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城市美学

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【中华美网•城市美学】立交桥:全新城市美学

2021-09-07 16:37:57   文章来源:文明杂志

毋庸置疑的是

现代城市发展至今

已然是一个不折不扣的

垂直空间





不仅高楼大厦拔地而起

如同钢铁森林一般直指苍穹

甚至连路面也脱离地表

在立体空间中垂直展布

层层叠叠交织错落

在这个垂直世界里往来穿行

早已是人们习以为常的视角

但如若从高空俯瞰

呈现在我们眼前的

将是一个极为复杂



却又极为惊艳的

几何世界

那么

人们为何要修建如此复杂的工程?

又是如何做到的呢?

终极难题的曙光

以一个十字路口为例

4个直行方向、8个转弯方向

共计12个方向的往来车流

在这里分离、汇合、相交

形成32个潜在冲突点

一旦车流量增大



极易发生拥堵和事故

为了减少车辆的冲突

红绿灯、环道等多种解决方案相继诞生

令十字路口“四通八达”

然而随着车流量日益增加

路口的通行能力逐渐捉襟见肘

加之高速公路和城市快速路的建设

传统路口已然无法承担如此重担

寻找新的通行方式迫在眉睫

于是
人们将原本平面交叉的道路
在垂直空间上进行分离
令车流在不同高程上实现跨越
各行其道、互不干扰
成为立交桥

而连接立交桥正线

专门用于转弯的单向道路

则被称为“匝道”

在右侧通行的规则下

立交桥右转匝道的设置

往往直接、简单、灵活

相较之下

如何有效地实现左转

便成为了立交桥设计和建设的

终极难题

自上世纪20年代

西方国家开始修建

一种特殊的环圈匝道

在这种匝道上

车辆需要连续右转270°

才能最终完成左转

凭借四条环圈匝道

以及四条右转匝道

上下分离的两条正线

便能在所有方向上均实现连通

这种立交形式也因其独特的外型

被人们称为苜蓿叶式立交

此类立交形式

没有道路交叉

外观完美对称

且只需一座跨线桥梁

因其建设简单、造价经济

在世界各地应用极为广泛

尽管其问世近50年后才引入中国

但如今已是大江南北、遍地开花

可这并非是一种完美的形式

其中最大的缺陷之一

便是交织问题

汇入正线的车辆想靠左

即将驶出的车辆想靠右

二者交织下

令正线的通行效率和安全性

都大打折扣

为此

人们设计了一种集散道

将交织区域从正线中分离

从而保证直行方向畅行无阻

在苜蓿叶式立交中

为了避免转弯过于急促

环圈匝道必须保持足够大的半径

以提高行驶速度和安全性

这就意味着较大的占地面积

而增设集散道则令问题愈发严峻

一般情况下

苜蓿叶式立交可占地7-9万平方米

相当于10个标准足球场的大小

因而在寸土寸金的密集城区

减少土地占用势在必行

例如压缩环圈匝道面积

令其变得扁平细长

又或者

干脆将占地较大的环圈舍去

选择新的左转模式

比如菱形立交

这种较为“粗糙”的立交形式

直接将左转匝道全部省去

由次级道路承担所有左转功能

由于只需设置右转匝道

菱形立交的形态更为灵活

其占地面积一般仅为

苜蓿叶式立交的1/3左右

至此

面对立交桥左转这一难题

人们终于看到了一丝曙光

然而无论是菱形立交

亦或是苜蓿叶式立交

都无法完全避免车流交织

因此若要进一步提高通行效率

立交形式势必面临一场“进化”

而这场“进化”

是通过排列组合完成的

排列组合的魔力

在实际应用中

包括已出场的环形匝道在内

可供选择的左转匝道

共有10种

这就意味着

通过它们的排列组合

仅一个十字交叉口上

立交形态便可达104种之多

即便对其外观进行严格甄选

剩下的组合结果也达172种

(实际上,一般能使用的组合结果比172种更少;下图为常用左转匝道形式,其中①号称为直接式匝道;②-⑨号称为半直接式匝道;⑩号环圈则称为间接式匝道,制图@郑伯容/星球研究所)

如果说

⑩号环圈匝道

需要右转270°才能实现左转

如同“曲线救国”

那么①-⑨号匝道

则显得“直截了当”

在它们的相互组合下

一类形态丰富的立交形式

就此登场

其中

4个⑥号匝道汇聚一堂

则成为“X形立交”

所有左转匝道

自右侧与正线分离

也自右侧和正线汇聚

车辆行驶更为流畅、安全

不过它并不完美

短距离内连续跨越两条正线

令其层多桥长、造价高昂

于是人们试图压缩跨线桥梁的长度

直至四条左转匝道的交点

与两条正线的交点重合

形态如同闪耀的四芒星

是为“四星式立交”

这种立交形态

格外规则、格外对称

转向也更加平滑流畅

令车辆能够避免频繁减速

全程保持高速行驶

可是人们对速度的需求

没有最快、只有更快

于是工程师们利用4条⑦号匝道

再次加大弯道的绕行里程

构成形如涡旋的

涡轮式立交

其造型宏伟、坡度缓和、行驶安全

极其适宜高速通行

然而所谓“福祸相依”

随着通行效率的提升而来的

是庞杂的建设难度

和高昂的建造成本

这些立交桥上

正线、匝道相互穿插

层层道路相互交叠

2017年
历时近8年的修建和改造
重庆黄桷湾立交正式完工
其五个方向均由匝道连接
上下路面共五层
匝道达15条之多
以一桥之力
将解放碑、江北嘴、弹子石
和江南新城四个经济区连为一体
是名副其实的“枢纽型立交”

而在强大的连通能力背后

则是格外庞大的占地面积

尽管出入口的设置经过层层优化

但虎踞龙盘般的结构

对初来乍到的驾驶者来说

依然是不小的挑战

和此前出镜的所有立交一样

它同样不够完美

但依然在这座高速运转的城市中

扮演着至关重要的角色

时至今日

立交桥早已不是什么稀罕事物

放眼全国

立交桥数量达5000余座

仅北京一市

便有超过400座立交桥

分布在全市的各重要路口

支撑着每天超过数千万人次的出行需求

然而

即便司空见惯

但却不可或缺

它们遍布城市、连通城市

并在无形之中

成为一种全新的

城市美学

回顾立交工程的历史

人们用无尽的想象力

创造出丰富多彩的几何空间

然而

通行效率要高

建造成本要低

外观造型简洁

占地空间要少

或许几代人终其一生

都无法找到如此“完美”的立交形式

但当人们面对现实中的种种限制

做出的那些所谓“权衡”与“妥协”

即便看似无奈和遗憾

但这本身也就是

人类工程的终极魅力

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