高速公路互通式立交设计中的要点探讨

高速公路互通式立交设计中的要点探讨

郁伟

（杭州市交通规划设计研究院杭州310006）

摘要：以“以人为本，安全设计”为基本要求，从高速公路互通式立交的使用安全性和舒适性要求出发，对高速公路互通式立交区主线、主线到匝道过渡区段和匝道的设计要点进行了探讨。

关键词：高速公路，互通式立交，设计，要点

1、概述

随着我国社会经济和交通事业的快速发展，人民的生活水平和消费心态也日益发生变化，对出行安全性和舒适性的要求更高，因此，作为交通出行快速动脉的高速公路，其设计也须更加注意“以人为本，安全设计”的基本要求，而其互通式立交作为出入高速公路的门户和转换枢纽，也须从使用安全性和舒适性要求出发，认真、负责的设计出满足交通功能、安全舒适、和谐的现代化互通式立交工程。

互通式立交设计是整个高速公路设计中的重要一环，立交设计的成败，直接影响到全线高速公路的服务水平和运营安全，高速公路互通式立交设计是一个复杂和系统的工程，因此设计人员在立交定型和展线过程中投入的精力往往比较多，然而在具体设计时，对标准的把握和指标的取舍上，则往往千差万别。在现行公路工程技术标准中，只有94路线设计规范对立交设计的一些内容进行了陈述（新的路线规范尚未出版），很多值得关注的重要内容或关键，表述显得模糊，这给具体设计带来了一定的困惑，会出现诸如设计的各项技术指标均能满足规范，但设计不一定是安全的，因此设计成果很可能“合法”，但不一定“合理”的情况。本文主要总结了设计过程中的几个要点，对此进行探讨，供同行参考指正。

2、互通式立交区合理主线的重要性

高速公路互通式立交区域的主线，是全线路线的一段，因此必然与路线有着统一协调的设计车速和要求。但互通式立交区域主线的交通比一般路线的交通要复杂，因该区域车辆在主线和互通匝道间进出频繁，因此产生分流点和合流点，交通运行显得紊乱，因此，互通立交区域及立交区域附近的主线标准应要求比一般路线为高。因此一般在确定高速公路路线走向时，就应当考虑到路线上互通式立交设置的可能性和合理性，从而在路线平面线形和纵断面线形上予以合理安排。

但笔者注意到，互通式立交设置的重要性，在实际设计过程中，在路线勘察设计阶段，还没有提高到应有的重视程度，因此，往往产生了绝对的由选择立交形式去迎合既定主线线位的情况。只有在该立交存在布置困难或显得不合理的情况下，再来被动的调整该互通式立交区域主线的线位，来“补充设置”一个立交。这时候的调整，因为已失去设计的先机，所以往往显得有些“亡羊补牢，为时已晚”的尴尬。设计上显得捉襟见肘，也就难以谈上主动设计一个合理合适的互通式立交了，这对高速公路来讲，在设计程序和具体设计上，都是亟待改进的。

横向比较国内外优秀的高速公路互通式立交设计，其主线往往和立交匝道配合的“有礼有节”。路线在勘测设计时，已对互通立交足够重视，互通立交区域及前后的主线技术指标均避免了采用极限值。互通立交在路线方案设计时，已经作为了重要的控制点和高速公路交通进出和交通转换的门户予以考虑，而不仅仅是路线上的一个通过点。这样的设计态度，最终实现了互通式立交主线和高速公路路线以及立交匝道的有机结合，形式上也就表现的活泼，运行上则安全、舒适。

因此，充分重视立交区主线和互通式立交的相互影响，重视考虑互通式立交和路线的关系，优化设计程序，是实现一个合理、合适互通式立交的一个要点。

3、立交线形指标和车辆运行速度的协调

车辆从立交区主线到匝道或匝道到主线的运行车速以及匝道上的运行车速，是在不断的变动中的。以驶出匝道为例，车辆运行车速变化情况可如下图所示：

图：驶出车辆运行的V-t曲线

上述a曲线为有收费设施的车速变化曲线，b曲线为无收费设施的车速变化曲线，c为因匝道设计不合理而导致车辆被误导加速而后减速的不正常曲线。

从曲线可以看出，在设计时，必须根据匝道的不同部位的实际车速，来决定不同部位的曲线几何要素。司机在行驶过程中，采用的车速是根据其对路况或沿线障碍物的判断，根据自身情况，综合其对安全和速度要求后确定的。而旅客，则直观的根据周围环境的变化和其心理感受来适应车速。因此，设计上需要充分考虑驾驶员和旅客的心理需求，采用符合实际运行车速的曲线来选用匝道线形指标，设计出合理合适的匝道曲线。在匝道上的设计车速，也没有必要定的太高，从而避免资源浪费及降低匝道通行能力。

因此，互通式立交线形指标和车辆运行速度是否协调，是使用者判断立交设计好坏的直接依据。设计者所采用的各项曲线指标，也通过实际的运营来检验是否合理。

4、变速车道区域的平面设计

变速车道在立交设计中十分重要，直接关系到车辆进出高速公路时候的运营安全和舒适。变速车道过短，运营车辆不能进行充分的加速和有效的减速，变速车道过长，又产生不必要的浪费。现行规范对变速车道规定了一个最小值，这个最小值，在实际的设计过程中，却成为了众多设计人员设计时频繁采用的“理论依据”和“法宝”。

从车辆加、减速速率上分析，是有必要提高这个最小值的长度的，这样做从车辆运营情况来看，也符合安全、舒适驾驶的要求的。鉴于最小值被采用广泛且影响面大，加上设计人员对实际情况实际分析能力的参差不齐甚至没有分析，因此，着眼于公路设计未来，适当提高这个最小值是十分必要的（注：新的路线规范送审稿对变速车道长度值进行了大幅提高，但正式规范尚未出版）。

变速车道设置时的另一个问题是直接式变速车道的问题。根据直接式变速车道的定义，从主线三角渐变段开始位置一直到分合流点，都应采用同一个渐变率。根据这一定义进行设计的结果是：按照规范规定的渐变率进行设计，减速车道会“过长”，超过规范规定最小值较多。因此，设计人员在设计时，往往采用了使用最小值的减速车道设计思路而忽略这个三角渐变段开始的渐变率，结果设计出三角渐变段渐变率和变速车道渐变率不同的“混合型”设计，既不是平行式，也

不是直接式，这种设计，目前在国内外均有流行；更有不合理的设计，使变速车道在分流点前便以大于此渐变率的缓和曲线渐变拐出。

这样的混合设计所造成的缺陷主要表现在两个方面：①过分迁就变速车道最小长度而忽略渐变率问题，造成多次渐变，车辆驶出不稳；②轻视或忽略驶出点渐变率在设计上的重要性，为车辆营运埋下了安全隐患。

因此，从规范设计的角度出发，笔者以为有必要强调直接式变速车道的典型设计，即从主线三角渐变段开始到分流点，采用同一个符合营运要求的渐变率，这样做，不但在变速车道长度上增加不多，更能够保证车辆在高速驶出时候的渐变率值，保证车辆的运营安全。对于驶出三角区不够明显的情况，则可通过设置明显交通标志或护栏扭曲的方式来进行警示。

5、匝道纵断面线形的设计

纵断面设计方面的主要问题是匝道的纵断面拉坡范围和纵断面设计线位置的问题。

设计人员在确定匝道拉坡范围时，不应将拉坡范围和匝道线位长度一致起来。虽然有的设计者认为在进入匝道端部前应进行纵坡拟合从而得到一个进入匝道的坡度较为恰当，但事实上这样不仅增加了工作量，更重要的是所得到的拟合结果并不会取得预期的理想效果，而如果拟合结果确实是理想的，那么一定是主线的纵坡并没有真正考虑匝道拉坡时候的需要。此外，将匝道拉坡范围完全与匝道线位长度一致，也可能会在车流分合流端部形成剪刀差，影响路容，甚至排水上造成困难。所以笔者以为，匝道拉坡的范围，为分合流点之间的范围即可，而进入匝道的起始纵坡，采用瞬间纵坡即可，所需要注意的是，主线的纵坡，能够考虑匝道拉纵坡时候的需要（纵坡平顺、视野开阔）。而在主线存在超高和曲线的情况下，则需要根据规范要求确定起始纵坡。

在进行匝道纵断面设计时，纵断面设计线即设计高程点位置线，往往延续了平面设计线的位置。设计人员在平面设计过程中，一般会采用横断面上车道中线或路缘带边线进行设计，也有采用左侧硬路肩边线来进行设计的。各种设计方法各有优点，本文不作论述。在纵断面设计条件比较充裕时，各种设计方法并不存在问题。但在设计条件受限时，对规范最大值的选用便显得各有神通了。有时一个设计线位置（如车道中线）的纵断面不能上去时，选用另一个设计位置（如路缘带）便能上得去。从设计过程来看，设计人员在进行纵断面设计时，往往会对纵坡设置掌握一定的量度，不轻易采用最大值，所以这种情况的出现并不普遍；但若在采用最大值时，则往往已是不得已的情况，因此，安全性问题显得格外突出了。所以，笔者以为，有必要对此种情况进行讨论和统一，以利于高速公路运营安全。

6、结语

以上是作者在高速公路互通式立交设计过程中对一些要点问题的总结和探讨。高速公路互通式立交的设计，无论从重视程度，设计程序，还是具体内容上，都有待我们进一步改进和完善，以能够适应人民因生活水平提高而对公路基础设施提出的更理性要求。

参考文献

【1】公路工程技术标准（JTGB01－2003）.北京：人民交通出版社，2004.

【2】公路路线设计规范（JTJ 011-94）.北京：人民交通出版社，1994.

【3】公路路线设计规范修订( JTJ 011—94 )（送审稿）.修订《公路路线设计规范》编制组，2003.

【4】王伯惠编著.《道路立交工程（增订版）》.北京：人民交通出版社，2000.

【5】中交第一公路勘察设计研究院. 霍明主编.《山区高速公路勘察设计指南》. 北京：人民交通出版社，2003.