互通式立體交叉道路的製作方法

2023-05-14 08:42:26 1

專利名稱：互通式立體交叉道路的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種互通式立體交叉道路。
互通式立體交叉道路一般都是由跨線立體構造物和匝道構成。跨線立體構造物用以消除交叉幹道直行車流的衝突點，匝道解決轉彎車輛的交叉問題。在各種形式的互通式立體交叉中，轉彎匝道大都是從幹道右側引出，以90°、180°或270°的轉彎角度佔用幹道以外的地面完成上下相交道路的聯結。匝道的右側引出及大角度轉彎，使得佔地面積很大，不能充分利用幹道的上下空間，需大量拆遷費用，而且轉彎車速受限，存在交織問題。有些定向式立體交叉，匝道由幹道左側引出，但又使直行幹道向外擴展增加佔地，直行出現曲線段，降低了性能，同時其層次多、構造複雜、造價很高。
中國專利說明書C41123059A公開了一種十字雙坡單層架空立體交叉橋，它由設在兩幹道交叉處的4座交匯的單行道變線跨線分支橋組成，每座分支橋在幹道的中間車道向幹道交匯處上方上引，至交匯處變線至左車道，然後延伸至相對分支橋的上引橋起始端，再變線至中間車道後下引至地面。此方案雖解決了佔地面積大的問題，但其一個幹道的直行車輛和兩個幹道的左轉車輛需經過兩次變線行駛，使車速受限，通行性能降低，而且在四個方向上都有很長的引橋，使造價較高，對市容影響較大。
本發明的目的是針對互通式立體交叉道路的上述缺點，提出一種跨線立體構造物的新結構，使一個跨線立體構造物同時解決直行交叉和轉彎交叉的問題，而且直行不受幹擾，從而使空間得到充分利用，減化了結構，減少了佔地面積，提高了通行性能。
為達到此目的，本發明的解決方案是將幹道上平面平行的兩個直行行車道分離成有高程差的上下兩個層面的單行行車道，構成交叉路口的跨線立體構造物，這樣直行與直行、直行與轉彎、轉彎與轉彎的衝突點都可以由此立體構造物消除，此立體構造物既是直行車道，又可作為轉彎匝道的一部分，具有多重功能，而且直行車輛為直線跨越，從而使整個立體交叉道路充分利用了空間，減化了結構，又提高了通行性能，減少了佔地面積。
其中最佳實施方案是將一幹道分離為一條上跨橋和一條下穿隧道，與其相交幹道，從其間穿過，從上跨橋和下穿隧道分別向相交幹道引出兩條定向分支橋和定向分支隧道作為左轉匝道，兩條分支橋和分支隧道分別在相交幹道的中間車道的上方和下方立體交叉。由於上跨橋和下穿隧道間的高程差為淨高的一倍，使轉彎半徑增大，轉彎車速提高。分支橋和分支隧道由幹道的中間引出，使其佔地面積可不超出原平面交叉路口的佔地面積。本方案還可以是地上兩層地面一層和地下兩層地面一層的結構，即上述方案中各層面向上或向下移動一層，成為無地下層或無地上層的結構。
利用上述跨線構造物與定向式、迂迴式、環形匝道及兩個層面車道上下位置和形狀的變化可構成多種組合形式。
上述所有組合方案中，立體道路中的非機動車可走單設的非機動車的迂迴式立體交叉通道，使機動車與非機動車分離以提高通行性能。在非機動車較少的地區，可將機動車與非機動車混行。
由於上述解決方案中採用了將同一幹道的兩個行車道分離為上下兩層的結構，可簡潔地完成直行和轉彎的立體交叉，而且直行無幹擾，使得其佔地面積很小，結構簡單，通行性能好，車速高，造價省，對市容影響小。
下面結合附圖
和實施例對本發明作進一步詳細說明。
圖為本發明最佳實施例與非機動車通道的立體交叉道路簡圖。
←----、←---為機動車行駛路線，←---0為非機動車行駛路線。
如圖所示，上跨橋1和下穿隧道2分別跨越和穿越平面層幹道CD、與上跨橋1合流的分支橋3從相交幹道CD的中間車道上引至交匯處，與上跨橋1分流的分支橋4從交匯處引出架空橋4至合流分支橋3的起始端變線至相交幹道CD的中間車道上方後下引至中間車道；與下穿隧道2合流的分支隧道7從相交幹道CD的中間車道下引至交匯處，與下穿隧道2分流的分支隧道8從交匯處引出地道橋8至合流分支隧道7的起始端變線至相交幹道CD的中間車道下方後上引至中間車道。分流分支橋4的橋墩設在橋兩側，在其下可通行車輛，分流分支隧道8上可通行車輛。DB方向左轉車輛從分流分支橋4的變線段5下穿過進入其上引道3；CA方向左轉車輛從分流分支隧道8的變線段9上跨越進入其下坡道7。由於兩分支橋的引道3、6和兩分支隧道的坡道7、10都設置在CD幹道的中間車道，從而使左轉匝道只佔用CD幹道的一個匝道寬度的路面。由於變線段為單車道的互相變線跨越交叉，變線寬度窄，可保證較短的變線段長度下有較高的變線車速。上跨橋引出分支橋4在立體道路遠端6下引合流，上跨橋引入分支橋3在變線段5下方分流上引；下穿隧道引出分支隧道8在立體道路遠端10上引合流，下穿隧道引入分支隧道7在變線段9上方分流下引，這樣可使匝道分流、合流的幹擾減少到最小，以提高通行能力，兩分支橋和兩分支隧道也可互換位置，但性能較差。由於上跨橋和下穿隧道的高程差為淨高的一倍，所以在引道和坡道長度的1/2處，其高程差與淨高相等，將分支橋與上跨橋的交匯點和分支隧道與下穿隧道的交匯點設在此處，可得到最大的轉彎半徑和車速，又不增加跨線結構的長度。雖然立體道路在局部為三層，但其利用了地上一層，地下一層和平面層，相對地面標高只有一個淨高的高度，使其引道、坡道最短。當AB幹道有足夠的寬度，左轉車輛較多，又要求高速無幹擾時，可在跨線構造物上單設左轉彎車道，即在上跨橋與分支橋、下穿隧道與分支隧道合流的後方設置一個單車道寬度的隔離物，或在此處將上跨橋和下穿隧道中斷一個車道，若將所有左右轉車道都設置成專用車道，就可完全消除交叉、交匯、合流與分流，使各向車流安全、高速、順暢通過。同時由於消除了合流，在隧道中可不設置行車視距的通視窗口，而當不設置隔離物時，需在合流分支隧道與下穿隧道間設置通視窗口。兩個分支隧道7、8的並行段應當連通，利用下坡道7向地道橋8中通風通光。變線段由兩個圓曲線連接，曲線半徑與匝道曲線半徑相同，使左轉車輛以恆定車速順暢通過。AB向調頭車在上跨橋和下穿隧道間通過，CD方向調頭車在變線段通過。本方案除佔地面積小的特點外，最重要的是其通行性能好。下面根據公路工程的技術標準給出高速路、城市幹道、市中心道路三種典型的例子淨高分別取5米、5米、4，5米，跨線橋坡度分別取2％、5％、7％，匝道坡度分別取4％、5％、7％，相對應跨線橋坡道、引道長分別為250米、100米、64米，此長度的一半即為匝道最大圓曲半徑分別為125米、50米、32米，此半徑對應的極限速度分別為60公裡/小時、40公裡/小時、32公裡/小時，匝道速度取直行速度的70％～50％時，對應的直行速度分別為86～120公裡/小時、57～88公裡/小時、43～60公裡/小時，此速度都符合實際要求，而且基本都大於最大通行能力對應的速度37公裡/小時和最小油耗、最小汙染對應的速度40～60公裡/小時。這樣在保證最好通行性能、高速度的條件下，其佔地面積可以不大於原平面交叉路口，這是因為左轉匝道為定向匝道，又是在幹道中間引出，當左轉設計車速不大於右轉車速時，其佔地不會超出原平交路口右轉車道的範圍，因此其在路口的最大寬度分別為73米×73米、29米×29米、19米×19米，只由右轉車道決定，可見其面積是很小的。取匝道寬度為7米，整個匝道曲率一致時，變線段長度分別為83米、50米、40米，立體道路CD方向長度分別為666米、500米、336米，AB方向最小長度分別為271米、221米、149米，這樣在保證通行速度的要求下，立體道路的一幹道方向長度很短，只是簡交跨橋的長度，使其結構簡單，造價降低，加之其一半在地面以下，橋梁又在幹道中間，使其對環境影響減少。又由於其四個方向上下、長短是不對稱的，而且其匝道可以部分由其他形式代替，跨線結構也可以有各種變化，現有立交橋形式都可與其組合，使得在規劃、設計、施工上有充分的選擇餘地，可以適合各種具體條件和要求。同時其匝道為全定向式，使其路徑短、線路明確，對行駛方向易於識別，與平交路口行駛規律完全一樣，而直行又完全為直線，無交織段，單設左右轉車道時又可完全消除合流、分流，從而行駛高速、安全、方便，這些都是在較少的造價和較簡單的結構下實現的。匝道曲線段需加寬，因其已在地上或地下一層，所以不會多佔用地面。兩條分支隧道可以是路塹形式，其上不通行車輛，以減少造價。
本方案還可以有以下多種組合當AB幹道足夠寬時，可將原單向匝道變為雙向匝道，右轉車在幹道內側引出，或將原平面層右轉匝道變為單設的上跨或下穿式的匝道，以使CD方向的非機動車從平面層通過路口時不與機動車衝突，AB方向非機動車可從跨線橋通過並不影響機動車通行，這樣在不專設非機動車通道時也能以苜蓿葉方式實現非機動車的互通行駛，同時又不幹擾機動車行駛，而且使匝道充分利用，佔地面積進一步減少。
在地形條件允許建一至三條環形匝道時，可將原定向匝道中的一至三條改為環形匝道，這樣可使原立交道路長度減少一半以上，或不建分支隧道，以進一步減少造價或適應其他特殊條件。
當左轉彎車輛不要求高速或左轉車輛較少時，可將原左轉匝道改為迂迴式匝道，或從CD幹道兩側不交叉直接向跨線構造物引入，在跨線構造物上進行交織通行，使結構減化。
當AB方向為次幹道或不要求高速時，可將原上跨橋和下穿隧道分別變成橫向半圓形，成為上下分離的環形立交結構，原匝道由CD幹道兩側迂迴引入環形的上跨橋和下穿隧道，這樣兩對左轉車流分別在上跨橋和下穿隧道上交織通行，而AB幹道直行又無交織現象，只是在環道上速度降低一些，但可使立交道路CD方向長度減少2/3，造價進一步降低。
與上下分離兩行車道相交的幹道，可以從分離兩行車道的上方跨越或從下方穿越，這樣可以適應地形或原建築物的不同要求。
將兩幹道分別分離成上下兩層並互相立體交叉構成四層結構，即四個方向直行各走一個層面，轉彎由定向匝道直接連接，這種結構通行性能最好，佔地面積最小，比目前的四層定向立交橋有更好的效果。
若將目前的單行線交通系統改為橫向單行線與縱向雙行線的交通系統，採用本方案的立體交叉，只有兩條左轉匝道，且結構得到充分利用與簡化，四方向交叉所需兩個立體交叉結構只是原單行線四方向交叉所需四個簡交橋造價的2/3，同時使系統中車輛繞行減少許多，可以滿足實用的需要，只要兩單行線的間距短到合理的程度，通行的方便性可接近雙行線交通系統。
以上所述是就右行規則而言，左行規則道路結構可以相同，只是並行的匝道車流方向反向，為減少合流衝突，可從結構上將並行的匝道左右互換位置。
在以上各種組合的形式中，立體道路中的非機動車可以從機動車中分離出來，單設非機動車的迂迴式立體交叉通道，此通道可以是跨橋、隧道、平面層或其組合，迂迴方式可以在幹道四個方向建兩個、三個或四個迂迴通道，其餘為兩個或一個直行通道，用這種方式可在不增加立體交叉道路層次的情況下實現機動車與非機動車分離，並分別互通行駛。在原路面較窄時，由於非機動車道的分離，利用了機動車道上下空間，可使機動車道寬度增加，彌補左轉匝道所佔路面，使其可應用於窄至單向單車道的路面，而且非機動車通道自然地起到了機動車、非機動車和行人的隔離作用，省去了人工隔離帶的費用和佔地，在這樣的高速路口尤為重要。為免去圖中C方向的迂迴繞行，可在分支隧道和CD幹道間設直行的非機動車隧道，而機動車立交只需上下增加一些高度或深度即可，這樣再利用機動車的雙向匝道結構，可使非機動車四方向直行不必繞行。
本方案同樣可應用於三路交叉及多路交叉道路。
權利要求
1.一種互通式立體交叉道路，由跨線立體構造物，聯結上下相交道路的轉彎匝道組成，其特徵在於跨線立體構造物是在交叉路口的幹道上平面平行的兩個直行行車道分離成有高程差的上下兩個層面的單行行車道。
2.根據權利要求1所述的立體交叉道路，其特徵在於上下分離的兩條單行行車道，一條為單行的上跨橋，一條為單行的下穿隧道，與上下分離車道相交的幹道從上跨橋和下穿隧道間通過；匝道中的左轉彎匝道是上跨橋和下穿隧道分別向相交幹道引出的兩條定向分支橋和兩條定向分支隧道；分支橋跨越下穿隧道與上跨橋連接，分支隧道穿越上跨橋與下穿隧道連接。
3.根據權利要求2所述的立體交叉道路，其特徵在於與上跨橋合流的分支橋是從相交幹道的中間車道上引至交匯點；與上跨橋分流的分支橋是從交匯點引出架空橋至合流分支橋的起始端變線至相交幹道的中間車道上方後下引至中間車道；與下穿隧道合流的分支隧道是從相交幹道的中間車道下引至交匯點；與下穿隧道分流的分支隧道是從交匯點引出地道橋至合流分支隧道的起始端變線至相交幹道的中間車道下方後上引至中間車道；分支橋與上跨橋交匯處位於上跨橋引道坡長的1/2處；分支隧道與下穿隧道交匯處位於下穿隧道坡長的1/2處；上跨橋與分支橋合流處的後方設置一個單車道寬度的隔離物，下穿隧道與分支隧道合流處的後方設置一個單車道寬度的隔離物，消除直行與左轉車流的合流與分流。
4.根據權利要求1所述的立體交叉道路，其特徵在於轉彎匝道由定向匝道、環形匝道組成。
5.根據權利要求1所述的立體交叉道路，其特徵在於轉彎匝道為雙向匝道。
6.根據權利要求1所述的立體交叉道路，其特徵在於轉彎匝道為迂迴式匝道。
7.根據權利要求1所述的立體交叉道路，其特徵在於與上下分離兩行車道相交的幹道，從上下分離兩行車道的豎直方向的一側跨越通過。
8.根據權利要求1所述的立體交叉道路，其特徵在於上下分離兩行車道為上下兩個分離的橫向半圓形，構成上下分離的環形立體交叉。
9.根據權利要求1所述的立體交叉道路，其特徵在於兩幹道分別分離成上下兩層並互相立體交叉構成四層結構，四方向直行各佔一個層面，轉彎由定向匝道直接連接。
10.根據權利要求1至9中任何一個權利要求所述及其組合的立體交叉道路，其特徵在於立體道路中的非機動車從機動車中分離出來，單設非機動車的迂迴式立體交叉通道。
全文摘要
本發明公開了一種互通式立體交叉道路。它將普通跨線橋的兩個行車道分離成上下兩個層面跨越另一相交幹道，使轉彎車可直接引入此層面不與直行衝突，轉彎車間的衝突點又被這兩個層面分離，此兩層面又起著兩幹道跨越作用，而其結構並未增加，使其佔地面積很小，結構簡單，通行性能好。與現有結構可組合成多種形式，滿足各種要求，可適用於高速路、城市道路，佔地可不超出原平交路口，可不增加結構層次實現機非分離分別互通。同時具備高速度、少佔地、低造價特點。
文檔編號E01C1/04GK1164597SQ9711065
公開日1997年11月12日 申請日期1997年5月24日 優先權日1997年5月24日
發明者渠濤 申請人:渠濤