劉 俊，練象平，代茂華

（天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院，天津市 300457）

0 前言

高速公路是專供汽車分向、分車道行駛并應(yīng)全部控制出入的多車道公路，是現(xiàn)代化道路運(yùn)輸?shù)臉?biāo)志，對(duì)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、國(guó)防的發(fā)展都有著極其重要的意義。而互通式立交作為高速公路的重要組成部分，無(wú)論其投資規(guī)模還是建成后在整條公路中所發(fā)揮的作用都是舉足輕重的?；ネㄊ搅⒔环桨冈O(shè)計(jì)的優(yōu)劣，對(duì)工程的投資、效益及技術(shù)等級(jí)、服務(wù)水平的高低、交通的安全以及高速公路一系列功能的發(fā)揮（包括對(duì)周圍地區(qū)產(chǎn)業(yè)帶、物流園區(qū)的經(jīng)濟(jì)促進(jìn)作用）都將產(chǎn)生直接的影響，因此立交形式的選擇對(duì)高速公路的修建是至關(guān)重要的?；ネㄊ搅⒔坏男问胶芏?，影響其方案選擇的因素也很多，諸如自然地形、經(jīng)濟(jì)、相交道路等級(jí)、通行能力、收費(fèi)要求等。本文正是以高速公路的收費(fèi)要求、收費(fèi)形式為著眼點(diǎn)，以“不收費(fèi)”高速公路為研究對(duì)象，對(duì)其互通式立交選型作深入探討、分析與總結(jié)。

1 “不收費(fèi)”高速公路

1.1 國(guó)內(nèi)外高速公路收費(fèi)情況對(duì)比

首先應(yīng)該明確“不收費(fèi)”高速公路不等同于高速公路免費(fèi)。

1.1.1 國(guó)內(nèi)高速公路收費(fèi)情況

從20世紀(jì)80年代初，我國(guó)第一條高等級(jí)公路建成通車以來(lái)，我國(guó)高速公路建設(shè)步伐不斷加快。按照《國(guó)家高速公路網(wǎng)規(guī)劃》，到2020年全國(guó)高速公路投資2萬(wàn)個(gè)億建成通車8.5萬(wàn)km。而全國(guó)眾多省份中，海南是全國(guó)唯一沒(méi)有公路收費(fèi)站卡的省份，自1994年1月1日起，海南省將公路養(yǎng)路費(fèi)、公路運(yùn)輸管理費(fèi)、過(guò)路費(fèi)、過(guò)橋費(fèi)“四費(fèi)合一”，統(tǒng)一征收機(jī)動(dòng)車燃油附加費(fèi)，并取消了所有公路收費(fèi)站。2008年，海南省再次進(jìn)行機(jī)動(dòng)車輛通行附加費(fèi)改革，鞏固海南燃油附加費(fèi)改革成果，確保全省道路暢通無(wú)阻。燃油附加費(fèi)改革15年來(lái)，通過(guò)對(duì)“油”征費(fèi)，體現(xiàn)了“多用油者多負(fù)擔(dān)”的原則，實(shí)現(xiàn)了“一腳油門踩到底”，海南也因此成為全國(guó)唯一高速公路“不收費(fèi)”的省份。海南目前已建高速660 km，在建高速72 km，擬建高速498 km，合計(jì)1 230 km。目前，國(guó)內(nèi)高速收費(fèi)情況可概括為兩點(diǎn)：（1）以設(shè)置收費(fèi)站的形式進(jìn)行單線收費(fèi)或路段收費(fèi)（占比約99%）；（2）取消收費(fèi)站，改征燃油附加費(fèi)（占比約1%）。但近幾年來(lái)，我國(guó)對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行了大量的投資建設(shè)，高速公路發(fā)展迅速，“裁撤收費(fèi)站、實(shí)行聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)”也成為了一種發(fā)展趨勢(shì)。

1.1.2 國(guó)外高速公路收費(fèi)情況

目前，全球收費(fèi)公路總長(zhǎng)約為14萬(wàn)km，其中約10萬(wàn)km在中國(guó)，國(guó)外僅占30%。

（1）美國(guó)：8.8%高速公路收費(fèi)

美國(guó)被稱為“汽車輪上的國(guó)家”，1935年，美國(guó)就建成了從波士頓到紐約的第一條全封閉高速公路。美國(guó)的高速公路常常被叫做“Freeway”，基本上不收費(fèi)。目前全美有超過(guò)10萬(wàn)km的高速公路，只有7 800多km為收費(fèi)路段，占比約8.8%。原因在于美國(guó)通過(guò)征機(jī)動(dòng)車燃油稅等成立“聯(lián)邦公路信托基金”，該基金可以滿足公路發(fā)展資金需求的70%。且美國(guó)公路網(wǎng)現(xiàn)已形成，基金的60%可以用來(lái)滿足公路養(yǎng)護(hù)的需要。

（2）德國(guó)：客車免收過(guò)路費(fèi)

在汽車業(yè)極為發(fā)達(dá)的德國(guó)，國(guó)家財(cái)政承擔(dān)了境內(nèi)所有高速公路建設(shè)和維護(hù)的費(fèi)用，實(shí)行客車免費(fèi)，12 t以上貨運(yùn)卡車收費(fèi)的分類計(jì)費(fèi)方式。

（3）英國(guó)：大部分高速公路免費(fèi)

與世界許多其他國(guó)家不同，英國(guó)的高速公路絕大部分地段都不收費(fèi)，只有個(gè)別橋梁隧道，以及伯明翰附近的幾十英里私營(yíng)路段收費(fèi)。

（4）日本：按里程收費(fèi)

在日本，大部分高速公路按里程收費(fèi)，征收標(biāo)準(zhǔn)全國(guó)統(tǒng)一。其中，各種打折方法堪稱一大特色。比如在高速公路上的行駛里程在100～200 km之間的，超出100 km的部分可優(yōu)惠25%，如果超過(guò)200 km，則超過(guò)部分可優(yōu)惠30%。另外，針對(duì)安裝了ETC的車輛，各高速公路公司都出臺(tái)了按照通行時(shí)段和使用頻率給予通行費(fèi)打折優(yōu)惠的制度。

綜合以上國(guó)外高速公路收費(fèi)情況可知：國(guó)外高速公路基本上“不收費(fèi)”，很少設(shè)收費(fèi)站。

1.2 “不收費(fèi)”高速公路的特點(diǎn)

本文提出的“不收費(fèi)”高速公路，只是針對(duì)以設(shè)置收費(fèi)站進(jìn)行單線收費(fèi)或者路段收費(fèi)的高速公路，故無(wú)論是以征收燃油附加費(fèi)還是多條高速聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)等形式運(yùn)營(yíng)的高速公路都在本文“不收費(fèi)”高速公路范疇內(nèi)。以海南省高速公路為參照，“不收費(fèi)”高速公路呈現(xiàn)出如下特點(diǎn):

（1）沿線開(kāi)口多

高速公路的建設(shè)，對(duì)其走廊帶周邊產(chǎn)業(yè)園、物流園區(qū)，乃至涉及的村鎮(zhèn)的經(jīng)濟(jì)促進(jìn)作用是至關(guān)重要的，由于不收費(fèi)，往往這種對(duì)經(jīng)濟(jì)促進(jìn)作用的考量會(huì)放大，高速沿線與省道、縣道的交叉處，在綜合考慮投資規(guī)模、交通需求、立交間距等因素條件下，留開(kāi)口的傾向性偏大，沿線開(kāi)口較多。

（2）立交等級(jí)低

正因?yàn)檠鼐€開(kāi)口多，立交多為高速與一般公路或低等級(jí)道路相交，匝道交通量小，通常采用簡(jiǎn)易立交或一般互通式立交，投資規(guī)模小，節(jié)約建設(shè)成本。

2 收費(fèi)與“不收費(fèi)”高速公路常用立交形式比較

互通式立體交叉的基本型式按交叉的岔路數(shù)目分為T形、Y形和十字形三種：（1）T形交叉：包括喇叭形、直連式T形；（2）Y形交叉：包括全部直連式匝道的Y形和有半直連式匝道的Y形；（3）十字形交叉：包括獨(dú)象限式、菱形、苜蓿葉形、部分苜蓿葉形、喇叭形、環(huán)形、和直連式。

2.1 收費(fèi)高速公路常用立交形式

高速公路收費(fèi)與否，決定著立交的型式。目前我國(guó)收費(fèi)高速公路設(shè)置立交的做法如下：在距兩條相交道路交叉口的適當(dāng)距離處另設(shè)一條聯(lián)絡(luò)線，在聯(lián)絡(luò)線與兩條道路相交的地方各設(shè)置一個(gè)三肢立交，這樣所有車輛就都集中經(jīng)由聯(lián)絡(luò)線轉(zhuǎn)彎出入，只須在聯(lián)絡(luò)線上設(shè)置一個(gè)收費(fèi)站就足夠了，從而大大簡(jiǎn)化了管理。聯(lián)絡(luò)線的位置和長(zhǎng)度要滿足兩端三肢立交處的加、減車道設(shè)置的要求。聯(lián)絡(luò)線兩端的三肢立交可供選擇的形式有：

（1）喇叭型立交：只建造一座跨線構(gòu)造物，最為經(jīng)濟(jì)。A型喇叭主要道路的高速車輛駛出流暢，比B型喇叭駛出車輛要經(jīng)過(guò)環(huán)圈匝道轉(zhuǎn)彎要好，故經(jīng)常采用A型。

（2）Y型：車輛駛出、駛?cè)脒\(yùn)行皆最流暢，最適宜于轉(zhuǎn)彎交通量大的情況。在道路一側(cè)空間受限時(shí)多采用這種形式。但由于需要建造二層的跨線構(gòu)造物三座和三層跨線構(gòu)造物一座，工程造價(jià)高。

（3）三肢苜蓿葉型：造型美觀，只需修建一個(gè)構(gòu)造物，但主線駛出車輛均需通過(guò)環(huán)形匝道是其弊端。

在我國(guó)已建的高速公路上，設(shè)計(jì)人員主要從收費(fèi)的角度來(lái)進(jìn)行立交選型設(shè)計(jì)，互通式立交的型式以喇叭為主。如在滬寧248 km高速公路修建互通式立交15座，其中喇叭型立交有12座，在滬蓉109 km長(zhǎng)的高速公路上的七座互通式立交均為喇叭型：廣佛高速公路的15.7 km長(zhǎng)路段上5座互通式立交有3座為喇叭型等等。此外，對(duì)河北省部分高速公路互通式立交形式進(jìn)行調(diào)查統(tǒng)計(jì)，根據(jù)調(diào)查結(jié)果可以認(rèn)為，目前國(guó)內(nèi)收費(fèi)高速公路立交形式以喇叭形為主，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 河北省部分高速公路互通式立交調(diào)查表

2.2 喇叭形立交特點(diǎn)分析

喇叭形立交是由一個(gè)小環(huán)道（轉(zhuǎn)向角約為270°的左轉(zhuǎn)匝道）和一個(gè)半定向匝道來(lái)實(shí)現(xiàn)左轉(zhuǎn)所構(gòu)成的立交形式。喇叭形立交可分為A型和B型，經(jīng)環(huán)圈式左轉(zhuǎn)匝道駛?cè)胫骶€為A型，駛出時(shí)為B型，見(jiàn)圖 1（a）和圖 1（b）。

表2 海南省環(huán)島西線高速公路互通式立體交叉設(shè)置一覽表

圖1 喇叭形立交示意圖

喇叭型立交的一個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)是只需集中設(shè)一座收費(fèi)站，所以特別適用于收費(fèi)公路。近幾十年來(lái)，喇叭形立交能夠成為我國(guó)高速公路立交的常用形式，還因具有如下特點(diǎn)：（1）應(yīng)用于T形交叉時(shí)，各轉(zhuǎn)彎方向均設(shè)有獨(dú)立匝道，對(duì)交通量大的左轉(zhuǎn)方向提供了車速較高的半定向匝道，車輛可完全互通，無(wú)平交沖突點(diǎn)和交織段，通行能力較高；（2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造型美觀，各方向匝道獨(dú)立，行車放向易于識(shí)別；（3）只建造一座跨線構(gòu)造物，經(jīng)濟(jì)性好。但喇叭型立交也有其不足：由于設(shè)有小環(huán)道，左轉(zhuǎn)車輛轉(zhuǎn)向角為270°行車路線繞行較長(zhǎng)，線形較差、車速較低，同時(shí)小環(huán)道占地面積較大。

2.3 “不收費(fèi)”高速公路常用立交形式

國(guó)內(nèi)“不收費(fèi)”高速公路以海南為例，海南省規(guī)劃“田”字型高速公路網(wǎng)主要包括已建的東線高速公路、西線高速公路以及在建的中線高速公路（?？凇筒獦?lè)東）、橫線高速公路（萬(wàn)寧—儋州—洋浦）。以海南省環(huán)島西線高速公路為例，西線高速公路互通式立體交叉的形式，除T形交叉采用喇叭形外，十字形交叉優(yōu)先推薦采用菱形，其次為部分苜蓿葉形。全線設(shè)互通式立體交叉21處，其中菱形立交12處，部分苜蓿葉形立交6處，喇叭形立交3處。西線高速公路互通式立體交叉設(shè)置見(jiàn)表2。

國(guó)外“不收費(fèi)”高速公路可以美國(guó)為參考，美國(guó)高速公路互通式立交按其智能共分為兩大類，即一般型和立交樞紐型，前者指高速公路與一般干線、集流道路和一般城市道路相交叉的互通式立交，后者指兩條高速公路相互交叉的互通式立交。自從美國(guó)州際公路系統(tǒng)形成以后，互通式立交的基本形式亦趨于成熟，其主要形式有：3肢（喇叭、直接式T形和Y形）、菱形、苜蓿葉形、部分苜蓿葉形、帶環(huán)道的直接式和完全直接式。美國(guó)互通式立交由于匝道均不設(shè)收費(fèi)站，因此4肢喇叭形幾乎是沒(méi)有的，一般互通式立交采用最多的形式為菱形和部分苜蓿葉形。

2.4 “不收費(fèi)”高速公路立交特點(diǎn)

綜合以上國(guó)外內(nèi)情況，“不收費(fèi)”高速公路立交基本形式主要為菱形和部分苜蓿葉形，并且隨著高速路網(wǎng)逐步完善、全國(guó)范圍內(nèi)高速路網(wǎng)系統(tǒng)性逐漸增強(qiáng)，立交設(shè)計(jì)趨勢(shì)也呈現(xiàn)出如下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）形式的單一性；（2）運(yùn)行的一致性；（3）造型的規(guī)則性（減少匝道數(shù)量和形狀）；（4）合并出口車道，避免左側(cè)流出匝道（避免高速公路出入口的分散）。

2.5 小結(jié)

綜上所訴，高速公路收費(fèi)與否，決定著立交的型式。收費(fèi)立交除原來(lái)兩相交道路處仍要設(shè)置跨線構(gòu)造物之外，還要增加三肢立交構(gòu)造物，匝道也將延長(zhǎng)，工程造價(jià)要比不收費(fèi)立交增加，行駛距離和營(yíng)運(yùn)費(fèi)用也有所增大，并且不能滿足日益增長(zhǎng)的交通量需要?！安皇召M(fèi)”高速公路立交基本形式主要為菱形和部分苜蓿葉形，其形式簡(jiǎn)單、占地小、投資規(guī)模小、節(jié)約工程成本，且能提高運(yùn)輸效率。

3 “不收費(fèi)”高速公路立交形式分析與設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 菱形立交形式分析

菱形立交是由兩條道路十字交叉，主要道路以分離形式穿跨次要道路，在以相交道路為主軸的四個(gè)象限內(nèi)，從主要道路兩側(cè)斜向引出單向進(jìn)出匝道至次要道路平面交叉，總體布置成菱形構(gòu)圖（見(jiàn)圖2）。

圖2 菱形立交示意圖

菱形立交：形式簡(jiǎn)單且運(yùn)行路程短捷，適合于出入交通量較小，匝道上無(wú)收費(fèi)站的一般互通式立體交叉。菱形立交轉(zhuǎn)彎車輛都轉(zhuǎn)移到相交次要道路上去運(yùn)行，在次要道路上存在轉(zhuǎn)彎車輛和直行車輛產(chǎn)生沖突點(diǎn)和交織的情況。立交交叉口總通行能力一般為5 000～7 000 pcu/h匝道車速為35～50 km/h。其交通特性是能保證主要的高速公路上的車輛順暢運(yùn)行，只需要一個(gè)立交構(gòu)筑物，造價(jià)低，常常得到廣泛應(yīng)用，尤其適用于一條高速公路與一條一般公路或低等級(jí)道路相交的情況。其主要特點(diǎn)總結(jié)如下：

（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，只需一座跨線構(gòu)造物即實(shí)現(xiàn)全互通，占地小、造價(jià)低；

（2）左轉(zhuǎn)車輛直接左轉(zhuǎn)，行駛路線快捷；

（3）車輛出入主線狀態(tài)一致，行駛路線單一，交通標(biāo)志設(shè)置簡(jiǎn)便，同時(shí)這種單一的駛?cè)腭偝鰻顟B(tài)均避開(kāi)了橋跨結(jié)構(gòu)物，因而無(wú)需在橋上或橋下設(shè)置變速車道，可節(jié)省跨線構(gòu)造物造價(jià)；

（4）主線上無(wú)交織路段，進(jìn)出車輛對(duì)主線干擾??；

（5）當(dāng)主線下穿次要道路時(shí)，駛出車輛在匝道上均為上坡行駛，駛?cè)胫骶€車輛在匝道上均為下坡行駛，有利于車輛出口減速、入口加速。

3.2 部分苜蓿葉形立交形式分析

部分苜蓿葉形立交：按匝道布置方式可分為三類，即主要公路的出口在跨線構(gòu)造物之前的A型(見(jiàn)圖3（a）)和出口在跨線構(gòu)造物后的B型(見(jiàn)圖3（b）)，以及以主要公路為對(duì)稱軸布置匝道的A-B型(見(jiàn)圖3（c）)。它們適用于出入交通量較小的一般互通式立體交叉。

圖3 部分苜蓿葉形立交示意圖

A、B兩種型式的選擇主要取決于轉(zhuǎn)彎交通的特點(diǎn)和用地條件。轉(zhuǎn)彎交通量不平衡時(shí)，應(yīng)以平面交叉中的沖突最少作為匝道布設(shè)象限選擇的原則。A-B型只適用于被交路傍依鐵路或密集建筑群，或?yàn)I河的情況。部分苜蓿葉形立交中，在不設(shè)環(huán)形匝道的象限內(nèi)增加右轉(zhuǎn)彎匝道，見(jiàn)圖3（d），適用于不設(shè)收費(fèi)站的一般互通式立體交叉。

3.3 菱形和部分苜蓿葉形立交設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（1）平面交叉的交角宜為直角。斜交時(shí)，其銳角應(yīng)不小于70°；受地形條件或其他特殊情況限制時(shí)，應(yīng)不小于60°。

（2）平交交叉范圍內(nèi)，匝道與被交線的平面線形宜為直線或大半徑圓曲線，不宜采用需設(shè)超高的圓曲線，且兩者的縱面宜平緩，縱面線形應(yīng)滿足停車視距的要求。

（3）菱形和部分苜蓿葉形互通式立交匝道端部的兩個(gè)平交口宜相互通視，其間有凸形豎曲線時(shí)，該豎曲線的半徑應(yīng)足夠大，至少在豎曲線頂點(diǎn)前30 m處能使駕駛者看到前方的平交口，并保證停車視距。

（4）菱形和B型部分苜蓿葉形互通式立交中，匝道端部的兩個(gè)平交口間，應(yīng)有容納兩個(gè)左轉(zhuǎn)彎車道的距離。

（5）匝道端部平交口應(yīng)作渠化設(shè)計(jì)，提高其通行能力和交通安全，渠化方式見(jiàn)圖4。

4 結(jié)語(yǔ)

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的今天，全國(guó)范圍內(nèi)高速公路系統(tǒng)日臻完善，我國(guó)高速由收費(fèi)到“不收費(fèi)”，由單線收費(fèi)、路段收費(fèi)到裁撤收費(fèi)站、聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)，乃至像海南省一樣進(jìn)行燃油附加費(fèi)改革徹底取締設(shè)置收費(fèi)站的模式，我認(rèn)為已是一種趨勢(shì)。這種趨勢(shì)不僅符合國(guó)際上高速公路運(yùn)營(yíng)發(fā)展的方向，更是從根本上符合了“道路建設(shè)是為了提高運(yùn)輸效率，并擴(kuò)大社會(huì)資源在全國(guó)范圍內(nèi)有序合理流動(dòng)”。高速公路立交選型的思路，也該從以往“高速公路收費(fèi)與否，決定著立交的型式”回到“綜合考慮行車舒適性、安全性、交通需求、交通量增長(zhǎng)等，在節(jié)約投資、減少用地的基礎(chǔ)之上提高服務(wù)水平”上來(lái)。

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