高密度城市核心區地下環路功能及出入口設置研究

邢冬冬，盧志飛，黃 俊，李 奧

（蘇交科集團股份有限公司，江蘇 南京 210019）

0 引言

高密度城市核心區地下環路（以下簡稱城市地下環路）是服務于城市核心區車輛到發的地下專用道，其將城市核心區各地下車庫串聯起來，一方面作為地下車庫聯絡道使用，集散車輛到發，另一方面發揮著分流地面交通、緩解地面交通壓力的作用。城市地下環路上承城市干道系統，下接地下車庫，是連接快、慢交通，解決城市核心區交通問題的重要設施。城市地下環路系統可分為環路主線和出入口，其中出入口包括聯絡主線與地下車庫的內出入口和聯絡主線與地面道路的外出入口。對城市地下環路功能定位的分析，有助于明確地下環路建設的意義，同時指導城市地下環路主線的規劃布局以及合理化建設[1]。城市地下環路不同于環狀地下快速路，也與一般城市地下道路有所區別，其本質上是服務于小汽車到發的專用地下道路，具有服務范圍有限、主線成環、車輛行駛速度較低、出入口密集等特點，因此根據《城市地下道路工程設計規范》進行地下環路的設計往往難以實現預期效果[2]。

城市地下環路出入口設置是否合理很大程度上決定了地下環路的使用效率，但國內現有地下環路出入口的設計尚無統一標準，對于出入口數量及間距的控制也處于初步階段，現有部分城市地下環路利用率未達預期，在一定程度上也造成了地下空間資源的浪費。出入口設置不合理將造成地下環路交通組織復雜化，進而導致停車線路混亂，效率降低，同時也將對地面交通造成不良的影響。現有研究成果探討了城市地下環路出入口的銜接模式、交通組織、位置布置等問題[3-5]，但對于地下環路出入口數量以及最小間距等控制指標的設置尚不明確，難以指導地下環路的相關設計。

綜上所述，城市地下環路出入口的設置應綜合考慮地下環路規模、現狀地面交通、居民出行習慣等因素的影響。因此，本文開展地下環路出入口數量與最小間距等指標的研究，旨在為城市地下環路的規劃、設計提供依據與參考。

1 地下環路的功能簡介

城市地下環路作為解決城市核心區交通問題的重要地下設施，不僅具有改善交通的功能，同時在市政、樞紐、商業、人防等方面發揮著獨特作用（見圖1）。城市地下環路的交通功能主要體現在整合區域內停車資源、集散到發交通等方面。國內現有地下環路整合地下停車位絕大多數在5000以上，為區域提供了充足的停車資源（見圖2）。

圖1 城市地下環路的功能

圖2 國內部分地下環路服務停車位數量統計

城市地下環路的建設增加了區域內部路網容量，分流部分進出地下停車場的社會車輛，且地下環路的抗干擾能力較強，不易受到外界惡劣環境的影響，通行中獨立存在，無需等待紅綠燈。因此，地下環路在改善地面交通的同時使得車輛通行的連續性得以保證。城市地下環路的建設不僅優化了地面道路，也為地下空間整合利用提供了新的解決方案。

地下環路可與市政綜合管廊等項目共同建設，以提高地下空間資源的利用率，使原本受制于前期投入的市政項目擁有了更高的優先級，對城市建設起到促進作用。此外，對于地下空間資源非常有限的老城區改造工程，見圖3，地下環路的頂部空間可以分擔部分市政功能，從而避免了單獨建立綜合管廊對地下空間的侵占。除綜合管廊外，地下環路建設所產生的夾空層也可為地下倉儲、地下物流廊道、小型文娛活動場所等提供空間。

圖3 地下環路頂部空間分擔市政功能

在城市大型交通樞紐區域設置地下環路，可以起到聯系對外交通、輔助市內換乘的作用。此外，地下環路對周邊商業起到促進作用，表現為：一方面，地下環路與地下車庫相結合，可以發展收費停車、洗車等附屬服務；另一方面，地下環路通過共享停車資源，串聯地下空間，可以平衡整片區域的商業發展，實現了不同區域間客流的調劑功能。同時，地下環路在戰時將承擔一定的人防功能，可以方便物資轉移，發揮防空專業隊功能。

2 地下環路出入口設置研究

2.1 地下環路外出入口設置研究

城市地下環路主線車道數一般由地下環路聯系車位總數、車庫平均周轉率、停車高峰時段及車輛進出情況等結合單車道理論通行能力計算獲得[3]。主線車道數與環路聯系車位總數、主線設計車速密切相關。地下環路外出入口匝道的通行能力與主線通行能力計算方法相同，但需考慮匝道往往選取較大縱坡，因此單車道實際通行能力計算應增加折減系數，通常取0.8，對應環路外出入口匝道理論通行能力見表1[3]。

表1 地下環路外出入口匝道理論通行能力

由于地下環路外出入口與地面道路相連接，受地面道路整體寬度影響，出入口宜設置為單車道模式。因此，結合環路主線通行能力與外出入口通行能力，可將地下環路外出入口數量計算公式修正為：

式中：N1為環路出入口數；Qi為地下環路聯系的車庫泊位總數；ui為車庫平均泊位利用率，一般取50%～60%；ti為泊位周轉率，一般取50%～60%；Pi為車輛進出比例系數，一般取2；C1為出入口單車道理論通行能力；n為出入口單向平均車道數，一般取1。

本文搜集了國內已建成與規劃中的40條地下環路案例，對部分地下環路的出入口數量設置進行統計分析，通過式（1）計算獲得地下環路出入口理論區間，與實際地下環路出入口數對比（見圖4），分析可得部分地下環路外出入口數未達到理論計算標準，其原因可能是地表交通環境的局限所致。

圖4 地下環路外出入口理論計算區間與實際值分布

地下環路外出入口數量與服務車位數之間的關系見圖5，分析可得，外出入口數量與服務車位數整體成負指數分布趨勢，隨著地下環路服務車位數的增多，理論上應設置更多的外出入口，但受制于地面道路的分布情況，外出入口數量不宜設置過多。進一步從圖中可見，地下環路外出入口數量最少為4（2進2出），當地下環路服務車位數大于10000時，外出入口數量不宜超過14個（7進7出）。

圖5 地下環路外出入口數與服務車位數之間的關系

由圖6地下環路外出入口平均間距與服務車位數之間的關系可見，外出入口平均間距與服務車位數整體呈指數關系分布，隨著地下環路服務車位數的增加，外出入口平均間距隨之減小。考慮到環路主線車輛的通行效率，外出入口間距不宜過小，國內現有地下環路案例中，外出入口平均間距在150～400m之間。

圖6 地下環路外出入口平均間距與服務車位數之間的關系

地下環路服務車位數通常在5000～20000之間，根據前述規律，環路外出入口合理設置數量為5～12個，平均間距為180～350m。在實際工程中應綜合考慮周邊環境的影響，因地制宜布置地下環路外出入口。

城市道路根據其在路網中的地位、交通功能以及對沿線的服務功能，可以分為快速路、主干路、次干路和支路四個等級。城市快速路設計速度為80～100km/h，且出入口、交叉點嚴格控制,因此城市地下環路的外出入口一般不與快速路相連接[6]。圖7統計了部分地下環路外出入口連接地面道路等級情況，分析可知，地下環路外出入口以連接城市次干路為主。城市主干路與地下環路主線的設計車速相差較大，車輛進出需要較長的加速段，且易造成主干路擁堵。城市支路與地下環路主線的設計車速較接近，但支路一般車道數較少，額外設置地下環路出入口將占用有限的路面空間。因此，地下環路外出入口宜與城市次干路相連接（見圖8）。

圖7 地下環路外出入口連接地面道路等級統計

圖8 地下環路外出入口布置案例

地下環路外出入口在路網中的布置位置對整個路網的服務水平及地下車庫的疏散能力均有較大影響。通常情況下，為減少對地面道路周邊地塊的影響，地下環路出入口匝道宜獨立布置，且應保持一定間距。

2.2 地下環路內出入口設置研究

現有地下環路案例中，內出入口設置主要受地下環路服務地塊分布情況的影響（見圖9）。內出入口通常為雙向行駛，設置于環路主線兩側。當主環內出入口過多時，一方面可能提高地下環路工程造價和施工難度，另一方面也可能對地下環路主線的通行條件產生不利影響。

圖9 地下環路內出入口數與連接地塊數關系

本文總結了地下環路內出入口與地塊對應關系的3種布置形式，見圖10，對于地塊分布以及地下車庫規模較均勻的地下環路，其內出入口應根據地塊分區情況對應布置（見圖10（a））；當地塊分布較密集、地下車庫規模較小時（見圖10（b）），間距過短、排列密集的內出入口不利于車輛的正常行駛，因此在設計地下車庫時會采用設置車庫間聯絡通道的方式減少地下環路內出入口的數量；當地下環路服務區間內存在較大地塊，單一地下車庫規模較大時（見圖10（c）），為提升地下車庫內車輛到發效率，可設置多個內出入口，通常設置2個內出入口。

圖10 地下環路內出入口與地塊對應關系示意

本文統計了部分地下環路內出入口數與外出入口數的對應關系，由圖11可見，地下環路內、外出入口數量在總體上呈線性變化趨勢。通過案例分析，地下環路外出入口一般不少于4個（2進2出），對應內出入口數為11個。因此，地下環路主線外出入口為4個時，內出入口量不宜超過11個。因此，當地下環路內外出入口數比值過小時，一方面可考慮增設內出入口以提高地下車庫的到發效率；另一方面也可減少外出入口以節約建設成本。當地下環路內外出入口數比值過大時，可設置車庫間聯絡通道進而減少內出入口的設置。

圖11 地下環路內出入口與外出入口數量關系

2.3 地下環路出入口最小間距設置研究

城市地下環路出入口相對位置關系見圖12（不考慮雙側設置出入口的情況）。總結地下環路相鄰出入口的交通流特點，獲得“出-出、入-入、出-入、）入-出”四種基本相對關系，對應的出入口安全間距見圖13[7]。

圖12 地下環路出入口相對位置關系示意

圖13 地下環路相鄰出入口交通組織關系

根據現有地下道路及城市道路設計規程中的要求，出入口間距應考慮安全停車視距、接入口識別視距、交通標志設置距離以及車輛變道距離等因素，通常情況下以駕駛員反應時間來確定最小間距[2]。根據國內相關規范中對駕駛員辨認標志以及汽車移向臨近車道所需時間的規定，參考美國各州公路工作者協會對駕駛員辨認標志反應時間的控制標準，取10s為最低反應時間。

對于“出-出”、“入-入”兩種形式出入口，采用正常行駛速度下10s時間的行駛距離作為最小間距控制標準，對于“出-入”、“入-出”兩種形式出入口，可分別取標準值的0.5倍與1.5倍。如圖12所示，由于內出入口多為雙向車道設置，實際地下環路中相鄰出入口交通組織關系多為“出-出、入-入、入-出”三種模式。通過調查，相鄰內出入口之間“入-出”模式較少，且當車輛從車庫出發后立即進入相鄰內車庫時，其行駛速度較低。因此，相鄰內出入口的最小間距取值可僅考慮“出-出”、“入-入”交通模式。通過計算，本文得出地下環路主線出入口最小間距設計建議值見表2。

表2 地下環路主線出入口最小間距設計建議值 單位：m

3 結 論

城市地下環路將區域內地下車庫串聯在一個閉環之內，共享停車資源，為車輛提供最后一公里點對點服務，顯著提高車輛進出地下車庫的效率，同時減小對地面交通的影響。目前，城市地下環路仍存在出入口設計標準不統一，環路整體利用率未達預期等問題。本文基于文獻調研與案例分析，在總結城市地下環路特點及功能的基礎上，揭示了地下環路內、外出入口設置的特性，對出入口數量、布局及最小間距等指標提出建議，相關結論如下：

（1）城市地下環路具有整合停車資源、分流地面交通、集散車輛到發、保障極端環境下交通正常運行等作用，同時在市政、樞紐、商業、人防等方面發揮獨特功能，為城市地下空間建設提供了新思路。

（2）本文給出外出入口數量與環路服務車位數之間的預測公式，對不同規模地下環路的外出入口數量提出合理建議，提出地下環路外出入口數宜控制在4~14之間，且以連接地面次干路為主布置。

（3）地下環路內出入口設置主要受地塊數量及布局的影響，同時需考慮內出入口與外出入口之間的數量關系。通過回歸分析給出地下環路內出入口數的合理取值區間，當不滿足于外出入口的數量關系時，可考慮設置車庫間聯絡道或增加單一車庫的出入口的形式，將地下環路內出入口總數控制在標準范圍內。

（4）基于現有設計規范對道路交叉口的最小間距規定，結合地下環路的交通及布局特點，給出了城市地下環路出入口的最小間距建議值。