城市苜蓿葉立交改造分析
——以長沙羅家嘴立交改造為例

朱善平

［上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，上海市200092］

0 引 言

采用立交來解決道路相交路口交通延誤問題是交通優化的基本共識。針對不同等級的相交道路，立交型式多種多樣。在早期的城市交通發展中，苜蓿葉立交作為全互通立交，只有主線交叉段需要采用橋梁（或涵洞）型式，其他主線段及匝道均可采用路基型式，具有施工簡單、工期短、造價低及各轉向匝道分工明確等優點，從而大量運用于城郊區域快速路（如城市快速環線）相交轉換節點中[1]。

近年來隨著城市的快速發展，城市發展空間進一步外擴，原有城郊區域已經納入城區發展范圍，隨著交通量的迅速增長，苜蓿葉立交自身存在的問題逐漸暴露出來。

本文通過分析城市苜蓿葉立交運行中存在的普遍問題，根據存在的問題提出相應改造思路；并以長沙市羅家嘴立交改造為例，結合提出的改造思路，給出相應的改造方案。

1 城市苜蓿葉立交關鍵問題分析

全互通立交的八條匝道連接主線的八個轉向，匝道需要在主線設置進出口，立交主線進出口交織是立交存在的普遍問題，立交主線交織型式及交織量很大程度取決于采用何種立交型式。

按照《美國通行能力手冊》（HCM2000）的劃分原則，城市快速路苜蓿葉互通立交的分析區域可以劃分為分流影響區、基本路段、交織區和合流影響區，而實際上城市快速路苜蓿葉互通立交的各個組成部分之間距離較近，交織區對上下游的交通流都有可能造成影響[2]。傳統苜蓿葉立交受自身立交型式限制，運行中存在很多問題，現將苜蓿葉立交自身存在問題匯總如下。

1.1 立交主線進出口多

如圖1 所示，苜蓿葉立交所有匝道均直接與主線相接，立交范圍內主線上的每個行車方向上將存在四個進出口，且四個進出口相距很近，連續的進出勢必會阻礙交通[3]，加劇立交主線進出交織問題。

圖1 全苜蓿葉立交主線進出車輛示意圖

1.2 交織距離短

受自身立交型式的影響，苜蓿葉立交主線四個方向均存在匝道“先入后出”的進出口組合，根據城市快速路設計規程[4]進出口間距可知，滿足“先入后出”所需要的交織距離最長。苜蓿葉立交匝道出入交通流之間會在主線產生交織，由于交織長度過短，交織車輛不能快速地完成交織進出主線，會導致主線直行車道交通容量降低，影響主線直行車流，從而降低整個立交的服務水平。

1.3 立交左轉匝道通行能力不足

根據城市道路工程設計規范[5]中道路通行能力的計算可知，道路的設計通行能力主要由設計速度及車道規模決定，設計速度越小，車道規模越少則道路的設計通行能力越低。

苜蓿葉立交左轉匝道為環形匝道，受立交用地限制，左轉環形匝道轉彎半徑較小，一般在40～60 m，左轉匝道半徑限制匝道設計速度較低；同時受主線分合流車道平衡控制，左轉環形匝道車道規模（分合流處）一般為單車道+ 緊急停車帶。根據前述道路設計通行能力控制因素可知，苜蓿葉立交型式決定立交左轉匝道的設計通行能力較低。

在立交建成運行后，隨著轉向交通量的增加，左轉匝道設計通行能力逐漸無法滿足轉向交通的實際通行需求，左轉流量排隊外溢至主線，疊加左轉匝道與主線交織問題，造成立交整體服務水平急劇降低，節點立交擁堵頻發。

1.4 輔道服務水平低

苜蓿葉立交輔道根據立交范圍內輔道設置情況大致可以分為兩類：

第一類是立交范圍內輔道不連續設置。即輔道只在主線標準段連續設置，立交范圍內輔道不連續設置或完全不設置，輔道只起到收集周邊交通流量然后將交通流匯入主線的作用，周邊交通轉換需通過立交主線及匝道解決，不承擔為主線及匝道轉向交通分流的作用。

第二類是立交范圍內輔道連續設置。由于傳統苜蓿葉立交主線及匝道大多為路基型式，造成立交范圍內輔路只能在右轉匝道外圍設置，通過主線下方設置涵洞形成地面畸形平交路口完成輔路交通轉換。該種輔路設置型式相當于在立交外側形成一個逆時針畸形環島交叉口，能夠為立交主線及匝道轉向交通進行部分分流。

通過分析可知，第一類輔路設置型式不利于轉向交通通過輔路分流，在有條件的情況下，立交范圍類輔路應采用第二類輔路連續設置型式。輔路連續設置可對立交轉向交通進行部分分流，減少立交主線及匝道的交通壓力，同時通過完善相關指示標志，緩解轉向交通相互干擾嚴重、繞行較大、方向識別性較差等問題。

通過對苜蓿葉立交自身存在問題的分析研究，提出以下解決思路：

（1）減少立交主線的進出口數量。

（2）增設集散車道或改造環形匝道來解決匝道出入口間距短的問題。

（3）采用定向匝道提高左轉匝道的交通通行能力。

（4）盡量采用輔路連續設置方式提高輔路服務水平。

2 羅家嘴立交改造分析

2.1 現狀分析

羅家嘴立交原名環線羅家嘴立交橋，位于長沙市南二環與西二環交匯處，于2006年建成。該立交北接岳麓區望城坡，向東連接猴子石大橋。目前長沙城區僅有二環線為城市快速路，所以區域大量交通均利用西二環、南二環通行，造成羅家嘴立交交通量集中，高峰小時流量超過10000 pcu。

羅家嘴立交為苜蓿葉式立交，立交東西向直行、東北向轉向均流量較大，是立交主要流向。其中東西向交通為對外高速公路的銜接交通，東北向交通為城市快速環向交通。該兩類交通疊加于羅家嘴立交上，造成立交現狀交通壓力大。同時羅家嘴立交為苜蓿葉型，直行交通、轉向交通存在明顯交織段。隨著直行、轉向交通量的逐年增長，交織段擁堵現象日趨明顯。

2.1.1 立交主線現狀問題分析

根據羅家嘴立交的改造前交通量及立交服務水平的調查分析，結果如圖2 所示，見表1。

圖2 羅家嘴立交現狀早高峰運行狀況

表1 羅家嘴立交現狀交織段服務水平

通過圖2 及表1 的分析可知：

（1）現狀主要交通流向是北—東轉向、東—西直行、南—北直行，次主交通流向是北—西轉向。

（2）從立交服務水平來看，立交整體運轉正常。僅西向東交織段交織流量最大。

（3）西向東交織段長度最短為155 m，飽和度0.85，屬于D 級，其他路段飽和度均在C 級以上。

2.1.2 立交輔道系統現狀問題分析

羅家嘴地面輔道系統不完善，西二環—潭州大道南北向輔道不連續，南北向通道間距過疏，導致主輔交通進一步疊加，主輔部分降低立交運行效率（見圖3）。

圖3 羅家嘴立交現狀輔道情況

因此現狀羅家嘴立交的主要交通問題集中體現在兩個方面：

（1）路網系統問題：地面輔道系統不完善，導致主輔交通進一步疊加。

（2）節點交織問題：羅家嘴立交是區域僅有的快速路轉換節點，直行、轉向交通疊加，主線車道交織明顯。

2.2 未來交通發展趨勢分析

根據湖南省湘江新區交通年報數據（見表2），分析未來羅家嘴立交的交通發展趨勢：

表2 羅家嘴立交周邊道路歷年交通流量（數據來源于年報） 單位：pcu/h

（1）羅家嘴立交的流量增長側重于南、北、東三個方向。

（2）猴子石大橋已趨于飽和，未來東段交通量增長較為有限。

（3）越江交通將更多利用湘府路大橋，隨著湘府路快速化改造，未來北-東的聯系增長在該節點將更多轉化為南北直行增長，而北-東向交通將呈下降趨勢，而這更有利于改善立交區的西向東交織段服務水平。

根據上述羅家嘴立交的交通發展趨勢，若規劃路網完善后，羅家嘴立交不進行任何交通改善措施，立交流量變化如圖4 所示，見表3。

圖4 羅家嘴立交流量變化情況

表3 未來羅家嘴立交服務水平（不做交通改善）

根據上述流量分析可知：

（1）未來羅家嘴立交交織流量比現狀降低20%。其中含浦大道-學士聯絡線節點分流了45%的北-西轉向交通，湘府路立交分流了40%的北-東轉向交通。

（2）由于交織流量減少，交織段通行能力提升，現狀西向東瓶頸顯著改善。

（3）但南北向直行流量大幅增長，北向南飽和度高，成為新的擁堵段。

2.3 羅家嘴立交交通改造方案

通過對現狀立交及遠期發展趨勢分析，為了避免未來羅家嘴立交產生新的交通瓶頸提升立交節點服務水平，需要對羅家嘴立交進行交通優化。

經分析，羅家嘴立交主要存在兩個問題：

（1）路網系統問題，輔道不連續和節點交織問題。

（2）主輔系統相對獨立。

結合前文提出的立交改造思路，羅家嘴改造方案如圖5 所示。

2.3.1 改造方案說明

通過對輔道及交織距離組合分析，提出三種解決方案，分別表述如下：

（1）方案一：增設南北兩根短輔道+ 改雙匝道。

該方案在西二環主線兩側設置獨立的單向兩車道輔道，連接西二環與潭州大道輔道系統。將北往東和南往西苜蓿葉匝道改造成半定向匝道，消除立交范圍內的交織。該方案需要增加兩根輔道匝道，調整四根匝道，立交層次為四層。

圖5 立交改造方案思路

（2）方案二：增設南北兩根長輔道+ 改單匝道。

兩根長匝道拉通西二環輔道和潭州大道輔道，跨過南二環，輔道設計標準較高，可分擔部分南北向主線交通。改造立交北往東匝道，解決立交內主要交織問題。

（3）方案三：增設南北兩根短輔道+ 改單匝道。

結合方案一與方案二，新增輔道在南二環南側落地，并改造北往東匝道。造價相對較低，對現狀交通影響相對較小。

三個改造方案平面布置如圖6 所示。

圖6 三個改造方案平面布置圖

2.3.2 關于改善方案的評估

（1）從交通流量上看，三個方案均剝離了現狀立交的南北輔道流量，三個方案立交總交通量相同。

（2）三個方案均能滿足未來交通運行要求，其中方案一立交沒有交織，立交服務水平最高。

（3）但方案一、方案三的南北向輔道功能較弱，未來地面交通服務水平比方案二略低。

2.3.3 方案比選

方案比選結果見表4。

表4 方案比選結果

綜合交通功能分析、對現狀交通的影響、造價等多面比較，推薦采用方案一（見圖7）。

圖7 改造后效果圖

3 結 語

本文通過對苜蓿葉立交型式及運行情況存在的問題進行歸納分析，并針對以上問題提出解決思路，減少立交主線的進出口數量、增設集散車道或改造環形匝道、采用定向匝道、采用連續設置輔路措施來提高苜蓿葉立交的整體交通服務水平。以長沙羅家嘴立交改造為例，具體分析以上解決思路的實際應用，以期為新建及類似立交改造工程提供借鑒。