互通立交在高速公路中處于十分重要的地位，其平縱面設計更是影響互通通行能力與服務(wù)水平的重要因素。本文旨在通過(guò)一些實(shí)例，來(lái)研究設計中如何靈活運用平縱設計指標，用最低的造價(jià)設計出通行能力與服務(wù)水平較高的互通立交，為互通立交設計人員提供參考。
　　【關(guān)鍵詞】互通立交；平縱面設計；通行能力；服務(wù)水平
　　一、背景
　　高速公路的興起標志著(zhù)我國經(jīng)濟建設持續、穩定、快速發(fā)展的成就，互通立交的產(chǎn)生則標志著(zhù)人們對道路交叉認識上得飛躍，即道路交叉絕不是道路偶然相交形成的建議道口，而是處理和組織交通運行手段的必然產(chǎn)物。
　　作為高速公路出入口的互通立交是高速公路的門(mén)戶(hù)，只有通過(guò)這些互通立交才能出入高速公路。因此，互通立交是一條高速公路上起著(zhù)吞吐交通流量的作用，而交通流量的大小又直接關(guān)系到修建高速公路的經(jīng)濟效益?；ネ⒔贿€起著(zhù)梳理及控制車(chē)流的作用，通過(guò)高速公路出入口的互通立交使全部車(chē)流渠化。由此可見(jiàn)，互通立交在高速公路中處于十分重要的地位，因此，做好互通立交設計至關(guān)重要。
　　二、互通立交設計的原則
　　1.根據沿線(xiàn)路網(wǎng)現狀以及遠景規劃，結合交通量預測分析，合理確定互通立交的布設位置與型式，滿(mǎn)足交通流快速轉換的需求。
　　2.在滿(mǎn)足功能需求的前提下，應靈活掌握線(xiàn)形指標，盡可能利用地形布設匝道，以免對山體造成大面積開(kāi)挖。
　　3.注重立交造型，線(xiàn)形盡量流暢，盡量避免匝道間的交織，以使交通路線(xiàn)清晰、造型美觀(guān)、大方。
　　4.重視環(huán)境景觀(guān)、綠化、美化設計，互通立交的布設與周?chē)牡匦?、地貌相結合，坡面修飾、綠化等與周?chē)牡孛?、植被相協(xié)調，與周?chē)淖匀痪坝^(guān)渾然一體。
　　三、互通區主線(xiàn)平縱面指標的選用
　　互通區主線(xiàn)平縱面指標規范規定是從主線(xiàn)辨識出入口，保證匝道與主線(xiàn)之間車(chē)流平穩匯入和流出角度考慮的，是硬性、確保安全的指標，但多數指標規范規定的值比較大，有一些指標屬于好中求好指標。
　　互通區主線(xiàn)豎曲線(xiàn)半徑規范規定值都很大，有一些極限最小值也大于規范中對視覺(jué)所要求的半徑值，例如主線(xiàn)設計速度為120km/h的凸形豎曲線(xiàn)半徑值，該指標在一般情況下為降低工程規模建議采用略大于極限值，特殊情況下可考慮采用極限最小值。
　　互通區主線(xiàn)分流鼻之前應保證判斷出口所需的識別視距。條件受限制時(shí)，識別視距應大于1.25倍的主線(xiàn)停車(chē)視距，即駕駛者能看到分流鼻端標線(xiàn)（物高為0）所需的距離。該要求是為防止誤行、避免撞及分流鼻而設定的。規范規定值很大，有時(shí)條件受限的視距也大于規范規定的豎曲線(xiàn)極限最小值對應的視距（主線(xiàn)設計速度為120km/h的識別視距為350～460米，1.25倍的停車(chē)視距為210×1.25=263米。），屬好中求好的指標，設計中首先必須滿(mǎn)足豎曲線(xiàn)極限值，確保安全的情況下宜盡量滿(mǎn)足1.25倍停車(chē)視距的要求。
　　互通區主線(xiàn)縱坡規范規定值比較小，在受條件限制時(shí)，通過(guò)靈活設計，避開(kāi)不安全因素，在保證了行車(chē)安全下，合理運用技術(shù)指標，使得設計更好地與地形條件相適應（有時(shí)雖突破規范，但更利于行車(chē)安全，降低工程規模）。以圖1為例
　　如圖1所示，互通區主體位于-1.970%縱坡上，僅A、B匝道接入主線(xiàn)縱坡-3.7%處。A匝道駛入高速，入口處為下坡，有利于車(chē)輛加速；B匝道駛出高速，出口處為上坡，有利于車(chē)輛減速駛出。該處雖突破規范，卻對行車(chē)安全有利，又大大降低了工程規模，故該設計理念可行。
　　四、互通匝道平縱面設計
　　影響互通通行能力的因素很多，概括為道路、交通、管制和其它條件四個(gè)方面。道路條件包括車(chē)道數、平、縱線(xiàn)形、橫斷面，平交口形式。交通條件包括交通組成、駕駛員總體特性。管制條件包括道路設施、標志、標線(xiàn)、監控。其它條件有氣候、地形、心理因素等?；ネㄓ稍训澜M成，一個(gè)標準的單喇叭或半苜蓿葉互通有四條匝道，互通通行能力是匝道通行能力總和。一條匝道一般經(jīng)歷與主線(xiàn)的分合離、匝道車(chē)行道、再進(jìn)入地方被交道三過(guò)程，匝道這三部分的運行狀態(tài)是一個(gè)有機整體，只要其中一個(gè)環(huán)節出現問(wèn)題，整個(gè)互通都將受到影響，因此，匝道的通行能力，由下述三項中的最小值確定：①匝道與主線(xiàn)連接部分的通行能力。②匝道本身通行能力。③匝道與被交路平交口部分的通行能力。
　　可見(jiàn)，互通匝道平縱面設計，橫斷面取值，以及匝道流出駛入高速道口的設計則是影響互通通行能力的重中之重。匝道平縱面指標的選用要根據立交在路網(wǎng)中的地位，以及立交的等級，所處地理位置，被交路等級，轉向交通量大小以及用地條件等確定。
　?。ㄒ唬┗ネㄔ训榔矫嬖O計
　　匝道的平曲線(xiàn)形要素是直線(xiàn)、圓曲線(xiàn)和緩和曲線(xiàn)，但因匝道通常較短，難以爭取到較長(cháng)的直線(xiàn)段，故多以曲線(xiàn)為主。根據車(chē)輛在匝道上行駛軌跡和特點(diǎn)，出入口存在二次減速的過(guò)程：主線(xiàn)→端部（對于120km/h設計速度，速度軌跡120→70）； 端部 →匝道（設計速度40km/h環(huán)形匝道，速度軌跡70→40），為保證行車(chē)安全，匝道在平面線(xiàn)形設計中，除了要使得線(xiàn)形指標符合規范要求外，還要注意使平曲線(xiàn)的曲率變化與汽車(chē)變速行駛的狀態(tài)相適應。舉例說(shuō)明一下：
　　圖2中D匝道平面線(xiàn)形中，在收費站附近的緩和曲線(xiàn)A-160，與主線(xiàn)連接處的緩和曲線(xiàn)A-75，與車(chē)輛行駛速度不匹配；E匝道收費站附近采用指標高，與行駛速度不匹配，且匝道占地規模大；C匝道駛出主線(xiàn)處采用了A-51緩和曲線(xiàn)偏小，不利于車(chē)輛二次減速與行車(chē)安全；C匝道鼻端設置不合規范，要設置在橋前或者橋后150米處；B匝道接主線(xiàn)處端部位于R-200m圓曲線(xiàn)上，不利于曲線(xiàn)超高過(guò)渡。
　　綜上，匝道在平面設計中，一定要順應車(chē)輛的行駛軌跡和速度變化，技術(shù)指標逐漸變化。當匝道上設有收費站等交通服務(wù)設施時(shí)，匝道線(xiàn)形設計應考慮這些設施的用地和保證足夠的變速行駛條件。另外還要注意當主線(xiàn)為高架橋時(shí)，匝道匯入流出主線(xiàn)處的分流鼻（大鼻端）應布設于主線(xiàn)橋墩處，利于橋梁分聯(lián)、受力?？傊?，立交平面設計不僅僅是進(jìn)行線(xiàn)位設計，還要結合橋梁、路基排水等專(zhuān)業(yè)，做到線(xiàn)位符合規范、線(xiàn)條優(yōu)美，還要使得橋梁結構簡(jiǎn)單、施工簡(jiǎn)易，以及路基排水通暢等。 　?。ǘ┗ネㄔ训揽v斷面設計
　　匝道縱坡設計最好一次起伏，避免多次變坡。出口處豎曲線(xiàn)半徑應盡量大些，以便誤行車(chē)要倒車(chē)時(shí)不致造成危險。入口附近的縱斷面設計必須有同主線(xiàn)一致的平行區段，以看清主線(xiàn)上得交通，安全駛入。
　　1.匝道接坡算法。
　　匝道的起終點(diǎn)必須與主線(xiàn)平順連接，分流之前與合流之后匝道的縱段面應與主線(xiàn)保持一致。關(guān)于匝道接主線(xiàn)處縱坡的算法，我們長(cháng)采用以下兩種辦法：
　?。?）平均縱坡法
　　以出口匝道為例，先假定主線(xiàn)橫坡2%，分別計算出A′B′段，B′C′段，C′D′段匝道縱坡值，然后求取三個(gè)縱坡值的平均值，具體計算過(guò)程如下：匝道上A′B′C′D′對應點(diǎn)的標高，分別由主線(xiàn)上ABCD對應點(diǎn)的標高計算所得，計算公式如下：，A′B′段匝道縱坡值計算公式為：
　　同理求得B′C′段，C′D′段匝道縱坡值i2、i3，之后求取i1、i2、i3的平均值，即可得到匝道小鼻端點(diǎn)A′的縱坡值。該方案中關(guān)于L1的取值需注意，宜以≤5m為宜。
　　在實(shí)際項目接坡計算中，考慮到工程類(lèi)允許誤差等因素，將該方案進(jìn)行簡(jiǎn)化，只計算一組即上述中其中一段（注意此時(shí)l A′B′取值以10m為宜），得出的縱坡值即為接坡點(diǎn)的縱坡值，正數為上坡，負數為下坡。
　?。?）臨界縱坡法
　　主線(xiàn)的臨界縱坡、橫坡及匝道的臨界縱坡三者之間的關(guān)系如下圖所示：
　　以主線(xiàn)的臨界縱坡矢量和橫坡矢量構成一個(gè)平面，主線(xiàn)與匝道分離處，匝道起點(diǎn)的平面線(xiàn)形偏離主線(xiàn)一個(gè)α角度，沿匝道方向的靈界縱坡必然也位于此同一平面。假定主線(xiàn)的縱坡為iz，橫坡為ic（橫坡上升為正，下降為負），匝道與主線(xiàn)的交叉角度為α，可得匝道臨界縱坡ix計算公式如下：
　　2.單喇叭互通錯臺處接坡算法。
　　方法一：B、C匝道與A匝道縱坡順接，即B、C匝道采用與A匝道同一縱坡值。該方法的優(yōu)點(diǎn)是同一行駛方向縱坡連續，B、C匝道超高獨立、連續；缺點(diǎn)是端部高差大，B、C匝道之間存在高差。
　　方法二： C匝道縱坡由B匝道推算得到，即同上述平均縱坡法計算得到。該方法的優(yōu)點(diǎn)是B、C匝道之間無(wú)高差，但B、C匝道與A匝道同一行駛方向縱坡值不一樣，導致縱坡不連續，且因為C匝道超高橫坡與B同，導致C匝道超高值偏大。
　　兩種辦法各有利弊，但從行車(chē)的舒適性與安全性來(lái)考慮，方法一優(yōu)勢較為突出，故在一般情況下，應盡量采用方法一。當錯臺剛好位于橋上時(shí)，此時(shí)為了橋梁計算方便采用方法二。
　　3.匝道拉坡中的技巧。
　　以單喇叭互通中上跨主線(xiàn)的A匝道為例，A匝道設計速度40Km/h，根據規范，匝道縱坡應≤4%。如下圖中A匝道采用了兩個(gè)拉坡思路，拉坡1在跨線(xiàn)橋處線(xiàn)處采用了3%的縱坡值，拉坡2在跨線(xiàn)橋處線(xiàn)處采用了3.9%的縱坡值。“拉坡1”由圖4可見(jiàn)，“拉坡1”在保證主線(xiàn)凈空的前提下，一方面降低了匝道橋臺填土高度，另一方面減少了填方，節約了占地，還為收費站處緩坡?tīng)幦×碎L(cháng)度，有利于收費站處車(chē)輛停車(chē)繳費。
　　總之，匝道縱斷面設計中一定要順應地形，以期減少土方與占地，節約造價(jià)。設計中不僅要做到各項參數符合規范要求，視覺(jué)連續，還要綜合考慮橋梁、排水以及附屬設施等，還要注意平縱配合，做到縱段線(xiàn)形與自然環(huán)境與景觀(guān)相協(xié)調。
　　五、結束語(yǔ)
　　互通總體設計至關(guān)重要，總體設計的好壞直接影響互通功能、造價(jià)、美觀(guān)等方面。作為互通設計人員，不能僅會(huì )作互通線(xiàn)形，還應了解路線(xiàn)總體、橋涵、路基、景觀(guān)設計等與互通相關(guān)的其它方面的知識，通過(guò)不斷的學(xué)習，掌握了豐富的專(zhuān)業(yè)知識，各專(zhuān)業(yè)組互相協(xié)調，緊密配合，才能做好互通式立交的設計工作。
　　通過(guò)與各專(zhuān)業(yè)之間的協(xié)調、溝通，表達互通設計意圖，對相關(guān)專(zhuān)業(yè)的設計提出意見(jiàn)和要求，減少返工或窩工，降低工程造價(jià)以及設計難度，節省項目成本投入。