互通交織區服務水平分析

周　云

（江蘇省交通規劃設計院股份有限公司 南京市 210000）

互通交織區服務水平分析

周云

（江蘇省交通規劃設計院股份有限公司 南京市 210000）

互通區出入口之間交織段長度直接影響到道路的服務水平，以某互通立交改造方案為例，通過對交織段服務水平的定量計算，體現公路設計新理念，選定的推薦方案取得了良好的社會和經濟效益。

互通式立交；樞紐；公路設計新理念

互通式立交的出入口間距應有足夠的交織區構造長度，現行路線設計規范及路線交叉設計細則對相鄰出入口間距有所限定，但是卻未提供方法指導設計者如何計算交織區服務水平，判斷交織區構造長度是否滿足服務水平要求。筆者在互通改造方案中，結合美國《道路通行能力手冊》對交織區服務水平進行了定量計算，為改造方案設置合理的交織段長度提供了有力依據，在確保行車安全、高效的前提下，降低了工程造價。

1　項目背景

上坊互通現狀采用半苜蓿葉互通方案，其東南、西北象限設有轉向匝道。互通與宏運大道通過兩處平交口銜接，設置信號燈控制，通過在平交口左轉實現全互通功能，兩處平交口相距僅約600m，對交通流影響較大。

為改善通行能力，上坊互通進行全互通改造，取消被交路宏運大道平交口，增設轉向匝道。

1.1初步設計階段，本項目的改造方案

（1）根據預測交通量，全苜蓿葉型互通形式仍具有較好的適應性。因此，改造方案于西南、東北象限增設轉向匝道，對上坊互通進行全苜蓿葉型互通改造。

（2）現狀主線東側，其中心河橋橋臺，距東山-南京方向入口匝道合流鼻僅177m。因此，在該段距離內增設出口匝道，交織段長度較短。初步設計階段，考慮設置分離的集散車道，將交織區與主線完全分離。

1.2初設方案的不足之處

（1）宏運大道跨主線處，西側橋跨36m，而主線單側為4車道，且該段位于橋頭，相對于原始地面填高約為5m，放坡寬度要求大，倘若利用該橋孔布設集散車道，空間極為有限，且施工期間對被交路橋墩影響較大，存在安全隱患。

（2）該方案對既有匝道需進行較大范圍的改造，施工期間對交通組織影響大。

（3）新建匝道較長，且需增設兩處匝道橋，造價高。

施工圖階段優化設計中，對于直接在主線拼接出口匝道的方案，經定性分析，具有可行性，具體如下：

（1）雖然入口交通量較大5069 pcu/d，但出口即杭州-東山方向較小1470pcu/d，故交織總車流小。

（2）該段主線為四車道，通行能力高。

因此施工圖方案（圖3）主線在仙林出口與東山入口之間加寬一個車道，同時利用中心河橋的富余寬度多劃一個車道，并將兩者貫通，作為輔助車道，對交織車流進行集散。該措施與集散車道功能相當，但由于未與主線完全隔開，交織段的紊流仍對主線有一定影響。由于主線西側限制條件較小，交織段長度主要受制于匝道線形，因此考慮直接在主線上拼接出口匝道。

為確保行車安全及主線服務水平，對該方案交織段進行了定量計算，并進行服務水平評估。

2　交織段驗算

根據互通出入交通量分析結果（圖4），上坊互通東山鎮←→南京方向為主流向，仙林大學城←→南京方向為次流向，東山、仙林←→杭州方向轉向量均較小。

根據《道路通行能力手冊》（HCM2000），交織計算模型分為A、B、C三種，主要根據交織段落交織車輛的車道變換次數劃分，其中A型模式為最不利計算模型。

對于主線東側交織段，A型模式交織段落的車輛運營方式與實際最為接近，B、C型模式高速入口區車流狀態與B匝道采用雙車道入口時相近；對于主線西側交織段，交織段落車輛運營方式及出入口處車流狀態，均與B型模式一致。

2.1主線東側

主線東側交織區交通量示意圖見圖5。

采用A型模式計算（實際與計算模型交織區車輛運營方式最接近）。

2.1.1交織段交通量計算

15min高峰小時交通量計算：

15min高峰小時系數PHF=0.92；重車修正系數fHV=0.95；駕駛員修正系數fp=1。

2.1.2計算關鍵參數及步驟

（1）交織類型：A型

（2）計算關鍵參數

兩交織流中較大的交織交通量：Vw1=725 pcu/h

兩交織流中較小的交織交通量：Vw2=210 pcu/h

交織區段中的總非交織交通量：Vnw=4772 pcu/h

交織區段中的總交織交通量：Vw=935 pcu/h

交織區段中的總交通量：V=5708 pcu/h

交通量比：VR=Vw/V=0.1639

交織比：R=Vw2/Vw=0.2249

交織區段長度：L=110m

交織區段車道總數：N=6

（3）計算交織區內交織速度（Sw）和非交織速度（Snw）

交織區段中交織車輛的平均行駛速度Sw或交織區段中非交織車輛的平均行駛速度Snw：

表1　A型非約束型參數值

表2　A型約束型參數值

按A型結構非約束型運行計算

（4）檢查約束型的運行

根據手冊表24-7，A型結構計算非約束型運行需要的車道數采用如下公式：

檢查并確定是約束型還是非約束型：

因此，該路段屬于非約束型運行

（5）計算交織區速度

（6）計算交織區車流密度

（7）確定服務水平

根據A型模式計算結果，交織區車流密度為11.2輛小客車/km/車道，滿足HCM2000中的B級服務水平，相當于國內2014版公路工程技術標準中的二級服務水平，滿足規范中對高速公路服務水平需達到三級的設計要求。

2.2主線西側

確定交織區構型為B型（實際交織段落車輛運營方式及出入口處車流狀態均與計算模型一致）。

2.2.1交織段交通量計算

15min高峰小時交通量計算：

15min高峰小時系數PHF=0.92；重車修正系數fHV=0.95；駕駛員修正系數fp=1。

2.2.2計算關鍵參數及步驟

（1）交織類型：B型

（2）計算關鍵參數

兩交織流中較大的交織交通量：Vw1=463 pcu/h

兩交織流中較小的交織交通量：Vw2=121 pcu/h

交織區段中的總非交織交通量：Vnw=5025 pcu/h

交織區段中的總交織交通量：Vw=583 pcu/h

交織區段中的總交通量：V=5608 pcu/h

交通量比：VR=Vw/V=0.1040

交織比：R=Vw2/Vw=0.2067

交織區段長度：L=148m

交織區段車道總數：N=5

（3）計算交織區內交織速度（Sw）和非交織速度（Snw）

交織區段中交織車輛的平均行駛速度Sw或交織區段中非交織車輛的平均行駛速度Snw：

表3　B型非約束型參數值

表4　B型約束型參數值

按B型結構非約束型與約束型分別運行計算

非約束型：Sw=88.36km/h；Snw=111.81km/h

約束型：Sw=72.27km/h；Snw=119.22km/h

（4）檢查約束型的運行

根據手冊表24-7，B型結構計算非約束型運行需要的車道數采用如下公式：

檢查并確定是約束型還是非約束型：

因此，該路段屬于非約束型運行

（5）計算交織區速度

（6）計算交織區車流密度

（7）確定服務水平

根據計算結果，交織區車流密度為10.31輛小客車/km/車道，滿足HCM2000中的B級服務水平。

B型服務水平描述：合流與分流運行對高速直行車流有一定影響，交織區車流能自主調整運行速度，平順駛入及駛出高速。

經驗算，主線兩側交織段服務水平均能達到B級，相當于國內2014版公路工程技術標準中的二級服務水平，滿足規范中對高速公路服務水平需達到三級的設計要求。

3　結論

通過對交織段服務水平的定量計算，本次互通改造方案保障行車的安全高效前提下，有效降低了工程規模，取得了良好的社會與經濟效益，體現了對包括安全、環境、功能、用地和成本等多因素綜合的考慮和更為靈活的設計手法，具有一定的推廣價值。

［1］ 中華人民共和國交通運輸部.JTG/T D21-2014公路立體交叉設計細則［S］.北京：人民交通出版社，2014.

［2］ 美國交通運輸委員會.道路通行能力手冊［M］.

Analysis on Service Level of Weaving Area of Interchange

ZHOU Yun
（Jiangsu Province Communications Planning and Design Institute Limited Company，Nanjing 210000，China）

The length of weaving section between the entrance and exit of interchange area directly influences the service level of road.Taking the reconstruction scheme of an interchange as an example，new idea for highway design is reflected through quantitative calculation of the level of weaving section，and good social and economic benefits are obtained from selected recommendation scheme.

Interchange；Hinge；New ideas for highway design

U491.1+13

A

1673-6052（2016）03-0069-05

10.15996/j.cnki.bfjt.2016.03.021