梁 佳

(山西省交通规划勘察设计院有限公司，山西 太原 030000)

1 匝道设计速度

在互通式立交中，匝道设计速度和设计交通量在确定匝道各项指标与横断面尺寸过程中具有决定性作用。若匝道设计速度可以与正线相同，采用所有速度中相对较低的也能保证车辆顺畅运行。然而，因地形条件、用地条件与成本费用等方面因素的限制，对匝道而言，其计算行车速度始终比正线要低。但实际的降低值不可以太大，否则车辆在进、出正线时需要突然加减速，这对行车安全是十分不利的。速度的期望值以和主线的平均速度相近为宜。在确定匝道的设计速度时，需要注意下列几个要点。

达到最佳车速方面的要求。在匝道中使用低于主线的速度，并不会对立交通行能力造成影响，这是因为如果车速太高，将由于制动距离大幅增加而导致车头之间的距离明显增大，从而降低路段通行能力。基于此，为了使行车安全与通行能力都达到要求，同时充分考虑用地和行驶条件方面的因素，匝道的设计速度应与使通行能力达到最大时的速度接近，可采用以下公式进行计算确定

(1)

式(1)中，Vk表示最佳速度，单位：m/s；L0表示安全距离，单位：m，通常在5～10 m的范围内取值；C表示车辆的制动系数，通常在0.15～0.30 s2/m的范围内取值。通过代入数值后计算，最佳速度通常保持在40～50 km/h范围内。

根据匝道具体形式确定设计速度。在同一个立交中，不同匝道设计速度有所不同，理论上要按照匝道的具体形式来确定其设计速度。对于右转匝道，以上限值或中间值为宜；对于直连左转匝道，以中间值或与中间值相接近为宜；对于环圈式匝道，则以下限值为宜。在环圈式匝道中，若环圈的半径很大，则占地面积较大，应适当减小采用值，一般为30～40 km/h。

与出入口实际行驶要求相适应。从匝道分流端中驶出的车辆，其设计速度应达到主线速度50%～60%以上；而驶入到匝道和加速车道之间连接部位的车辆，其设计速度需要使进入到加速车道末端时实际车速不低于主线70%；在与收费站和次要道路相接近的末端，还应对设计速度进行适当降低。

充分考虑匝道内交通组织。对于双向没有设置分隔带设施的匝道，应采用相同的设计速度。而对于双向独立存在的匝道，需根据各自的实际交通量确定适宜的设计速度。

2 环形匝道

对于环形匝道，它是唯一一种无需进行跨线桥建设的左转匝道，成本较低，在交通量不大的情况下广泛使用。对环形匝道进行设计时，主要有以下特点：其一，在互通式立交中，最小技术指标均产生于环形匝道，对行车安全性和舒适性有直接影响；其二，环形匝道实际通行能力主要取决于设计速度和平曲线半径，至于交通量究竟达到多少无法采用环形匝道目前还没有得出权威论证，只能采用经验做法，即交通量不超过6 000 pcu/d；其三，考虑到采用左转环形匝道时，会使立交的总占地面积有所增加，并延长车辆的实际绕行距离，如果交通量相对较大，则会对运行经济性造成影响，故在确定此类匝道的半径时，必须做到科学合理，以免对立交运营经济性与服务水平造成影响。

在整个互通式立交当中，以环形匝道所用设计速度为最低，但它对平纵面线形却具有决定性作用。无论互通式立交为枢纽或普通，按照相关设计规范的要求，对于环形匝道，其设计速度必须控制在40 km/h以内，以主线的设计速度为依据，结合实际佳通量，常用30 km/h、35 km/h和40 km/h三种设计速度。在实际的设计工作中，对于枢纽立交，其环形匝道所用设计速度以50 km/h较多。

平曲线半径通常以设计速度为依据确定，取值应确保行车安全及舒适性。以经典力学为基础进行分析，对车辆行驶于弯道上时的稳定性，可采用横向力系数来评价，其计算公式为

(2)

式(2)中，μ表示横向力系数；R表示平曲线的半径，单位：m；V表示匝道设计速度，单位： km/h；ih表示超高横坡，单位：%。

根据式(2)，当匝道设计速度为50 km/h时，横向力系数将伴随平曲线半径的减小而增加，而且其变化率可以达到最大，这说明在匝道设计速度相对较大的情况下，伴随平曲线半径不断减小，横向力系数所受到的影响将更加显著。当匝道设计速度为30 km/h、35 km/h和40 km/h时，变化曲线基本保持平行，这说明当匝道设计速度降低到一定数值后，伴随平曲线半径不断减小，横向力系数发生的变化情况没有明显差别。当平曲线半径为40 m和50 m时，横向力系数将伴随匝道设计速度的增加而快速增大，使这种情况下的曲线陡度大于其它各种情况。当平曲线的半径为72 m、80 m和100 m时，伴随匝道设计速度不断增加，曲线的变化趋势明显变缓，这说明当平曲线半径相对较大时，匝道设计速度对横向力系数造成的影响不显著。

国内外相关调查结果显示，当横向力系数在0.10以内时，转弯不会有太大的感受，平稳性良好；当横向力系数为0.15时，转弯会有所感受，但还比较平稳；当横向力系数为0.20时，除了会有明显的感受，而且还不平稳；当横向力系数为0.35时，感受进一步加强；当横向力系数超过0.40时，转弯的过程将十分稳定，有发生倾倒的可能。基于此，在设计中必须对横向力系数加以严格限制，结合我国相关研究资料，对于横向力系数，应按照以下标准进行取值：当设计速度确定为120 km/h时，横向力系数不能超过0.1；当设计速度确定为100 km/h时，横向力系数不能超过0.12；当设计速度确定为80 km/h时，横向力系数不能超过0.13；当设计速度确定为60 km/h时，横向力系数不能超过0.15；当设计速度确定为40 km/h时，横向力系数不能超过0.16；当设计速度确定为30 km/h时，横向力系数不能超过0.17。

对于环形匝道，其设计速度在很大程度上决定了匝道的半径，而匝道的半径又对匝道具体形式、用地和规模等有直接影响。如果从行车角度讲，当半径较大时，其横向力系数将相对较小，行车就越安全；但是这会使占地面积增加，不论是在山区还是城市当中，都需要从不同角度进行综合考虑，包括用地、路线长和造价等。

3 结 语

综上所述，在对高速公路工程的互通式立交进行设计时，必须高度重视各项技术指标，保证所用技术指标的合理性、科学性与经济性，比如确定适宜的环形匝道设计速度，以此达到预期的安全、经济和环保等方面的要求。