基于公路设计新理念的互通立交设计

■ 云南省设计院集团有限公司 张西 纪伟杰

1.引言

互通立交设计的合理性与公路的运营安全、通行效率等息息相关。然而，互通立交在设计时，其内容以及深度方面往往存在不足，严重影响公路的运营效率。本文基于公路互通立交设计的新理念，以实际工程设计为例，以人性化设计为基础，对以往互通立交在设计时存在的影响安全的主要因素进行了分析，并提出了相应的解决方法，以期为后续互通立交的设计提供参考。

2.工程概况

该公路互通立交采取了混合型的方案，从A 到B 的方向采取半直连的匝道，以利于其分期建设。该互通立交按照车速50km/h-90km/h 设计匝道，各个匝道技术指标为：B 匝道为最小平曲线半径60m；H 匝道为最大纵坡3.349。其中，单向双车道10m 宽匝道为ABCD 匝道；单向双车道8m 宽匝道为EFGH 匝道。在该项目中，由于主线具有较高的平纵面指标，因此具备较为良好的行驶条件，在建成后具有较高的通行速度，互通变速车道所按照的公路标准为120Km/h。采用长度在220m 以上的平行式单向单车道匝道为加速车道，并辅以渐变长度90m；采用直接式制动车道，长度大于150m，并设置100m 的渐变长度。单向双车道采用直接式的变速车道，并在其与渐变段之间设置了辅助车道，以保持车道数的平衡。（图1）

图1 互通立交示意图

3.影响安全的主要因素

公路互通立交早期的设计目标主要考虑“节省”，而目前的公路互通立交随着现代化进程的加快，在设计时主要考虑“以人为本”，这不仅需要满足交通需求，还要确保运行环境是否安全、舒适等，使公路互通立交与环境和社会和谐统一。在设计上体现的因素众多，如安全、功能、造价等，其中安全是占比最大的因素。此次设计均重点考虑了安全性。

3.1 视距不足

若要使驾驶员根据规定路线驶出主线，需要确保互通立交出口位置能被提前察觉，并确保留给驾驶员足够的距离以采取相应的措施。若互通立交出口未能被察觉或留给驾驶员的反应时间及距离不够，就容易出现误行以及对分流鼻产生撞击等现象，影响行驶的安全性。

出口位置若设置在凸形竖曲线的顶部，容易导致流出点的视距不足。除此之外，若将分流点设置在跨线桥上，也会出现由于桥孔问题导致视距不足的情况，使交通安全受到影响。特别是当互通立交处于主线和环形匝道的交接处时（图2），环形匝道的交通量在常规设计时考虑较少，且对此处的分流鼻端的设置规范无明确限制，一般情况下，为使跨线的桥长降低而在跨线桥后设置分流鼻。车辆倘若在跨线桥后不通过匝道而直接进入小半径区间，将会给驾驶员带来一定的心理负担，从而增加交通事故的发生概率。改善后，将匝道分流鼻安放在跨线桥前，虽然在一定程度上增长了跨线桥，但能确保驾驶员在驶离主线时具备足够的视距，以应对即将到来的路面情况。

图2 环形匝道出口鼻端改造

3.2 有效减少长度不足

匝道曲线的半径将会在主线分流点后被相应地降低，若曲线前尾半径存在的变化较大，而中间衔接距离较短，将会导致车辆制动距离的缩短。例如，主线上的车辆由于前方大型车辆的提前减速而发生追尾或交通延误时，将会对主线的通行造成影响。（图3）

图3 分流匝道有效制动距离不足示意图

3.3 连续出口

连续多个出口会由于信息量太多，使得驾驶员的判断难度增大，并且对于出口预告标志的设置也较为不利。驾驶员在正常行驶过程中，不仅需要认真辨别主线交通，还需对多个信息量进行检索分析，容易出现误行现象。

3.4 左侧出入口

由于驾驶员习惯于右侧行车、左侧分合流与其相违背以及能见范围较小，容易导致交通运行不顺畅，加之直行以及左出交通的集中现象，使得安全隐患增加。早期为了降低桥梁造价以及长度，互通立交较多采取左出分合流的方式，但由于该处的事故发生率较高，已有部分地区对这种分合流方式进行了改造。

3.5 超高设置机械化

车辆上路时的行驶速度即使在曲率相同的情况下也会因路段等不同而产生差异，在设计时若不考虑车辆的实际行驶速度而机械套用规范的超高值，极易产生“欠超”和“过超”现象。

4.安全性措施

在公路互通立交设计时需考虑规范要求和实际场地的互通立交特性，综合考虑各种因素，以满足安全需求。

（1）为使分合流较为从容，需要提供足够的视距。对此种视距，相关规范规定：为使互通立交出口能及时被察觉，并按照预先路线驶离主线避免误行的发生，保证行车安全性以及准确性，应保证互通立交的出口位置距离减速车道具有一定的识别视距。该项目的互通立交在主线范围内的线形具有较高的指标，具备驾驶员提前发觉出口所必备的识别视距。该互通立交在设计时为确保分流时的车辆视距满足要求，在公路的跨主线桥前设置了分流点。同时，主线所采用的技术指标也充分考虑了分流鼻端的可识别距离和竖曲线半径之间的关系。

（2）为使驾驶员从主线驶离时能从容减速，需使车辆有足够长的制动距离，当周围条件有所限制时，应使相邻曲线的过渡较为平缓。分流匝道曲率变化过渡段衔接如图4所示。

图4 分流匝道曲率变化过渡段衔接

在现代交通中，图4所示过渡段是不可获取的，若过渡段的长度较短，在通常情况下，主线的分流车辆在前方车辆急转弯的情况下，往往采取在主线减速的方法弥补制动距离不足的缺点，这种做法不仅对主线段正常行驶的车辆造成影响，还容易导致交通事故的发生。

（3）当连续出口较多时应对其进行合并，在匝道以及集散车道上设置分流。若条件不允许，则需控制各个出口的间距，如图5所示。

图5 匝道出口合并示意图

合并匝道的出口虽然会导致其长度和工程量增加，但降低了车辆转弯时误行的几率，能较好地帮助驾驶员判断路况、减小其精神压力，符合安全性和人性化的设计理念。

（4）车辆在运行至出口时，其方向及速度都存在较大的变化，因此出口处较易发生交通事故。基于安全性考虑，应尽量降低左侧流出的方式。该项目中的互通立交均采用右侧流出的方式，虽然导致匝道长度以及桥梁规模的增加，但该种方式更符合车辆行驶规律，与驾驶员驾驶习惯相符，在很大程度上降低了驾驶员由于犹豫而导致的错过出口以及退返现象的发生。同时，根据运营中的公路较多事故发生在主线大下坡路段的情况，因此，在设计时应尽量避免在陡下坡位置设置出口。

（5）匝道分合流处理。匝道分合流渐变段长度需符合分汇流时车辆变道的所需长度，渐变段应在通行能力靠近分合流交通量时适当增长。对于低速或低指标的匝道，在左方进入公路时应增加匝道分合流渐变段，或增加一定距离的附加车道以对汇流车速进行控制，确保车辆的有序汇入。该项目中对通行能力大于交通量的车道处理方式为：对于设置双车道仅为超车的路段，在距离汇入匝道的进口处前50m 位置用标线将双车道并为一条，并将其与另一匝道一起合流，此时便可不考虑渐变段，如图6所示。

图6 不设置渐变段的匝道合流

（6）驶出点渐变率。对于将起点设置为直接式变速车道渐变段，并将终点设置为分流鼻端，应将该段距离的线形以及渐变率设置成与主线相一致的设计方式，虽然对于变速车道而言，其长度有所增加，但该种做法使车辆有充足的减速距离，从而保证了车辆在行驶时具备一定的安全性。（图7）

图7 变速车道和主线线形一致

5.结语

在以往的设计中，由于过分注重经济性而忽略了“以人为本”的实际理念，最终导致互通立交的运营效率较低，基于此，本文根据以往公路互通立交在设计以及运营时存在的问题，结合实际工程的具体设计，融入了人性化的设计理念，有针对性地提出并总结了互通立交在设计时存在的问题以及解决措施。