鄧國(guó)忠，曹帆，吳勇，王琪

(廣西交通設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530029)

至2012年底，中國(guó)高速公路通車(chē)?yán)锍桃堰_(dá)9.6萬(wàn)km，已經(jīng)超越了美國(guó)的9.2萬(wàn)km，居世界第一。至2018年底，中國(guó)的高速公路里程增加到13.8萬(wàn)km，繼續(xù)位居世界第一位。高速公路的快速發(fā)展離不開(kāi)互通式立體交叉、服務(wù)設(shè)施的建設(shè)，互通式立體交叉與服務(wù)設(shè)施同時(shí)也能促進(jìn)高速公路發(fā)揮出更加巨大的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。但部分項(xiàng)目受地形、用地條件限制，難以單獨(dú)布設(shè)互通式立體交叉與服務(wù)設(shè)施場(chǎng)地，而二者又必須布設(shè)時(shí)，考慮對(duì)二者進(jìn)行合并設(shè)置很有必要。

1 服務(wù)設(shè)施與互通式立體交叉概述

1.1 服務(wù)設(shè)施的功能

服務(wù)設(shè)施指高速公路上為車(chē)輛、駕駛?cè)撕统丝吞峁┓?wù)功能的場(chǎng)所和建筑設(shè)施范圍的總稱(chēng)，主要由休息設(shè)施、停車(chē)設(shè)施和附屬設(shè)施3部分組成(該文中服務(wù)設(shè)施特指服務(wù)區(qū)或停車(chē)區(qū))。服務(wù)設(shè)施能有效保證高速公路的交通安全、提高高速公路的服務(wù)水平并促進(jìn)高速公路經(jīng)濟(jì)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(xiàn)和被交叉公路在不同立面標(biāo)高上，利用匝道進(jìn)行相互連通的分離式交叉，是高速公路沿線(xiàn)重要的構(gòu)造物之一?；ネㄊ搅Ⅲw交叉應(yīng)能滿(mǎn)足交叉公路間交通轉(zhuǎn)換的需要，按照交叉公路不同等級(jí)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(lèi)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(wù)設(shè)施合并設(shè)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(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，服務(wù)設(shè)施是保證公路安全運(yùn)營(yíng)的重要保障?；ネㄊ搅Ⅲw交叉與服務(wù)設(shè)施因功能與服務(wù)對(duì)象不同通常獨(dú)立設(shè)置，但在地形條件非常困難的情況下，對(duì)二者進(jìn)行合并設(shè)置是必要的，同時(shí)在工程上也是經(jīng)濟(jì)合理的。

2.1 交通量

預(yù)測(cè)交通量是確定項(xiàng)目等級(jí)和規(guī)模的基礎(chǔ)，是影響合并設(shè)置方案的重要因素，如果合并設(shè)置存在較大使用交通量，首先將導(dǎo)致合并設(shè)置占地規(guī)模偏大，從而在路線(xiàn)走廊帶內(nèi)較難同時(shí)找到符合主線(xiàn)線(xiàn)形指標(biāo)、地質(zhì)條件良好和地形平坦開(kāi)闊滿(mǎn)足使用需求的區(qū)域；其次采用合并設(shè)置方案時(shí)，由于需要同時(shí)滿(mǎn)足互通式立體交叉的交通轉(zhuǎn)換功能和服務(wù)設(shè)施的臨時(shí)分合流功能，導(dǎo)致匝道的連接段或多或少會(huì)存在交織行為。根據(jù)《道路通行能力》中第5.2.2條，當(dāng)匝道交織量越大、交織段越長(zhǎng)，合并設(shè)置區(qū)域交通流組織將越復(fù)雜，不合理的交通流組織設(shè)計(jì)也易使駕駛?cè)隋e(cuò)過(guò)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(wù)水平。因此，在沒(méi)有條件單獨(dú)設(shè)置而又必須設(shè)置互通式立體交叉和服務(wù)設(shè)施的路段，交通量將是合并設(shè)置方案必須考慮的首要因素。

2.2 間距

當(dāng)遇到高速公路沿線(xiàn)適合互通式立體交叉和服務(wù)區(qū)布設(shè)的空間或者距離不能滿(mǎn)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(wù)設(shè)施均要設(shè)置的情況時(shí)，設(shè)計(jì)人員通常采用合并設(shè)置方案以解決有限的空間和規(guī)定的間距無(wú)法同時(shí)滿(mǎn)足的矛盾。例如，中國(guó)的鎮(zhèn)?；ネㄊ搅⒔慌c鎮(zhèn)海服務(wù)區(qū)、街頭互通式立交與天臺(tái)服務(wù)區(qū)以及營(yíng)松路互通式立交與靖宇服務(wù)區(qū)等合并設(shè)置方案都是互通式立交、服務(wù)區(qū)間距小于規(guī)范規(guī)定值，設(shè)計(jì)人員綜合考慮主線(xiàn)線(xiàn)形指標(biāo)、沿線(xiàn)地形、地質(zhì)條件和征拆遷工程量后，決定采取兩者合并設(shè)置方案。根據(jù)JTG/T D21-2014《公路立交設(shè)計(jì)細(xì)則》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《細(xì)則》)中5.4.4條規(guī)定，互通式立體交叉和服務(wù)設(shè)施之間的間距不應(yīng)小于表1中規(guī)定值。

表1 互通式立體交叉與服務(wù)設(shè)施最小間距

3 互通式立體交叉與服務(wù)設(shè)施合并設(shè)置臨界交通量計(jì)算

現(xiàn)行JTG B01-2014《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》、《細(xì)則》以及JTG B05-2015《公路路線(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)范》中均未明確規(guī)定合并設(shè)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(duì)合并設(shè)置交通量這個(gè)較易量化的影響因素，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)及理論計(jì)算分析，提出一個(gè)較符合目前中國(guó)現(xiàn)狀的一個(gè)界限值。

3.1 基本假設(shè)

服務(wù)設(shè)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(dān)的轉(zhuǎn)彎交通量影響，所以合并設(shè)置條件中關(guān)于交通量的界定應(yīng)該主要由互通式立體交叉出口匝道轉(zhuǎn)向交通量來(lái)決定。

基本假設(shè)：

(1)公路設(shè)計(jì)服務(wù)水平為三級(jí)，方向不均勻系數(shù)D取0.6，設(shè)計(jì)小時(shí)交通系數(shù)K取0.15。

(2)簡(jiǎn)化汽車(chē)分類(lèi)，將中型車(chē)和大型車(chē)合并為一類(lèi)統(tǒng)稱(chēng)中型車(chē)，車(chē)輛折算系數(shù)取其平均值2.0；小客車(chē)改稱(chēng)為小型車(chē)，其他較大車(chē)輛改稱(chēng)為大型車(chē)。

(3)由《公路工程項(xiàng)目建設(shè)用地指標(biāo)》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《用地指標(biāo)》)的調(diào)研資料可知：中國(guó)高速公路小型車(chē)的比例一般約占60%，中型車(chē)的比例一般約占25%，大型車(chē)的比例一般約占15%；服務(wù)設(shè)施的駛?cè)肼市?、中、大型?chē)分別為0.15、0.04、0.12；交通量自然數(shù)與當(dāng)量數(shù)的加權(quán)換算系數(shù)取1.65。主線(xiàn)單向交通量計(jì)算時(shí)，大型車(chē)比例分別選取10%、20%、30%、40%和60%作為計(jì)算基礎(chǔ)，小型車(chē)和中型車(chē)比例將大型車(chē)剩余比例按照3∶2分配計(jì)算得出。

(4)根據(jù)對(duì)中國(guó)一些比較典型的合并設(shè)置案例進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，該文主線(xiàn)單向交通量以表2作為研究依據(jù)，在此范圍波動(dòng)不大時(shí)均適用。

表2 雙向四車(chē)道高速公路單向設(shè)計(jì)小時(shí)交通量

3.2 統(tǒng)計(jì)分析

通過(guò)查閱相關(guān)施工圖設(shè)計(jì)資料和運(yùn)用Google Earth軟件對(duì)中國(guó)部分互通式立體交叉與服務(wù)設(shè)施合并設(shè)置案例進(jìn)行查找篩選，得出合并設(shè)置方案的匝道橫斷面類(lèi)型如表3所示。

對(duì)表3進(jìn)行分析可知：① 統(tǒng)計(jì)的19處互通式立體交叉與服務(wù)設(shè)施合并設(shè)置的案例中，喇叭形合并設(shè)置案例占68.42%，半定向Y形合并設(shè)置案例占15.79%，半苜蓿葉形案例占5.26%。菱形合并設(shè)置案例占10.53%；② 在調(diào)查的共同出口匝道斷面類(lèi)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(lèi)型中，Ⅰ型匝道占84.2%，Ⅱ型匝道占15.8%。

3.3 計(jì)算結(jié)果

由于服務(wù)區(qū)的設(shè)置增加了匝道的繞行距離，通過(guò)前文的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)論及結(jié)合匝道主要承擔(dān)轉(zhuǎn)彎交通量，所以計(jì)算結(jié)果均采用單向單車(chē)道匝道(Ⅰ型)是合適的；另外，根據(jù)《用地指標(biāo)》中服務(wù)區(qū)車(chē)輛駛?cè)肼?小、中、大型車(chē)分別在20%～30%、5%～10%、12%～15%區(qū)間取值)，即可確定主線(xiàn)駛?cè)敕?wù)設(shè)施的交通量。最后，通過(guò)計(jì)算單向單車(chē)道匝道設(shè)計(jì)小時(shí)交通量的上限值即單車(chē)道匝道的設(shè)計(jì)通行能力，并作為合并設(shè)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(jì)算得到駛?cè)敕?wù)設(shè)施小客車(chē)單向高峰小時(shí)交通量(折算后)，計(jì)算過(guò)程如表4所示。

表3 合并設(shè)置方案匝道橫斷面類(lèi)型

表4 駛?cè)敕?wù)設(shè)施小客車(chē)單向高峰小時(shí)交通量(折算后)計(jì)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(chē)高峰小時(shí)交通量×0.15+中型車(chē)高峰小時(shí)交通量×0.04+大型車(chē)高峰小時(shí)交通量×0.12)；Ti=單向高峰小時(shí)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(shí)際，并考慮部分安全因素的影響取Tmax=600 veh/h。

綜上所述，當(dāng)雙向四車(chē)道主線(xiàn)預(yù)測(cè)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(shí)，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(wù)設(shè)施合并設(shè)置方案的特點(diǎn)，分析了交通量和間距對(duì)二者合并設(shè)置的影響。

(2)當(dāng)主線(xiàn)為雙向四車(chē)道，且同時(shí)滿(mǎn)足下面兩個(gè)條件：① 預(yù)測(cè)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(dú)布設(shè)不可行時(shí)，適合對(duì)互通式立體交叉與服務(wù)設(shè)施進(jìn)行合并合置。