浅析互通式立交匝道起终点平面接线设计

浅析互通式立交匝道起终点平面接线设计
摘要：互通式立交匝道起点平面线形设计尤为重要，尤其是对应主线上为缓和曲线时，在匝道起、终点设计中较为复杂。

规范中对此没有明确具体的规定，本文将通过设计实例，对此加以总结归纳，以供参考。

关键词：互通式立交；主线为缓和曲线；匝道起终点设计
Abstract: Thehorizontal alignmentdesignoftheinterchangerampstarting pointis particularlyimportant, especiallywhenthetransition curvecorresponding to the main line, rampterminaldesign more complex.Thereisnoclear and specificprovisions of the specification,design examples, whichtobesummarizedfor reference.
Key words: interchange;mainlinefor transition curve;rampterminaldesign
1、前言
互通立交是路网的一个重要组成部分，无论在高速公路还是在城市道路中都具有交通枢纽的作用，其中匝道就是相交道路的连接道，供车辆驶入驶出，其变速车道与主线部分相依，此部分的设计需要综合考虑主线线形，如果设置不当，很容易出现不顺适，造成该处行车不舒适，或者使车辆行驶条件恶化，存在交通安全隐患。

匝道起终点的接线设计，规范上要求变速车道全长范围内原则上采用与主线相同的线形（相同半径的圆弧或相同参数的回旋线），实际设计中，当匝道起终点对应主线线形为直线或者圆曲线时，较为容易；当主线对应处为缓和曲线时，设计时相对复杂，理论上应采用缓和曲线接线设计，但是由于主线上的缓和曲线曲率半径很大，所以为方便设计和施工，也可以采用圆曲线进行接线设计，本文就是针对这种情况进行总结分析。

2、匝道起点设计
以山东省某高速公路互通立交减速车道设计为例，该公路主线设计速度为120km/h，A匝道驶离主线，其中此处主线平面线形为A=775、Ls=280m的不完整缓和曲线（半径由4980m变化到1500m）。

确定起点位置
首先根据互通总体位置，确定A匝道设计起点（主线渐变段终点）的大约位置，在这个范围内由于主线是缓和曲线，其每一点的曲率半径都不同，故需要人为取其中一点作为设计起点，通常可取一个整桩号点，以方便计算、标注。

本工程中取A匝道设计起点A0为AK0+000=K42+798.784
计算起点曲率半径
根据公式：
此公式用于不完整缓和曲线的计算，其中A为该不完整缓和曲线参数，R大为大圆半径，R小为小圆半径，Ls为不完整缓和曲线的长度。

计算主线上K0点曲率半径：
=77521500/(7752 – 1500174.20)
=2655
则A0点曲率半径：RA=2655 – 11.6= 2643.4
其中11.6为A0K0 两点间的距离，由主线和匝道此处横断面计算所得。

最后结果取整得：RA= 2640m
减速车道线形设计
起点线形可采用两种：圆曲线、缓和曲线。

根据以上计算结果，A匝道由起点以1/25渐变率，做2640m的圆曲线为减速车道，长度以满足规范规定的最小减速车道为准。

根据以上计算结果，A匝道第一曲线单元为从R=2640~1500、A=775的缓和曲线，其最小长度应大于规定的减速车道长度，即满足减速车道内匝道与主线线形相同。

设计软件的使用
纬地软件的使用：
匝道起点第一单元使用圆曲线时：
先确定起点桩号，起点接线方式采用“文件控制2”，点取拖动的第一项，即固定起点桩号、方向，实时拖动起始圆弧长度，并绘制减速车道长度，保证减速车道长度大于145m即可。

匝道起点第一单元使用缓和曲线时：
先确定起点桩号，绘制辅助圆弧，使用纬地立交平面线形设计中的“拾取”命令，先拾取辅助圆弧，后接R=2640~1500、A=775的缓和曲线，长度取满足减速车道长度，最后再删除纬地平面数据中的第一曲线单元即可。

或者直接将主线缓和曲线通过到A0点偏移，再旋转1/25弧度，作为减速车道第一单元使用，然后使用纬地中的拾取功能，拾取为到纬地平面文件中，继续接线即可。

EICAD软件的使用
匝道起点的第一单元使用圆曲线时候：
使用EICAD中“直接式变速车道”命令，绘制减速车道，当拖动起点位置时，软件可以自动获得主线对应点的曲率半径。

所以，当使用EICAD时，不需要提前确定减速车道起点桩号，应首先确定第二个圆曲线的半径和大致位置，然后使用绘制减速车道命令，实际拖动，随着拖动位置的变化，右侧命令框内显示的减速车道长度、缓和曲线长度等随之变化，最后确定在合适的位置即可
匝道起点第一单元使用缓和曲线时：
先确定起点桩号，绘制辅助圆弧，使用EI软件中立交设计命令的积木法，绘制缓和曲线单元（R=2640~1500、A=775、长度取大于减速车道的长度），后进行接线设计，接线完成后删除第一段辅助的圆曲线，然后“桩号初始化”，再保存该平面文件。

3、匝道终点接线设计
以河北省某高速单喇叭互通的加速车道设计为例，该公路主线设计速度为120km/h，E匝道驶入主线，其中此处主线平面线形为A=734、Ls=245m的完整缓和曲线（由直线变化到半径2200m）。

确定终点位置
首先根据互通总体位置，确定E匝道终点接线的大约位置，在这个范围内由于主线是缓和曲线，其每一点的曲率半径都不同，故需要人为取其中一点作为设计起点，通常可取一个整桩号点，以方便计算、标注。

本工程中取E匝道终点接线点E0为EK0+554.047=K12+757.500。

计算接线点曲率半径
主线缓和曲线由无穷大变化为R=2200，为完整缓和曲线，满足缓和曲线计算公式：A2=R*Ls
得：==2668.56
则A0点曲率半径：RA=2668.56 – 15.75= 2652.81
其中15.75为A0K0 两点间的距离，由主线和匝道此处横断面计算所得。

最后结果取整得：RA= 2650m
终点接线线型设计
终点线形可采用两种：圆曲线、缓和曲线。

圆曲线接线
由E0点做与E0K0相切的R=2650m的圆弧，作为终点接线目标即可。

缓和曲线接线
由E0点做与E0点相切的由R=2650m开始渐变的缓和曲线，作为终点接线目标即可。

综上两种方法，不论终点接线是圆曲线还是缓和曲线接线，与一般设计方法不同点是：
确定终点接线点位置，并计算其曲率半径
采用与一般设计相反的接线方式，即先设计终点曲线单元和起点曲线单位，然后从两端向中间接线。

设计软件的使用
终点使用圆曲线接线：
由E0点做与E0K0相切的R=2650m的圆弧，裁切掉虚线部分（接线以外部分），余下的这段圆弧就是匝道最后一个曲线单元。

使用纬地软件辅助设计时，利用纬地“立交平面线形”设计中的“终点接线”，接到这个圆弧上后，裁切或延长圆弧以完整匝道。

其中，最后一段圆弧可根据长度使用积木法完成，还可以直接使用纬地中的”拾取”命令完成。

使用EICAD软件时，利用“立交设计”中的扩展模式，完成接线即可。

终点使用缓和曲线接线：
由E0点做与E0K0相切的R=2650m的圆弧，裁切后剩余虚线部分（接线以外部分），确定缓和曲线前一个单元圆曲线的半径，从圆弧端点E0点接缓和曲线，后接圆曲线，最后将圆曲线作为接线目标。

使用纬地软件设计时，可先将裁剪后的圆曲线拾取作为路线第一单位，然后使用积木法做出接线的圆曲线，再从匝道设计起点开始接线。

接线结束后，从匝道设计起点开始，根据已有数据参数，依次积木法输入后保存路线。

使用EICAD软件辅助设计时，使用立交设计中的积木法，从E0点开始做缓和曲线、圆曲线，然后由起点开始接线，接线结束后使用“桩号初始化”命令，再保存路线平面即可。

4、注意事项
起点对应主线是缓和曲线的匝道，均使用圆曲线作为平面第一个曲线单元进行设计，通常我们是根据渐变率、减速车道起点到主线的距离和第一曲线单元长度来控制减速车道长度，但此时主线上对应是缓和曲线，匝道与主线的距离是一直变化的，故按照一般参数值设计减速车道长度很难保证，我们可以通过调整渐变率和第一曲线单元长度来满足减速车道长度。

终点对应主线是缓和曲线的匝道，可使用圆曲线、缓和曲线作为平面最后一个单元进行接线设计，这里需要注意的是主线缓和曲线曲率变化的方向。

以匝道前进方向为正向，如果主线缓和曲线曲率在这个方向上是由小变大的，即主线是越来越靠近匝道的趋势，这时候就需要根据主线曲率变化率、终点位置，来确定接线是否合理，否则在主线缓和曲线段内，匝道的加速车道范围内部分宽度不够，不符合设计要求。

参考文献：
【1】JTG/T D20-2006．公路路线设计细则【S】．北京：中华人民共和国交通运输部发布，2006．
【2】乔翔，蔺惠茹．公路立交规划与设计实务【M】．北京：人民交通出版社，2001。