高速公路菱形互通式立交交叉区设计研究

2018-09-20白杨

价值工程 2018年29期

白杨

摘要：本文使用概率统计学方法分析高速公路菱形互通式立交的通行能力，使用交通管理、交通流量学以及汽车安全行驶理论研究菱形互通式立交工程的安全设计。为了更好地将菱形互通式立交应用于实际工程中，本文详细研究了高速公路菱形立交式匝道的技术指标要求，确定高速公路菱形互通式立交匝道屏幕交叉处的合理化设计，最后研究了不同情况之下，计算驶入高速公路左转匝道以及驶出高速左转匝道的通行能力，确定高速公路菱形互通式立交左转匝道的整体通行能力，为高速公路互通式立交布局设计提供数据参考，以提升我国高速公路的整体通行能力。

Abstract： This paper uses probability statistical method to analyze the traffic capacity of expressway interchanges， and uses traffic management， traffic flow and automobile safety driving theory to study the safety design of diamond interchange. In order to better apply the diamond interchange to the actual engineering， this paper studies in detail the technical requirements of the expressway diamond interchange， and determines the rational design of the intersection of the expressway diamond interchange. Finally， under the different conditions， the traffic capacity of the left-turn ramp and the high-speed left-turn ramp are calculated， and the overall traffic capacity of the left-turn ramp of the expressway interchange is determined， which provides data reference for highway interchange layout design to improve the overall capacity of expressways in China

关键词：高速公路；菱形互通式立交；交叉

Key words： expressway；diamond interchange；cross

中图分类号：U412.35+2 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）29-0148-03

1 菱形互通式立交介绍

1.1 常见立交的分析

纵观道路发展历史，公路交通将向标准化、快速化、智能化、密集化发展，各个时期建设的不同级别的公路交织成复杂的公路交通网络。因此为了提升高速通行能力，需要在特殊的位置设置互通式立交。随着现代公路交通技术的快速发展，相继产生了许多种类的互通式立交。设计师在设个公路时会根据实际地形和通行需求，选择合适的互通式立交。

1.2 菱形互通式立交的优缺点分析

菱形互通式立交具有很多的优势，可以让其在诸多的工程项目中使用；同时也存在一些缺点，使得交通管理需要投入更多的人力物力，这也使得一些功能性高速公路不会使用菱形互通式立交。

首先，菱形互通式立交占地面积小，布局紧凑，造价较低；其次，菱形互通式立交的主要缺点是被交叉公路的平面交叉较多，对于被交叉公路自身的交通影响较大，不利于交通管理；因此，菱形互通式立交通常使用在不收费的城市高速干道与次干道相互交叉地方，通常来说这些地方的用地紧张，使用菱形互通式立交可以解决用地问题。

2 菱形互通式立交设计指标研究

2.1 菱形互通式立交匝道左转速度指标

互通式立交同其他形式的立交相同，在设计之时需要严格考量一下这些指标是是否满足要求。为了提升整个菱形互通式立交的通行能力，往往不会在左转的匝道上使用信号灯，如果需要调配交通，只需要在匝道上使用簡单的指示标志和标线即可。为了满足安全设计规范，菱形互通式立交的设计速度要尽量低于道路可承受速度，实际的情况调整菱形互通式立交的左转匝道的速度为30km/h～40km/h。

2.2 菱形互通式立交匝道平面技术指标

对于高速公路菱形互通式立交匝道平面技术指标，根据我国《规定》要求需要在某一速度下满足圆曲线半径、匝道回旋线的标称最小值[3]。其中不同速度的匝道基本路段圆曲线半径的最小值如表1所示。

而根据研究表明，最小圆曲线半径R可由最大横向力以及超高值共同确定：

其中，R为最小圆曲线半径（m）；

V为转弯速度（km/h）；

μ为最大横向力系数；

ih为超高。

2.3 菱形互通式立交匝道视距技术指标

为了确保行车安全，车辆需要驶出菱形互通式立交匝道时，视距需要满足图1所示的要求，即驾驶人员的识别视距要大于停车视距。

其中匝道范围内行驶的车辆的停车视距由表2规定。

通常来说，当主干道上的车辆要驶出高速公路时，首先要判断出口，通常需要花费识别视距，而识别视距受到出口指示、驾车人经验等条件的限制，因此需要为驶出驾车人留出充足的时间，即识别视距至少要大于停车视距，通常取停车视距的1.25倍。识别视距的具体取值由表3决定。为了行车安全，通常选择表中数据的上限值。

根据匝道行车特性，左转匝道速度通常可以设计为30km/h-40km/h，据此可以分别求出对应的匝道停车视距和识别视距。

3 高速公路菱形互通式立交平面交叉区设计

3.1 平面交叉区的类型

实际工程中常见的平面交叉种类有匝道平面交叉、被交路平面交叉。通常匝道平面交叉主要是指由于地形以及转弯处交通量的限制，使得匝道平面产生相互交叉的区域，其种类主要有如图2所示的三种类型。

在设计被交叉道路平面交叉位置时，需要根据项目的公路等级、车流量以及地形等因素进行综合考虑。当被交叉道路需要优先通行时，可以选择加铺转角式T行平面交叉，如图3（a）这种交叉方式的工程简单易操作、占地面积相对较少，但是通行效率低，车速较慢。当被交叉道路需要增加转弯方向的车道时，可以采用扩宽路口式T性平面交叉，如图3（b）所示这种形式的平面交叉有利于提升道路通行效率，降低事故发生率，但相对于加铺转角式T行平面交叉方式的造价增加，同时占地面积也相应增加。如果各个方向的车流量都较大，并且不需要设置立交交叉时，可以选择渠化T形平面交叉，如图3（c）所示，这种方式可以提升车速的同时，降低各个方向车辆的影响。

3.2 平面交叉区的交通流特征分析

分析高速公路菱形互通式立交的平面交叉区域的交通流特征时同样可以按照匝道平面交叉和被交叉路平面交叉进行分别分析。对于匝道平面交叉区域，由于不存在直行车辆与转向车辆的冲突，仅有两股单向左转的车流交叉这一个交叉点，因此为了保障通行顺畅，在交通管制时应该采用驶出车辆优先通过冲突区域，具体如图4（a）所示。如图4（b）所示，对于被交叉路平面交叉多为直行与转弯交叉冲突，这种方式的交叉冲突对整个互通式立交的通行能力影响较大，严重者会影响路面行车安全。

3.3 平面交叉区的交通管理模式

高速公路菱形互通式立交的平面交叉区域的交通管理模式主要是主干道上的车辆优先通行、没有环形平面交叉优先全无控制、没有信号交叉和优先交叉。为了提升互通式立交匝道以及连接线平面交叉范围内路段的通行能力，应该在车辆即将进入该区域时，使用限速标志以及视觉减速带提醒驾驶人员进行降速，确保行车安全的同时，进一步提升汽车在交叉点的通行能力。

3.4 平面交叉区合理的视距设计

确保驾驶人员在平面交叉区域拥有充足降速、变道等操作的时间，在高速公路菱形互通式立交处进行合理交通信号和标志的设置。

如图5所示，为了驾驶人员在该区域有充足的操作时间，在每条岔路上都应该提供与行驶速度相匹配的引道视距，具体数据可从表4中获得，该距离略大于停车视距即可。确保该区域内由引道视距构成的三角区域内，没有任何影响驾驶人视野的障碍物。

4 結论

本文主要研究了高速公路菱形互通式立交的通行能力，为此首先分析了菱形互通式立交的特点以及匝道视距技术指标。然后分析了高速公路菱形互通式立交平面交叉设计具体分析了高速公路菱形互通式立交平面交叉区的类型，平面交叉区的交通流特征，平面交叉区的交通管理模式以及平面交叉区合理的视距设计，然后对高速公路菱形互通式立交通行能力研究先分析得到菱形互通式立交交通流量特性。希望本文的研究成果可以作为设计菱形互通式立交的理论依据，指导高速公路菱形互通式立交的建设，提高高速公路的整体通行效率，降低事故发生率。