重慶繞城高速公路互通立交密度研究

高魯賓，孫家駟，張 銘

(重慶交通大學土木建筑學院，重慶400074)

我國的城市化水平提高得很快，特別是自改革開放以來，經濟的高速發展帶動了城市規模的迅速擴大。城市舊的道路網絡往往難以滿足新的交通需求，因此一般采用環路加放射式的道路網格局，將過城的車輛和城市郊區的車輛通過外圍的環路進行分離，避免其進入城市中心區域，造成交通負荷過大而引起堵塞。

從我國目前修建城市快速環路的目的來看，大多數是為了完成國省重要干線在中心城市的過境。由于過境環路處于城市路網和公路網的過渡地帶，特定的交通功能決定了流量組成的復雜性。立交的設置正是為了梳理這一復雜的交通流，在緩解交叉口交通擁堵、完善城市路網結構等方面起著非常重要的作用，這就使得小間距立交正在成為一種不可避免的社會需求。而小間距立交的設置將會影響到主線的交通功能，同時交通安全性難以保證。本文結合重慶繞城高速公路立交設置的實例，探討城市環線立交的合理密度并對小間距立交提出初步的對策和建議。

重慶繞城高速公路是重慶規劃的“三環十射”高速公路網的二環高速公路，路線由魚嘴起，經朝陽寺、水土、北碚、歇馬、青木關、曾家、走馬、西彭、槽坊、馬宗、一品、南彭、忠興、惠民、廣陽、到魚嘴止，路線全長187.292 km，設計速度100 km/h和120 km/h，對應的路基寬度33.5 m和34.5 m。該路兩次跨越長江、一次跨越嘉陵江，穿越鐵山坪、尖山子、環山坪等山脈，形成三座跨江特大橋、兩座特長隧道和兩座長隧道;全線共設互通式立交22處;土石方數量3 271.56萬m3;平均造價約7 038.434 08萬元/km。

1 重慶繞城高速公路互通式立交布局與總體規劃的適應性

1.1 重慶市城鄉總體規劃

根據“規劃綱要”，到2020年都市區總人口980萬，城鎮化水平達95%，城鎮建設總用地865 km2，人均城鎮建設用地93 m2，重慶市總體空間結構為“一城五片區，多中心組團式”，即:主城(一城);中部片區、北部片區、南部片區、西部片區和東部片區(五片);一個中心和六個城市副中心(多中心組團式)的總體結構。

1.2 主城快速路網規劃

重慶快速路網規劃形成“九射、四橫、多聯絡”的網形結構，快速路規劃總里程為1 034.4 km，快速路網密度為1.31 km/km2，規劃紅線寬度為54－64 m。

1.3 高速公路網規劃

重慶高速公路網規劃到2010年，基本建成“二環八射”，高速公路總里程達到2 000 km;到2020年，基本形成“三環十射六聯”，總里程為3 600 km的高速公路網。

1.4 “二環”立交布局與總體規劃的適應

互通立交的布局應能適應未來交通量的增長，與其進行便捷的溝通，并與周邊路網較好地銜接。

重慶繞城高速公路作為重慶市的第二條環線高速公路，與各射線高速公路相交的位置必須設置互通立交來實現交通流的自由轉換，來緩解城市內部的交通壓力;主城內的快速路和繞城高速公路相銜接的位置也要靠互通式立交來轉換交通流;同時，繞城高速公路還要充當各中心組團之間相互連接的干線公路，各組團上下高速公路必須要有互通式立交來實現;這就使得繞城高速公路連接的節點較多較密，必然導致互通式立交的的數量多、間距小、密度大。

重慶繞城高速公路全線共設22處互通立交，最大間距14.975 km，最小間距3.697 km，平均間距8.51 km。重慶繞城高速公路互通立交規劃布置見圖1。

2 繞城高速公路上互通立交特征分析

繞城高速公路布設于主城外圍，它既是城市對外公路骨架網的組成部分，又是城市快速路網以及城市道路網的構成部分之一，具有公路與城市道路的雙重特性。它既擔負著主城對外聯系和過境交通轉換的任務，又具有對內各中心組團快速便捷聯系的交通功能，是公路和城市道路交通相互連接和轉換的重要骨架道路，具有很強的多功能性。環線上的互通立交，則是環線交通的“咽喉”，是環線對內對外聯系的重要進出口［1］。

繞城高速公路上的立交與一般高速公路和城市道路上的立交相比有其自身的一些特征:

2.1 功能上的雙重性

繞城高速公路上的立交是過境交通的樞紐和城市交通轉換的重要設施。所以，當環線上互通立交密度較大時，勢必影響到上述功能的發揮。

2.2 進出交通量的周期變化規律

由于繞城高速公路和城市道路聯系緊密，交通量具有和城市道路一致的變化規律，進出互通立交的交通量也呈現“高低峰”的周期變化規律。

圖1 重慶繞城高速公路互通立交規劃布置圖Fig.1 Planning of Chongqing ring highway

2.3 等級標準的差異性［1］

重慶繞城高速公路上互通立交根據相交道路的性質和交通量的不同，分為樞紐立交、次樞紐立交(是指在技術條件上介于樞紐立交和一般立交之間的立交等級)和一般立交3個等級。

樞紐互通式立交是繞城高速公路與放射線高速公路相交形成的立體交叉，共設8處樞紐立交，除槽坊互通立交為三路T型交叉外，其余均為四路立交;次樞紐立交是繞城高速公路與城市快速路相交形成的互通式立交，共設9處，均為三路互通立交;一般立交是繞城高速公路與地方道路相交形成的互通式立交，共5處。各級立交分別采用不同的技術標準。

2.4 城市區域開發的依賴性

重慶是典型的組團城市，以往每個組團各方面功能相對完善，組團內工作、生活基本平衡，緊湊發展。隨著重慶擴大內陸開放政策的實施，對各組團正在進行大規模的開發，開發就必須要有便捷的交通，繞城高速的修建把城市外圍的各個組團“串聯”起來，各組團要上下高速公路，對互通立交有很大的依賴性。

3 對合理密度的探討

3.1 規范對立交間距的規定

在互通式立交之間，要有足夠的交織段長度，以滿足車輛進出高速道路時相互交換車道的要求。

我國 JTG D20 －2006《公路路線設計規范》［2］對高速公路上互通式立交之間的間距作了如下規定:

1)大城市、重要工業園區附近的平均間距宜為5～10 km;其他地區宜為15～25 km。

2)相鄰互通式立體交叉的最小間距，不宜小于4 km。因路網結構或其他特殊情況限制，經論證相鄰互通式立交之間的間距可減小時，加速車道漸變段至下一個互通式立體交叉的減速車道漸變段起點間的距離，不應小于1 000 m;小于1 000 m，且經論證而必須設置時，應將兩者合并為復合式互通式立體交叉。

3)相鄰互通式立體交叉的間距不宜大于30 km;超過時，應設置與主線立體分離的“U型轉彎”設施。

重慶繞城高速公路互通立交平均間距8.51 km符合大城市、重要工業園區附近立交平均間距5～10 km的要求。

同時，我國CJJ 37—90《城市道路設計規范》［3］對立交最小凈距也有規定，見表1。

表1 城市道路互通立交之間最小凈距［3］Tab.1 Minimum spacing between city road interchanges

3.2 合理密度的分析

3.2.1 國內繞城高速公路立交間距的統計計算［4－5］

我國一些城市繞城高速公路互通式立交間距情況見表2。

表2 我國繞城高速公路立交間距Tab.2 Spacing between ring highway interchanges in China

(續表2)

統計以一個城市的繞城高速公路作為一個樣本，以該路段互通式立交的平均間距作為樣本值，在全國范圍內共收集了24個樣本進行統計計算。

計算統計值時，各樣本值的均方差為:

式中:n為間距樣本數;Li為各間距樣本值;L為所有間距樣本的平均值。

考慮L呈正態分布，對于某確定的Li來說，可用保證率P( Li)來表示其出現幾率，如圖2。

圖2 互通立交間距的概率分布Fig.2 Probability distribution of interchanges spacing

即:

λ為標準正態分布的隨機變量L的分位數，

按90%的保證率來計算，則相應的保證率系數λ=1.282

即:5.27 km

3.2.2 國外立交間距情況

美國州際公路互通式立交的平均間距為鄉區6.9 km，城區1.8 km;

英國高速公路互通式立交平均間距為6.5 km;

荷蘭人口密度較大，高速公路互通式立交的平均間距為3～5 km;

德國高速公路互通式立交的平均間距為5.5 km;

加拿大認為互通式立交的平均間距最好為8 km;

日本的做法是根據立交服務半徑內的人口條件確定立交間距。立交服務半徑是指相鄰立交間距的一半，在服務半徑范圍內人口數量為5～10萬時設置互通立交，根據城市人口，其設置數目，如表3［6］。

表3 互通式立體交叉標準設置數Tab.3 Standards-setting numbers of interchanges

3.2.3 合理密度的建議

重慶繞城高速公路途徑8個區，沿線又連接了重慶外圍20多個經濟組團和重要的大型開發區，輻射影響的人口600多萬，設置22座互通立交是完全合理的，而且間距也是滿足《規范》［2］要求的，同時為實現繞城高速公路與規劃高速公路和城市快速路很好的銜接，還要考慮在與規劃道路可能相交處預留互通立交的位置。重慶繞城高速公路上預留了4處互通式立交的位置，在施工過程中還改建了3處立交。等所有立交建成后，繞城高速公路上將形成26處互通式立交，立交平均間距7.20 km，立交密度越來越大。

因此，根據環線立交的特點、以上城市和國外的經驗，筆者認為，繞城高速公路上互通立交的平均間距在5.0～8.5 km比較合理。

3.3 小間距立交的對策與建議

針對繞城繞速公路上互通立交間距越來越小的情況，為滿足最小間距要求，按常規立交進行設計已經行不通，因此，筆者從立交間距的影響因素入手對小間距立交的設置提出以下建議:

3.3.1 采用變異的立交方案

對于立交與立交之間或立交與隧道口之間的間距難以滿足最小間距要求的情況，在方案上下功夫，不拘泥于常規的立交方案，采取出口繞行下道。立交出口繞行下道的做法見圖3。

根據《規范》［2］規定，立交間及立交與隧道出口最小間距(凈距)1 000 m。該立交處在隧道與連續橋梁之間，為滿足立交與隧道口之間間距，該立交將出口遠離隧道口，繞行離開主線，使得立交與隧道口之間的間距滿足《規范》要求，保證了行車安全。

圖3 變異立交方案Fig.3 Variation interchange program

3.3.2 保證最小標志預告距離

立交出口預告標志通常設在出口2 km、1 km、500 m的位置，最后一個出口預告標志設于減速車道起點［7］。當立交與隧道口的間距不能滿足設置完善的出口預告標志時，可以考慮必要間距的降低，但要保證最小的標志預告距離500 m，預示前方立交出口位置，同時在隧道出口設置一個400 m、200 m的補充預告標志，在進口附近再設1.5 km、2 km的預告標志，確保司機能判別出口位置。考慮預告標志的不足，在隧道出口與立交出口之間外側車道設置振動減速帶，以提示司機前方有出口，以免誤行。

3.3.3 立交與服務區(停車區)合并設置

在地形受限制的地段，可以設置互通式立交和服務設施的空間是有限的;而同時互通式立交與服務設施的布設間距又有一定的要求。對于立交與服務區(停車區)之間的間距難以滿足最小間距要求的情況，考慮互通式立交與服務設施合并設置，立交進出口與服務區、停車區并用，減少進出口，既可以充分利用土地，又可以降低工程造價(圖4)［8］。

圖4 立交與服務區合并設置Fig.4 Merging setting of interchanges and service facilities

3.3.4 設置為復合式立交

當兩個互通式立交不滿足極限最小間距等特殊條件時，考慮利用輔道，歸并交叉，減少進出口，將兩處立交組合成復合式立交。復合式立交設置的實例見圖5。

青木關樞紐互通立交位于重慶繞城高速公路上，為不對稱半定向半苜蓿葉組合型與喇叭A型復合而成，兩立交分別為重慶繞城高速公路與與遂高速公路和319國道相交，中心樁號分別為K67+200.308、K69+279.436，立交間距 2.079 km，凈距不足1 000 m，不滿足《規范》［2］對立交最小間距的規定，所以考慮設置成復合式立交，既滿足了最小間距的要求，又能使繞城繞城高速公路的作用得到充分發揮。

圖5 青木關樞紐互通立交平面圖Fig.5 Plane figure of Qingmuguan interchange

3.3.5 以人口密度確定立交位置及數量

在立交規劃時要加強調研、論證，以人口密度確定立交位置及數量。如重慶繞城高速公路上大學城新增立交就是考慮大學城位置人口密度大，原來設計的1處立交不能滿足交通需求而增設。

4 結論

繞城高速公路連接的城市內部及外圍節點較多較密，因此互通立交的位置、數量、形式及實施計劃有了更復雜的要求，互通立交(尤其是樞紐互通立交)應結合規劃路網結構，在路網密集的地區，互通立交應處理好交通量、城市近、遠期規劃及周邊路網的關系，確定合適的立交位置和間距。筆者根據國內繞城高速公路上立交設置的經驗和立交服務半徑內的人口數量，建議平均間距在5.0～8.5 km;并提出小間距立交在難以滿足《規范》［2］的情況下，采取出口繞行下道、保證最小標志預告距離、立交與服務區合并設置、利用輔道歸并交叉等措施，使繞城高速公路立交即滿足最小間距要求，又能使繞城高速公路的作用得到充分發揮。小間距立交正在成為一種不可避免的社會需求，城市環線高速公路立交密度有待更深入的研究。

［1］孫家駟.重慶繞城高速公路立交規劃布局研究［J］.重慶交通大學學報:自然科學版，2007，26(4):64－66.

［2］JTG D20—2006公路路線設計規范［S］.

［3］CJJ 37—90城市道路設計規范［S］.

［4］孫家駟，朱曉兵.道路設計資料集(6)——交叉設計［M］.北京:人民交通出版社，2003.

［5］趙云安.互通式立交間距的研究［D］.杭州:浙江大學，2008.

［6］［日］日本道路公路團.日本高速公路設計要領［M］.交通部工程管理司譯制組，譯.西安:陜西旅游出版社，1991.

［7］JTG D 80—2006高速公路交通工程及沿線設施設計通用規范［S］.

［8］李寶銘.互通式立交與服務設施合并設置的探討［J］.北方交通，2006(12):55－57.