CN101029467A - 一种全新的公路立交系统 - Google Patents

Abstract

一种全新的公路立交系统——单桥左转定向立交系统(十字花桥)及其增强型——五桥全定向立交系统(太极八卦桥)。前者以单桥、匝道组成，其左右转弯全部实现小曲率定向无回环，直行道回环。该桥占地少，造价低，特别适用于城市环路转弯处，或是干线公路左右转弯车流量大的交叉处。后者在前者的基础上增加4座单桥，形成全定向立交系统，各方向左、右转弯、直行都形成定向车道，无大曲率转弯，无回环。此系统对比传统全定向立交桥来说，车速快，占地和造价大幅度降低，是最理想的立交系统。

Description

一种全新的公路立交系统

                 第一部分、技术领域

单桥左转定向立交系统(十字花桥)，及其增强型——五桥全定向立交系统(太极八卦桥)，都属于城乡公路工程技术领域，是一种新的立交桥设计模型。

                 第二部分、背景技术

由于我国道路通行实行靠右行驶制度，造成立交桥都较容易解决直行通畅和右转弯小曲率定向通行问题，而左转弯通畅却成为一个难题。如果考虑低造价，必然形成左转弯回环及大曲率转弯，影响通行车速及乘员舒适度；如果特设小曲率定向左转弯道，则造成极大幅度提高造价，很难两全其美。因此，我们看到的城市立交桥，大都是直行右转通畅，左转曲折回环。而一些特别需要左转弯通畅的立交桥，不得不提高造价，增加左转定向专用道。现存传统立交桥基本属于以下几种：

一、菱形立交桥，也称为直通立交桥、分离式立交桥。只有一座单桥构成，结构最简单，造价最低，占地最少，但只解决了一个方向的高速通畅，其他方向保留了平交。

二、苜蓿叶型立交桥。只有一座单桥构成，结构简单，造价低，解决了全部立交问题，是现存公路立交桥的最基本形式。但是虽然直行和右转弯比较通畅，左转弯却出现回环并存有大曲率转弯，并且占地较多。

三、苜蓿叶型立交桥左转改型。为了适应部分交叉口左转车流量较大问题，设计部门对苜蓿叶型立交桥实施了改型，增加了一个或多个左转弯定向车道，部分解决了左转弯流量大问题。但是其造价也大幅度提高。

四、直通桥带(高架)环岛。是平面环岛和直通桥的结合，设计较简单，但环岛半径较小的情况下，容易出现各方向车辆转道不及时，形成减速错车，还容易发生事故。造价也较高，环岛高架造价更高。

五、蝶型立交桥。是在苜蓿叶型立交桥以外创意的新模型，是将苜蓿叶型的四个方向的四个回环重叠成两个，极大地减少了占地。但是其造价成倍增加。仍存有回环和大曲率转弯。

六、全定向立交桥。是比较理想的立交桥，直行、左右转弯全部实现无回环、无大曲率转弯，但是占地太多，造价特别昂贵。

典型立交桥只有以上六种，其他都属于此六种的变种。丁字交叉路口习惯采用的喇叭口型立交桥属于另一个范畴，不予讨论。总而言之，以上所有立交桥都有一个一成不变的设计思路，就是：先摆上直通桥解决直行通畅问题(右转弯迎刃而解)，形成一个固定的模式，一般不再变化，然后在此基础上再研究左转弯问题。

              第三部分、发明内容

本发明的基本型——单桥左转定向立交系统(十字花桥)的设计主要有以下几项：

1、只设计一座单桥，以及附属匝道。

2、为了保证左转弯畅通，单桥与纵横两个方向的公路都呈斜交。这一点与一般立交桥不同，一般立交桥都是桥梁与一个方向的公路重叠吻合。

3、左转弯和直行的匝道与单桥结合呈十字花科植物花瓣的形状，并与十字交叉的公路重叠吻合，形成整体中心对称图形。这一点与苜蓿叶型立交桥不同，苜蓿叶型立交桥的四个叶片形成的十字与纵横方向的公路十字交叉呈45度斜交。

4、左转弯车辆在主路左侧改道向左进入左转弯车道，而不是象一般立交桥那样设计为向右转道进入左转弯道。

5、所有左转弯车道、右转弯车道都形成定向车道，无回环，无大曲率转弯。

6、所有直行车道形成回环，并且有大曲率转弯。

本发明的增强型——五桥全定向立交系统(太极八卦桥)，其设计主要有以下几项：

1、取消十字花桥的直行回环车道。

2、增加4个与纵横公路垂直的单幅短桥及其附属匝道，组成直行定向车道。

3、左转弯、右转弯、直行三个方向都设计为定向车道，都没有回环，没有大曲率转弯。

4、太极八卦桥的所有车道都符合驾驶人心理习惯：左转弯在公路左侧向左改道进入左转弯定向车道，直行车道在中间，右转弯在公路右侧向右改道进入右转弯定向车道。

5、太极八卦桥图形美观，并为中心对称图形，对面行车路线基本一致。而不象一般全定向立交桥那样，一个方向的定向道躲避另一个方向的定向道，摊大饼一样占地，各无章法，更无法对称。

             第四部分、附图说明

本附图画出了基本型——单桥左转定向立交系统(十字花桥)，及增强型——五桥全定向立交系统(太极八卦桥)的示意图。

图1、本图为单桥左转定向立交系统(十字花桥)的总平面示意图。图中画出了左转弯和直行的匝道与单桥结合形成十字花科植物花瓣的形状，并与十字交叉的公路重叠吻合，形成整体中心对称图形。未完全按照桥体、匝道坡度延长应占的精确尺寸画出。

图2、本图为单桥左转定向立交系统(十字花桥)的平面结构图。网格部分为钢筋混凝土梁式桥，平行线部分为高填土匝道，桥下并与桥垂直部分为下沉式通道，其他双线未填色部分均为普通路面。

图3、本图为单桥左转定向立交系统(十字花桥)的各方向通行示意图。图中只画出了一个方向车辆的左右转弯和直行的通行路线。其他方向通行路线与本图画出的路线一致。

图4、本图为五桥全定向立交系统(太极八卦桥)的平面图。图中画出了增强型改进后形成的4个单幅短桥与其附属匝道，再加上右转弯匝道，四条平行线围成八角形，近似八卦图的图形。还有中央斜交桥与匝道，下沉通道与匝道的曲线一起形成的近似太极图的图形。

图5、本图为五桥全定向立交系统(太极八卦桥)的平面结构图。网格部分为钢筋混凝土梁式桥，平行线部分为高填土匝道，中央斜交桥下并与其垂直部分为下沉式通道，其他双线未填色部分均为普通路面。

图6-图7、此2图为五桥全定向立交系统(太极八卦桥)在纵横两个方向车辆的通行线路示意图。可以看到车辆左转弯在左侧改道向左，右转弯在右侧改道向右这一符合驾驶人心理习惯的路线。另外两个方向的行车路线与对面方向来车路线一致。

             第五部分、具体实施方式

本发明基本型——单桥左转定向立交系统(十字花桥)，及增强型——五桥全定向立交系统(太极八卦桥)，其设计思路为：采取逆向思维方式，首先考虑左转弯通畅问题(右转弯迎刃而解)，然后再研究直通问题。

单桥左转定向立交系统(十字花桥)只设计一座短桥，与纵横道路平面呈斜交，用于解决左转问题。桥上解决两个方向的左转问题，桥下解决两个方向的左转问题。右转弯迎刃而解。直行在左转弯道上增加回环解决，其回环的方向与苜蓿叶型顺时针回环方向相反，呈逆时针方向回环。

单桥左转定向立交系统(十字花桥)与所有现存立交桥有着明显的区别：一是现存立交桥都是较好地解决直行和右转弯，解决左转弯较差，而十字花桥却是较好地解决左右转弯，解决直行较差；二是现存立交桥可以看成两条直线道路的交叉处建桥，十字花桥则可以看成一条呈90度弯曲的主干道和其延长线的交叉处建桥。

单桥左转定向立交系统(十字花桥)重点解决了左转通畅问题，这在一些特别需要左转通畅，而直行通畅反而可以让位的特殊路口，特别重要。比如城市环路的转角处，以及重要干线公路转弯并与次要道路交叉处等。

单桥左转定向立交系统(十字花桥)只设计一座短桥，辅以匝道，所以造价极低，基本与苜蓿叶型立交桥相平。

增强型——五桥全定向立交系统(太极八卦桥)取消了原来十字花桥的直行方向行车路线上的环回道，增加了4座与纵横公路垂直的单幅短桥及匝道，使之形成直行定向车道，进而实现了直行定向通畅。

五桥全定向立交系统(太极八卦桥)由于只采取了5座短桥，而实现了各个方向的全定向，相比现存全定向立交桥的极其复杂的长桥，造价大幅度降低。

五桥全定向立交系统(太极八卦桥)是在原来十字花桥的基础上增加了4座短桥，增加占地很少。由于原来十字花桥占地极少，所以太极八卦桥相比现存全定向立交桥来说，极大幅度降低了占地。

五桥全定向立交系统(太极八卦桥)是最理想的大型立交系统。它有以下特点：

1、符合驾驶人心理习惯。左转向左，直行居中，右转向右。

2、造价极低。只有一个双幅短桥，4个单幅短桥，以及若干匝道。

3、占地较少。车道平行，排列紧凑，空挡极少。

4、实现了各方向左右转弯、直行全定向车道。

5、实现了各方向左右转弯直行均无大曲率转弯。

6、实现了各方向左右转弯直行均无回环车道。

本发明与几种基本型立交桥的比较

名称	投资比较	占地比较	主要结构	主要优点	主要缺点
						十字花桥	1	1	单桥匝道	造价低廉、占地较少、四个方向左转弯全部小曲率定向	直行回环并有较大曲率转弯
菱形桥(直通立交、分离立交)	0.7	0.5	单桥辅道	造价低廉、占地最少	立交不完全，桥下形成两个平交道口
						苜蓿叶桥	1	1.5	单桥匝道	造价低廉、适用面广	占地较大、四个方向左转弯回环并有较大曲率
苜蓿叶桥带一两个左转定向	2.5-4	1.5	三桥匝道六桥匝道	实现了一、两个方向左转弯小曲率定向	占地较大、造价较高、尚有两、三个方向左转弯回环并有较大曲率
						直通桥带(高架)环岛	2-4	1.2	长桥(高架环岛型长桥)	占地少	造价较高，环岛半径小出现车辆平面错车交叉
蝶形桥	5	1.2	长桥匝道	在较少的占地上实现了苜蓿叶型立交功能	造价高昂、两个方向左转弯回环并有较大曲率
						全定向立交	7	2-4	复杂长桥	实现了四个方向左转弯小曲率定向	造价特别高昂、占地多
太极八卦桥	3.5	1.2	五桥匝道	造价低，占地少，实现了所有左直右全定向车道	无明显缺点

注：丁字交叉口通用的喇叭口型立交桥未列出

Claims (5)

1、一种全新的公路立交系统，其特征是：a、该系统有两种形态：一是基本型，二是在基本型基础上改进而成的增强型；b、基本型是左右转弯定向系统，只有一个短桥和若干匝道组成，其平面图案呈十字花科植物花瓣图形，中心对称，并与公路十字交叉重叠吻合；c、增强型是全定向系统，在基本型的基础上增加了4个短桥，以及若干匝道，其平面图案象中心对称的太极八卦图。

2、按照权力要求1所说的立交系统，其特征在于：基本型唯一的短桥在平面上与纵横两个方向的公路呈斜交。

3、按照权力要求1所说的立交系统，其特征在于：基本型各方向左右转弯均为定向车道，无回环，无大曲率转弯。直行为回环车道。

4、按照权力要求1所说的立交系统，其特征在于：增强型是在基本型基础上改进而成的。即：取消基本型四个方向的直行回环车道，增加4个与纵横公路垂直的单幅短桥与附属匝道，组成四个直行定向车道。

5、按照权力要求1所说的立交系统，其特征在于：增强型各个方向的左右转弯和直行都形成了定向车道，都没有回环，没有大曲率转弯。并且各个方向车道设计都符合以下原则：左转弯在公路左侧向左改道进入左转弯定向车道，直行车道在中间顺路前行，右转弯在公路右侧向右改道进入右转弯定向车道。

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