城市快速路復(fù)合式立交設(shè)計(jì)方案研究

陳志鵬

摘要 新建出入口匝道位于廣州市天河區(qū)華南快速路石門堂山隧道至春崗立交路段，項(xiàng)目周邊用地受限，建筑物密集，建設(shè)難度大，根據(jù)地塊出行主要往來主城區(qū)的特點(diǎn)，提出了局部菱形的簡(jiǎn)易立交方式，并通過輔助車道串連春崗樞紐立交組成復(fù)合式立交，使該片區(qū)車輛能快速上下華南快速路，進(jìn)一步加強(qiáng)了華南快速路與龍洞周邊區(qū)域市政道路路網(wǎng)的銜接，完善片區(qū)路網(wǎng)、解決龍洞片區(qū)快速出行問題。

關(guān)鍵詞 快速路;復(fù)合式立交;設(shè)計(jì)要點(diǎn);交通仿真

中圖分類號(hào) U412.35 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2022）05-0028-03

0 引言

城市立交是城市交通的重要組成部分，在當(dāng)今的城市交通系統(tǒng)中起到了重要的作用[1]。由于城市快速路途徑路段主要為城市建成區(qū)，互通立交設(shè)置間距較小，往往需要采用復(fù)合式立交方案，如何設(shè)計(jì)一個(gè)合理、安全的小間距復(fù)合式立交是一件困難的事情。該文以華南快速路石門堂山隧道至春崗立交段增設(shè)出入口匝道工程為研究對(duì)象，從幾何設(shè)計(jì)、交通仿真及交織運(yùn)行質(zhì)量分析各方面進(jìn)行詳細(xì)分析。

1 工程概況

華南快速路位于廣州市，為一條城市快速路，設(shè)計(jì)速度每小時(shí)80 km，雙向六車道。是進(jìn)出廣州中心城區(qū)及承擔(dān)過境交通的重要通道。

途經(jīng)的龍洞片區(qū)現(xiàn)有連接廣汕公路的龍洞互通立交和連接廣河高速的春崗樞紐立交。

近年來龍洞地區(qū)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，龍洞互通立交出口已無法滿足片區(qū)交通需求，為解決龍洞片區(qū)快速出行問題，擬在華南快速路石門堂山隧道至春崗立交路段增設(shè)出入口以使該片區(qū)車輛能快速上下華南快速路。

2 方案設(shè)計(jì)

2.1 控制因素

擬建項(xiàng)目的選址位于華南快速路石門堂山隧道南洞口至春崗樞紐立交2.2 km路段，該路段由北往南坡率/坡長(zhǎng)依次為4%/700 m、2.43%/400 m、2%/500 m，2.2%/400 m。縱坡情況根據(jù)《城市快速路設(shè)計(jì)規(guī)程》（CJ129—2009）：“（1）設(shè)置出入口處主線縱坡應(yīng)不大于2%;（2）當(dāng)前一個(gè)互通式立體交叉的加速車道末端至下一個(gè)互通式立體交叉的減速車道起點(diǎn)的距離小于500 m時(shí)，必須設(shè)輔助車道將兩者連接，輔助車道長(zhǎng)度在分流端應(yīng)大于1 000 m，最小應(yīng)為600 m;在合流端應(yīng)大于600 m。”故項(xiàng)目出入口設(shè)置范圍定于2%/500 m縱坡路段，且與春崗立交匝道端部采用不小于600 m輔助車道連接。

主要控制因素包括正在通車的華南快速路及兩側(cè)的建筑、周邊的永久基本農(nóng)田。項(xiàng)目建設(shè)主要難度和風(fēng)險(xiǎn)有：

（1）新建互通立交與春崗立交間距較近，需解決進(jìn)出車輛交織問題，設(shè)計(jì)難度大;

（2）華南快速路主線兩側(cè)分布的民房、廠房和學(xué)校緊靠道路，實(shí)施難度大。

龍洞片區(qū)路網(wǎng)現(xiàn)狀如圖1所示：

2.2 方案擬定

2.2.1 交通量分析

根據(jù)交通量專項(xiàng)分析與研究，地塊以對(duì)外出行為主（68.2%），對(duì)外出行主要方向?yàn)槟闲型旌臃较颉?/p>

項(xiàng)目路段華南快速路（石門堂山隧道至春崗立交段）現(xiàn)狀南向北交通流為2 808 pcu/h，北向南交通流為3 198 pcu/h，服務(wù)水平為C級(jí)。

根據(jù)地區(qū)機(jī)動(dòng)出行總量及分布情況，預(yù)測(cè)華南快速路新增匝道上下總需求約757 pcu/h，其中北向南354 pcu/h，南向北403 pcu/h。同時(shí)根據(jù)方向分布，預(yù)測(cè)匝道新增流量在春崗立交主要流線為直行流量，進(jìn)出分別約263 pcu/h、296 pcu/h，東西側(cè)轉(zhuǎn)向需求低。

綜合控制因素、出行和交通量分析，新增出入口為一組南行進(jìn)入市區(qū)方向和北行出口進(jìn)入龍洞片區(qū)的簡(jiǎn)易型互通立交。

2.2.2 平面設(shè)計(jì)

根據(jù)對(duì)華南快速路石門堂山隧道至春崗互通段技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行研究，金雞1號(hào)橋與金雞2號(hào)橋之間為直線段，道路縱坡為?2%，坡長(zhǎng)500 m，該路段主要為路基段，道路平縱指標(biāo)滿足《城市快速路設(shè)計(jì)規(guī)程》（CJ129—2009）設(shè)置出入口的極限值條件（其他段都大于2%，不滿足規(guī)范設(shè)置出口要求）。具體方案如下：

A匝道（南行入口匝道）長(zhǎng)約355.308 m，起點(diǎn)位于華南快速路金雞1號(hào)橋橋底西側(cè)，與漁西路平交，匝道與華南快速路主線平行走向。匝道端部間設(shè)置輔助車道連接南側(cè)春崗立交減速車道（右轉(zhuǎn)華南快速路三期方向），輔助車道長(zhǎng)約648.182 m，其中新建443.542 m，利用原減速車道204.64 m。

B匝道（北行出口匝道）長(zhǎng)約373.761 m，起點(diǎn)位于華南快速路金雞2號(hào)橋北側(cè)，匝道與華南快速路主線平行走向，終點(diǎn)與漁西路平交。匝道端部間設(shè)置輔助車道連接南側(cè)春崗立交加速車道，輔助車道長(zhǎng)約615.58 m，其中新建408.276 m，利用原減速車道207.304 m。互通立交平面布置如圖2所示：

2.2.3 縱斷面設(shè)計(jì)

互通立交范圍內(nèi)主線縱坡由北往南為2%、2.2%，最小豎曲線半徑50 000 m;匝道縱斷面按2%設(shè)計(jì)，接入華南快速路主線縱坡為2%，豎曲線半徑5 000 m。

2.2.4 道路標(biāo)準(zhǔn)橫斷面布設(shè)

新建匝道按9.5 m寬單向單車道布置，主線按兩側(cè)設(shè)置輔助車道的36 m雙向八車道斷面布置，收費(fèi)島采用“兩進(jìn)兩出”布置，標(biāo)準(zhǔn)橫斷面布置如圖3、圖4所示：

3 交通仿真分析

3.1 匝道對(duì)華南快速路主線影響分析

3.1.1 交織段交織形式

北向南方向新建匝道匯入華南快速路主線車輛與華南快速路主線右轉(zhuǎn)車輛產(chǎn)生交織，南向北方向華南快速路主線進(jìn)入新建匝道車輛與立交東進(jìn)口右轉(zhuǎn)匝道匯入華南快速路主線車輛產(chǎn)生交織。交織段長(zhǎng)約600 m，交織區(qū)間路段為雙向八車道。新建匝道與主線交織形式如圖5所示。

3.1.2 平均車速及車流密度

（1）交織段平均車速：

北向南：交織段道路整體平均車速為50～60 km/h，與現(xiàn)狀平均車速持平;

南向北：交織段道路整體平均車速為50～60 km/h，部分路段車速下降為30～40 km/h，略低于現(xiàn)狀平均車速。

（2）交織段車流密度：

北向南：車流密度21 pc/km/ln，服務(wù)水平為C級(jí);

南向北：車流密度24 pc/km/ln，服務(wù)水平為D級(jí)。

3.2 新建匝道引入車流量對(duì)春崗立交影響分析

遠(yuǎn)期春崗立交運(yùn)作存在壓力，西進(jìn)口、南進(jìn)口交通運(yùn)作較為擁擠。

遠(yuǎn)期春崗立交擁堵主要由南往西方向車流的回堵引起，擁堵瓶頸與跟新增匝道的流量不沖突，且新增匝道引入流量較低，只占遠(yuǎn)期春崗立交總車流量的3.8%，匝道對(duì)春崗立交的交通運(yùn)作影響不大;春崗立交各進(jìn)口道、匝道平均車速、車流密度基本一致，新建出入口對(duì)春崗立交影響區(qū)別不大。

3.3 交通仿真結(jié)論

（1）新建出入口匝道對(duì)華南快速路主線交通的運(yùn)作干擾較小。

（2）新建出入口匝道對(duì)春崗立交交通運(yùn)作影響較低。

（3）春崗立交部分匝道功能與車流不匹配，建議后續(xù)春崗立交結(jié)合流量情況優(yōu)化各專項(xiàng)匝道功能。

4 新建匝道與主線的交織運(yùn)行質(zhì)量分析

項(xiàng)目建成后北往南新建匝道匯入華南快速路車輛與主線北往西（右轉(zhuǎn)）、南向北主線進(jìn)入新建匝道車輛與春崗立交東進(jìn)口右轉(zhuǎn)匝道匯入主線車輛產(chǎn)生交織，需要考慮以上因素對(duì)華南快速路服務(wù)水平的影響及可能帶來的事故隱患。

擬建進(jìn)出華南快速路匝道與主線和春崗立交形成由合流區(qū)入口、輔助車道、分流區(qū)出口緊密相接的A型交織區(qū)（交織情況見圖5）。

4.1 交織運(yùn)行車速計(jì)算

交織區(qū)衡量服務(wù)水平及劃分服務(wù)水平級(jí)別的關(guān)鍵性參數(shù)是交織車輛的平均行駛速度和非交織車輛的行駛速度。

根據(jù)《交通工程手冊(cè)》，交織區(qū)行駛速度計(jì)算方法如式（1）所示：

（1）

S—行駛速度（km/h）;VR—交通量比，即總交織交通量與總交通量的比值;V—交織區(qū)段中的總交通量（pcu/h）;N—交織區(qū)段車道總數(shù);L—交織區(qū)段長(zhǎng)度（m）;a、b、c、d均為常數(shù)，其值由《交通工程手冊(cè)》中查得。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及計(jì)算，入口的交織長(zhǎng)度約600 m，按A型交織計(jì)算。計(jì)算入口匝道交織區(qū)速度V=82.52 km/h，計(jì)算交織段車流密度K=13.06 pcu/km/ln，新增匝道引入流量較低，匝道對(duì)春崗立交的交通運(yùn)作影響不大;出口的交織長(zhǎng)度約605 m，按A型交織計(jì)算。出口匝道交織區(qū)速度V=84.13 km/h，計(jì)算交織段車流密度K=

12.50 pcu/ km/ln，新增匝道引入流量較低，匝道對(duì)春崗立交的交通運(yùn)作影響不大。

4.2 新增進(jìn)、出口交織長(zhǎng)度反算

根據(jù)上述式（1）對(duì)新增進(jìn)、出口交織長(zhǎng)度進(jìn)行反算：

交織車速S采用主線運(yùn)行速度80 km/h，a=0.226;b=2.2;c=1;d=0.9;

對(duì)于出口匝道：

V=3 530+381+223+18=4 152 pcu/h;N=4;VR=（381+

223）/4 152=0.145;代入計(jì)算得 L≈455 m;455 m<

615.58 m，滿足要求。

對(duì)于入口匝道：

V=75+502+276+3 452=4 305 pcu/h;N=4;VR=（502+276）/4 305=0.181;代入計(jì)算得L≈511 m;511 m

<648.18 m，滿足要求。

4.3 交織運(yùn)行質(zhì)量分析結(jié)論

由于新增入口匝道引入車流量較低，交織段交織運(yùn)行速度均大于華南快速路主線運(yùn)行速度80 km/h，且648.18 m的交織長(zhǎng)度能確保交織運(yùn)行速度不低于主線設(shè)計(jì)速度，即車輛交織對(duì)交織區(qū)的主線服務(wù)水平影響較小，不會(huì)對(duì)主線交通流產(chǎn)生安全影響。

5 結(jié)語(yǔ)

在條件受限的情況下進(jìn)行城市快速路互通立交設(shè)計(jì)需根據(jù)地塊出行方向分析和交通量預(yù)測(cè)，結(jié)合地形條件選擇合適的立交形式，當(dāng)新建匝道與既有立交間距較近時(shí)可通過輔助車道進(jìn)行串連，改造為復(fù)合式立交，在立交設(shè)計(jì)方案確定后可通過交通仿真和交織運(yùn)行質(zhì)量分析了解新建互通立交對(duì)既有道路的影響，確定新建互通立交方案的可行性。

該文詳細(xì)介紹了如何通過交通仿真和交織運(yùn)行質(zhì)量分析輔助進(jìn)行城市復(fù)合式立交設(shè)計(jì)，可為后續(xù)相似工程提供切實(shí)的依據(jù)和參考。

參考文獻(xiàn)

[1]趙修建. 城市道路立交設(shè)計(jì)要點(diǎn)思考[J]. 中華建設(shè)， 2021（11）： 144-145.