土木工程概论：高速公路的限制和控制

高速公路是专供汽车行驶的汽车专用公路，其通过采用较高的技术指标和完善的交通设施，保证汽车能够大量、快速、安全、舒适、连续地运行。高速公路能适应公路运输交通量迅速增长，减少交通事故，改善道路交通拥塞，它是现代公路高度发展的象征。

1.定义

高速公路有一个发展过程，而且各国的情况也不相同。到目前为止，世界上关于高速公路的定义并不统一。1962年11月，在日内瓦召开的联合国欧洲经济委员会运输部会议，对高速公路做了如下的定义：“所谓高速公路，是利用分离的行车道往返行驶的道路。它的两个行车道用中央分隔带分开；与其他铁路、公路不允许有平面交叉；禁止从路侧的任何地方直接进入公路；禁止汽车以外的任何交通工具出入。”

从以上定义和解释可看出，高速公路一般应符合以下四个条件。

（1）实行交通限制，规定汽车专用。交通限制主要是指对车辆和车速的限制。凡非机动车辆和由于车速限制可能形成危险和妨碍交通的车辆均不得使用高速公路。车速限制主要是对最高和最低车速的限制，以使高速公路上的车速差减少、超车次数减少，确保行车安全。

（2）高速公路设有中央分隔带，实行分隔行驶，往返交通完全隔开。分隔行驶包括两方面的内容：一是对向车用中间带分离（见图5-7），以避免对向车辆行车干扰；二是每一行车方向设置两个及两个以上用画线办法分隔的行车道，将同向行驶的快车、慢车和超车分离，以减少同向行车间的干扰（见图5-8）。

图5-7　高速公路中间分离带

图5-8　高速公路车道划分示意图

（3）高速公路与铁路、公路都是立体交叉的，不存在一般公路平面交叉的横向干扰。

（4）高速公路严格控制出入，实行“全封闭”。控制出入是指对进出高速公路的车辆加以严格控制，禁止非机动车和行人上路。车辆出入的控制方法是在交叉口处设置立体交叉，使相交车流在空间上分离，通过立交的进出口来控制车辆出入。高速公路沿线还通过设置高路堤、高架桥、护栏、分隔网等“封闭”措施，使汽车与非机动车和行人分离。通过控制和“封闭”，减少行车的侧向干扰，以保证快速车辆的安全。

此外高速公路路线采用较高的技术指标，沿线还设有完善的安全设施、服务设施、交通控制设施、管理设施及绿化设施。这些高标准的设计指标和完善的交通服务设施，为高速、安全、舒适行车，调节恢复驾驶员疲劳，方便旅客，保护环境等，提供了可靠的保证。

2.高速公路的特点

高速公路是一种新型的、具有巨大发展潜力的现代运输手段，它使公路运输业发生了质的变化。与普通公路运输相比，高速公路具有以下五大优点。

1）运行速度快，通行能力大

我国高速公路设计速度有120km/h、100km/h、80km/h三种，行车速度比普通公路高得多。普通双车道高速公路的通行能力为5000～6000辆/昼夜，四车道可达25 000～55 000辆/昼夜，可见高速公路的通行能力比一般公路高出几倍甚至几十倍。这大大提高了运输能力，从而能够解决交通拥塞的问题。

2）物资周转快，经济效益高

一般运距在300km以内，使用大吨位车辆运输，无论从时间还是经济角度考虑，均优于铁路和普通公路运输。

3）减少交通事故，保证行车安全

高速公路由于采取了确保行车快速、安全的有效措施，如控制出入、交通限制、分隔行驶、汽车专用自动化控制管理系统等，使交通事故比一般公路大大减少。据统计，日本高速公路交通事故死亡人数仅是普通公路的1/40，受伤人数仅是普通公路的1/62。

4）带动沿线经济发展

实践表明，在高速公路沿线，由于交通运输环境改善创造出的有利投资条件，使地区之间和城乡之间，政治、经济、文化交流日益扩大，信息传播快捷高效，兴起了一大批新兴工业、商贸城市，这些城市的产业结构更趋合理，商品流通费用相对较低，人民收入相对较高，即高速公路沿线的经济发展速度远远超过其他地区。这被称为高速公路的“产业信息带”。(www.xing528.com)

3.高速公路面临的问题

高速公路尽管有极其广阔的发展前景，但目前发展高速公路还存在以下几个问题。

1）投资大

高速公路是使用周期长、技术标准高和投资巨大的基础性设施。目前，在我国一般平原微丘区，高速公路平均每公里造价为3000万元左右；在山区，高速公路平均每公里造价接近4000万元。尽管这些投资在道路投入运营后可以逐年收回，但在短时间内要集中巨额资金投入高速公路建设的困难很大，不过这一问题将随着我国经济实力的增强和投资渠道多元化而逐步得到解决或缓解。

2）占地多

高速公路占地极大，一般四车道高速公路用地宽度为30～35m，六车道为50～60m，八车道为70～80m，一座互通式立体交叉用地为40 000～100 000m。较多的用地使工程造价增加。据一些发达国家统计，高速公路的地价占整个公路投资的1/3以上。另外，我国人口众多，可耕地面积少，必然会出现农业用地与高速公路建设之间的矛盾。

3）与普通公路和地方公路的贯通问题

高速公路采用的全封闭、全立交、汽车专用、限制出入的策略，有利于长距离快速通达的运输服务，却给沿线交通造成一定困难，给沿线居民的生产与生活带来不便，这被称为高速公路的“盲区”。优化高速公路干线的交通与普通公路及地方道路的交通问题还有待于解决。

4）密集型的管理问题

高速公路建设标准高、路面系统结构复杂，采用高科技的现代通信监控、监视系统，交通工程与服务设施数量多，技术性能复杂，加之道路处于全天候、大流量、高速度的负荷下，公路管理、维护工作既有技术性，也有特殊性。如何打破普通公路传统的养护管理方法，对高速公路实行高效特管，已成为重要课题。

5）环境保护问题

在高速公路上，高速行驶的车流所发出的噪声、废气，会给环境造成一定污染。虽然国内外已有一些解决交通公害的措施，但问题还未完全解决，这也是值得研究的课题。

4.国内外高速公路的发展

德国是世界上最早修建高速公路的国家，在1921年建成的AVUS被认为是世界上最早的高速公路。在20世纪30年代德国已建成约3000km的高速公路，到2017年德国高速公路里程已达12 800km。

美国是修建高速公路最多、路网最完善、设备最先进的国家之一。早在1937年，加利福尼亚州就修建了首条高速公路，长约11km。1939年，美国议会讨论了高速公路计划，1940年提出了46 900km的计划，不久又把州际公路网计划追加为68 382km。美国高速公路的修建速度也是最快的，1956—1980年，平均每年增加3000km。到2016年美国高速公路里程已超过92 000km。

我国高速公路的建设始于台湾省。第一条高速公路北起基隆南至高雄，全长373km，还有一条机场高速公路支线9.5km，全路耗资470亿台币。该路于1968年开始进行可行性研究，1970年动工，1978年10月竣工，历时近10年，全线按美国AASHTO及加州公路设计标准设计施工。

我国大陆高速公路现正处于建设时期。1988年10月建成通车的沪嘉高速公路是我国大陆的第一条高速公路（全长159km）。接着，1989年8月全长16km的广佛高速公路建成通车。1990年，全长375km的沈大高速公路建成通车，该路耗资22亿元，建成后行程时间由过去的10小时减至4小时，被称为“神州第一路”。此后，我国相继建成的高速公路有上海—莘松高速公路、京津塘高速公路、京石高速公路、合肥—南京高速公路、济青高速公路、西临高速公路、开封—洛阳、郑州—许昌高速公路、海南东线环岛高速公路、石太高速公路、京沈高速公路、八达岭旅游高速公路、京开高速公路、石黄高速公路等。到2018年年底，我国高速公路总里程达142 600km，为世界上高速公路总里程数第一的国家。国家的高速公路网的布局方案如图5-9所示。

应当指出，国内外高速公路的发展还具有以下两个特征。

（1）城市高速公路发展异常迅速。在一些发达国家，由于城市人口集中，工商业十分发达，城市内汽车增长比郊外快得多。因此，高速公路的产生大多从城市的外环路、辐射路以及城内交通量大的路段开始，最后逐渐形成以高速公路为骨干的城市道路网。以美国为例，美国的公路运输量有51%集中于大城市，纽约是世界上高速公路最多的城市，1982年已达到1287km，其密度为31.99km/km2。

图5-9　国家的高速公路网的布局方案

（2）国际高速公路网正在逐步修建形成。随着全球和区域经济一体化的发展，为了更好地发挥高速公路的效益，加强国际之间的公路运输联系，一些发达国家正在把主要高速公路连接起来，构成国际高速公路网。其中，已经规划和正在实现的国际高速公路网有欧洲高速公路网、欧亚大陆公路网、泛美公路网、亚洲公路网，正在规划和形成的有非洲横断公路网、亚马孙地区横断公路网等。