摘要：在公路与桥梁设计行业中，互通式立体交叉部分是公路勘察设计的一个重要专业。互通式立体交叉的设计方案的布设与选择，各部分设计要素的把握、技术指标的灵活运用，对于保证一个互通式立体交叉处的通行安全、提升服务水平、以及降低工程造价起着极其重要的作用。
关键词：互通式立体交叉；设计方案；设计要点
引言
互通式立体交是干线公路之间最常用的一种连通的方式，是不同公路间交通量转换的重要的节点。故互通式立体交叉设计成败将影响到高等级公路所提供的服务质量和用户体验，甚至影响到道路的行车安全。因此在互通的设计过程当中，需要对项目周边交通状况进行详细调查，深入研究各个方向的交通量，结合地形地物，环境等因素，进行整体的把控，合理设计，为提供高层次高质量的交通服务、控制建设规模、保障交通安全运行做铺垫。这里简要介绍下如何快了解互通，掌握互通设计要领，分享一下个人的心得。
1 互通式立体交叉位置选择
高等级公路间的互通式立体交叉位置的选定，应根据现有公路网，结合本地区的路网规划，以及当地社会经济发展、地形条件和自然条件等因素，再依据工可或者初设以及相关规范，结合地质、地形，灵活布设。一般情况下，在高速公路、一级公路公路设在规划之初，就应充分考虑其沿线与既有或者规划高等级公路相交处合理设置互通式立体交叉。但如何设置互通，选择何种形式的互通，就应该更加深入、细致的研究，比如首先应根据被交公路的等级，该项目在整个路网中的地位及发展前景，再结合该项目的服务功能，依据交通流量调查，充分考虑地形条件等最终合理设置相应的形式。
2 互通式立体交叉形式的选择
互通形式的选择需在满足相关规范要求的基础上，主要依据周边路网结构、被交道等级和该项目主线交叉形式，依据交通量的调查结果，充分考虑主流交通量方向、结合地形地物等现有用地条件、建设规模灵活、合理的选择相应的。互通根据几何设置形式可分为：单喇叭互通、梨形互通、苜蓿叶互通、菱形互通、复合式立体交叉互通。互通也可根据匝道设置形式分为直连式、半直连式（定向式匝道）、环形匝道（间接式匝道）三种类型匝道连接形式。
为更好的梳理互通的设置，本文以下简要介绍下匝道的连接形式：
2.1 直连式、半直连式、环形匝道
直连式图通立体交叉按照互通匝道与被交道关系，有可进一步分为左转匝道和右转匝道两类，如下图所示：
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右转直连式 左转直连式
右转直连式：右转匝道是主线交通车辆从主线的右侧车道驶出，后经过右转弯，在被交道右侧驶入。互通匝道方案的优点为形式简单，车流量运行方便，同时行车也较为安全。右转匝道是我们互通匝道中最常用的一种互通匝道设置形式。
左转直连式：左转匝道是主流交通的左转车辆从主线的左侧车道驶出，后经过左转弯，直接进出被交道，并入被交道左侧车道的一种形式。该互通匝道方案优点是方向明确，路线短捷，利于行车，通行能力较大，同时占地规模较小，适应左转车流量较大情况。但该方案一般需设置大量跨线桥。由于该连接方式对重型车，或者低速车左转进入被交道高速车道，会对被交道车流产生较大影响，存在一定安全隐患，故在我国该左转形式不常用。
半直连式：半直连式又称为半定向式匝道，该连接形式是在互通式立体交叉中半定向设置左转匝道来实现车辆的左转，即车辆先从主线交通流最右侧车道分流出部分车辆后，通过定向左转专用匝道，从被交道右侧并入被交道的一种交通转化形式。
该匝道连接方式优点是行车条件好，通行能力大，但缺点也颇为明显，除了匝道绕行外，跨线桥较多，造价较高。半直连式匝道一般适用于高速公路之间的交通转化，或交通量相对较小的枢纽互通式立体交叉。
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左转半直连式 左转半直连式
环形匝道：环形匝道又称为间接式匝道。该形式匝道是主线左转车辆通过被交道后，右转、再右转，最终实现270度的转弯，达到向左转并入被交道目的。环形匝道优点在于其右进右出，对于左转车辆行车较为安全，造价低廉，但该形式匝道线型指标较低，占地较大，车辆通行能力较低。该匝道类型一般用于交通量较小方向的互通匝道。
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环形匝道 环形匝道
3 互通式立体交叉匝道的设计标准及相应参数的确定
3.1 匝道设计速度的确定：在互通式立体交叉的设计中，首先应根据交通量调查，详细分析该处互通适合采用的立体交叉形式，结合匝道连接的形式（直连式、半直连式、环形匝道），最后确定各方向匝道的设计速度。这里要特别提醒的是，出口匝道分流鼻端处，车辆的通过速度是确定出口匝道线性指标的重要依据，同时会影响出口匝道布设，该速度需根据运行速度现场观测和减速过程分析计算确定。
3.2 匝道横断面形式的确定：
互通匝道横断面的组成必须满足车辆运行、管理、养护及应急救援等需要，故在匝道横断面选择上除了需要重点考虑这些因素外，还需结合匝道设计的小时交通量、交通组成以及匝道设计速度、服务水平等来确定匝道的车道数和匝道横断面形式。
在单车道上，大型车的慢速影响导致全路段运行速度的下降，进而导致通行能力的下降。互通匝道的长度设置越长时，这种影响将变的越大。因此在这种情况下，即使交通量未超过单车道的设计通行能力，当匝道的长度达到一定值时，匝道的横断面应增加一个车道，已供其他车辆超车使用。
3.3 匝道平纵面指标的确定：
匝道的平面线形构思与设计极为重要，不仅影响互通的占地，而且影响互通的建设规模。因此在互通匝道平面的设计时，应根据匝道设计速度、交叉类型、交通量，结合地形造价等限制性因素，合理分析论证，最后形成一个最佳的匝道方案。互通式立体交叉的总用地，是由各条匝道所围面积大小而决定的，匝道平面技术指标选取越高，匝道就会越长，互通用地面积相应的也会变大，用地所需的投资及运营成本也会越高，因此，为了降低建设成本，在互通设计是应从实际出发，不应片面追求较高的匝道行车速度和较大的匝道平面线形指标，应在满足我们当地功能需求的基础上，结合相应的法律法规，设计规范等条件下合理运用技术指标。故在设计互通时，盲目的追求高指标，高标准，从使用功能角度考虑并没有实际意。
3.4 分流鼻端参数的确定：
互通式立体交叉中，由于主线和匝道之间存在较大的运行速度差，在互通设计中为了车辆在本段平稳舒适的行驶，应结合运行速度，在该路段进行过渡段设计，尽可能使过渡段上运行速度的变化控制在一个合理的区间之内，使经过车辆行驶更为安全和舒适。
分流鼻端平纵面指标参数不同于匝道，分流鼻端的平纵面线形指标，以及相应的参数均需依据鼻端通过速度而确定。特别应注意的是，在匝道基本路段设计速度超过鼻端通过速度时，应依据相关规范，按基本路段设计速度选取相应的参数。
3.5 匝道端部设计
互通的匝道端部包括合流点、变速车道、渐变段、分流岛等几个部分。为行车安全，在匝道端部设计时应必须保证足够的视距，同时匝道端部的纵断面应与平曲线综合考虑，协调设计。在匝道平面线形进入下坡出口处时，应避免设置小半径和凸曲线，保证驾驶员实现通畅，并及时发现平曲线的起点和走向，减少行车误判，保证行车安全。
在互通设计中，互通匝道的变速车道可细分为平行式和直连式两种。一般情况下，互通匝道的变速车道长度应根据主线设计速度，结合实际需要合理设置。当互通的匝道变速车道为单车道时，对应的减速车道宜采用直连式渐变车道，而加速车道则宜选用平行式的变速车道；当互通匝道的变速车道为双车道时，匝道的加减速车道均应采用直连式的变速车道；但当主线在互通段内为小半径，并且左转弯时，如果在其右侧设置减速车道渐变段，则该渐变段应选用平行式，且应尽可能缩短渐变段。应特别注意的是，在减速车道和环形匝道相接时，该处的渐变段不宜采用平行式。匝道端部处的渐变段，加减速车道长度需按规范要求严格控制，尽可能减少匝道的建设规模。
3.6 主线分合流设计要点
在高速公路分流点端部，如一幅路的行车道分成两条，并接到另一条高速公路上的多车道匝道的分流点，或者由一条高速公路分成两条高速公路的分流点时，该处分河流点应按主线分流方式进行设计。当一条高速公路同一个行车方向，分出两条匝道后，汇合为另一条高速公路的一幅行车道，或者由两条高速公路的同向行车道合并成一条高速公路的一幅行车道时，该处端部应按主线合流设计。
3.7 主线、匝道接线位置的确定：
互通的主线及匝道的分、合流车道数均应满足规范中车道平衡的要求，同时必须满足视距的相应要求。
3.8 收费广场布设要点
互通处的收费站根据其设置的位置不同，可分为主线收费站和匝道收费站两大类。收费站车道数也应根据项目规划年限、交通量、平均服务时间，以及服务水平等计算确定。
收费广场一般要求：
a.一般情况下，互通匝道收费站应选择设置在互通式立体交叉出入交通量相对集中，地势相对平摊，且便于管理的匝道或连接线上，收费站位置应根据主线或匝道线形，结合当地的地形和地质，以及通视条件等因素确定。
b.为保证行车安全，互通匝道处收费广场的中心点与匝道分流点间的距离大于100m，同时至被交道的中心线的距离也应大于150m；
c.当互通匝道收费广场设置在平曲线路段时，必须保证匝道平面的圆曲线半径应大于200m。
d.一般条件下互通收费广场的纵坡应小于2%，但当受地形或其他特殊条件限制时，收费广场的纵坡可按照3%进行控制。
e.为排水畅通，一般情况下收费岛不应设置在平面凹形竖曲线的底部。当收费广场位于凸形竖曲线上时，为保证视线畅通，匝道的竖曲线最小半径应不小于800m。
4 互通式立体交叉规模的控制
互通的建造费用动辄几千万，甚至上亿。随着我国高速公路空前的发展，设置互通的位置和互通形式越来越复杂，其单个互通最高造价也连年被刷新。如何控制互通建设规模、减少占地、降低建设成本，是我们互通专业设计的一大难题，也是我们设计人员的责任。以下是我们控制互通建造规模的主要措施。
4.1 互通式立体交叉规模控制主要手段就是结合主线、被交道、相邻匝道之间的位置和净空，合理设置个匝道长度。
4.2 在相关规范要求以内，尽可能控制各交叉道之间的净空，缩短匝道建设长度。在满足交通量的前提下，合理设置匝道、渐变段的宽度和长度也是一个降低工程规模的途径。
4.3 根据既有的地形、地物等条件，合理设置匝道平纵面，尽可能减少填挖方，减少桥梁建造规模，从而达到降低工程造价目的。
4.4 优化各匝道线型，尽可能缩小互通用地规模，减少征拆，从而实现控制建造规模的目的。
5 互通的绿化、景观设计
一个好的互通，不仅线条流畅，给人以美感，甚至互通一个互通可以成为一个城市的名片。所以在我们互通设计时，首先应注重绿化、强化互通景观设计，尽可能考虑互通设置贴近自然、融入自然，努力提高互通在路网中的社会效益和经济效益。
结束语
互通式立体交叉是高等级公路网的重要节点，它不仅可以提高路网间交通转化的能力，减少高等级公路间各方向交通的干扰，还可以提高道路交叉点处的交通安全。本文着重对互通式立体交叉的设计简要的进行了一下梳理，所涉及的内容主要包括互通位置如何选择、互通型式如何选定、互通匝道指标如何选取等。旨在提高我们初学者对互通式立体交叉设计的理解和应用，争取在我们今后的工作中进一步，总结经验，使初学者更便捷的了解互通、认识互通。
参考文献
[1]范军坡万宏伟浅谈关于互通式立体交叉设计的几点见解《建筑工程技术与设计》2015年第02期
[2]JTGTD21--2014《公路立体交叉设计细则》
作者简介：李明（1981年7月2日），男，现有职称中级工程师，道路与桥梁工程。