互通式立交方案綜合量化評價方法的研究

1、 互通式立交方案綜合量化評價方法的研究互通式立交方案綜合評價是立體交叉設計中的基礎性工作,也是聯結不同設計階段之間的重要紐帶。互通式立交設計的好壞,關鍵是方案選擇的合理與否。本文首先分析互通式立交方案比選所需考慮的因素,然后在研究現有立交方案評價指標體系的基礎上,建立了新的綜合評價指標體系。該指標體系基本概括了立交的交通安全、交通功能、經濟效益、環(huán)境影響、施工等方面的需要。然后詳細闡述了各個指標的量化方法。 通過對主觀賦權法和客觀賦權法特點的分析,提出了基于改進的層次分析法和熵值法的組合賦權法。接著分析了現有層次分析法中19標度法的不足,提出采用e 0/58/5標度法作為兩兩比較的準則,改進層

2、次分析法。客觀賦權法則采用熵值法,然后采用線性加權組合法綜合主、客觀權重。 論文分析了常用的兩種綜合評價方法模糊綜合評價法和灰色關聯分析法的原理和優(yōu)缺點。然后根據互通式立交方案評價中定性與定量結合、模糊性和灰色性并存的特點,提出了一種將模糊綜合評價法和灰色關聯分析法結合起來的新的綜合評價方法。最后通過上磺互通式立交方案評價的實例應用檢驗該綜合量化評價方法的可行性和適用性.互通式立體交叉是高速公路之間和高速公路與其它公路交叉時所采用的主要交叉方式之一，是高速公路的重要組成部分，也是高速公路的重要構造物之一，它是公路網中最完美的溝通設施。互通式立交設計除了具有路線設計的一些特點外，還受小區(qū)域車輛行

3、駛軌跡多向性、行駛速度多變性、線形元素多元化的影響，在技術上具有一定的復雜性。如何正確把握互通式立交設計要素，合理選定互通式立交位置，正確選擇立交型式，準確應用各項技術指標，對保證互通式立交具有完善的交通功能、較高的服務水平、行車安全舒適、降低工程造價，減少占用土地和拆遷建筑物，提升公路景觀效果等至關重要。 互通式立體交叉位置的選擇互通式立體交叉位置的選定應以現有公路網或規(guī)劃的公路網為依據，結合考慮交通，社會經濟發(fā)展、自然等條件慎重選擇一條高速公路與既有公路或規(guī)劃的公路相交時，不可能也沒有必要在每個交叉點都設立互通式立交，應根據相交公路等級、路網中的地位、發(fā)展遠景、服務功能、互通立交間的合理間

4、隔、交通流量以及場地條件等權衡確定.一般情況下凡符合下列條件之一者應設置互通式立體交叉：單喇叭形互通式立交又按主要公路的左轉彎出口在跨線橋之前和之后而分為A型和B型兩種，如圖2（a）及（b）所示。 圖2單喇叭形立A型以外環(huán)作為流出匝道，線形指標較高，利于行車。以內環(huán)匝道作為流入匝道，行駛速度由低變高，車輛進入高速公路較為安全，但內環(huán)匝道半徑較小，速度較低，影響車輛進入主線車道，需增長加速車道。B型以內環(huán)匝道為流出匝道，因內環(huán)半徑小，對從主線車道高速駛出的車輛存有隱患。但外環(huán)線形好，視線開闊，有利流入車輛加速進入高速公路。因此選擇A型或B型應根據交通流量和流向及地形地物等具體情況選定。通常交通流

5、量大的應使用外環(huán)匝道，路程短捷流暢，交通流量小的應用內環(huán)匝道。若流出流入交通量相當，宜采用A型。在特殊條件下，也可靈活布設為變異喇叭形。3.1.2半苜蓿葉形互通式立交半苜蓿葉形互通式立交按匝道布置方向可分為三類，即主要公路出口在跨線橋之前的A型，如圖3（a）所示。是以外環(huán)匝道為流出匝道，視線開闊，行駛條件良好，車速較快，但不利于被交公路上平交口的車輛運行.出口在跨線橋之后的B型，如圖3（b）所示。以內環(huán)匝道為流出匝道，主線流出車輛視線受影響，對行車不利，但內環(huán)匝道車速較慢，對被交公路上平交口的車輛運行有利。以主要公路為對稱軸布置兩相鄰匝道的AB型，如圖3（c）所示。其車輛在次要公路上轉彎時，右

6、轉和左轉車輛在兩個平交口易產生交織，車輛運行較混亂。福州市灣邊特大橋連接線六十份洲互通就是采用該綜上分析，A型對行車安全較為有利，不過也應根據場地條件及其它因素比較確定。 圖3半苜蓿葉形立交3.2直連式和半直連式互通式立。3.2.1直連式互通式立交直連式互通式立交就是左轉彎匝道均從左方分流后左轉而從左匯流的直連式匝道組成的互通式立交，使左轉彎車輛在直接定向型匝道上由一個方向的車道左側駛出，以較好的線形和較短捷的路線直接進入另一方向的連接車道而完成左轉運行，如圖4所示。由于車輛直接左轉彎，方向明確，結構緊湊，路線短捷，利于行車，通行能力大，但跨線橋較多，把兩層跨線橋分設在三處，造價較高，適用于兩

7、條高速公路相交、交通量大的樞紐互通式立交，京福高速公路南平南互通就是采用該型式。圖4直連式立。3.2.2半直連式互通式立交。半直連式互通式立交是設置半直接定向型匝道來實現車輛左轉彎的，即車輛先從右方分流略作右轉彎后左轉并從右方匯流的半直連式匝道組成的互通式立交，如圖5所示。行車條件較好，通行能力較大，但跨線橋較多，造價較高，適用于兩條高速公路相交，交通量相對較小的樞紐互通式立交，京福高速公路青口互通就是采用這種型式。 圖5半直連式立。4幾何設計4.1主線，互通式立交范圍內的主線是立交的組成部分，也是高速公路本身，它受到匝道、跨線構造物的影響，車輛進出產生合流、分流、交織等狀況，比一般路段復雜。

8、從行車方向易辨別性及快速、安全、舒適的原則考慮，互通式立交范圍內主線的線形有更高的要求，平、縱面指標應高于高速公路正常路段的標準，尤其是在主線分、合流部位應有良好的視距，較大的平曲線半徑（要盡量把互通式立交布置在直線段內），較平緩的縱坡，采用較大的豎曲線半徑，盡量避免較大的橫坡，尤其是應避免在長陡坡底部設置互通式立交。2006年新發(fā)布的公路對互通式立交范圍內主線線形指標的規(guī)定明顯高于正常路段的指標，這將對互通式立交內車流快速、安全、舒適運行起著重要的保障作用。4.2匝道設計速，匝道的作用是使車輛快速、便捷地由一個方向轉向另一個方向，匝道的功能主要體現在匝道的通行能力上，合理確定匝道設計速度是保

9、證匝道功能的關鍵因素。匝道的設計速度應根據互通立交的型式和主線的設計車速、交通量、車輛組成、地形及匝道車速變化條件而定，新“路規(guī)”已對匝道設計速度作了規(guī)定。匝道的設計速度是確定匝道幾何形態(tài)的基本控制因素，協調各幾何要素的指標，方能保證一定速度下的行車安，在匝道上行駛的車輛與在主線上行車不同，汽車在匝道上行駛過程中存在著變速，匝道設計速度實際上是匝道線形受限制路段所能保證的最大安全值，其余路段上應以與匝道中必然存在的變速行駛相適應的速度作為設計控制值。接近自由流出、入口附近的匝道部分應有較高的設計速度，接近收費站或平面交叉的匝道端部，設計速度可酌情降低。因此匝道幾何設計不能像主線上某一 段落之間

10、以一個固定的設計速度來確定匝道各部位的幾何要素，在設計時要根據匝道的不同部位的實際行駛速度來決定其幾何要素。4.3匝道平面線形上面談到匝道設計要根據不同部位的行駛速度來決定其幾何要素，因此匝道平面線形設計中，在主線出入口至匝道平面線形緊迫路段之間，平面線形應與交通量和變化著的行駛速度相適應，在出入口過渡段內速度較高，應采用較高的線形指標。在緊迫路段其線形指標也應保證其最大的安全速度不能以滿足規(guī)范規(guī)定的一般指標范圍為滿足，更要慎重使用極限指標。在收費站附近，行車速度較慢，可采用較低指標。車輛駛出速度比流入速度高，駛出匝道線形應比駛入的好，所以喇叭形互通式立交常用A型把外環(huán)匝道作為出口匝道，內環(huán)匝

11、道作為入口匝道，只要駛入高速公路的車輛不高于出口流量，這樣做就是合理的內環(huán)匝道是互通式立交匝道中技術指標最低的匝道，如最小平曲線半徑，最大縱坡，最大超高等都出現在內環(huán)匝道上。因此對B型內環(huán)匝道主曲線采用兩個半徑不同的圓弧組成復曲線，兩端配置足夠參數的緩和曲線，則可改善出口匝道的行車條件喇叭形互通立交的匝道跨線橋不宜正交，并避免反彎的線形這雖使跨線橋造價高一些，但對行車是有利的。4.4匝道縱面線形，匝道的最大縱坡“路規(guī)”已有明確規(guī)定，匝道縱坡還應盡量平緩，避免多次不必要的反坡，最大縱坡應留有余地，最小縱坡應滿足縱向排水要求，匝道同主線相連接部位，其縱面線形應連續(xù)，避免突變。出口匝道宜為上坡匝道，

12、入口匝道宜為下坡匝道，因此將次要公路或匝道橋上跨高速公路對行車十分有利，使駛離高速公的車輛因上坡而減速，駛入高速公路的車輛因下坡而借勢加速，縮短加速車道長度，且車流進入主線前就能看清主線車流，順利與主線車流匯合，提高合流的安全性。上坡加速或下坡減速的匝道應采用較緩的縱坡，避免采用最大縱坡。車輛下坡急彎駛離匝道的線形是很危險的，務必避免。在喇叭形互通式立交的匝道上跨主線時，跨線橋前后反向縱坡以不超過3%為宜，同時應設置有半徑足夠大的豎曲線以緩和縱向變化，擴大視野。4.5匝道平、縱面線形組合設計匝道平縱面線形組合設計應盡可能采用公路路線的線形組合設計，變坡點不應與反向平曲線的拐點重合，尤其是跨線橋

13、不可設在反向曲線的拐點處。直線段內不宜插入短的豎曲線，特別是設計速度較大的直連式、半直連式匝道縱面設計更須注意。如出口處的凸形豎曲線接下坡匝道時應加大豎曲線半徑，加長豎曲線長度，以增長視距。在入口處如上坡接凸形豎曲線，應使匝道縱斷面與鄰近的主線基本一致，使駕駛員能看清主線上的交通情況，安全駛入。4.6變速車道，變速車道是專門為車輛進出高速公路而設置的車道，供流入車輛使用的為加速車道，供駛出車輛使用的為減速車道，加速車道的作用是使從匝道進入高速公路的車輛行至匯流鼻端后繼續(xù)加速達到與主線上車輛相同的速度并尋找時機匯入主線車道。減速車道的作用是使駛出高速公路的車輛在分流點至進入匝道前的這一段變速車道

14、長度內，把車速從容地降低到匝道的設計速度而安全進入匝道運行。變速車道為單車道時，加速車道宜采用平行式，減速車道宜采用直接式。當變速車道為雙車道時，加、減速車道均應采用直接式，以利車輛進變速車道及漸變段最小長度和漸變率，新“路規(guī)”已作了明確規(guī)定，道比舊“路規(guī)”的規(guī)定增長了，但仍應使鄰接變速車道的匝道部分具有較高的線形指標。對于下坡路段的減速車道和上坡路段的加速車道的長度，尚須按縱坡的大小采用修正系數予以修正。高速公路一般路段上設計速度越低，運行速度常常超過設計速度，而互通立交范圍內主線線形往往高于一般路段，更有超速的可能，減速需要更長的路程。載重車輛或大客車速度較低，車身長，加速不靈敏，要加速到與主線上車輛相同速度也須增長加速車道的長度。因此當主線設計速度小于或等于100km/h，匝道線形指標又不高時，宜采用高一個設計速度檔次的變速車道長度。當主線、匝道的預測交通量接近通行能力，或載重車和大客車比例較高時，宜增長變速車道長度。5結語影響互通式立交設計的因素很多，要保證在滿足行車安全性和交通功能性的前提下，使互通式立交型式經濟適用，造型美觀，總體布