鄧國忠，曹帆，吳勇，王琪

(廣西交通設計集團有限公司，廣西 南寧 530029)

至2012年底，中國高速公路通車里程已達9.6萬km，已經(jīng)超越了美國的9.2萬km，居世界第一。至2018年底，中國的高速公路里程增加到13.8萬km，繼續(xù)位居世界第一位。高速公路的快速發(fā)展離不開互通式立體交叉、服務設施的建設，互通式立體交叉與服務設施同時也能促進高速公路發(fā)揮出更加巨大的經(jīng)濟、社會效益。但部分項目受地形、用地條件限制，難以單獨布設互通式立體交叉與服務設施場地，而二者又必須布設時，考慮對二者進行合并設置很有必要。

1 服務設施與互通式立體交叉概述

1.1 服務設施的功能

服務設施指高速公路上為車輛、駕駛?cè)撕统丝吞峁┓展δ艿膱鏊徒ㄖO施范圍的總稱，主要由休息設施、停車設施和附屬設施3部分組成(該文中服務設施特指服務區(qū)或停車區(qū))。服務設施能有效保證高速公路的交通安全、提高高速公路的服務水平并促進高速公路經(jīng)濟的健康、快速發(fā)展。

1.2 互通式立體交叉的功能

互通式立體交叉是指主線和被交叉公路在不同立面標高上，利用匝道進行相互連通的分離式交叉，是高速公路沿線重要的構造物之一?；ネㄊ搅Ⅲw交叉應能滿足交叉公路間交通轉(zhuǎn)換的需要，按照交叉公路不同等級和功能，其可劃分為一般互通式立體交叉和樞紐互通式立體交叉兩種類型?；ネㄊ搅Ⅲw交叉能有效降低事故率、提高交叉口通行能力并方便出入控制管理。

2 互通式立體交叉與服務設施合并設置的影響因素分析

互通式立體交叉是公路交通量轉(zhuǎn)換的關鍵節(jié)點，服務設施是保證公路安全運營的重要保障?；ネㄊ搅Ⅲw交叉與服務設施因功能與服務對象不同通常獨立設置，但在地形條件非常困難的情況下，對二者進行合并設置是必要的，同時在工程上也是經(jīng)濟合理的。

2.1 交通量

預測交通量是確定項目等級和規(guī)模的基礎，是影響合并設置方案的重要因素，如果合并設置存在較大使用交通量，首先將導致合并設置占地規(guī)模偏大，從而在路線走廊帶內(nèi)較難同時找到符合主線線形指標、地質(zhì)條件良好和地形平坦開闊滿足使用需求的區(qū)域；其次采用合并設置方案時，由于需要同時滿足互通式立體交叉的交通轉(zhuǎn)換功能和服務設施的臨時分合流功能，導致匝道的連接段或多或少會存在交織行為。根據(jù)《道路通行能力》中第5.2.2條，當匝道交織量越大、交織段越長，合并設置區(qū)域交通流組織將越復雜，不合理的交通流組織設計也易使駕駛?cè)隋e過出入口或誤判行駛方向，造成交通誤判行駛方向，甚至造成擁堵或交通事故，降低高速公路的通行能力和服務水平。因此，在沒有條件單獨設置而又必須設置互通式立體交叉和服務設施的路段，交通量將是合并設置方案必須考慮的首要因素。

2.2 間距

當遇到高速公路沿線適合互通式立體交叉和服務區(qū)布設的空間或者距離不能滿足規(guī)范規(guī)定的最小間距，且經(jīng)論證互通式立體交叉和服務設施均要設置的情況時，設計人員通常采用合并設置方案以解決有限的空間和規(guī)定的間距無法同時滿足的矛盾。例如，中國的鎮(zhèn)?；ネㄊ搅⒔慌c鎮(zhèn)海服務區(qū)、街頭互通式立交與天臺服務區(qū)以及營松路互通式立交與靖宇服務區(qū)等合并設置方案都是互通式立交、服務區(qū)間距小于規(guī)范規(guī)定值，設計人員綜合考慮主線線形指標、沿線地形、地質(zhì)條件和征拆遷工程量后，決定采取兩者合并設置方案。根據(jù)JTG/T D21-2014《公路立交設計細則》(以下簡稱《細則》)中5.4.4條規(guī)定，互通式立體交叉和服務設施之間的間距不應小于表1中規(guī)定值。

表1 互通式立體交叉與服務設施最小間距

3 互通式立體交叉與服務設施合并設置臨界交通量計算

現(xiàn)行JTG B01-2014《公路工程技術標準》、《細則》以及JTG B05-2015《公路路線設計規(guī)范》中均未明確規(guī)定合并設置條件，且行業(yè)內(nèi)也缺乏這方面的系統(tǒng)研究。該文將對合并設置交通量這個較易量化的影響因素，運用數(shù)理統(tǒng)計及理論計算分析，提出一個較符合目前中國現(xiàn)狀的一個界限值。

3.1 基本假設

服務設施的規(guī)模主要受交通量影響，互通式立體交叉主要受匝道承擔的轉(zhuǎn)彎交通量影響，所以合并設置條件中關于交通量的界定應該主要由互通式立體交叉出口匝道轉(zhuǎn)向交通量來決定。

基本假設：

(1)公路設計服務水平為三級，方向不均勻系數(shù)D取0.6，設計小時交通系數(shù)K取0.15。

(2)簡化汽車分類，將中型車和大型車合并為一類統(tǒng)稱中型車，車輛折算系數(shù)取其平均值2.0；小客車改稱為小型車，其他較大車輛改稱為大型車。

(3)由《公路工程項目建設用地指標》(以下簡稱《用地指標》)的調(diào)研資料可知：中國高速公路小型車的比例一般約占60%，中型車的比例一般約占25%，大型車的比例一般約占15%；服務設施的駛?cè)肼市?、中、大型車分別為0.15、0.04、0.12；交通量自然數(shù)與當量數(shù)的加權換算系數(shù)取1.65。主線單向交通量計算時，大型車比例分別選取10%、20%、30%、40%和60%作為計算基礎，小型車和中型車比例將大型車剩余比例按照3∶2分配計算得出。

(4)根據(jù)對中國一些比較典型的合并設置案例進行統(tǒng)計分析，該文主線單向交通量以表2作為研究依據(jù)，在此范圍波動不大時均適用。

表2 雙向四車道高速公路單向設計小時交通量

3.2 統(tǒng)計分析

通過查閱相關施工圖設計資料和運用Google Earth軟件對中國部分互通式立體交叉與服務設施合并設置案例進行查找篩選，得出合并設置方案的匝道橫斷面類型如表3所示。

對表3進行分析可知：① 統(tǒng)計的19處互通式立體交叉與服務設施合并設置的案例中，喇叭形合并設置案例占68.42%，半定向Y形合并設置案例占15.79%，半苜蓿葉形案例占5.26%。菱形合并設置案例占10.53%；② 在調(diào)查的共同出口匝道斷面類型中，Ⅰ型匝道占89.5%，Ⅱ型匝道占10.5%；③ 在調(diào)查的共同入口匝道斷面類型中，Ⅰ型匝道占84.2%，Ⅱ型匝道占15.8%。

3.3 計算結(jié)果

由于服務區(qū)的設置增加了匝道的繞行距離，通過前文的統(tǒng)計分析結(jié)論及結(jié)合匝道主要承擔轉(zhuǎn)彎交通量，所以計算結(jié)果均采用單向單車道匝道(Ⅰ型)是合適的；另外，根據(jù)《用地指標》中服務區(qū)車輛駛?cè)肼?小、中、大型車分別在20%～30%、5%～10%、12%～15%區(qū)間取值)，即可確定主線駛?cè)敕赵O施的交通量。最后，通過計算單向單車道匝道設計小時交通量的上限值即單車道匝道的設計通行能力，并作為合并設置中互通式立體交叉出口匝道轉(zhuǎn)向交通量界限值(T)。

結(jié)合4.1和4.2節(jié)可以計算得到駛?cè)敕赵O施小客車單向高峰小時交通量(折算后)，計算過程如表4所示。

表3 合并設置方案匝道橫斷面類型

表4 駛?cè)敕赵O施小客車單向高峰小時交通量(折算后)計算 veh/h

注：T0=DDHV/1.65；T1=(DDHV/1.65)×0.15；T2=(DDHV/1.65)×0.25；T3=(DDHV/1.65)×0.6；T4=(小型車高峰小時交通量×0.15+中型車高峰小時交通量×0.04+大型車高峰小時交通量×0.12)；Ti=單向高峰小時交通量×1.65。

由表4得：Tmax=max{Ti=10%，20%，30%，40%，60%}=573 veh/h。

結(jié)合工程實際，并考慮部分安全因素的影響取Tmax=600 veh/h。

綜上所述，當雙向四車道主線預測的第20年交通量小于表2中上限值，且互通式立體交叉出口匝道轉(zhuǎn)向交通量T<600 veh/h時，可以考慮合并合置方案。

4 結(jié)論

(1)結(jié)合互通式立體交叉和服務設施合并設置方案的特點，分析了交通量和間距對二者合并設置的影響。

(2)當主線為雙向四車道，且同時滿足下面兩個條件：① 預測的第20年交通量小于表2中上限值；② 互通式立體交叉出口匝道轉(zhuǎn)向交通量T<600 veh/h，且該路段將二者分別單獨布設不可行時，適合對互通式立體交叉與服務設施進行合并合置。