摘要 為探索高速公路互通式立交凈距不足段改擴(kuò)建的設(shè)計要點，文章以具體工程為例，從標(biāo)志標(biāo)線設(shè)置、交通流理論、安全變道等方面進(jìn)行了互通式立交的凈距計算，并從增設(shè)輔助車道、集散車道，匝道相連及合并為多路交叉等方面，對互通式立交凈距不足的解決思路進(jìn)行了分析研究。結(jié)果表明，匝道交通流匯入主線的同時，主線交通流流入匝道的組合對高速公路通行影響較大，尤其在相鄰互通式立交凈距較小時更加明顯。通過分析互通立交間凈距的影響因素及計算方法，為此類問題的解決提供了可行思路。

關(guān)鍵詞 高速公路；互通式立交；凈距不足；改擴(kuò)建設(shè)計；交織區(qū)

中圖分類號 U412 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）24-0037-03

0 引言

隨著我國交通建設(shè)規(guī)模的持續(xù)增大，高速公路互通式立體交叉改擴(kuò)建也不斷向大型化、復(fù)雜化方向發(fā)展。相鄰立交間凈距不足，以及互通式立交與周圍既有結(jié)構(gòu)間凈距不足的情況日益常見。而現(xiàn)行《高速公路改擴(kuò)建交通工程及沿線設(shè)施設(shè)計細(xì)則》（JTG/T L80—2014）、《公路立體交叉設(shè)計細(xì)則》（JTG/T D21—2014）、《高速公路改擴(kuò)建設(shè)計細(xì)則》（JTG/T L11—2014）中對互通式立交小凈距、出口識別視距、匝道兩側(cè)特征點間距等的規(guī)定過于寬泛?；诖?，該文依托高速公路互通式立交改擴(kuò)建工程實際，對相鄰立交間凈距不足問題展開分析研究，以期為此類特殊交通設(shè)計問題的有效解決提供借鑒參考。

1 工程概況

某高速公路K331+256樁號處互通式立體交叉所在地勢中間高、南北低，立交建造在地勢略高的山包處。按照鄰線建造計劃，擬在公路連接線K332+011樁號處新建一座互通立交，該立交建成后與K331+256樁號處既有立交間的凈距不足。高速公路K331+256樁號處立交建成于2006年，因東南段和西北段封閉改造等原因，并未形成完整的繞城高速，故在鄰線互通立交建設(shè)前進(jìn)行改擴(kuò)建，擬從原三路互通改擴(kuò)建為四路互通。在改擴(kuò)建設(shè)計時必須深入研究立交凈距不足問題。

2 互通式立交間凈距不足段改擴(kuò)建設(shè)計

2.1 互通式立交間凈距的確定

（1）基于標(biāo)志標(biāo)線設(shè)置的最小凈距。根據(jù)現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范要求，由于既有互通式立交和新建立交間凈距方面的影響，而無法設(shè)置全部的出口預(yù)告標(biāo)志以展現(xiàn)全部道路信息的情況下，必須在凈距范圍內(nèi)的500 m處設(shè)置預(yù)告標(biāo)志，其余標(biāo)志信息則提前布設(shè)在上個立交前，起到預(yù)先提示及指示的效果[1]。為此，對于凈距不足段而言，只能設(shè)置1塊預(yù)告標(biāo)志，這也說明從前一立交入口駛?cè)氲男熊囎x取出口信息的機(jī)會只有1次，在漏讀的情況下，緊接著遭遇出口端部而面臨緊急調(diào)整車道，易引起交通通行混亂。為避免此類情形的出現(xiàn)，必須在凈距范圍內(nèi)500 m處設(shè)置標(biāo)志前，為行車預(yù)留出一定的發(fā)現(xiàn)、讀取出口預(yù)告標(biāo)志的距離。按照3 s行程確定理論，在120 km/h

的設(shè)計行車速度下，行車駕駛員從發(fā)現(xiàn)標(biāo)志到讀取的距離為100 m。故在凈距范圍內(nèi)僅設(shè)置1塊出口預(yù)告標(biāo)志的情況下，對應(yīng)的最小距離應(yīng)按600 m確定。

此方法主要基于標(biāo)志標(biāo)線的布設(shè)角度，未將內(nèi)側(cè)車道換道等情況考慮進(jìn)去，故得出的是互通立交最小凈距的基本要求，結(jié)果也偏保守，必須結(jié)合其他方法后進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。

（2）基于交通流理論的最小凈距，也就是內(nèi)側(cè)車道行車人員在讀取到出口預(yù)告標(biāo)志同時做出反應(yīng)及相關(guān)操作所需要的距離。由于車輛性能、駕駛員駕駛狀態(tài)等參數(shù)取值情況不同，故不同學(xué)者構(gòu)建起的凈距計算模型不盡一致。部分極端學(xué)者甚至提出行車從匝道入口駛?cè)牒?，因不了解路況而換道至內(nèi)側(cè)車道，待發(fā)現(xiàn)相鄰匝道出口后快速換至最外側(cè)車道的最不利情況[2]。在此種情況下，從匝道入口駛?cè)爰皳Q道后駛出等過程間的距離，即為相鄰互通立交的最小凈距。

該理論主要基于行車設(shè)計速度或期望速度而展開分析，同時還將行車等待插入間隙及換道等情況均予以考慮，故通過此方法確定出的相鄰互通立交間的凈距值一般偏大。該方法在充分考慮最大行車速度和極端情況的基礎(chǔ)上得出最小凈距，體現(xiàn)的是最大安全原則。但以上提及的極端情況通常不會出現(xiàn)，行車駛?cè)胫骶€后并非立即向內(nèi)側(cè)車道換道，故基于交通流理論的最小凈距值通常偏大[3]。

（3）基于安全變道的最小凈距。在行車從內(nèi)側(cè)車道換至外側(cè)車道的過程中，考慮運行速度、車道數(shù)等參數(shù)影響下，應(yīng)用交通流和概率論建立換道后駛出距離和安全換道概率間的關(guān)系模型，進(jìn)而得出隨著立交凈距增大安全換道概率呈線性增長趨勢的結(jié)論。安全換道閾值應(yīng)按0.95取值。

該方法充分結(jié)合了交通運行過程理論和概率論思想，所考慮的因素也更契合高速公路交通運行的實際，故可視為對基于交通流理論的補(bǔ)充。此方法還將行車運行速度、性能，駕駛員心理等狀態(tài)考慮進(jìn)去，更加符合客觀實際。

2.2 互通式立交凈距不足的解決思路

通常情況下，設(shè)計人員采取復(fù)合式互通的方式解決互通式立交面臨的凈距不足問題?，F(xiàn)行規(guī)范主要依托相鄰互通立交間的交通流實際運行態(tài)勢，出于最大限度降低此問題對主線交通運行干擾的視角，進(jìn)而研究相鄰互通的連接方式及復(fù)合式互通立交的設(shè)置。

2.2.1 增設(shè)輔助車道

在未設(shè)置輔助車道前，匯入車輛在車速及車道均不匹配的情況下向主線匯入，必定會造成交通沖突。而在互通式立交出入口間增設(shè)1條輔助車道，以連接2座凈距不足的立交后，行車從互通式立交駛出，運行在輔道時可相應(yīng)調(diào)整車速，等待內(nèi)側(cè)車道出現(xiàn)安全間隙，以降低交織區(qū)沖突。輔助車道布設(shè)長度應(yīng)根據(jù)交織區(qū)通行能力、合分流運行時間、預(yù)告標(biāo)識距離等因素進(jìn)行綜合確定。

此類輔助車道布設(shè)的主要目的在于降低和緩解合分流交通對主線交通的不利擾動。當(dāng)輔助車道長度增大時，其中間交通流交織現(xiàn)象消失，但兩端連接處仍處于合分流狀態(tài)。結(jié)合《高速公路改擴(kuò)建設(shè)計細(xì)則》，在交織區(qū)長度超出760 m時車流將完全轉(zhuǎn)換為合分流；隨著交織區(qū)長度的延長，這種合分流對直行車流的影響持續(xù)減弱。為此，出于交通運行方面的考慮，該文將輔助車道的最小長度確定為760 m。

根據(jù)《公路立體交叉設(shè)計細(xì)則》，對于雙向六車道的互通式立交主線，在匝道車道數(shù)增加時，輔助車道長度應(yīng)取一般值，具體見表1所示。表1中的一般值是綜合考慮輔助車道與主線交織區(qū)通行能力、交通運行要求、合分流運行特征后得出的綜合值，取值比《高速公路改擴(kuò)建設(shè)計細(xì)則》中的規(guī)定值略大。

2.2.2 增設(shè)集散車道

對于互通式立交凈距過小，無法按照以上所要求的長度布設(shè)輔助車道時，應(yīng)考慮設(shè)置集散車道。此類車道交織區(qū)不存在直行交通，僅匝道出入口的交通流參與交織。此類車道一般按常規(guī)匝道技術(shù)要求及運行速度設(shè)計，因設(shè)計速度低，故交織效率也相應(yīng)降低?！豆妨Ⅲw交叉設(shè)計細(xì)則》并未對此類車道長度做出明確規(guī)定，該文主要從通行能力及服務(wù)水平方面對集散車道的最小長度進(jìn)行分析。

（1）交織區(qū)長度的確定。當(dāng)前，通常依據(jù)公路交通手冊中規(guī)定的公路通行能力進(jìn)行交織區(qū)長度的確定。具體而言，將交織交通流相應(yīng)地劃分為同側(cè)和異側(cè)交織區(qū)，根據(jù)車輛換道率進(jìn)行交織強(qiáng)度系數(shù)的估算，進(jìn)而分析車流密度，評價公路運行安全水平[4]。合分流點間的距離即為交織區(qū)長度，該長度越大，交織車輛換道距離相應(yīng)延長，交織區(qū)內(nèi)沖突密度也隨之減小，通行能力將得到相應(yīng)改善，具體見圖1所示：

交織車輛希望在交織區(qū)內(nèi)快速換道運行，非交織車輛則希望快速駛離此區(qū)域，且免受換道車輛的干擾。由此，根據(jù)車流密度進(jìn)行交織區(qū)服務(wù)水平劃分，具體規(guī)定見表2所示：

（2）集散車道交織區(qū)長度的確定。根據(jù)《公路立體交叉設(shè)計細(xì)則》，集散車道設(shè)計技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)可參照匝道，即按照變速車道標(biāo)準(zhǔn)確定其與主線的連接。由此，集散車道設(shè)計速度應(yīng)比主線降低20 km/h。為保證行車從集散車道駛出后進(jìn)入匝道時的運行穩(wěn)定性，根據(jù)運行速度協(xié)調(diào)原則，匝道設(shè)計速度與集散車道設(shè)計速度的差應(yīng)不小于20 km/h。

按照以上思路進(jìn)行集散車道交織區(qū)交通流的試算，當(dāng)試算至設(shè)計長度為760 m時，若服務(wù)水平仍未提升至四級則終止試算。為簡化分析，假設(shè)集散車道出入口匝道的設(shè)計速度均一致，則集散車道交織區(qū)長度的試算結(jié)果見表3所示：

由表3可以看出，交織區(qū)布設(shè)長度隨匝道設(shè)計速度的增大而增加，隨集散車道設(shè)計速度的增大而減?。粚τ陔p入雙出的集散車道而言，按照設(shè)計通行能力確定的交織區(qū)長度僅可達(dá)到六級服務(wù)水平，故應(yīng)避免采用此種集散車道形式。對于交通量較大的情形，應(yīng)采取變異型雙出入匝道的集散車道，具體見圖2所示。此種集散車道能較好地避免主線交通流交織，還能改變駛出入交通流的合流位置；將駛出主線的車輛提前分離并置于最外側(cè)車道，符合我國道路交通的運行習(xí)慣。

2.2.3 匝道相連

對于相鄰互通立交凈距較小且交織區(qū)長度有限，通過設(shè)置輔助車道和集散車道仍無法解決通行問題時，應(yīng)考慮采取匝道相連的方式進(jìn)行復(fù)合式立體交叉的布設(shè)。此種設(shè)計下，復(fù)合式立體交叉會面臨較多出口，為加強(qiáng)出入口的合并設(shè)置，降低合分流對直行交通流的不利擾動，應(yīng)確定幾道連接匝道，便于其余匝道進(jìn)行合分流，以降低出入口數(shù)量[5]。

2.2.4 合并為多路交叉

對于互通式立交凈距不足且有新道路接入的情形，可將立交合并為多路交叉形式。此類立交造型復(fù)雜，且無標(biāo)準(zhǔn)形式，左轉(zhuǎn)彎交通線形的選擇和確定是其設(shè)計的關(guān)鍵。對于交叉道路為雙車道的情形，多路交叉應(yīng)按環(huán)形交叉布置，結(jié)構(gòu)簡單，但會對道路通行能力造成不利影響。為此，應(yīng)積極探索能簡化交通流線且布局緊湊的多路交叉胡同的立交形式。

3 結(jié)論

綜上所述，為應(yīng)對日益增長的交通運行規(guī)模，高速公路改擴(kuò)建中主線不斷加寬，互通立交連接段也相應(yīng)向兩側(cè)延伸，相鄰互通立交間的凈距要求相應(yīng)提高。在高速公路互通立交設(shè)計方面，相鄰互通立交凈距的確定方法通常有三種，即基于標(biāo)志標(biāo)線布設(shè)的最小凈距、基于交通流理論的最小凈距、基于安全換道的最小凈距，三種方法均具有不同的理論依據(jù)和適用情形。根據(jù)所得出的具體工程的最小凈距，通過設(shè)置輔助車道和集散車道，加強(qiáng)匝道連接，調(diào)整多路交叉等措施，較好地解決了相鄰互通立交間的凈距不足問題，也為類似改擴(kuò)建工程設(shè)計提供了成功經(jīng)驗。

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