張興華， 黎軍

(廣州市市政工程設(shè)計(jì)研究總院有限公司， 廣東 廣州 510060)

1 菱形立交概述

菱形立交是公路與城市道路中較常用的立交形式，適用于道路主次關(guān)系分明、匝道左轉(zhuǎn)交通對次要道路交通影響不大的節(jié)點(diǎn)。菱形立交出入口明確，形式簡單，線形指標(biāo)較好，符合駕駛?cè)说男袨榱?xí)慣，可以較快速度出入主線；其用地和工程規(guī)模較小，一般在道路規(guī)劃紅線內(nèi)即可滿足用地需求。但菱形立交存在一定不足：匝道與次要道路相交產(chǎn)生的2個(gè)平交口相距很近，且每個(gè)交叉口存在3個(gè)沖突點(diǎn)，不利于交通安全；匝道處的左轉(zhuǎn)交通易造成交通擁堵，影響通行效率，嚴(yán)重時(shí)排隊(duì)車輛通過下匝道反溯至主線，影響主線車輛的通行。

現(xiàn)實(shí)狀況中菱形立交建設(shè)常受地形、地物、公路收費(fèi)、重要結(jié)構(gòu)物和工程造價(jià)等因素的限制，且有時(shí)出于交通安全方面的考慮，傳統(tǒng)菱形立交形式不再適用，需通過靈活地改變立交布局進(jìn)行適應(yīng)。要從多種多樣的立交形式中找到最適合的線形，不僅要充分結(jié)合地形，考慮構(gòu)筑物的避讓，還要適應(yīng)景觀及較優(yōu)的功能性、經(jīng)濟(jì)性，從而形成各類變異的菱形立交形式。

2 傳統(tǒng)形式的菱形立交

傳統(tǒng)形式的菱形立交是指2條十字相交道路中的主要道路以分離形式上跨或下穿次要道路,在相交道路為坐標(biāo)軸的4個(gè)象限內(nèi)，4條匝道與被交道路形成兩處平面交叉的總體布局形式(見圖1)。

在道路工程建設(shè)中，考慮城市用地的集約性及進(jìn)一步提高菱形立交平面交叉口的通行能力，常將標(biāo)準(zhǔn)菱形立交中的2個(gè)平交口合并為一處，形成單點(diǎn)式菱形立交[見圖2(a)]，通過合并交叉口將6個(gè)沖突點(diǎn)減少為4個(gè)，在一定程度上提高通行效率，減少交通事故；有時(shí)為考慮沿線居民出入，需結(jié)合沿線聯(lián)絡(luò)輔道進(jìn)行布置[見圖2(b)]。為提高被交叉道路側(cè)平面交叉的通行能力，在標(biāo)準(zhǔn)菱形的基礎(chǔ)上還可派生出分裂菱形和雙向通行的分裂菱形等形式。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)菱形立交示意圖

圖2 單點(diǎn)式菱形立交示意圖

另外，較常用的菱形立交還有環(huán)形互通立體交叉(見圖3)。環(huán)形立體交叉是在確保主要道路直行交通快速通過交叉口，不受其他方向交通影響的基礎(chǔ)上，其余左轉(zhuǎn)彎均依靠環(huán)形匝道來完成，并在環(huán)形匝道上將交叉沖突轉(zhuǎn)化為交織沖突的一種互通式立體交叉形式。當(dāng)相交道路為主要道路和次要道路時(shí)，可采用2層式環(huán)形立體交叉[見圖3(c)]；若相交道路為主要道路與主要道路，可采用3層式環(huán)形立體交叉[見圖3(d)]，2條相交主要道路位于環(huán)形交叉路口的上層或下層，確保直行車輛快速通過。

環(huán)形立體交叉的通行能力受環(huán)形匝道處交織區(qū)通行能力的限制，當(dāng)環(huán)形匝道上某一左轉(zhuǎn)交通流量較大時(shí)，交織車流量增加，易造成環(huán)島交通擁堵、車輛延誤增大、事故率上升。因此，環(huán)形立體交叉通常應(yīng)用于左轉(zhuǎn)交通量不大的交叉口。

圖3 環(huán)形互通立體交叉示意圖

3 變異菱形立交

變異菱形立交一般分3種情況：1) 空間受限。正常菱形立交匝道布置在坐標(biāo)軸的4個(gè)象限，當(dāng)某個(gè)象限內(nèi)受建筑、高邊坡、地形等限制不宜布置匝道時(shí)，該象限內(nèi)匝道被迫利用其他象限的空間，即因空間受限而產(chǎn)生的變異菱形立交。2) 公路收費(fèi)。對于一般菱形立交，由于其4條匝道分布于相交道路的4個(gè)象限內(nèi)，若公路連接地方道路，則需建立4個(gè)收費(fèi)站，這樣不僅造成立交規(guī)模增大，而且不利于收費(fèi)管理。為減少收費(fèi)站，提高公路收費(fèi)的便捷性，調(diào)整匝道布置形成變異菱形立交。3) 基于交通安全、通行效率考慮，通過菱形立交變形減少沖突點(diǎn)個(gè)數(shù)或?qū)⒔徊鏇_突變?yōu)榻豢棝_突，達(dá)到改善交通安全、提高通行效率的目的。

3.1 空間受限型變異菱形立交

(1) 匝道交叉型。該變異菱形立交一般是由于用地限制或路網(wǎng)限制而將有限制因素側(cè)的2條匝道整體平移至無限制條件側(cè)，主線兩側(cè)4條匝道相互交叉，對稱分布于主線的2個(gè)象限內(nèi)。如廣州南沙港快速大學(xué)城節(jié)點(diǎn)立交(見圖4)，該節(jié)點(diǎn)地塊位于官洲水道和三支香水道之間，河道有通航凈空要求，在跨越官洲水道和三支香水道時(shí)主橋縱斷面具有較高的設(shè)計(jì)標(biāo)高，為便于匝道展線、控制匝道規(guī)模，將兩對菱形匝道向地塊中間靠攏，形成匝道交叉型變異菱形立交。圖5所示廣東省道S274線-開平市祥龍立交是該類菱形立交的另一經(jīng)典案例，該立交不僅解決了地塊限制問題，還實(shí)現(xiàn)了與周邊路網(wǎng)的良好銜接。

(a) 工程地理位置 (b) 效果圖

圖4 廣州南沙港快速大學(xué)城節(jié)點(diǎn)立交

圖5 廣東省道S274線-開平市祥龍立交效果圖

(2) 空間受限型菱形立交的其他變種。1) 因某一象限空間受限而產(chǎn)生的菱形立交變種——半菱形+部分苜蓿葉形(見圖6)。由于經(jīng)苜蓿葉變形后匝道線形指標(biāo)相對較低，需做好視線誘導(dǎo)及交通標(biāo)志提示。2) 因匝道與次要道路相交產(chǎn)生的2個(gè)平交口與相鄰道路產(chǎn)生的平交口過近而產(chǎn)生的變異，如佛山市順德區(qū)倫教互通立交。在進(jìn)行初步設(shè)計(jì)時(shí)曾提出菱形立交方案，考慮到被交路上短距離內(nèi)存在3個(gè)平交口，交通組織困難，且難以滿足遠(yuǎn)景年通行能力要求，經(jīng)多方案比選，最終采用圖7所示變形苜蓿葉方案。該方案本質(zhì)上是菱形立交的變形，功能與菱形立交方案相當(dāng)。

圖6 半菱形+部分苜蓿葉形立交示意圖

圖7 佛山順德區(qū)倫教互通立交平面圖

3.2 考慮收費(fèi)站因素時(shí)的變異菱形立交

考慮國內(nèi)公路收費(fèi)的特殊性，當(dāng)菱形立交用于公路立交設(shè)計(jì)時(shí)，為方便收費(fèi)管理、控制投資，可通過調(diào)整匝道布置減少收費(fèi)站的設(shè)置，控制投資、節(jié)約造價(jià)。

(1) 變異菱形立交——1個(gè)收費(fèi)站(見圖8)。這種變形實(shí)質(zhì)上為三叉菱形立交的變種，其功能類似于單喇叭立交。但相對于單喇叭立交，這種變異菱形立交的2條左轉(zhuǎn)匝道對稱布置，適用于立交節(jié)點(diǎn)左轉(zhuǎn)交通量相差不大的情況。該變形在左轉(zhuǎn)匝道相交處存在一平面交叉，需做好交通組織及交通誘導(dǎo)。

圖8 變異菱形立交——1個(gè)收費(fèi)站

(2) 變異菱形立交——2個(gè)收費(fèi)站(見圖9)。變異菱形收費(fèi)立交可改善普通菱形立交設(shè)置收費(fèi)站的不足，將4個(gè)收費(fèi)站集中減少到2個(gè)，尤其適用于高架道路上收費(fèi)立交，不需增加跨線構(gòu)造物，簡單而實(shí)用，占地更省?；ㄕ?花山—肇慶)高速公路國泰互通立交就采用了這種形式(見圖10)。

圖9 變異菱形立交——2個(gè)收費(fèi)站

圖10 國泰互通立交平面圖

3.3 基于交通安全、通行效率考慮的變異菱形立交

菱形立交具有保證主線交通快速通過的優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用瓶頸主要在于轉(zhuǎn)向交通的交通組織、通行效率，對傳統(tǒng)菱形立交通過變形可優(yōu)化其轉(zhuǎn)向交通、改善其通行效率，從而提高其交通適應(yīng)性。

如圖11所示，該變異菱形立交主要考慮減少上下匝道的左轉(zhuǎn)交通流對橫向道路交通的影響，為保證橫向交通的通行能力，上下匝道均布置在橫向道路上，遠(yuǎn)離菱形立交，左轉(zhuǎn)交通均通過先右轉(zhuǎn)再掉頭的方式實(shí)現(xiàn)左轉(zhuǎn)，4個(gè)左轉(zhuǎn)交通組成一個(gè)紡錘形交通環(huán)島。其主要優(yōu)點(diǎn)：對主線前后交通和地物影響很小，也適合于前后路網(wǎng)間距較小的情況；變地面轉(zhuǎn)向信號交通為紡錘形連續(xù)流交通，減少交通延誤；消除地面交通沖突點(diǎn)，變交叉點(diǎn)為交織；轉(zhuǎn)向交通視野更開闊，可降低傳統(tǒng)菱形立交因交通視距不足而導(dǎo)致的交通事故率。

圖11 變異菱形立交——左轉(zhuǎn)繞行方案

3.4 菱形立交的其他變形

圖12為國外某菱形立交。其設(shè)計(jì)目的，一是為了圈地；二是在國外開車，駕駛員每隔2 h左右就會自覺休息，故往往在立交中布置很多休息飲食區(qū)。其缺點(diǎn)：占地過大，占地面積是普通城市立交的好幾倍；對城市路網(wǎng)切割大，這種立交形式的主線兩側(cè)看起來雖然與匝道交叉菱形相似，但被交道路的直行交通不暢，目前國內(nèi)已很少采用。

圖12 國外某菱形立交典型收費(fèi)站

4 結(jié)語

匝道交叉型菱形立交主要適用于因地形或路網(wǎng)等因素限制，不便于匝道展線的情況，可結(jié)合具體地塊及現(xiàn)狀路網(wǎng)進(jìn)行布設(shè)，形成較經(jīng)濟(jì)合理的立交方案；考慮公路收費(fèi)而進(jìn)行的菱形立交變異，主要用于公路立交設(shè)計(jì)采用菱形立交方案時(shí)，為方便收費(fèi)管理、控制投資，通過調(diào)整匝道布置減少收費(fèi)站的設(shè)置，控制投資、節(jié)約造價(jià)；基于交通安全、通行效率考慮而進(jìn)行變異的菱形立交，其目的主要是改善菱形立交中次要道路轉(zhuǎn)向交通的交通組織、通行效率，通過適當(dāng)?shù)淖冃翁岣吡庑瘟⒔坏慕煌ㄟm應(yīng)性。在進(jìn)行具體菱形立交方案設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)綜合各方面因素，因地制宜地選擇立交形式，安全、經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)立交功能，達(dá)到立交設(shè)計(jì)目標(biāo)。