互通立交端部与超高设计

吴 宜 松

(河南省交通规划设计研究院股份有限公司,河南 郑州 450052)

互通立交端部与超高设计

吴 宜 松

(河南省交通规划设计研究院股份有限公司,河南 郑州 450052)

介绍了车道平衡的原则和目的，对匝道端部平面与纵断面设计进行了分析，并从一般路段、曲线路段、反超高等方面，对超高设计进行了研究，从而保证整个互通车辆行驶的安全性和舒适性。

车道平衡，匝道，超高

1 车道平衡原则

车道平衡即合流后的车道数与合流前的车道总数,及分流前的车道数与分流后的车道总数之间要保持一个平衡的关系。

车道平衡的目的，是使分合流连接部每个方向的车道数保持连续，满足驾驶人员的期望，简化车辆分、合流运行条件，使通行能力与交通量分布相平衡，从而使连接部达到和谐的行驶状态。

车道平衡的原则是：1)合流后的车道数等于合流前车道数之和，或为合流前的车道数之和减去一个车道。2)在分流连接部，分流前的车道数等于分流后的车道数之和减去一个车道。3)每次减少的车道不应超过一条。4)分合流车道平衡关系式：Nc≥NF+NE-1。

其中，Nc为分流前或汇流后的主线车道数；NF为分流后或汇流后的主线车道数；NE为匝道车道数。

2 匝道端部平面

匝道平面线形由直线、缓和曲线和回旋线单元组合而成，无论哪种，均可视为起终点具有特殊曲率半径和方向的曲线单元，各类曲线单元通过起终点的曲率半径和方向来定义。

由于主线速度较高，当主线车辆通过分流鼻时的运行速度通常高于匝道设计速度，即流出车辆的减速除在减速车道上完成部分外，且有一部分的减速在出口鼻端至匝道控制曲线起终点之间的路段完成，该路段被称为速度过渡段。

出口匝道运行规律：1)车辆由渐变段达到减速车道一个车道宽度处时，运行速度由主线平均速度减至初始速度。2)车辆经减速段达到分流鼻时，运行速度由初始速度减至鼻端通过速度。3)从鼻端到匝道控制曲线起点路段，车辆再次减速达到匝道控制曲线起点速度。4)匝道控制曲线即匝道设计速度控制的圆曲线最小半径的路段。

3 端部纵断面设计

由于驾驶人员通常会根据匝道线形来确定车辆行驶速度，分流鼻处附近控制指标应大于匝道的技术指标。因此鼻端附近匝道竖曲线半径必须要满足规范要求。在确定分流鼻端附近匝道竖曲线最小半径时，以鼻端通过速度的一般值为依据，凸型和凹型竖曲线分别以保证停车视距和满足缓和冲击为条件，视距则采用相应于鼻端通过速度一般值的停车视距。

对于匝道接坡规范并没有统一要求，目前各设计院常用的是平均坡度法和合成坡度法，两者大同小异，误差较小。

4 超高

4.1 一般路段超高

一般路段指直线或圆曲线半径大于不设超高的最小半径路段，为排水需要必须保证必要的路面横坡度。对于道路一般路段，一般按上下行方向分别设置向外倾斜的横坡，形成横断面上的“路拱”。对于匝道一般路段，由于匝道平曲线半径较小，且两端的接线横坡一般为单向，在长度较短的情况下，无论是单向还是双向匝道均宜按曲线转角方向采用单向横坡。当为平曲线半径较大、长的对象匝道或为连接线时，可根据匝道长度、线形条件、路面类型和路面宽度等采用双向路拱。

一般路段的路面横坡度应当根据当地自然条件和路面类型等确定。根据现行规范的规定，在不设超高段，当位于中等强度降雨地区时，匝道路面横坡度宜采用2%；位于降雨强度较大地区时，匝道路面横坡度可适当增大。

4.2 曲线路段超高

根据JTG/TD 21—2014公路立体交叉设计细则规定，匝道圆曲线路段的最大超高宜采用6%，在积雪冰冻地区，最大超高不得大于6%。在非积雪冰冻地区，当交通组成以小客车为主时，匝道最大超高可适当增大，不应大于8%。

当圆曲线半径小于不设超高的最小半径时，应根据设计速度和圆曲线半径大小设置超高，但最大超高小于最恶劣条件下轮胎与路面之间的摩擦系数，除此之外，匝道超高值的确定同时还取决于以下因素：

1)低速运行车辆的频率和稳定性。

2)车辆重心的位置。

3)天气条件。

4)地形条件和地区类别。

5)匝道线形特征。

6)外部环境与周围的协调性。

超高值可依据设计速度、圆曲线半径和横向力系数按下式求得：

式中：i——超高值；v——设计速度，km/h；R——圆曲线半径；f——横向力系数。

上式中：横向力系数f是一个关键性参数。在计算超高时，横向力系数是一个变化值，当设计速度一定时，其最大值为计算圆曲线最小半径时采用的横向力系数值，且随着圆曲线半径的变化而增减。

对于日本的横向力系数，计算匝道圆曲线最小半径的横向力系数取值范围0.10～0.23,超过0.15的值主要用于一般互通式立体交叉匝道。

德国对横向力系数的取值，主要通过允许横向力系数与极限横向力系数摩阻系数比来控制。当驾乘员已感到弯道存在，略感不适，行驶尚平稳时，允许横向力系数与极限横向摩阻系数之比可采用0.7。

根据实测统计，我国高速公路的极限横向摩阻系数平均值，主要分布在0.4～0.6范围内，绝多数超过0.4。

4.3 反超高

《公路路线细则规定》规定，当主线超高小于3%时，直接式变速车道渐变段内采用与主线相同的横坡，此后至分(汇)流鼻达到外倾2%的横坡；当主线大于3%时，外侧的变速车道在分汇流鼻采用外倾1%的横坡，但是在分(汇)流鼻处的横坡代数差应小于6%。《公路立体交叉设计细则》规定：当主线为曲线且设有超高时，曲线外侧的变速车道渐变段到一个车道宽度处的路段应采用与主线相同的横坡。鼻端处的匝道横坡宜向外倾，并通过三角区的附加路拱完成反向过渡。鼻端处的匝道横坡与主线横坡的代数差不应大于6%。笔者认为在反超高规定当中，后者明显要比前者在做设计的时候更加自由、灵活，并不是非常死板。假如主线超高刚好等于3%时又该如何，因此《公路立体交叉设计细则》规定只要在鼻端的横坡代数和只要不大于6%即可，所以在设计时候会出现不同的情况，不能盲目地照搬规范。

如图1所示，A匝道为单向双车道,E匝道为单向单车道，设计速度都是40 km/h，如果按照前者规范要求R=170，超高刚好等于3%，则E匝道外倾取值1%，2%都可以，并没有一个严格的说明，由此会给设计人员造成了误解，不能正确的做出取值。

但是如果按照《公路立体交叉设计细则》要求两鼻端的横坡代数和小于6%，也不是很容易设计。如图1所示E匝道R=500，在E匝道起点处首先要向右外倾2%或1%的横坡，然后再渐变为向左的2%超高，超高缓和段需要30 m。而且前面还有YH，GQ点需要超高渐变，首先不讨论整个匝道长度是否能满足超高多次渐变所需长度。一般情况下，常规的单喇叭匝道都不是太长，如图1多次渐变超高缓和段的长度大概需要60 m,相对于整个匝道已经占1/3的长度，对行车的安全性会有很大影响，造成隐患。

A匝道为向左3%超高，E匝道为向左2%超高。由于AE匝道的合成横坡为向左2.6%，2.6%～2%只需要5 m的超高缓和渐变段。在行驶当中非常平稳的就渐变为正常的2%横坡，对于行车来说非常安全，也不存在任何安全隐患，非常有利。由此可见这种情况下并没有按照规范的要求来设计反而会更好、更有利。

同样，对于加速车道来说，假设主线设计车速100 km/h,匝道设计时速为40 km/h，主线为3%的超高。按照规范要求在主线与匝道鼻端处要外倾2%或1%，过鼻端之后需要做一段反向路拱线。但是匝道的线形处于不设置超高的情况下，而且没有任何的条件限制，在鼻端处时速并没有达到主线时速，可能最多在60 km/h～70 km/h。如果3%超高在匝道进入主线鼻端之前渐变过来，则需要近40 m的长度，因为车辆在鼻端之前时速基本上还是按照匝道的时速来设计的，相对比较安全，在过鼻端之后超高随主线超高，这样更为有利。

5 结语

因此笔者认为在满足规范的前提条件下充分理解规范、熟练的运用规范，依据不同的情况作出更为合理的设计，设计出一个非常完善的互通。

[1] JTG/T D21—2014，公路立体交叉设计细则[S].

[2] 公路路线设计细则(总校稿)[Z].

[3] JTG D20—2006，公路路线设计规范[S].

Ondesignforterminalsandsuper-elevationofinterlinkedflyovers

WuYisong

(HenanCommunicationPlanningandDesignInstituteCo.,Ltd,Zhengzhou450052,China)

The paper introduces the principle and aims for the track balance, analyzes the plane and vertical section of the ramp terminals, and researches the super-elevation design from the common sections, curve section, and the reverse super-elevation, so as to ensure the safety and comfort of the interlinked vehicle traffic generally.

track balance, ramp, super-elevation

U412.352

：A

1009-6825(2017)24-0147-02

2017-06-13

吴宜松(1982- )，男