高速公路菱形互通式立交交叉區(qū)設(shè)計(jì)研究

白楊

摘要：本文使用概率統(tǒng)計(jì)學(xué)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、交通流量學(xué)以及汽車安全行駛理論研究菱形互通式立交工程的安全設(shè)計(jì)。為了更好地將菱形互通式立交應(yīng)用于實(shí)際工程中，本文詳細(xì)研究了高速公路菱形立交式匝道的技術(shù)指標(biāo)要求，確定高速公路菱形互通式立交匝道屏幕交叉處的合理化設(shè)計(jì)，最后研究了不同情況之下，計(jì)算駛?cè)敫咚俟纷筠D(zhuǎn)匝道以及駛出高速左轉(zhuǎn)匝道的通行能力，確定高速公路菱形互通式立交左轉(zhuǎn)匝道的整體通行能力，為高速公路互通式立交布局設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)參考，以提升我國高速公路的整體通行能力。

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

關(guān)鍵詞：高速公路；菱形互通式立交；交叉

Key words： expressway；diamond interchange；cross

中圖分類號(hào)：U412.35+2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）29-0148-03

1 菱形互通式立交介紹

1.1 常見立交的分析

縱觀道路發(fā)展歷史，公路交通將向標(biāo)準(zhǔn)化、快速化、智能化、密集化發(fā)展，各個(gè)時(shí)期建設(shè)的不同級(jí)別的公路交織成復(fù)雜的公路交通網(wǎng)絡(luò)。因此為了提升高速通行能力，需要在特殊的位置設(shè)置互通式立交。隨著現(xiàn)代公路交通技術(shù)的快速發(fā)展，相繼產(chǎn)生了許多種類的互通式立交。設(shè)計(jì)師在設(shè)個(gè)公路時(shí)會(huì)根據(jù)實(shí)際地形和通行需求，選擇合適的互通式立交。

1.2 菱形互通式立交的優(yōu)缺點(diǎn)分析

菱形互通式立交具有很多的優(yōu)勢(shì)，可以讓其在諸多的工程項(xiàng)目中使用；同時(shí)也存在一些缺點(diǎn)，使得交通管理需要投入更多的人力物力，這也使得一些功能性高速公路不會(huì)使用菱形互通式立交。

首先，菱形互通式立交占地面積小，布局緊湊，造價(jià)較低；其次，菱形互通式立交的主要缺點(diǎn)是被交叉公路的平面交叉較多，對(duì)于被交叉公路自身的交通影響較大，不利于交通管理；因此，菱形互通式立交通常使用在不收費(fèi)的城市高速干道與次干道相互交叉地方，通常來說這些地方的用地緊張，使用菱形互通式立交可以解決用地問題。

2 菱形互通式立交設(shè)計(jì)指標(biāo)研究

2.1 菱形互通式立交匝道左轉(zhuǎn)速度指標(biāo)

互通式立交同其他形式的立交相同，在設(shè)計(jì)之時(shí)需要嚴(yán)格考量一下這些指標(biāo)是是否滿足要求。為了提升整個(gè)菱形互通式立交的通行能力，往往不會(huì)在左轉(zhuǎn)的匝道上使用信號(hào)燈，如果需要調(diào)配交通，只需要在匝道上使用簡單的指示標(biāo)志和標(biāo)線即可。為了滿足安全設(shè)計(jì)規(guī)范，菱形互通式立交的設(shè)計(jì)速度要盡量低于道路可承受速度，實(shí)際的情況調(diào)整菱形互通式立交的左轉(zhuǎn)匝道的速度為30km/h～40km/h。

2.2 菱形互通式立交匝道平面技術(shù)指標(biāo)

對(duì)于高速公路菱形互通式立交匝道平面技術(shù)指標(biāo)，根據(jù)我國《規(guī)定》要求需要在某一速度下滿足圓曲線半徑、匝道回旋線的標(biāo)稱最小值[3]。其中不同速度的匝道基本路段圓曲線半徑的最小值如表1所示。

而根據(jù)研究表明，最小圓曲線半徑R可由最大橫向力以及超高值共同確定：

其中，R為最小圓曲線半徑（m）；

V為轉(zhuǎn)彎速度（km/h）；

μ為最大橫向力系數(shù)；

ih為超高。

2.3 菱形互通式立交匝道視距技術(shù)指標(biāo)

為了確保行車安全，車輛需要駛出菱形互通式立交匝道時(shí)，視距需要滿足圖1所示的要求，即駕駛?cè)藛T的識(shí)別視距要大于停車視距。

其中匝道范圍內(nèi)行駛的車輛的停車視距由表2規(guī)定。

通常來說，當(dāng)主干道上的車輛要駛出高速公路時(shí)，首先要判斷出口，通常需要花費(fèi)識(shí)別視距，而識(shí)別視距受到出口指示、駕車人經(jīng)驗(yàn)等條件的限制，因此需要為駛出駕車人留出充足的時(shí)間，即識(shí)別視距至少要大于停車視距，通常取停車視距的1.25倍。識(shí)別視距的具體取值由表3決定。為了行車安全，通常選擇表中數(shù)據(jù)的上限值。

根據(jù)匝道行車特性，左轉(zhuǎn)匝道速度通?？梢栽O(shè)計(jì)為30km/h-40km/h，據(jù)此可以分別求出對(duì)應(yīng)的匝道停車視距和識(shí)別視距。

3 高速公路菱形互通式立交平面交叉區(qū)設(shè)計(jì)

3.1 平面交叉區(qū)的類型

實(shí)際工程中常見的平面交叉種類有匝道平面交叉、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轉(zhuǎn)彎處交通量的限制，使得匝道平面產(chǎn)生相互交叉的區(qū)域，其種類主要有如圖2所示的三種類型。

在設(shè)計(jì)被交叉道路平面交叉位置時(shí)，需要根據(jù)項(xiàng)目的公路等級(jí)、車流量以及地形等因素進(jìn)行綜合考慮。當(dāng)被交叉道路需要優(yōu)先通行時(shí)，可以選擇加鋪轉(zhuǎn)角式T行平面交叉，如圖3（a）這種交叉方式的工程簡單易操作、占地面積相對(duì)較少，但是通行效率低，車速較慢。當(dāng)被交叉道路需要增加轉(zhuǎn)彎方向的車道時(shí)，可以采用擴(kuò)寬路口式T性平面交叉，如圖3（b）所示這種形式的平面交叉有利于提升道路通行效率，降低事故發(fā)生率，但相對(duì)于加鋪轉(zhuǎn)角式T行平面交叉方式的造價(jià)增加，同時(shí)占地面積也相應(yīng)增加。如果各個(gè)方向的車流量都較大，并且不需要設(shè)置立交交叉時(shí)，可以選擇渠化T形平面交叉，如圖3（c）所示，這種方式可以提升車速的同時(shí)，降低各個(gè)方向車輛的影響。

3.2 平面交叉區(qū)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區(qū)域的交通流特征時(shí)同樣可以按照匝道平面交叉和被交叉路平面交叉進(jìn)行分別分析。對(duì)于匝道平面交叉區(qū)域，由于不存在直行車輛與轉(zhuǎn)向車輛的沖突，僅有兩股單向左轉(zhuǎn)的車流交叉這一個(gè)交叉點(diǎn)，因此為了保障通行順暢，在交通管制時(shí)應(yīng)該采用駛出車輛優(yōu)先通過沖突區(qū)域，具體如圖4（a）所示。如圖4（b）所示，對(duì)于被交叉路平面交叉多為直行與轉(zhuǎn)彎交叉沖突，這種方式的交叉沖突對(duì)整個(gè)互通式立交的通行能力影響較大，嚴(yán)重者會(huì)影響路面行車安全。

3.3 平面交叉區(qū)的交通管理模式

高速公路菱形互通式立交的平面交叉區(qū)域的交通管理模式主要是主干道上的車輛優(yōu)先通行、沒有環(huán)形平面交叉優(yōu)先全無控制、沒有信號(hào)交叉和優(yōu)先交叉。為了提升互通式立交匝道以及連接線平面交叉范圍內(nèi)路段的通行能力，應(yīng)該在車輛即將進(jìn)入該區(qū)域時(shí)，使用限速標(biāo)志以及視覺減速帶提醒駕駛?cè)藛T進(jìn)行降速，確保行車安全的同時(shí)，進(jìn)一步提升汽車在交叉點(diǎn)的通行能力。

3.4 平面交叉區(qū)合理的視距設(shè)計(jì)

確保駕駛?cè)藛T在平面交叉區(qū)域擁有充足降速、變道等操作的時(shí)間，在高速公路菱形互通式立交處進(jìn)行合理交通信號(hào)和標(biāo)志的設(shè)置。

如圖5所示，為了駕駛?cè)藛T在該區(qū)域有充足的操作時(shí)間，在每條岔路上都應(yīng)該提供與行駛速度相匹配的引道視距，具體數(shù)據(jù)可從表4中獲得，該距離略大于停車視距即可。確保該區(qū)域內(nèi)由引道視距構(gòu)成的三角區(qū)域內(nèi)，沒有任何影響駕駛?cè)艘曇暗恼系K物。

4 結(jié)論

本文主要研究了高速公路菱形互通式立交的通行能力，為此首先分析了菱形互通式立交的特點(diǎn)以及匝道視距技術(shù)指標(biāo)。然后分析了高速公路菱形互通式立交平面交叉設(shè)計(jì)具體分析了高速公路菱形互通式立交平面交叉區(qū)的類型，平面交叉區(qū)的交通流特征，平面交叉區(qū)的交通管理模式以及平面交叉區(qū)合理的視距設(shè)計(jì)，然后對(duì)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為設(shè)計(jì)菱形互通式立交的理論依據(jù)，指導(dǎo)高速公路菱形互通式立交的建設(shè)，提高高速公路的整體通行效率，降低事故發(fā)生率。

參考文獻(xiàn)：

[1]沈強(qiáng)儒，楊少偉，趙一飛，等.菱形立交分流區(qū)主線線形指標(biāo)分析[J].哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2015，47（9）：90-94.

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