公路互通式立体交叉的设计与选型马家宇(省新开元路桥工程咨询)一、互通式立交简介1.路线交叉的分类加铺转角式公路与铁路交叉渠化平面交叉环形交叉（俗称转盘）交通信号灯管制路线交叉公路与公路交叉分离式立体交叉立体交叉公路与管线交叉互通式立体交叉公路与公路交叉设计时，应采取措施尽可能消灭冲突点或减少改善冲突点。
（1）实行交通管制在交叉口设置交通信号灯或由交通警察指挥，使发生冲突的车流从通行时间上错开。
（2）采用渠化交通在交叉口合理布置交通岛、交通标志和标线，或增设车道等，引导各方向车流沿固定路径行驶，以减少车辆之间的相互干扰，改善冲突点和分合流点的位置及角度。
（3）变冲突点为分合流点环形平面交叉可以变冲突点为分合流点，进行交织，消灭了冲突点。
（4）修建立体交叉将相互冲突的车流从空间上分开，使其互不干扰。
这是解决交叉口交通问题最彻底的办法。
2.互通式立交发展概况1928年美国在新泽西州修建了世界上第一座苜蓿叶型互通式立交。
由于其社会、经济效益良好，发展十分迅速，到1936年，美国修建了125座互通式立交。
我国互通式立交发展较晚且发展缓慢。
1955年滨江路修建了我国第一座部分苜蓿叶型互通式立交；1956年市郊京密引水路修建了三座部分互通式立交；1964年大北路修建了一座双层环型立交。
从1988年10月沪嘉高速公路通车至今，中国大陆高速公路走过了18年的快速发展历程，公路互通式立交也随着高速公路得到快速的发展。
3.互通式立交分类3.1 按跨越方式分：上跨式、下穿式、半上跨半下穿式3.2 按交通功能分：全互通式、部分互通式3.3 按行车轨迹相互关系分：完全立交型、部分平交型、交织型3.4 按相交道路数分：两路相交、三路相交、四路相交、多路相交3.5 按立交层数分：两层式、三层式、四层式、多层式3.6 按收费与否分：收费立交、不收费立交3.7 按相交道路等级分：枢纽互通式立体交叉、一般互通式立体交叉4.互通式立交组成主线、被交线、立交桥、匝道、变速车道、渐变段（过渡段）、出入口、集散车道、辅助车道。
线5.公路互通式立交的几个概念公路互通式立体交叉分为枢纽互通式立体交叉和一般互通式立体交叉。
枢纽互通式立体交叉主要指高速公路与高速公路相互交叉的互通式立体交叉。
一般互通式立体交叉则主要指高速公路或一级公路与双车道公路相交叉的互通式立体交叉。
高速公路与一级公路、一级公路与一级公路之间相交叉时，一般亦为枢纽互通式立体交叉，但当匝道合并设置收费站时为一般互通式立体交叉。
枢纽互通式立体交叉的主要特点是交叉围的交通流无交叉冲突，并不得设置收费站，而一般互通式立体交叉则在除主线以外的其它部位可以设置收费站和平面交叉。
6.公路立交与城市立交的主要区别6.1.高等级公路一般通过互通式立交来实现收费；城市立交一般不考虑收费问题。
6.2 城市立交必须处理非机动车流和行人问题；高等级公路限制非机动车和行人进入，故公路立交一般仅处理机动车问题。
6. 3公路立交的间距较大，地物障碍少，多采用地上明沟排水系统。
立交形式简单，以二层式为主，但因匝道计算行车速度相对较高，立交占地较大。
城市立交相邻间距较小，需要合理解决庞大的自行车流和行人交通，且用地较紧，受地上和地下各种管线及建筑物的影响大，多采用地下暗管排水并与城市排水系统连接；同时，要考虑施工时便于维持原交通和快速施工等问题，比公路立交更多地重视美观的要求，常作为一种城市景观来设计。
城市立交形式复杂、多样，往往做成多层式。
二、互通式立交匝道的基本型式匝道的形式多种多样，按匝道与相交道路的关系，分为右转匝道和左转匝道两大类。
1.右转匝道右转匝道图2-1 右转匝道示意图2.左转匝道左转匝道车辆需转约270°越过对向车道，至少需要一座跨线构造物。
按匝道与相交道路的关系，左转匝道又可分为以下几种基本形式。
（1）直连式（又称直接式、定向式或左出左进式）如图2－2所示，左转车辆直接从左侧驶出，左转弯，到相交道路从左侧驶入。
优点是匝道长度最短，可降低营运费用，没有反向迂回运行，自然顺畅，可适应较高车速。
缺点是跨线构造物较多，单行跨线桥二层式二座，或三层式一座，一般车辆左侧高速驶入驶出图2-2 直连式左转匝道（左出左进式）图9-13 右转匝道示意图（2）半直连式（半直接式又称半定向式匝道）按车辆由相交道路的进出方式可分为三种基本形式。
① 左出右进式如图2－3所示，左转车辆从左侧直接驶出后左转弯，到相交道路时由右侧驶入。
与定向式匝道图2-3 半直连式左转匝道（左出右进式）② 如图2－4图2-4 半直连式左转匝道（右出左进式）图9-16 右出左进式③右出右进式如图2－5所示，左转车辆都是右转弯驶出和驶入，在匝道上左转改变方向。
完全消除了左出、左进的缺点，行车安全。
但匝道绕行最长，构造物最多。
图中五种形式应视地形、地物及线形等条件确定。
图2-5 半直连式左转匝道（右出右进式）（3）间接式（又称环形式、环圈式）如图2－6所示，左转车辆先驶过正线跨线构造物，然后向右回转约270°达到左转的目的。
其特点是右出右进，行车安全；不需设构造物；造价最低。
但最低线形指标差；占地较大；车速和通行能力低；左转绕行较长。
环圈式匝道为苜蓿叶式和喇叭式立交的标准组成部分。
图中a)为常用的基本形式。
图2-6间接式左转匝道（环圈式）图9-17 右出右进式a)b)c)d)图9-18 环圈式左转匝道三、公路互通式立交常用型式及适用条件互通式立体交叉的基本型式按交叉的岔路数目分为T形、Y形和十字形三种。
T形交叉：包括喇叭形、直连式T形。
Y形交叉：包括全部直连式匝道的Y形和有半直连式匝道的Y形。
十字形交叉：包括独象限式、菱形、苜蓿叶形、半苜蓿叶形、喇叭形、环形、和直连式。
1.喇叭形立交：喇叭形立交是国外高等级公路最广泛采用的互通立交形式，按主要公路的左转弯出口在跨线构造物之前和之后而分为A型和B型两种，经环圈式左转匝道驶入主线的为A式，驶出时为B式，如图3-1中a和b所示。
一般情况下宜采用A型，因地形、地物的限制或左转进入主线的交通量远大于左转驶离主线的交通量时，宜采用B型。
但双车道匝道不应布置为环形匝道。
由于这种立交的环圈式匝道车速较低，布设时应将环圈式匝道设在交通量小的方向上。
主线可上跨或下穿，主线下穿对转弯交通出入口加减速有利，主线上跨时视野开阔，能够看到出入口情况。
宜斜交或弯穿。
a、A型b、B型c、双喇叭图3-1 喇叭形立交喇叭形立交适用于T形交叉或收费公路的十字交叉。
双喇叭互通式立体交叉(图3-1 c)适用于匝道上设有收费站的高等级公路之间的一般互通式立体交叉。
特点：各转弯方向有独立匝道，完全互通，无冲突点和交织段，行车干扰小，安全度大，线形简单而造型优美。
转弯车流一律从主线右侧出入，方向明确。
只有一座跨线桥，工程较小。
缺点：左转弯匝道绕行路程较长。
2. 直连式T形立交直连式T形立交(图3-2)适用出入交通量相对较少或左转弯速度较低的枢纽互通式立体交叉。
a、三处跨线桥b、两处跨线桥图3－2 直连式T形立交3. Y形立交Y形立交（图3－3）适用于右转弯速度高，且交通量大的枢纽互通式立体交叉。
从交通运行角度考虑，图3-3 b的布置比图3-3a的为优。
a、左转匝道全为直连式的b、左转匝道兼有直连式和半直连式的图3－3 Y形立交特点：线形组合紧凑，占地相对较少，直接转向，方向明确，有利驾驶。
左转弯车辆从左侧出入，右转弯车辆从右侧出入。
缺点：桥梁结构物多，特别是三层桥方案，高程相差大，引桥较长，路线纵坡较陡，造价高。
4.子叶式立交特点：匝道对称，形成叶状，造型优美，仅一座跨线桥，工程较小。
缺点：有两个环匝道，且半径较小，左转弯车辆需旋转270度，绕行较长；有一交织段，且靠近主线，于行车不利。
图3-4 菱形立交5.菱形立交菱形立交(图3-5)：形式简单且运行路程短捷，适合于出入交通量较小，匝道上无收费站的一般互通式立体交叉。
立交能保证主线直行车辆快速畅通；转弯车辆绕行距离较短；主线上具有高标准的单一进出口，交通标志简单；主线下穿时匝道坡度便于驶出车辆的减速和驶入车辆的加速；菱形立交形式简单，仅需一座桥，用地和工程费用小。
但次线与匝道连接处为平面交叉，影响了通行能力和行车安全，只适用于高速公路与次要道路相交的场合。
图3-5 菱形立交特点：结构简单，只有一座跨线桥，占地较少，工程费用省；左转弯匝道直捷，车辆绕行路程短。
缺点：有两个平交口。
6.半苜蓿叶形立交半苜蓿叶形立交：按匝道布置方式可分为三类，即主要公路的出口在跨线构造物之前的A型(图3-6 a)和出口在跨线构造物后的B型(3-6 b)，以及以主要公路为对称轴布置匝道的A-B型(图3-6 c)。
它们适用于出入交通量较小的一般互通式立体交叉。
A、B两种型式的选择主要取决于转弯交通的特点和用地条件。
转弯交通量不平衡时，应以平面交叉中的冲突最少作为匝道布设象限选择的原则。
A-B型只适用于被交路傍依铁路或密集建筑群，或的情况。
立交的主线直行车快速通畅；仅需一座桥，用地和工程费用较小；远期可扩建为全苜蓿叶式立交。
但次线上存在平面交叉，有停车等待和错路运行的可能。
半苜蓿叶形立交中，在不设环形匝道的象限增加右转弯匝道(图3-6 d)，适用于不设收费站的一般互通式立体交叉。
a、A型b、 B型c、 A-B型d、附加右转弯匝道图3-6 半苜蓿叶形立交7. 苜蓿叶形立交苜蓿叶形立交(图3-7 a)：适用于左转交通量较小的一般互通式立体交叉。
在苜蓿叶形立交中的直行车道旁增辟集散道(图3-7 b)，可避免转弯车流的交织对直行车流的干扰，但交织依然存在，因而枢纽互通式立交应尽量避免采用这种类型。
a b图3-7 苜蓿叶形立交特点：各转弯方向有独立匝道，完全互通，转弯车流一律从主线右侧出入，方向明确，无冲突点和交织段，安全度大，线形对称，造型优美。
只有一座跨线桥，工程较小。
缺点：左转弯匝道绕行路程较长；四个环匝道的出入口之间构成两个交织段；整体占地面积较大；左转弯匝道限速较低也不便管理。
8.环形立交环形立交：分两层式和三层式两种(图3-8)，相交道路的车流轨迹线因匝道数不足而共同使用，且有交织路段的交叉，它们的特点是用地较省，但承担的转弯交通量有限。
因此只适用于转弯交通量较小的交叉。
规模较大的平面环形交叉扩容改建时，可采用两层式环形立交。
a、两层b、三层图3-8 环形立交环形立交适用于城市主要道路与一般道路交叉，可以用于5条以上道路的相交。
这种立交能保证主线直通，交通组织方便，无冲突点，占地较少。
但次要道路的通行能力受到环道交织能力的限制，车速受到中心岛直径的影响，构造物较多，左转车辆绕行距离长。
当采用环形立交时，必须根据相交道路的性质进行比较研究，看环道的最大通行能力和所采用的中心岛尺寸能否满足远景交通量和车速的要求。