城市道路互通立交優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

任健、樂(lè)玥

（上饒市宏優(yōu)公路勘察設(shè)計(jì)院有限公司，江西上饒 334000）

0 引言

現(xiàn)代城市道路擁堵日益顯著，交通污染多、車(chē)輛通行質(zhì)量差。過(guò)去很長(zhǎng)一段時(shí)間，主要采取平面交叉方式解決城市交通擁堵現(xiàn)象，但是從實(shí)際情況來(lái)看，平面交叉設(shè)計(jì)無(wú)法預(yù)測(cè)交通量功能，利用平面交叉口難以提升運(yùn)輸效率。而通過(guò)互通式立交可以將城市道路分層，進(jìn)行分離通行，最大限度地利用城市空間，為了實(shí)現(xiàn)這一目的，要采取合理方式，科學(xué)設(shè)計(jì)互通立交，實(shí)現(xiàn)對(duì)各項(xiàng)資源的合理應(yīng)用，保證車(chē)輛在行駛期間的穩(wěn)定性與安全性，減少交通事故的發(fā)生。

1 城市互通立交設(shè)計(jì)中的各項(xiàng)要點(diǎn)

1.1 提供良好交通環(huán)境

城市道路設(shè)計(jì)期間需要遵循的一項(xiàng)基本原則就是滿足城市交通需求，為人們提供一個(gè)良好交通環(huán)境，促進(jìn)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展。對(duì)于城市交通道路來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行互通立交設(shè)計(jì)時(shí)，要依據(jù)城市道路交通具體等級(jí)、周?chē)h(huán)境、車(chē)流量等特點(diǎn)，綜合分析各項(xiàng)內(nèi)容，考慮各項(xiàng)影響因素，全面體現(xiàn)互通立交在公路網(wǎng)體系的節(jié)點(diǎn)作用和功能，改善城市交通環(huán)境。城市道路互通立交設(shè)計(jì)期間，作為設(shè)計(jì)人員要對(duì)城市道路情況進(jìn)行全面分析，明確主次，以免由于某一個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)問(wèn)題，導(dǎo)致整條高速公路的服務(wù)功能都達(dá)不到要求標(biāo)準(zhǔn)。要保證車(chē)輛行駛安全，減少交通事故發(fā)生。

1.2 充分考慮城市內(nèi)混合交通具體需求

現(xiàn)代城市內(nèi)人口與車(chē)輛不斷增多，在進(jìn)行城市道路互通立交設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮人和車(chē)輛的實(shí)際通行情況，考慮混合交通運(yùn)輸需求，不得只注重機(jī)動(dòng)車(chē)輛交通而忽視非機(jī)動(dòng)車(chē)輛交通情況，或者由于過(guò)分注重城市中的機(jī)動(dòng)車(chē)交通而導(dǎo)致行人在出行時(shí)面對(duì)較大安全風(fēng)險(xiǎn)。

1.3 城市道路要與周?chē)h(huán)境保持協(xié)調(diào)

城市道路具體建設(shè)時(shí)，不僅會(huì)受到周?chē)h(huán)境、施工技術(shù)等各項(xiàng)因素影響，而且在投入運(yùn)營(yíng)后，會(huì)對(duì)周?chē)藗兩钜约吧a(chǎn)工作開(kāi)展造成一定影響，也會(huì)對(duì)城市中建設(shè)的各項(xiàng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、公共交通、具體用地布局情況造成影響?？梢?jiàn)，在城市道路互通交通設(shè)計(jì)時(shí)，要全面考慮各項(xiàng)內(nèi)容，做好配合。

1.4 充分考慮管線造成的影響

在城市內(nèi)部規(guī)劃建設(shè)互通立交區(qū)域時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到各種管線，這些管線的存在會(huì)提高城市道路互通立交整體設(shè)計(jì)難度，設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的因素較大，必須做好相應(yīng)分析工作，保證最終設(shè)計(jì)合理性，改善城市交通環(huán)境。

例如，在具體規(guī)劃期間，區(qū)域內(nèi)存在排污、排水、供水管道，進(jìn)行互通立交設(shè)計(jì)與施工時(shí)，會(huì)受鋪設(shè)管道的影響，而如果移除鋪設(shè)的管道，將會(huì)提高建設(shè)成本，增加工作量，導(dǎo)致工程無(wú)法在工期內(nèi)竣工?？梢?jiàn)，在進(jìn)行城市道路互通立交設(shè)計(jì)過(guò)程中，要全面考慮鋪設(shè)管線造成的不良影響，針對(duì)跨徑組合要適當(dāng)調(diào)整，做好墩柱布置設(shè)計(jì)，盡量不破壞城市中的管道設(shè)施，一方面能夠降低施工難度，另一方面還能夠降低建設(shè)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

2 城市互通立交的幾種常見(jiàn)方式

對(duì)于城市道路互通立交來(lái)說(shuō)，在具體設(shè)計(jì)時(shí)，采取何種方式進(jìn)行設(shè)計(jì)是整個(gè)設(shè)計(jì)作業(yè)的核心。在對(duì)互通立交形式進(jìn)行確定前，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)該區(qū)域具體情況進(jìn)行分析，掌握不同形式在實(shí)際應(yīng)用時(shí)的優(yōu)缺點(diǎn)，要充分考慮城市交通地位、占地面積、道路登記等各項(xiàng)內(nèi)容，對(duì)城市道路互通立交形式進(jìn)行確定。城市道路互通立交主要有以下幾種方式。

2.1 菱形立交

菱形立交在具體應(yīng)用期間，具有占地面積小、結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，而且?guī)缀醪粫?huì)受匝道影響，主線在投入應(yīng)用后，能夠承受較大流量，交通相對(duì)安全，可以降低交通事故發(fā)生概率。菱形立交形式的立交匝道在城市道路的快速路，以及各個(gè)車(chē)道交叉口呈現(xiàn)出了良好設(shè)計(jì)效果，特別是在受地形因素影響，也不會(huì)對(duì)城市中的快速路上車(chē)輛的行駛造成不良影響，可以改善城市交通環(huán)境，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

2.2 苜蓿葉式立交

苜蓿葉式立交主要在左轉(zhuǎn)彎車(chē)輛相對(duì)較少區(qū)域，因此適合應(yīng)用在城市外圍環(huán)線上。通過(guò)對(duì)其應(yīng)用，能夠使城市擁擠的交通環(huán)境得到一定程度改善。需要設(shè)計(jì)人員注意的是，采取這一交叉方式雖然只設(shè)置溢出跨線構(gòu)造物，但是從具體情況來(lái)看，在相鄰的兩個(gè)環(huán)形匝道之間要設(shè)置交織區(qū)域，因此為了確保最終設(shè)計(jì)合理性，要設(shè)置集散車(chē)道。

2.3 定向式樞紐

采取該類(lèi)型立交，對(duì)于匝道的要求十分嚴(yán)格，而且對(duì)城市道路中的交通集散功能也提出了高要求。對(duì)于出入口，需要采取統(tǒng)一模式，從而改善交通環(huán)境，保證車(chē)輛能夠安全行駛，減少交通事故以及交通擁堵情況的發(fā)生。需要注意的是，定向式樞紐在具體應(yīng)用時(shí)具有很好的導(dǎo)向性，但是涉及多個(gè)立交層次，因此從實(shí)際情況來(lái)看，具體結(jié)構(gòu)跨度情況十分復(fù)雜，后續(xù)施工開(kāi)展時(shí)難度較大，為了保證整個(gè)施工作業(yè)順利進(jìn)行，要投入大量資金、人力。一般來(lái)說(shuō)，定向式樞紐立交適合應(yīng)用到城市道路的兩條公路交叉，以及不同方面車(chē)流量都相對(duì)較大情況下。

2.4 定向Y 形立交

定向Y 形立交無(wú)論是對(duì)于匝道，還是對(duì)于交通主線來(lái)說(shuō)，在標(biāo)準(zhǔn)上的要求都較高，但是其在占地上優(yōu)勢(shì)十分明顯，而且在承載較大的左轉(zhuǎn)車(chē)流量時(shí)，具有顯著優(yōu)越性；其缺點(diǎn)是要設(shè)計(jì)大量跨梁結(jié)構(gòu)，工程量較大。因此，定向Y 形立交經(jīng)常會(huì)被作為城市立交樞紐，特別是主線車(chē)流量占據(jù)主要部分情況，占地面積小優(yōu)勢(shì)能夠得到充分發(fā)揮，可以適應(yīng)不同規(guī)模城市在交通建設(shè)時(shí)的具體需求。

3 優(yōu)化互通式立交設(shè)計(jì)的合理方案

3.1 優(yōu)化互通式立交需要遵循的原則

第一，保證城市交通順暢通行，保證車(chē)輛行駛安全，滿足城市交通對(duì)于車(chē)輛的需求量，在這一基礎(chǔ)上確保車(chē)輛行駛時(shí)能始終保持良好間距，特別是提高對(duì)城市道路中人行道設(shè)立內(nèi)容的重視，以免由于整體設(shè)計(jì)不合理，引發(fā)交通事故，造成人員傷亡。

第二，盡量對(duì)已有工程進(jìn)行利用。對(duì)于城市中存在的互通立交要進(jìn)行合理應(yīng)用，以免拆除大量現(xiàn)有工程，浪費(fèi)資源，提高施工量，導(dǎo)致城市道路無(wú)法在工期內(nèi)竣工。

第三，降低建設(shè)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。在城市道路互通立交設(shè)計(jì)期間，作為設(shè)計(jì)人員需要從道路工程的實(shí)際占地面積、拆除建設(shè)、施工開(kāi)展等多個(gè)方面入手，綜合分析各項(xiàng)影響因素，降低道路工程整體造價(jià)。

第四，加強(qiáng)對(duì)周?chē)h(huán)境的分析，合理應(yīng)用，堅(jiān)持因地制宜，具體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)以不會(huì)對(duì)周?chē)h(huán)境造成不良影響作為目標(biāo)。

3.2 優(yōu)化立交匝道設(shè)計(jì)

匝道設(shè)計(jì)是城市道路互通立交設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。實(shí)際設(shè)計(jì)期間，要加強(qiáng)對(duì)匝道設(shè)計(jì)的探討，做好相應(yīng)優(yōu)化作業(yè)。

3.2.1 分析車(chē)輛運(yùn)行特點(diǎn)

在沒(méi)有收費(fèi)站立交上行駛的車(chē)輛，由某一道路經(jīng)過(guò)匝道行駛到另一道路期間，車(chē)輛在行駛速度上，速度是連續(xù)改變的一個(gè)過(guò)程，主要被劃分為分流、減速、勻減速、加速、合流五個(gè)不同階段，而在設(shè)置收費(fèi)站行駛的車(chē)輛，可以劃分為分流、減速、勻減速、減速、加速、勻加速、加速、合流八個(gè)階段。進(jìn)行互通匝道設(shè)計(jì)時(shí)，常用的類(lèi)型主要有半直連匝道和環(huán)形匝道兩種不同類(lèi)型，對(duì)于車(chē)輛在環(huán)形匝道和半直連匝道兩種類(lèi)型的左轉(zhuǎn)彎匝道，需要對(duì)車(chē)輛在行駛期間的具體速度進(jìn)行全面分析。通過(guò)對(duì)比分析環(huán)形匝道與半直連匝道，前者技術(shù)指標(biāo)更差，可見(jiàn)在具體設(shè)計(jì)時(shí)，采取半直連匝道，車(chē)輛行駛速度更好。通過(guò)分析匝道的運(yùn)行特點(diǎn)能夠使設(shè)計(jì)人員更加了解車(chē)輛在匝道中行駛時(shí)的特性，將最終分析結(jié)果合理應(yīng)用到城市道路互通立交優(yōu)化中，科學(xué)應(yīng)用在不同匝道內(nèi)，提高匝道性能，改善城市道路交通環(huán)境。

3.2.2 匝道設(shè)計(jì)速度

對(duì)于城市道路互通立交來(lái)說(shuō)，匝道設(shè)計(jì)速度通常都較為相近，但是在具體投入應(yīng)用后，實(shí)際速度會(huì)存在較大差別。針對(duì)線形良好的匝道來(lái)說(shuō)，如果具體設(shè)計(jì)速度低于實(shí)際運(yùn)行速度，匝道超高難以滿足具體需求，這對(duì)于車(chē)輛在行駛過(guò)程中的穩(wěn)定性、安全性造成不良影響。針對(duì)地形路段較差情況下，若設(shè)計(jì)速度偏高，不僅會(huì)浪費(fèi)大量資源，還會(huì)提高投資成本，降低經(jīng)濟(jì)效益。由此可見(jiàn)，在對(duì)匝道設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化期間，可以打破常規(guī)，對(duì)于不同地質(zhì)條件、交通量，可以單獨(dú)設(shè)計(jì)匝道，同時(shí)要全面結(jié)合車(chē)輛具體速度、地形條件情況，對(duì)匝道設(shè)計(jì)速度以及平縱線形進(jìn)行明確。

3.2.3 確定匝道交通量，明確實(shí)際布置方式

車(chē)輛行駛在越順暢的匝道上，通過(guò)能力也就越強(qiáng)，但是從實(shí)際情況來(lái)看，越順暢的匝道最終造價(jià)也就越高?？梢?jiàn)，實(shí)際設(shè)計(jì)期間，要全面集合預(yù)測(cè)匝道交通量情況，選擇符合需求的匝道形式。優(yōu)化設(shè)計(jì)城市道路互通立交時(shí)，要結(jié)合整體造價(jià)與設(shè)計(jì)指標(biāo)平衡，選取適合城市交通量長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的互通立交形式與設(shè)計(jì)指標(biāo)，降低最終造價(jià)。

3.2.4 優(yōu)化匝道出入口設(shè)計(jì)

通常來(lái)說(shuō)，匝道出入口都會(huì)設(shè)置在車(chē)輛分合流相對(duì)頻繁，且車(chē)流量速度變化較大區(qū)域，這也就導(dǎo)致該區(qū)域交通事故發(fā)生頻率較高，因此作為設(shè)計(jì)人員要提高對(duì)匝道具體位置設(shè)計(jì)的分析。我國(guó)采取右側(cè)通行方式，車(chē)輛在行駛時(shí)要靠右，在匝道設(shè)計(jì)時(shí)，要避免在匝道左側(cè)設(shè)置駛離，以免由于設(shè)計(jì)不合理，提高交通事故發(fā)生概率，降低車(chē)輛通行效率。優(yōu)化城市道路互通立交設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于主側(cè)線路應(yīng)當(dāng)避免在采取連續(xù)出入口。駕駛?cè)藛T駕駛車(chē)輛時(shí)，會(huì)由于存在連續(xù)出入口而發(fā)生誤判，這將會(huì)對(duì)車(chē)輛在行駛安全性造成不良影響。如果受城市道路具體情況影響，要設(shè)置多個(gè)出入口，應(yīng)當(dāng)在主線側(cè)設(shè)置集散車(chē)道或者輔助車(chē)道，通過(guò)這一設(shè)置方式，可以避免發(fā)生交織情況，或者將多個(gè)出入口設(shè)計(jì)為一個(gè)，然后在匝道出口處進(jìn)行合流。優(yōu)化設(shè)計(jì)匝道出入口時(shí)，進(jìn)行匝道或主線分流時(shí)，要將分流壁設(shè)置在梁柱或橋墩前，以免駕駛視線遭受遮擋；全線相鄰相交出入口，具體布置要采取一致方式。

3.2.5 分析匝道具體通行能力

計(jì)算匝道通行能力時(shí)，要對(duì)匝道未來(lái)一段時(shí)間交通量以及具體通行情況進(jìn)行全面驗(yàn)算，從而完成對(duì)匝道具體服務(wù)水平的分析，對(duì)匝道設(shè)計(jì)是否符合規(guī)定進(jìn)行明確。目前，主要采用匝道飽和度對(duì)匝道的整體服務(wù)水平進(jìn)行全面衡量，具體等級(jí)劃分如下：

第一，Ⅰ級(jí)服務(wù)水平，匝道對(duì)應(yīng)不高于0.4 的飽和度，而且匝道基本沒(méi)有出現(xiàn)順延現(xiàn)象；

第二，Ⅱ級(jí)別服務(wù)等級(jí)匝道，對(duì)應(yīng)飽和度為0.4～0.6，只有少數(shù)道路出現(xiàn)了延誤情況；

第三，Ⅲ級(jí)別服務(wù)等級(jí)匝道，其服務(wù)水平飽和度為0.6～0.75，道路出現(xiàn)能夠可接受延誤；

第四，Ⅳ級(jí)服務(wù)等級(jí)匝道，其飽和度為0.75～0.9，部分道路可以出現(xiàn)較大延誤；

第五，Ⅴ級(jí)服務(wù)等級(jí)匝道，其所對(duì)應(yīng)的飽和度在1.0 以上，車(chē)輛在實(shí)際行駛期間需要進(jìn)行停車(chē)。

優(yōu)化設(shè)計(jì)匝道時(shí)，要依據(jù)具體交通量、匝道整體服務(wù)水平、匝道具體通行能力進(jìn)行全面分析，對(duì)匝道的縱、平、橫等各設(shè)計(jì)進(jìn)行適當(dāng)指導(dǎo)。完成設(shè)計(jì)作業(yè)后，需要重新評(píng)估匝道情況，準(zhǔn)確反饋設(shè)計(jì)指標(biāo)，對(duì)于通行能力無(wú)法滿足需求的匝道，需要對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)優(yōu)化，動(dòng)態(tài)調(diào)整優(yōu)化過(guò)程中，直到最終設(shè)計(jì)的匝道能夠滿足通行能力為止。

3.2.6 優(yōu)化匝道設(shè)計(jì)超高現(xiàn)象

一般來(lái)說(shuō)，互通立交最大超高應(yīng)當(dāng)控制在6% 以內(nèi)，如果小半徑彎道較多時(shí)，可以采取8% 最大超高值。在收費(fèi)站路段，或者運(yùn)行速度相對(duì)較低的路段，可以不設(shè)置超高，依據(jù)正常路拱設(shè)置橫斷面橫坡?？紤]到后續(xù)施工的難易程度，匝道橋要設(shè)置在限高的6%以內(nèi)，要以1.5%或2%作為橫坡最小值，保證最終建設(shè)路面的排水性能可以達(dá)到要求標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)方案

進(jìn)行可行性研究時(shí)，要做好設(shè)計(jì)方案評(píng)價(jià)作業(yè)，通常來(lái)說(shuō)，針對(duì)交通立交設(shè)計(jì)主要分為以下幾點(diǎn)：

第一，做好交通安全性評(píng)價(jià)，考慮匝道標(biāo)準(zhǔn)與線形，要分析整個(gè)方案，對(duì)有礙交通點(diǎn)進(jìn)行明確，從而進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整；

第二，做好建設(shè)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，建設(shè)一個(gè)建設(shè)方案，不僅需要滿足安全性要求，還要提高經(jīng)濟(jì)效益，方案具有的經(jīng)濟(jì)效益越高，其獲取得到的認(rèn)可度就越高；

第三，做好環(huán)境影響評(píng)價(jià)，最終設(shè)計(jì)的城市道路交通立交協(xié)調(diào)性、美觀性都要達(dá)到要求標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，城市道路互通立交工程應(yīng)在明確設(shè)計(jì)方法的情況下，對(duì)互通式立交設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化控制，即在明確互通立交設(shè)計(jì)原則基礎(chǔ)上進(jìn)行立交匝道設(shè)計(jì)。此外，還要著手對(duì)方案設(shè)計(jì)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。如此就能從源頭上出發(fā)，優(yōu)化城市道路互通立交工程的建設(shè)質(zhì)量，以推動(dòng)所處地區(qū)的現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)建設(shè)進(jìn)程。