王曉寧 孟祥海 盛洪飛

(哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院 哈爾濱 150090)

0 引 言

道路立體交叉是高速公路網(wǎng)和城市快速路網(wǎng)的重要節(jié)點(diǎn),由于交通流密集、車輛行駛狀態(tài)復(fù)雜,其交通污染問(wèn)題顯得尤為突出[1-4].如何定量評(píng)價(jià)其交通污染狀況,是當(dāng)前交叉口環(huán)境污染研究中的一個(gè)難點(diǎn)問(wèn)題.道路立體交叉形式多樣,分類方法有多種,不同形式的立體交叉,其主線、匝道的幾何線形是不同的[5-8].因此,很難直接研究交通污染與不同形式立體交叉之間的定量關(guān)系.為此,需要提出一種能夠?qū)?fù)雜的立交形式進(jìn)行分解的方法.以此方法為基礎(chǔ),在研究道路立體交叉的交通污染時(shí),就可以先單獨(dú)研究各組成單元的污染情況,然后再組合成各種形式的立交,從總體上進(jìn)行研究.

不同的直線單元、圓曲線單元、緩和曲線單元組成了左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)匝道,不同的左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)匝道又組成了各種形式的道路立體交叉[9-10].為此,要對(duì)常見(jiàn)的道路立體交叉形式及其匝道、線形單元組成情況進(jìn)行研究,從中提取出典型的線形單元和匝道類型,這樣就可以將道路立體交叉進(jìn)行分解了.

1 左轉(zhuǎn)匝道的分解

1.1 定向式匝道

見(jiàn)圖1,為研究方便,定向式匝道用符號(hào)Z1表示.Z1通常由圓曲線單元、緩和曲線單元組合而成.在具體的道路立體交叉設(shè)計(jì)中,不同曲率半徑的Z1構(gòu)成了不同形式的立體交叉,為方便區(qū)別,用符號(hào) Z11,Z12…來(lái)表示(以下表示方法同此).

圖1 左出左入式左轉(zhuǎn)匝道

1.2 半定向式匝道

半定向式匝道見(jiàn)圖2和圖3所示.左出右入式匝道用符號(hào)Z2表示.右出左入式匝道是指左轉(zhuǎn)車輛從正線行車道右側(cè)右轉(zhuǎn)彎駛出,在匝道上左轉(zhuǎn)彎,到另一正線后直接由行車道左側(cè)駛?cè)?用符號(hào)Z3表示.Z2,Z3通常由圓曲線單元、緩和曲線單元組合而成.不同曲率半徑的Z2,Z3形成了各種各樣的半定向式匝道.

圖2 左出右入式左轉(zhuǎn)匝道

圖3 右出左入式左轉(zhuǎn)匝道

1.3 非定向式匝道

非定向式匝道是指右出右入式匝道(包括環(huán)圈式匝道),它是左轉(zhuǎn)車輛由正線行車道右側(cè)駛出和駛?cè)?在匝道上左轉(zhuǎn)改變方向,右出右入式匝道分別用Z4和Z5表示,見(jiàn)圖4和圖5所示.

圖4 右出右入式左轉(zhuǎn)匝道

圖5 環(huán)圈式左轉(zhuǎn)匝道

2 右轉(zhuǎn)匝道的分解

右轉(zhuǎn)匝道是供車輛從一條主線轉(zhuǎn)約90°到達(dá)另一主線的匝道.根據(jù)道路立體交叉的形式和用地限制,右轉(zhuǎn)匝道通常有斜線式、單(或復(fù))曲線式、反向曲線式、平行線式四種類型.為研究方便,將斜線式右轉(zhuǎn)匝道用Y1表示,它是由直線單元和圓曲線單元構(gòu)成的,見(jiàn)圖6.將單(或復(fù))曲線式右轉(zhuǎn)匝道用Y2表示,它是由圓曲線單元構(gòu)成的,見(jiàn)圖7.將反向曲線式右轉(zhuǎn)匝道用Y3表示,它是由圓曲線單元和緩和曲線單元構(gòu)成的,見(jiàn)圖8.將平行線式右轉(zhuǎn)匝道用Y4表示,它是由直線單元和緩和曲線單元構(gòu)成的,見(jiàn)圖9.對(duì)于同一種類型的右轉(zhuǎn)匝道,根據(jù)地形、線形設(shè)計(jì)的具體條件,又可細(xì)分為更多類型,則用符號(hào)Y11,Y12,…;Y21,表示.

圖6 斜線式右轉(zhuǎn)匝道

圖7 單(或復(fù))曲線式右轉(zhuǎn)匝道

圖8 反向曲線式右轉(zhuǎn)匝道

圖9 平行線式右轉(zhuǎn)匝道

3 三路立交的分解

3.1 葉式立體交叉

葉式立體交叉是用兩個(gè)環(huán)圈式匝道來(lái)實(shí)現(xiàn)車輛左轉(zhuǎn)彎的全互通式立體交叉,它是由環(huán)圈式左轉(zhuǎn)匝道Z51和單(復(fù))曲線式右轉(zhuǎn)匝道Y2構(gòu)成的.根據(jù)2和3中左、右轉(zhuǎn)匝道的線形單元組成情況,葉式立體交叉的線形單元組成見(jiàn)圖10.

圖10 葉式立體交叉

3.2 喇叭形立體交叉

喇叭形立體交叉是三路立體交叉的代表形式,可以分為A式和B式,經(jīng)環(huán)圈式左轉(zhuǎn)匝道駛?cè)胫骶€時(shí)為A式,駛出時(shí)為B式.A式喇叭形立體交叉是由環(huán)圈式左轉(zhuǎn)匝道Z51、右出左入式左轉(zhuǎn)匝道Z33和單(復(fù))曲線式右轉(zhuǎn)匝道Y2構(gòu)成的,見(jiàn)圖11 a).B式喇叭形立體交叉是由環(huán)圈式左轉(zhuǎn)匝道Z51、右出右入式左轉(zhuǎn)匝道Z45和單(復(fù))曲線式右轉(zhuǎn)匝道Y2構(gòu)成的,見(jiàn)圖11 b).

圖11 喇叭形立體交叉

3.3 定向形立體交叉

圖12 a)是由三處兩層式跨越構(gòu)造物形成的定向形立體交叉,它是由左出左入式左轉(zhuǎn)匝道Z11和單(復(fù))曲線式右轉(zhuǎn)匝道Y2構(gòu)成的.圖12 b)是由一處三層式跨越構(gòu)造物形成的定向形立體交叉,它是由左出左入式左轉(zhuǎn)匝道Z12和單(復(fù))曲線式右轉(zhuǎn)匝道Y2構(gòu)成的.

圖12 定向形立體交叉

3.4 半定向形立體交叉

見(jiàn)圖13,半定向形立體交叉a)是由左出右入式左轉(zhuǎn)匝道Z22、右出左入式左轉(zhuǎn)匝道Z32和單(復(fù))曲線式右轉(zhuǎn)匝道 Y2構(gòu)成的;半定向形立體交叉b)是由左出右入式左轉(zhuǎn)匝道Z21、右出左入式左轉(zhuǎn)匝道Z32和單(復(fù))曲線式右轉(zhuǎn)匝道Y2構(gòu)成的.

圖13 半定向形立體交叉

4 四路立交的分解

4.1 普通苜蓿葉形立體交叉

見(jiàn)圖14,普通苜蓿葉形立體交叉a)是由環(huán)圈式左轉(zhuǎn)匝道Z51和單(復(fù))曲線式右轉(zhuǎn)匝道Y2構(gòu)成的;b)是由環(huán)圈式左轉(zhuǎn)匝道Z55和平行線式右轉(zhuǎn)匝道Y4構(gòu)成的.

圖14 普通苜蓿葉形立體交叉

4.2 X形立體交叉

見(jiàn)圖15所示,X形立體交叉a)是由右出右入式左轉(zhuǎn)匝道Z42和單(復(fù))曲線式右轉(zhuǎn)匝道Y2構(gòu)成的;b)是由左出左入式左轉(zhuǎn)匝道Z11和單(復(fù))曲線式右轉(zhuǎn)匝道Y2構(gòu)成的.

圖15 X形立體交叉

4.3 定向形立體交叉

見(jiàn)圖16,定向形立體交叉是由左出左入式左轉(zhuǎn)匝道Z11和單(復(fù))曲線式右轉(zhuǎn)匝道Y2構(gòu)成的.

圖16 定向形立體交叉

4.4 菱形立體交叉

菱形立體交叉是由單(復(fù))曲線式右轉(zhuǎn)匝道Y2、左出右入式左轉(zhuǎn)匝道Z2組成的,其線形單元組成見(jiàn)圖17.

4.5 渦輪形立體交叉

見(jiàn)圖18,渦輪形立體交叉a)是由右出右入式左轉(zhuǎn)匝道Z45和單(復(fù))曲線式右轉(zhuǎn)匝道Y2組成的立體交叉;b)是由右出右入式左轉(zhuǎn)匝道Z43和單(復(fù))曲線式右轉(zhuǎn)匝道Y2組成的立體交叉.

圖17 常用的菱形立體交叉

圖18 渦輪形立體交叉

5 實(shí)例分析

以位于黑龍江省依寶公路與鶴大公路交叉處的鶴大立體交叉為例進(jìn)行實(shí)例分析.根據(jù)前面分析,該立交左轉(zhuǎn)匝道由2個(gè)右出右入式左轉(zhuǎn)匝道和2個(gè)環(huán)圈式左轉(zhuǎn)匝道組成,右轉(zhuǎn)匝道由復(fù)曲線式右轉(zhuǎn)匝道組成,左右轉(zhuǎn)匝道具體的分解情況見(jiàn)表1和圖19.

圖19 鶴大立體交叉方案一分解示意圖

6 結(jié)束語(yǔ)

本文從交通污染定量研究的需要出發(fā),對(duì)典型的道路立體交叉左轉(zhuǎn)匝道、右匝道及其圓曲線單元、緩和曲線單元組成情況進(jìn)行了研究,在此基礎(chǔ)上提出了基于交通污染評(píng)價(jià)的常見(jiàn)三路、四路立體交叉分解方法,為進(jìn)行道路立體交叉交通空氣污染、交通噪聲污染分析和評(píng)價(jià)奠定了基礎(chǔ)[11].本文的基于交通污染評(píng)價(jià)的道路立體交叉左、右轉(zhuǎn)匝道及線形單元分解方法主要是針對(duì)常見(jiàn)的三路、四路立體交叉進(jìn)行的,對(duì)于形式特殊、復(fù)雜的道路立體交叉,該方法還需要進(jìn)一步研究.

表1 鶴大立交方案一左、右轉(zhuǎn)匝道分解情況

[1]張岸亭,莊義婷.高架橋和立交橋的噪聲污染與防治[J].環(huán)境科學(xué)研究,2005,18(6)：120-122.

[2]張毅媚,陳東光,趙憲堯.對(duì)在中心城區(qū)建設(shè)大型立體交叉橋的質(zhì)疑與對(duì)策[J].華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)：城市科學(xué)版,2005,22(2)：39-41.

[3]王文團(tuán),石敬華.城市立交橋交通噪聲變化規(guī)律與影響.安全與環(huán)境學(xué)報(bào)[J].2005,5(3)：41-44.

[4]王 毅.從聲環(huán)境保護(hù)談立交橋的建設(shè)與改造[J].環(huán)境與園林,2005,7(1)：23-25.

[5]楊少偉.道路立交規(guī)劃與設(shè)計(jì)[M].北京：人民交通出版社,2000.

[6]謝海紅,王 穎.道路互通式立交方案綜合評(píng)價(jià)實(shí)用方法[J].中國(guó)公路學(xué)報(bào),2002,15(4)：22-24.

[7]張 飄,賀玉龍,劉小明.高速公路互通式立交多目標(biāo)決策模型評(píng)價(jià)方法研究[J].公路交通科技, 2001,18(5)：72-76.

[8]龍科軍.城市立體交叉交通規(guī)劃與設(shè)計(jì)基礎(chǔ)問(wèn)題研究[D].上海：同濟(jì)大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院,2005.

[9]王曉寧,盛洪飛,孟祥海.基于物元分析的立交方案綜合評(píng)價(jià)方法[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)：交通科學(xué)與工程版,2009,33(2)：207-210.

[10]孟祥海.高速公路規(guī)劃設(shè)計(jì)與管理[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2006.

[11]王曉寧.道路立體交叉交通污染分析與評(píng)價(jià)研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通學(xué)院,2007.