關于城市快速路出入口間距的研究

陳政名

（杭州市城建設計研究院有限公司，浙江杭州 310001）

1 城市快速路的定義及特性

城市快速路是指在城市內(nèi)修建的，中央分隔、全部控制出入、控制出入口間距及形式，具有單向雙車道或以上的多車道，并設有配套的交通安全與管理設施的城市道路，也是四個城市道路分類里等級最高的道路，設計車速可達到60～100km/h[1]。

城市快速路的特性為長距離、大容量，沿線不設置紅綠燈，可快速通行。快速路與其他道路交叉時需設置互通立交，立交的規(guī)模及形式由相交道路等級確定[2]。城市快速路設置于城市內(nèi)部，兼顧了遠程通行及服務地塊功能，是一個城市路網(wǎng)中的骨架道路，交通功能較強。

2 出、入口匝道的定義及特性

2.1 出口匝道定義及特性

出口匝道指供車輛駛出主線的匝道。由于匝道的車速低于主線車速，車輛從主線流出到匝道控制曲線起點，只要經(jīng)歷漸變段用發(fā)動機制動減速、減速段用制動器減速、運行速度過渡段再次用制動器減速三個過程即可[3]。然而，在實際過程中，還需要考慮出口匝道預告牌及出口匝道提示牌對駕駛員心理產(chǎn)生的影響，以及擁堵情形下的實際情況。駕駛員往往看到出口500m、200m預告牌時即開始減速、變道，并尋找間隙進入最外側(cè)車道，這個提前減速的范圍是不可控的，遠大于減速車道長度，削弱了最外側(cè)車道的通行效率。此外，還存在看到出口提示牌才猛地制動，壓著楔形端實線進入出口的情況，實際進入出口的車速極低，對其后正常行駛的車輛影響巨大。主線堵車的時候，內(nèi)側(cè)車道車輛想進入最外側(cè)車道也較為困難，等候的過程會造成內(nèi)側(cè)快車道通行受到阻斷。匝道堵車的時候，主線車流無法快速通過出口端部，嚴重的時候甚至會出現(xiàn)匝道車輛排隊至主線的情況，對主線的影響也更為直接。

2.2 入口匝道定義及特性

入口匝道指供車輛駛?cè)胫骶€的匝道。根據(jù)現(xiàn)場觀測結(jié)果，在即將合流的時候，駕駛員會通過觀察主線上的交通情況，選擇一個自己認為合理的時機進行加速，并尋找一個可插車間隙完成合流，這個過程與主線的交通流是否通暢關系密切[3]。如果主線車輛較少，那么駕駛員可在實際合流前開始加速，對匝道及主線車輛的影響較小；如果主線車輛較大或者擁堵的時候，駕駛員往往很難找到較好的合流時機，只能通過減速甚至駐車等方式等待合流，或在未達到主線車速的情形下強行合流，對主線及匝道的影響均較大[4]。

3 連續(xù)出、入口匝道的設置對快速路通行效率的影響

根據(jù)上文關于城市快速路的定義，可知其沿線不設置紅綠燈，常規(guī)路段由于設計速度高、線型指標好，擁有較強的通行能力。

然而，中、大型城市已建快速路，在運營過程中經(jīng)常存在擁堵的情況，特別是早晚高峰，實際的通行速度遠遠達不到設計速度，甚至低于一些低等級道路。根據(jù)杭州高架快速路實際運營經(jīng)驗，擁堵點往往集中于匝道與快速路的連續(xù)分合流的位置，以及設置互通式立體交叉的區(qū)域。究其原因，還是由于出、入口匝道的設置間距及組合沒有進行良好的設計，從而增加了對主線交通流的不利影響，引發(fā)蝴蝶效應。因此，合理控制出、入口匝道間距，巧妙進行出、入口匝道組合設計是重要且必要的。

4 城市快速路出、入口的組合設計

根據(jù) 《城市快速路設計規(guī)范》（CJJ 129—2009）7.2.1條規(guī)定，出入口間距應能保證主線交通不受分合流交通的干擾，并應為分、合流交通加速及轉(zhuǎn)換車道提供安全、可靠的條件。

城市快速路出入口設計主要與車速、交通組成及交通流量有關。城市快速路交通組成共分為4種類型，分別為小客車、小型客（貨）車、大型客（貨）車及鉸鏈客車。進行基本路段通行能力計算時，需將上述不同車輛類型換算成標準車當量數(shù)（PCU），具體折算系數(shù)見表1。

表1 快速路主線出入口最小間距控制表（m）[5]

根據(jù)折算后的標準車當量數(shù)，結(jié)合車輛動力特性及駕駛員駕駛行為特征等因素，可得出快速路基本通行能力，并經(jīng)過相應設計服務水平的交通量與道路容量的比率及道路條件修正系數(shù)進行修正，得出快速路設計通行能力，從而合理地進行出入口組合設計。

快速路出入口的組合主要分為四種，分別為：（1）先出后出；（2）先出后入；（3）先入后出；（4）先入后入。 規(guī)范要求的最小間距控制如表2所示。

表2 快速路主線出入口最小間距控制表（m）[5]

根據(jù)規(guī)范后附的條文說明可知，表2數(shù)值是據(jù)美國《通行能力手冊》以及上海市的研究成果，以紊流交通不重疊的要求確定[6]。

5 城市快速路出、入口間距要求與公路要求的區(qū)別

5.1 先出后入間距要求

以主線80km/h為例，城市快速路出口-入口最小間距要求為210m，公路沒有明確要求。

5.2 連續(xù)出、入口間距要求

以主線80km/h為例，城市快速路出口-出口及入口-入口最小間距要求為610m，公路出口-出口及入口-入口最小間距要求一般值為310m，極限值為260m，公路要求低于城市快速路要求。

5.3 先入后出間距要求

以主線80km/h為例，城市快速路入口-出口最小間距要求為1020m，公路對入口、出口最小間距不作要求，但是對立體交叉最小凈距有明確要求，此處凈距指代前一段加速車道漸變段終點至后一段減速車道漸變段起點之間的距離，即D加+D漸+D凈+D漸+D減=D間，主線車道數(shù)不同，最小凈距取值也不同。

凈距的計算由四部分組成，分別為標志反應距離D1，尋找間隙距離D2，變換車道距離D3及確認距離D4，即D凈=D1+D2+D3+D4。其中標志反應距離D1包括發(fā)現(xiàn)、判別、認讀、理解和采取行動等階段所需要的距離，根據(jù)《交通工程手冊》，標志反應距離為374m；尋找間隙距離D2包括車輛在等待目標車道出現(xiàn)可插入間隙間形式的距離以及變換車道前調(diào)整車位期間形式的距離，由計算得出為102m[7]；變換車道距離D3為車輛在調(diào)整好車速和車頭位置后，即可橫移變換至目標車道，實施橫移操作并完成車道變換所需的距離，與車速及車輛橫移一個車道所需的時間有關，橫移時間根據(jù)經(jīng)驗值一般取3.0s左右，由此推算得出為67m；確認距離D4為車輛駛?cè)胪鈧?cè)車道后，在自由流狀態(tài)下確認出口匝道的安全距離，其值也可按3.0s行駛計，與D3的數(shù)值相等，為67m[3]。上述D2、D3計算次數(shù)與主線車道數(shù)有關，當主線為單向3車道時，最內(nèi)側(cè)車道變換至最外側(cè)車道存在兩次變換車道的過程，因此 D凈=D1+2（D2+D3）+D4。同理，主線為單向 2 車道時，D凈=D1+D2+D3+D4；主線為單向 4 車道時，D凈=D1+3（D2+D3）+D4。

根據(jù)上述計算值，綜合主線直行車流的影響和通行能力等因素，在主線80km/h的情況下，單向雙車道的最小凈距為650m，單向三車道的最小凈距為800m，單向四車道的最小凈距為1000m。結(jié)合《公路立體交叉設計細則》（JTG/T D21—2014）10.2.5 規(guī)定，單車道減速車道最小長度為110m（減速段）+80m（漸變段）=190m；單車道加速車道最大長度為180m（加速段）+70m（漸變段）=250m[8]。通過計算可得，單向雙車道的最小間距為650m+190m+250m=1090m，單向三車道的最小間距為800m+190m+250m=1240m，單向四車道的最小間距為1000m+190m+250m=1440m，均高于市政快速路的要求。

6 對城市快速路出、入口間距要求的深化分析

通過對城市快速路與公路出、入口間距要求進行對比，發(fā)現(xiàn)城市快速路對于先入后入、先出后出及先出后入的情形均提出了高于公路的要求，而對于先入后出的要求則低于公路。

在城市快速路實際運營的過程中，先入后出的形式對于主線交通的影響最大。城市快速路與公路最大的不同，在于其作為路網(wǎng)中的骨架道路，應吸引、承載更多的交通量，并更好地為沿線地塊服務。主線的通行能力越強，與地塊的溝通需求也越強，設置先入后出的匝道形式難以避免。如照搬公路規(guī)范的思維模式，車道數(shù)越多、交通通行水平越高的道路反而需要更長的入口-出口控制間距，將會大大削弱整個交通系統(tǒng)的功能，產(chǎn)生的經(jīng)濟效益也有限。

不妨換個角度看問題：主線單向車道數(shù)越多，那么受先入后出匝道設置影響最大、交織最多的最外側(cè)車道占總的車道數(shù)比重也越小，對總體交通的影響也就相應減小。單向雙車道快速路，最外側(cè)車道占總的車道比重為1/2，影響較大；單向三車道快速路，最外側(cè)車道占總的車道比重為1/3，影響適中；單向四車道快速路，最外側(cè)車道占總的車道比重為1/4，影響較小。

城市快速路與公路最大的區(qū)別在于其作為城市的內(nèi)部道路，與居民的生活息息相關。大部分居民對自己城市的快速路及出、入口的設置較為熟悉，實際駕駛過程中可提前變換車道，提高通行效率。而公路作為城市與城市間的連接道路，對于個體而言使用頻率較城市快速路低得多，對于出、入口的位置也較為陌生，實際駕駛過程中，直到看到出口預告牌才開始從最內(nèi)側(cè)車道連續(xù)變道至外側(cè)的情況時有發(fā)生。因此，公路設計過程中按照所需變換車道的最大次數(shù)來確定先入后出的端部間距是合理的，但不一定適用于城市快速路。

通過杭州高架快速路運營現(xiàn)狀及相關工程經(jīng)驗，城市快速路先入后出的端部間距可根據(jù)主線單向車道數(shù)進行控制。主線單向車道數(shù)越多，最外側(cè)車道交織流對主線的影響也越小，先入后出端部間距也可適當減小。例如德勝快速路主線為雙向6車道規(guī)模，西向東紅普路出口距前一個入口間距約160m；中河高架路主線為雙向4車道規(guī)模，南向北涌金立交橋出口距前一個入口間距約300m，而早晚高峰中河高架該先入后出節(jié)點反而比德勝快速路節(jié)點更為擁堵，更加反應出主線車道數(shù)較少時，先入后出鼻端間距需拉長。

7 緩解城市快速路連續(xù)出、入口對主線交通流影響的建議

（1）通過分析路網(wǎng)條件、重要交通源、各區(qū)段交通量、遠期規(guī)劃等因素，合理設置接地匝道及立體交叉，減少不必要的出入口。

（2）優(yōu)化線型指標及縱斷設計。主線與匝道分、合流的位置應盡量設置較大的線型指標，合理設置超高及加寬，提供良好的視距及行車軌跡；加速車道段宜設置下坡，減速車道段宜設置上坡，幫助駕駛員盡快消化主線與匝道的速度差。

（3）在兼顧城市用地指標及服務地塊功能的前提下，盡量增加匝道蓄車段長度及主線出入口端部間距，并優(yōu)化全線交通組織及交通管理，減少擁堵的發(fā)生。

（4）主線與匝道設計應保證車道連續(xù)性及車道一致性。

（5）分、合流端部間距不足時，考慮設置輔助車道；不滿足輔助車道長度要求時，可設置集散車道，將連續(xù)分合流的過程從主線轉(zhuǎn)移到集散車道上，以減少對主線交通流的影響[9]。

（6）局部困難節(jié)點，在滿足用地指標的前提下，應將先進后出形式轉(zhuǎn)換為先出后進形式。

8 結(jié)語

隨著近年來各地小汽車保有量的迅速增加，對城市快速路的功能性也提出了更高要求。快速路沿線出入口間距的大小，直接影響主線運行效率、安全、服務周邊地塊的能力、路網(wǎng)整體交通流的均衡及建設以及管理成本。間距太近，主線直行交通流受地方交通的影響較大，運行速度、通行能力及安全水平下降，管理成本增加；間距太遠，服務地塊的功能又大大降低，經(jīng)濟效益較低，對總體路網(wǎng)交通流的均衡不利，容錯率也較低。本文針對城市快速路出、入口最小間距展開研究，結(jié)合公路規(guī)范要求及計算模型，通過分析城市快速路與公路的差異性，提出了一些建設性意見，希望能夠?qū)τ诮窈笃渌鞘锌焖俾返脑O計、運營及管理提供參考。