：3肢（喇叭、直接式T形和Y形）、菱形、苜蓿叶形、部分苜蓿叶形、带环道的直接式和完全直接式。美国互通式立交由于匝道均不设收费站，因此4肢喇叭形几乎是没有的，一般互通式立交采用最多的形式为菱形和部分苜蓿叶形。

2.4 “不收费”高速公路立交特点

综合以上国外内情况，“不收费”高速公路立交基本形式主要为菱形和部分苜蓿叶形，并且随着高速路网逐步完善、全国范围内高速路网系统性逐渐增强，立交设计趋势也呈现出如下几个特点：（1）形式的单一性；（2）运行的一致性；（3）造型的规则性（减少匝道数量和形状）；（4）合并出口车道，避免左侧流出匝道（避免高速公路出入口的分散）。

2.5 小结

综上所诉，高速公路收费与否，决定着立交的型式。收费立交除原来两相交道路处仍要设置跨线构造物之外，还要增加三肢立交构造物，匝道也将延长，工程造价要比不收费立交增加，行驶距离和营运费用也有所增大，并且不能满足日益增长的交通量需要。“不收费”高速公路立交基本形式主要为菱形和部分苜蓿叶形，其形式简单、占地小、投资规模小、节约工程成本，且能提高运输效率。

3 “不收费”高速公路立交形式分析与设计要点

3.1 菱形立交形式分析

菱形立交是由两条道路十字交叉，主要道路以分离形式穿跨次要道路，在以相交道路为主轴的四个象限内，从主要道路两侧斜向引出单向进出匝道至次要道路平面交叉，总体布置成菱形构图（见图2）。

图2 菱形立交示意图

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。菱形立交转弯车辆都转移到相交次要道路上去运行，在次要道路上存在转弯车辆和直行车辆产生冲突点和交织的情况。立交交叉口总通行能力一般为5 000～7 000 pcu/h匝道车速为35～50 km/h。其交通特性是能保证主要的高速公路上的车辆顺畅运行，只需要一个立交构筑物，造价低，常常得到广泛应用，尤其适用于一条高速公路与一条一般公路或低等级道路相交的情况。其主要特点总结如下：

（1）结构简单紧凑，只需一座跨线构造物即实现全互通，占地小、造价低；

（2）左转车辆直接左转，行驶路线快捷；

（3）车辆出入主线状态一致，行驶路线单一，交通标志设置简便，同时这种单一的驶入驶出状态均避开了桥跨结构物，因而无需在桥上或桥下设置变速车道，可节省跨线构造物造价；

（4）主线上无交织路段，进出车辆对主线干扰小；

（5）当主线下穿次要道路时，驶出车辆在匝道上均为上坡行驶，驶入主线车辆在匝道上均为下坡行驶，有利于车辆出口减速、入口加速。

3.2 部分苜蓿叶形立交形式分析

部分苜蓿叶形立交：按匝道布置方式可分为三类，即主要公路的出口在跨线构造物之前的A型(见图3（a）)和出口在跨线构造物后的B型(见图3（b）)，以及以主要公路为对称轴布置匝道的A-B型(见图3（c）)。它们适用于出入交通量较小的一般互通式立体交叉。

图3 部分苜蓿叶形立交示意图

A、B两种型式的选择主要取决于转弯交通的特点和用地条件。转弯交通量不平衡时，应以平面交叉中的冲突最少作为匝道布设象限选择的原则。A-B型只适用于被交路傍依铁路或密集建筑群，或滨河的情况。部分苜蓿叶形立交中，在不设环形匝道的象限内增加右转弯匝道，见图3（d），适用于不设收费站的一般互通式立体交叉。

3.3 菱形和部分苜蓿叶形立交设计要点

（1）平面交叉的交角宜为直角。斜交时，其锐角应不小于70°；受地形条件或其他特殊情况限制时，应不小于60°。

（2）平交交叉范围内，匝道与被交线的平面线形宜为直线或大半径圆曲线，不宜采用需设超高的圆曲线，且两者的纵面宜平缓，纵面线形应满足停车视距的要求。

（3）菱形和部分苜蓿叶形互通式立交匝道端部的两个平交口宜相互通视，其间有凸形竖曲线时，该竖曲线的半径应足够大，至少在竖曲线顶点前30 m处能使驾驶者看到前方的平交口，并保证停车视距。

（4）菱形和B型部分苜蓿叶形互通式立交中，匝道端部的两个平交口间，应有容纳两个左转弯车道的距离。

（5）匝道端部平交口应作渠化设计，提高其通行能力和交通安全，渠化方式见图4。

4 结语

在社会经济飞速发展的今天，全国范围内高速公路系统日臻完善，我国高速由收费到“不收费”，由单线收费、路段收费到裁撤收费站、联网收费，乃至像海南省一样进行燃油附加费改革彻底取缔设置收费站的模式，我认为已是一种趋势。这种趋势不仅符合国际上高速公路运营发展的方向，更是从根本上符合了“道路建设是为了提高运输效率，并扩大社会资源在全国范围内有序合理流动”。高速公路立交选型的思路，也该从以往“高速公路收费与否，决定着立交的型式”回到“综合考虑行车舒适性、安全性、交通需求、交通量增长等，在节约投资、减少用地的基础之上提高服务水平”上来。

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