互通式立交几何线形设计的探讨

陈青　郑雪伟

摘 要：随着交通系统的不断发展和完善，互通式立体交通的作用越来越重要，已经逐渐成为车辆交通转换的关键部分。互通式立交属于空间结构，其几何线形设计需要考虑纵面、平面等线形设计，为了充分发挥互通式立交的使用功能，文章将分别介绍互通式立交的主线和匝道的几何线形设计，希望可以为我国的互通式立体交通的设计提供一定的借鉴。

关键词：互通式立体交通；几何线形设计；主线；匝道

引言

互通式立体交通设计是一项非常复杂的工作，需要对立体空间结构进行综合考虑，将横面、纵面和平面有机的结合在一起。良好的互通式立体交通设计应该让几何线形元素协调、自然，并与周围环境相辅相成，只有这样，才能够充分发挥互通式立交的整体效果，进而提高互通式立交的使用功能。互通式立交可以分为两个部分，即主线和匝道，本文将深入探讨主线和匝道的几何线形设计。

1 主线几何线形设计

1.1 线形指标

设计过程中，主线的线形指标可以分为两个方面，即纵面指标和平面指标，对于互通式立交来说，这两个指标的意义非常重要[1]。合理的主线线形指标能够有效的控制互通式立交的形态要素，比如变速车道线形与主线线形的衔接、变速车道的平面与纵面线形、互通式立交的预见性、视觉、视距等。特别是在主线和匝道的分流区域以及合流区域，应该以驾驶员的视角为出发点进行设计，通过良好的几何线形指标的控制，获得相对较小的路面横坡、变化缓慢的路面纵坡和较大的曲率半径，进而具有对前方道路应有的预见性、视觉和视距。

1.2 主线纵坡

本文以大量的互通式立交为研究对象，对主线纵坡进行分析，调查结果像是，在互通式立交中，如果主线较长、纵坡较大，则该路段发生交通事故的概率比较大[2]。分析可知，车辆行驶在主线较长、纵坡较大的路段，即将离开主线时，车速不容易得到控制，车速比较高的情况下，由主线向匝道行驶，非常容易让车辆失去控制，从而导致交通事故。对应的入口区域，在匝道上行驶的车辆，由于车速没有提高到主线的最低车速，这就会对主线上速度较快的车辆造成影响，在一定程度上降低路段的通行效果。在设计过程中，常用的方法是适当增加变速车道的长度，然而，这种方法不能从根本上解决上述问题，若条件允许的话，在互通式立交的范围内，可以适当降低纵坡的变化趋势，特别是主线出口区域，此外，设计纵坡时，应该尽量保证互通式立交范围内、外的均匀性和平衡性[3]。

1.3 综合设计

互通式立交设计过程中，不能人为的将主线和匝道分开设计，而是应该将两者作为统一体，在主线设计过程中，需要适当参考匝道的位置，以保证主线和匝道的良好结合，同时，参考互通式立交范围内的地质条件、地貌特征等因素，以设计质量为前提，尽可能的提高互通式立交的外观质量。不能将规范要求的主线指标作为规定性指标，若采用这种设计理念，先确定主线的几何线形，再让匝道配合主线线形，必然会降低互通式立交的设计质量，容易造成互通式立交和周围环境不相容的问题。

2 匝道几何线形设计

互通式立交的形式多种多样，常用的形式包括复合型、Y形、半直连式T形和喇叭形等，匝道的形式主要包括三种，即环形、半直连式和直连式。匝道几何线形设计时，需要注重平面、纵面线形要素，并且这些要素一定要和车速相匹配，在车辆即将驶出匝道的区域，采用的线形指标应该相对高一些，保证匝道和主线的分流部位及合流部位的视野，应该具备完好的通视三角区，此外，还应该让匝道的几何线形设计与主线几何线形设计、地质条件、地貌特征等因素相匹配[4]。

2.1 通行能力

互通式立交设计的一个重要参考因素就是通行能力，不同形式的互通式立交的车辆交通转换能力存在一定的差异，同时，互通式立交的通行能力又受到匝道通行能力的影响。因此，匝道的通行能力主要决定于起点和终点位置的通行能力。根据我国互通式立交的交通量进行研究，可以发现，单向单车道匝道可以将1200pcu/h作为通行能力的设计标准，采用上述指标进行匝道设计时，基本可以满足匝道通行能力的需求，此外，如果主线和匝道连接区域需要特殊处理的话，一定的充分考虑各方面的因素，让分流区域的竖曲线长度、分流区域的最小曲率半径、最小回旋线参数、渐变段的长度以及变速车道的长度等指标满足要求。

2.2 设计速度

匝道的设计速度直接影响匝道的视距、视角、结构尺寸、平面线形指标、纵面线形指标以及匝道规模等因素。所以，为了保证匝道的使用功能，就必须选择适当的匝道设计速度。上文提到，匝道分为环形匝道、半直连式匝道和直连式匝道三种，因此，匝道设计速度需要参照匝道的交通量、互通式立交的形式以及匝道的形式等指标，而不是将相同的匝道设计速度应用于所有的匝道中[5]。比如，互通式立交形式相同时，直连式匝道和环形匝道若采用一致的匝道设计速度，必然导致匝道的设计规模增大，而环形匝道主要应用于交通量比较小的公路中，增大匝道设计规模没有实际意义。

2.3 纵面设计

第一，匝道的起点位置和终点位置的纵坡应该与匝道的纵坡或者主线的纵坡连续，防止出现纵坡局部突变的问题。匝道纵坡设计时，在匝道设计线上，距离分流点或者合流点10米的位置，确定一点，然后分别以匝道或者主线的横坡和纵坡为基准，得出该点的标高，再通过分流点或者合流点的匝道标高为基准，得出一个纵坡，该纵坡即为匝道的起点位置和终点位置的纵坡[6]。

第二，匝道纵面设计时，和主线的设计方法相同，需要适当参考平面线形与纵面线形的组合问题以及最短坡长限制的问题，这是匝道纵面设计质量的重要保证。比如，竖曲线应该在平曲线的范围内，在S形平面线拐点处不能设置变坡点，两条相邻的竖曲线之间的直坡长度不能低于规定值等。

第三，互通式立交基本上都是多层结构，因此，匝道几何线形设计也应该考虑立面指标和平面指标的均匀性和一致性，防止出现指标矛盾的问题，同时，还需要控制竖直线半径、邻坡的坡差等指标，特别是相邻匝道、收費站的前纵坡、收费站的后纵坡的数值，避免纵坡过大而发生交通事故。

3 结束语

本文主要从两个方面对互通式立交的几何线形设计进行了探讨，即主线几何线形设计和匝道几何线形设计，并针对不同的区域的几何线形设计提出了相应的设计要点和设计方式，以便对互通式立交的几何线形设计进行优化。

参考文献

[1]中华人民共和国交通部.公路路线设计规范（JTJ011-94）[S].北京：人民交通出版社，1994.

[2]刘子剑.互通式立交平面造型美学分析，公路勘察设计论文集[R].交通部第二公路勘察设计院，1994.

[3]陆键，张国强等.公路平面交叉口交通安全设计理沦与方法[M].北京：科学出版社，2009.

[4]霍明.山区高速公路勘察设计指南[M].北京：人民交通出版社，2003.

[5]张雨化，朱照宏.道路勘测设计[M].北京：人民交通出版社，1997.

[6]郭腾峰，王蒙.道路三维动态可视化几何设计[M].北京：中国电力出版社，2002.