基于交通組織的城市復雜立交簡單化規劃研究

王 晶,黃伯壽,黃子富

(重慶市交通規劃研究院,重慶 400020)

0 引言

規劃建設立交是緩解城市道路交通擁堵的有效措施之一[1]。受制于地形、用地、路網結構等,為實現交叉口所有方向車流的交通轉換,越來越多的城市重要交叉口規劃建設為多路復雜立交[2]。然而,由于存在交通流向多、車流交織多、導向識別差等問題,復雜立交運行效率并不高,難以有效緩解交通擁堵[3-4]。因此,本文以重慶市大佛寺長江大橋南橋頭立交為例,立足片區路網布局,分析立交功能,剖析既有立交設計方案存在的問題,并從交通組織角度出發,在兼顧交通需求和運行效率基礎上,簡化大佛寺長江大橋南橋頭立交方案,可為其他城市類似復雜立交的簡單化處理提供參考。

1 大佛寺長江大橋南橋頭立交概況

大佛寺大橋南橋頭立交位于南岸彈子石片區,是由內環快速路、渝長高速復線連接道、騰龍大道和南濱路相交形成的立交節點,與相鄰的彈子石立交、騰龍立交和黃桷灣立交的間距約1.5 km。如圖1所示。

圖1 立交區位示意圖

1.1 立交功能分析

大佛寺大橋南橋頭立交所處地形復雜,高差較大,內環快速路標高為243～260 m、騰龍大道標高為236 ～250 m、南濱路標高為193 m,最大高差約67 m。同時,該立交位于城市核心區,周邊用地較為緊湊。為實現各方向車流的轉換,既有立交設計方案在內環快速路兩側50 m防護綠地狹長范圍內設置匝道,形成半定向組合式全互通立交,使立交形式復雜,如圖2所示。

圖2 既有立交設計方案示意圖

分析立交方案可知,立交不僅承擔片區對外交通(騰龍大道、南濱路與內環快速路交通轉換),還承擔片區內部交通(南濱路與騰龍大道交通轉換)。

1.2 交通需求預測分析

通過對重慶市中心城區綜合交通模型預測大佛寺大橋南橋頭立交交通量可知,立交16個轉向高峰小時交通量處于65～940 pcu/h。其中,有8個轉向交通量超過了500 pcu/h,為立交主要交通流向,是渝長高速復線連接道、騰龍大道、南濱路與內環快速路(江北方向)之間的聯系交通,屬于片區對外交通,其余8個轉向交通量均<250 pcu/h,為立交的次要交通流向。如下頁表1和圖3所示。

表1 高峰小時立交轉向交通量預測結果表

圖3 立交存在問題示意圖

1.3 存在問題分析

根據立交功能分析和交通需求預測分析,現有立交設計方案主要存在以下三個方面的問題:

(1)立交功能重疊,導致轉向多、交通流線復雜,影響立交運行效率。立交既承擔片區長距離對外交通(預測表明多為立交主要交通流向),又承擔片區短距離內部交通(預測表明均為立交次要交通流向,占立交承擔交通總量的12%),雙重交通需求均需通過立交進行轉換,導致立交車流轉向多,有16個方向,識別性較差。此外,部分流向需通過東側掉頭匝道繞行,進一步降低運行效率。

(2)車流交織嚴重。立交范圍內存在4處呈“X”型沖突交織區,且交織區長度均過短,僅為80～130 m。產生交織的車流為立交的主要交通流向,這會加劇交織區域內的交通擁堵,如圖3所示。

(3)部分立交匝道標準偏低,形成交通瓶頸。立交東側掉頭匝道只有兩車道,設計車速30 km/h,承擔5個方向車流。預測高峰小時交通量為2 300 pcu/h,飽和度為0.96,接近飽和狀態。

2 立交簡單化規劃

考慮到大佛寺大橋南橋頭立交承擔雙重交通功能,為了減輕立交交通壓力,并對長距離片區對外交通和短距離片區內部交通適度分離,擬在解決立交主要交通流向的基礎上,利用片區路網組織立交次要交通流向,簡化實現立交功能。

通過分析彈子石片區路網交通組織可知,立交承擔的次要交通流向可以通過區域次支路網組織,且車流組織路徑多、繞行距離較短,可以較好地支撐立交功能簡化。根據立交承擔的交通功能種類,重點從兩個方面對立交功能進行簡化。

(1)剝離立交承擔的片區內部交通功能。立交所承擔的片區內部交通功能主要是騰龍大道與南濱路之間的短距離交通聯系。通過優化匝道設計將內部交通功能剝離后,片區有3條車流組織路徑可以有效承擔騰龍大道與南濱路之間的交通聯系,最大繞行距離約為300 m,如圖4所示。

圖4 騰龍大道與南濱路之間車流交通組織示意圖

(2)弱化立交承擔的部分片區對外交通功能。由于片區與巴南、茶園方向的聯系道路通道較多,可以弱化騰龍大道、南濱路與內環快速路(黃桷灣立交方向)之間的片區對外交通功能。以騰龍大道(彈子石立交方向)至內環快速路(黃桷灣立交方向)次要交通流向為例,在取消承擔該次要交通流向的匝道后,片區有4條車流組織路徑可以有效承擔該次要交通流向,最大繞行距離約為500 m,如圖5所示。

在簡化立交功能后,對8個主要交通流向予以保留,對8個次要交通流向予以取消,如圖6所示。

2.1 優化匝道豎向設計,消除交織

短距離車流交織會嚴重影響立交的運行效率[5]。因此,在立交功能簡化基礎上,通過優化匝道方案設計,將承擔不同方向車流的匝道在豎向上進行分離,消除原有立交設計方案中存在的4處平面交織,從而提高交通運行效率,如圖7所示。

圖7 匝道豎向分離消除交織示意圖

2.2 提高匝道規模,突破瓶頸

根據交通量預測結果,立交東側掉頭匝道通行能力難以滿足交通需求,為立交的瓶頸路段。優化方案將該匝道從兩車道拓寬至三車道。同時,通過“虛實線”車道管理方式,規范車輛行駛路徑,使每個方向的車流可以使用1～2個車道,實現車流的均衡分布,如圖8所示。優化后,該匝道預測高峰小時交通量為2 152 pcu/h,飽和度為0.6,交通運行狀況良好,如表2所示。

表2 掉頭匝道交通流量分配表

圖8 匝道交通組織及車道“虛實線”管理示意圖

2.3 優化效果評估

經過立交方案的優化,立交只承擔主要流向交通,即片區與內環(江北方向)對外交通聯系,不再承擔次要流向交通,即片區內部交通以及內環(黃桷灣立交方向)對外交通。立交轉向由16個減少到8個,復雜度降低,識別性大幅提升;通過增加東側掉頭匝道車道數,有效地消除了瓶頸路段。交通預測表明,立交的通行能力可以滿足交通需求,同時次要流向的交通可以通過片區路網進行組織。這主要影響騰龍大道、騰濱路、騰黃路等,但是對片區路網整體運行狀況的影響并不大,如下頁表3所示。

表3 優化后片區路網交通量預測結果表

通過使用VISSIM交通微觀仿真軟件對立交優化前后的交通運行模擬,高峰時期立交范圍內交通運行狀況有較大的改善。優化方案不再出現原方案短交織區域的車輛排隊狀況,立交整體行程時間下降53.5%,如下頁表4所示。

表4 仿真評價數據表

3 結語

由于城市發展過程中的諸多原因,地形條件、用地條件、路網結構往往成為立交方案設計的限制性條件,如果在設置立體交叉過程中一味追求全互通形式,則會出現交通轉向過多的復雜立交,實際交通運行效率也難以達到預期。面對這種情況,應立足區域路網結構,分析立交的功能,厘清主次交通,在解決主要交通基礎上,利用片區路網組織立交次要交通,從而將復雜立交簡單化處理,兼顧交通需求和運行效率。