關(guān)于公路互通式立交平面線形設(shè)計(jì)及應(yīng)用分析

高培培

摘 要：文章從公路互通式立交平面線形的特點(diǎn)分析入手，論述了公路互通立交平面線形設(shè)計(jì)及應(yīng)用。研究結(jié)果表明，在公路互通式立交平面線形設(shè)計(jì)中，除應(yīng)當(dāng)了解立交的類(lèi)型及特點(diǎn)之外，還應(yīng)當(dāng)將設(shè)計(jì)的重點(diǎn)放在主線和匝道上，從而使設(shè)計(jì)出的立交能夠保證車(chē)輛通行順暢。

關(guān)鍵詞：公路;互通式立交;平面線形設(shè)計(jì)

在公路工程中，互通式立交是較為重要的組成部分之一，它可以起到緩解交通壓力的作用。為確保設(shè)計(jì)出的立交能夠發(fā)揮出應(yīng)有的作用，必須保證平面線形的合理性。在互通式立交平面線形設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)將主線和匝道作為重點(diǎn)環(huán)節(jié)，采用有效的方法，確保設(shè)計(jì)效果。下面就公路互通式立交平面線形設(shè)計(jì)及應(yīng)用展開(kāi)分析探討。

1 公路互通式立交平面線形的特點(diǎn)

1.1 互通式立交的類(lèi)型

互通式立交是公路中非常重要的組成部分之一，根據(jù)岔路數(shù)量的不同，可以將之細(xì)分為以下兩種類(lèi)型：

1.1.1 三岔互通式

三岔互通式立交中，比較典型的線形有以下幾種：喇叭形、T形和Y形。其中喇叭形的匝道能夠?yàn)檗D(zhuǎn)彎車(chē)輛提供相對(duì)較高的速度運(yùn)行，但左轉(zhuǎn)彎車(chē)輛的繞行距離比較長(zhǎng)，且環(huán)圈匝道的線形比較差;T形的方向非常明確，能夠保證車(chē)輛流暢通行，基本上不會(huì)選錯(cuò)路，匝道的運(yùn)行長(zhǎng)度比較長(zhǎng);Y形能夠保證高速行車(chē)，通行能力較大，方向明確，但左側(cè)車(chē)道分離和匯入比較困難。

1.1.2 四岔互通式

在四岔互通式立交中，較為典型的線形有以下幾種：菱形、苜蓿葉形、環(huán)形和直連式等。其中菱形能夠確保立交主線直行車(chē)輛的高速運(yùn)行，基本上不會(huì)出現(xiàn)擁堵的情況，但由于匝道連接部位是平面立交，從而無(wú)法使行車(chē)安全性得到可靠保障;苜蓿葉形能保證車(chē)輛運(yùn)行的連續(xù)性，不存在沖突點(diǎn)，左轉(zhuǎn)匝道的線形相對(duì)較差，無(wú)法保持高速運(yùn)行，立交通行能力受限;環(huán)形的結(jié)構(gòu)較為緊湊，轉(zhuǎn)彎行駛方向非常明確，占地面積小;但由于車(chē)輛會(huì)交織運(yùn)行，所以無(wú)法保證通行能力;直連式線形流暢度高，轉(zhuǎn)向明確，不存在交織的情況和沖突點(diǎn)，分叉交匯比較少，能夠使車(chē)輛的行駛安全性得到保障，但工程造價(jià)偏高。

1.2 平面線形的特點(diǎn)

1.2.1 主線的特點(diǎn)

對(duì)于公路互通式立交而言，其位置的選擇是一個(gè)較為重要的環(huán)節(jié)，必須確保相交公路的線形指標(biāo)良好。立交主線線形的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)應(yīng)當(dāng)符合以下要求：當(dāng)車(chē)輛的設(shè)計(jì)時(shí)速為60 km/h時(shí)，圓曲線半徑的最小值應(yīng)當(dāng)為350 m，車(chē)輛的設(shè)計(jì)時(shí)速為120 km/h時(shí)，圓曲率半徑的最小值應(yīng)當(dāng)為1 500 m。

1.2.2 匝道的特點(diǎn)

在互通式立交中，匝道是最為重要的組成部分之一，具體是指兩條相交道路之間的連接為匝道，可將之細(xì)分為左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)兩類(lèi)。其中右轉(zhuǎn)匝道有四種線形，即單曲線、平行線、斜線以及反向曲線，該匝道具有形式簡(jiǎn)單等特點(diǎn);左轉(zhuǎn)匝道的形式有三種，即直接式、間接式和半直接式。

2 公路互通立交平面線形設(shè)計(jì)及應(yīng)用

2.1 設(shè)計(jì)步驟

2.1.1 定線

在互通立交平面線形設(shè)計(jì)過(guò)程中，定線是較為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，直接關(guān)系到后續(xù)設(shè)計(jì)工作的開(kāi)展。通常情況下，定線可在適當(dāng)比例尺的地形圖上完成，其主要依據(jù)是立交的交通量資料、道路規(guī)劃情況等。通過(guò)定線對(duì)互通立交的具體形式進(jìn)行確定。同時(shí)，在地形圖上，對(duì)關(guān)鍵的點(diǎn)位、線位等加以合理確定，比如匝道位置、匝道與主線的交角、平面交叉口的位置等等，為后續(xù)的立交平面設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。

2.1.2 匝道布線

在互通立交中，匝道是不可或缺的組成部分之一，其設(shè)計(jì)是否合理，直接關(guān)系到立交功能的發(fā)揮，所以匝道線路布設(shè)成為互通立交平面線形設(shè)計(jì)中的重要步驟。匝道進(jìn)行布線時(shí)，可按照位置、控制條件等因素，對(duì)布線方法進(jìn)行合理選擇。如以匝道兩側(cè)為起點(diǎn)，向中間進(jìn)行布線;從減速車(chē)道位置處開(kāi)始，按照順序進(jìn)行布線;從加速車(chē)道的接線點(diǎn)開(kāi)始，以反向的順序進(jìn)行布線。

2.1.3 平面線形布設(shè)

這是互通立交線形設(shè)計(jì)的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，要確保直線段的距離短，且便于布設(shè);曲線段的半徑要大，為行車(chē)安全提供保障。隨著計(jì)算機(jī)軟件在公路設(shè)計(jì)中的廣泛應(yīng)用，使得平面線形的布設(shè)過(guò)程得以簡(jiǎn)化，基本上不需要對(duì)線形進(jìn)行計(jì)算，只要確定出走向以及相關(guān)的約束條件即可。

2.2 主線及匝道線形的設(shè)計(jì)方法

在互通立交主線及匝道線形設(shè)計(jì)的過(guò)程中，可以采用兩點(diǎn)線元法，具體的設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：

2.2.1 主線設(shè)計(jì)

（1）在繪制互通立交主線線形時(shí)，可對(duì)兩點(diǎn)線元法加以合理運(yùn)用，該方法對(duì)線形指標(biāo)的要求比較高，故此能夠達(dá)到規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求。按照主線的布局，可將之設(shè)計(jì)為以下線形組合：主線1為基本線形加S型的組合形式，即是1條直線、1條回旋線、1條圓曲線、2條回旋線，與上述路線相對(duì)應(yīng)的反向線;主線2為1條直線、1條圓曲線和1條回旋線。

（2）設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)先對(duì)起點(diǎn)接線進(jìn)行設(shè)定，隨后輸入相關(guān)的控制參數(shù)，如曲線半徑、曲率長(zhǎng)度等數(shù)據(jù)，最后對(duì)終點(diǎn)的接線方式進(jìn)行選擇。如果是基本線形或是S型的主線，可以根據(jù)規(guī)范中給出的要求，并結(jié)合線路布局走向，對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行填入即可。當(dāng)終點(diǎn)接線無(wú)法與主線進(jìn)行連接時(shí)，則不能完成繪制，對(duì)此可調(diào)整參數(shù)，使其能夠與主線對(duì)接，這樣便可進(jìn)行繪制。實(shí)際設(shè)計(jì)中，由于會(huì)受到地形以及地物等條件的限制，所以要適當(dāng)調(diào)整曲率半徑，以此來(lái)達(dá)到連續(xù)性的要求。

2.2.2 匝道設(shè)計(jì)

在互通立交平面線形設(shè)計(jì)中，匝道的設(shè)計(jì)是重點(diǎn)環(huán)節(jié)，為確保路線布局能夠達(dá)到規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求，連接處的曲率可以不連續(xù)，但必須有較好的連續(xù)性。匝道設(shè)計(jì)包含以下幾種線形，基本型、復(fù)曲線等，其中復(fù)曲線設(shè)計(jì)能夠滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，但通過(guò)兩點(diǎn)線元法得到的線位圖與軟件設(shè)計(jì)出來(lái)的線位圖存在一定的區(qū)別。匝道基本型設(shè)計(jì)中，回旋線對(duì)線位具有一定的影響，所以必須確保終點(diǎn)的選取適當(dāng)，否則可能導(dǎo)致無(wú)法與主線相接。匝道的設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：

（1）在互通式立交中，減速車(chē)道通常會(huì)被作為匝道平面線形設(shè)計(jì)的起點(diǎn)，該車(chē)道基本上采用的都是直接式。如果立交的主線為直線時(shí)，則匝道的第一段線形應(yīng)當(dāng)主線對(duì)應(yīng)，則可以設(shè)計(jì)為直線，并在起點(diǎn)位置確定以后，采用漸變的方法，形成直線即可。現(xiàn)行的《JTG D20-2017公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》中，給出了具體漸變參數(shù)，根據(jù)工程實(shí)際情況，對(duì)該參數(shù)進(jìn)行合理選擇即可。而直線段的長(zhǎng)度則應(yīng)當(dāng)與該規(guī)范中給出的減速車(chē)道長(zhǎng)度相同。

（2）互通式立交的主線為曲線時(shí)，為使?jié)u變參數(shù)達(dá)到規(guī)范要求，可將匝道的第一段設(shè)計(jì)為圓曲線。具體方法如下：設(shè)匝道的起點(diǎn)為A，根據(jù)相關(guān)公式，計(jì)算A與主線平面之間的法向距離，據(jù)此對(duì)主線向外偏移，這樣便可獲得一條與A相平行的線C，AC的長(zhǎng)度與減速車(chē)道長(zhǎng)度基本相等。從AC上取中點(diǎn)B，分別計(jì)算出AB和BC的長(zhǎng)度，二者的比值即為減速車(chē)道第一段的線形。當(dāng)匝道第一段的線形確定之后，可將該其相關(guān)參數(shù)導(dǎo)入設(shè)計(jì)軟件，據(jù)此對(duì)線形進(jìn)行布設(shè)。

3 結(jié)論

綜上所述，公路互通式立交平面線形設(shè)計(jì)是一項(xiàng)較為復(fù)雜且系統(tǒng)的工作，為確保設(shè)計(jì)出來(lái)的立交平面線形合理，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)相關(guān)的設(shè)計(jì)方法加以了解和掌握，并在具體設(shè)計(jì)中進(jìn)行運(yùn)用，使線形達(dá)到最優(yōu)，為行車(chē)安全性和舒適性提供保障，促進(jìn)我國(guó)交通事業(yè)持續(xù)快速發(fā)展。

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