李敏

（上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海市 200092）

城市高架快速路“先入后出”匝道的布置研究與應(yīng)用

李敏

（上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海市 200092）

城市高架快速路“先入后出”式出入口，是影響快速路主線通行能力的主要因素。在工程實(shí)踐中，為便捷銜接地面道路網(wǎng)絡(luò)，一般將上下匝道設(shè)置在主要交叉口處，將導(dǎo)致高架道路出入口交織段較短、出入車(chē)流嚴(yán)重影響主線交通等問(wèn)題。針對(duì)這些問(wèn)題，現(xiàn)分別針對(duì)常規(guī)布置方法、輔助車(chē)道布置方法、集散車(chē)道布置方法、“剪刀叉”布置方法的優(yōu)缺點(diǎn)及適用性進(jìn)行分析，以期用合理的代價(jià)減少高架道路交織影響。接著，以石家莊市和平路高架快速路工程設(shè)計(jì)為例，對(duì)不同匝道布置方案進(jìn)行分析，得出：對(duì)于該工程采用設(shè)置“剪刀叉”的匝道布置方案交通運(yùn)行及工程代價(jià)等方面綜合考慮較優(yōu)。該匝道布置方案為高架快速路出入口間距無(wú)法滿足規(guī)范要求且周邊地塊交通集散有需求的情況下，創(chuàng)造了設(shè)置匝道的有利條件。

高架快速路；出入口匝道；輔助車(chē)道；集散車(chē)道；剪刀叉匝道；運(yùn)行評(píng)價(jià)

0　引言

城市高架快速路作為城市快速路的一種主要形式，被廣泛地應(yīng)用于城市道路建設(shè)中，具有減少工程占地、分離不同功能車(chē)流、提高交通效率，提高交通服務(wù)水平等優(yōu)點(diǎn)。在高架快速路設(shè)計(jì)中，匝道出入口的布置是否合理，將對(duì)高架快速路的通行能力和交通功能的發(fā)揮有著至關(guān)重要的影響。CJJ129—2009，《城市快速路設(shè)計(jì)規(guī)程》（下文簡(jiǎn)稱(chēng)《規(guī)程》）中，對(duì)相鄰出入口之間的距離提出了明確的要求，其中對(duì)“先入后出”形式的出入口間距要求最為嚴(yán)格，對(duì)于主線設(shè)計(jì)車(chē)速為80 km/h的該形式出入口最小間距為1 020 m。而在一般城市高架快速路設(shè)計(jì)過(guò)程中，往往由于路網(wǎng)條件及地面道路集散需求等因素的限制，“先入后出”出入口間距無(wú)法滿足該《規(guī)程》要求，因此本文重點(diǎn)研究城市高架快速路“先入后出”式出入口的設(shè)置方法。

1　“先入后出”匝道一般布置要求

城市高架快速路與周邊地塊的交通聯(lián)系主要通過(guò)上下匝道來(lái)實(shí)現(xiàn)，由于高架快速路接地匝道的功能特點(diǎn)，一般設(shè)置在與地面道路路網(wǎng)聯(lián)系方便的地方，如主要的地面道路交叉口附近。匝道的設(shè)置既要考慮方便高架道路與地面道路的聯(lián)系，分散高架道路車(chē)流的出入對(duì)地面交叉口的交通壓力，減少地面道路及地面交叉口的交通負(fù)荷，又要避免高架道路交通運(yùn)行受到較大干擾，并使干擾或影響減少到最小的程度。根據(jù)國(guó)內(nèi)工程經(jīng)驗(yàn)，一般將匝道布置在主要交叉口上、下游成對(duì)雙側(cè)布置，形成4根匝道對(duì)著一個(gè)交叉口的模式，以便通過(guò)道路路網(wǎng)匯集交通量?？紤]到地面道路車(chē)流均希望就近接入高架快速路，如果需在相鄰的兩個(gè)主要交叉口兩側(cè)分別設(shè)置上下匝道，按照《規(guī)程》中出入口間距要求及上下匝道距離交叉口間距要求，主線設(shè)計(jì)車(chē)速為80 km/h的該形式出入口，假定匝道長(zhǎng)度為200 m，則兩個(gè)主要交叉口距離最小間距應(yīng)不小于1 710 m（見(jiàn)圖1）。

圖1　常規(guī)先入后出匝道布置的交叉口最小間距要求示意圖

2　布置對(duì)策

由于城市路網(wǎng)條件及地塊集散交通的需求，導(dǎo)致有些需要設(shè)置匝道連接高架快速路的橫向道路距離過(guò)近，無(wú)法按照《規(guī)程》要求常規(guī)布置上下匝道。為此，在國(guó)內(nèi)有些工程實(shí)踐中，提出了采用輔助車(chē)道、集散車(chē)道、剪刀叉形式的上下匝道等多種處理方法。

2.1輔助車(chē)道

《規(guī)程》第7.4.1條規(guī)定：當(dāng)前一個(gè)互通式立交交叉的加速車(chē)道末端至下一個(gè)互通式立交的減速車(chē)道起點(diǎn)的距離小于500 m時(shí)，必須設(shè)輔助車(chē)道將兩者連接。對(duì)于城市高架快速路的“先入后出”匝道布置時(shí)，如果兩者出入口間距較小，難以滿足規(guī)范要求，采用輔助車(chē)道將入口的加速車(chē)道與出口的減速車(chē)道直接連接，相當(dāng)于在主線外側(cè)增加了一條交織車(chē)道，從而在一定程度上減少了主線的交織影響（見(jiàn)圖2）。

圖2　輔助車(chē)道布置示意圖

2.2集散車(chē)道

《規(guī)程》第7.3.2條規(guī)定：當(dāng)出入口間距不滿足規(guī)范要求時(shí)，應(yīng)設(shè)置集散車(chē)道；集散車(chē)道的設(shè)計(jì)車(chē)速宜與匝道或輔路設(shè)計(jì)車(chē)速一致，集散車(chē)道應(yīng)通過(guò)變速車(chē)道與直行車(chē)道相接。針對(duì)城市高架快速路的匝道布置，通過(guò)設(shè)置集散車(chē)道調(diào)整出入口順序，將“先入后出”行車(chē)順序調(diào)整為“先出后入”，從而明顯地減少了出入口間距要求（見(jiàn)圖3）。

圖3　集散車(chē)道布置示意圖

2.3剪刀叉匝道

當(dāng)兩條橫向骨干道路之間間距較小，需要在該兩條路之間分別布置兩對(duì)上下匝道，采用常規(guī)布置方法導(dǎo)致“先入后出”出入口不滿足規(guī)范要求時(shí)，可考慮采用剪刀叉形式布置匝道，以圖4為例，將EW2下匝道、WE2上匝道分別與EW3上匝道、WE3下匝道交叉布置，上下匝道在同一個(gè)斷面處錯(cuò)開(kāi)布置，將“先入后出”行車(chē)順序調(diào)整為“先出后入”。采用該種形式布置，外側(cè)匝道與主線偏離較遠(yuǎn)，需考慮外側(cè)匝道與主線的銜接線形問(wèn)題，同樣該種形式布置變換了主線上剪刀叉匝道與相鄰匝道的出入關(guān)系，需進(jìn)一步滿足與相鄰匝道出入口的間距要求。

圖4　剪刀叉匝道布置示意圖

3　工程背景

和平路位于石家莊城市核心區(qū)的北側(cè)，是城市總體規(guī)劃確定的“四橫、六縱、三環(huán)、八射”城市主骨架道路之一，是市區(qū)快速通道系統(tǒng)“井”字形機(jī)動(dòng)車(chē)主通道的重要組成部分。石家莊市和平路高架西延工程（中華大街～西二環(huán)），路線全長(zhǎng)4.64 km，道路紅線60 m～70 m，規(guī)劃為城市快速路。全線采用“高架快速路+地面輔路”的建設(shè)模式。

工程全線主線采用雙向6車(chē)道、地面輔路雙向6車(chē)道的建設(shè)規(guī)模，主線設(shè)計(jì)車(chē)速80 km/h，輔路設(shè)計(jì)車(chē)速50 km/h，平行匝道設(shè)計(jì)車(chē)速40 km/h。根據(jù)工程總體交通需求分析，該工程在友誼大街至泰華街之間需設(shè)置2對(duì)平行匝道，分別往西銜接友誼大街交叉口的下匝道（下文簡(jiǎn)稱(chēng)EW2下匝道）、上匝道（下文簡(jiǎn)稱(chēng)WE2上匝道）；往東銜接泰華街交叉口的上匝道（下文簡(jiǎn)稱(chēng)EW3上匝道）、下匝道（下文簡(jiǎn)稱(chēng)WE3下匝道）。

根據(jù)流量預(yù)測(cè)結(jié)果，該工程遠(yuǎn)期友誼大街以西段高峰小時(shí)單向流量主線為3 476 pcu/h、3 471 pcu/h，友誼大街至泰華街段主線為3 311 pcu/h、3 331 pcu/h，泰華街以東段主線為3 308 pcu/h、3 357 pcu/h。該兩對(duì)匝道流量在402 pcu/h～432 pcu/h之間（見(jiàn)圖5）。該工程范圍內(nèi)主線平行匝道均按照單向1車(chē)道7 m布置。

圖5　和平路遠(yuǎn)期高峰小時(shí)流量示意圖

受限于路網(wǎng)條件，友誼大街至泰華街間距僅為950 m，如按照常規(guī)布置，難以滿足《規(guī)程》中對(duì)出入口間距的要求?，F(xiàn)狀和平路在友誼大街至泰華路范圍，兩側(cè)建筑密布，沿線有大量的機(jī)關(guān)、企事業(yè)單位，匝道布置不僅需滿足交通功能需要，同時(shí)應(yīng)盡量地減少占地，控制拆遷及工程造價(jià)。

4　布置方案

4.1方案一：輔助車(chē)道

根據(jù)總體布置要求，在友誼大街至泰華街路段設(shè)置兩對(duì)平行匝道，分別為往西的EW2下匝道、WE2上匝道；往東的EW3上匝道、WE3下匝道（見(jiàn)圖6）。上匝道距離交叉口80 m，下匝道距離交叉口150 m，該路段范圍內(nèi)主線兩個(gè)方向均為“先入后出”出入口布置形式，出入口間距僅為250 m，距離《規(guī)程》間距要求差距較大，根據(jù)要求將加減速車(chē)道連接，設(shè)置輔助車(chē)道。由于該工程為單車(chē)道匝道，因此輔助車(chē)道也按照單車(chē)道規(guī)模設(shè)置。通過(guò)設(shè)置輔助車(chē)道，并通過(guò)虛實(shí)線控制駛離主線車(chē)流先減速進(jìn)入輔助車(chē)道，進(jìn)入主線車(chē)流先加速后進(jìn)入主線。

圖6　　和平路（友誼大街～泰華街）匝道布置圖（方案一）

該工程友誼大街至泰華街路段采用方案一占地面積約5.16 hm2、拆遷面積約4 690 m2，橋梁面積約34 625 m2，總體工程投資較少。但是由于出入口間距太短，匝道之間交織流量合計(jì)達(dá)到800～900 pcu/h，經(jīng)PTV的vissim仿真進(jìn)行運(yùn)行評(píng)價(jià)，出入口之間范圍輔助車(chē)道平均車(chē)速僅為23 km/h，主線最外側(cè)車(chē)道平均車(chē)速為44 km/h，出入口交織影響明顯；從運(yùn)行效果上，輔助車(chē)道內(nèi)交織影響明顯，主線交通在該路段范圍存在一定的擁堵，并在一定程度上延伸影響至上下游路段。故該交通組織方案不可取。

4.2方案二：集散車(chē)道

方案二匝道相互位置關(guān)系、匝道長(zhǎng)度、匝道距離交叉口間距等要素與輔助車(chē)道方案基本相同，僅在匝道出入口之間通過(guò)設(shè)置集散車(chē)道，變換了主線的出入口順序，將“先入后出”變?yōu)椤跋瘸龊笕搿?，出入口間距為250 m，可基本滿足《規(guī)程》對(duì)“先出后入”出入口的間距要求，并按照規(guī)范要求分別設(shè)置加減速車(chē)道連接主線與集散車(chē)道（見(jiàn)圖7）。由于該工程為單車(chē)道匝道，因此考慮主線與集散車(chē)道出入口按照單車(chē)道出入口控制，集散車(chē)道采用雙車(chē)道規(guī)模。

圖7　和平路（友誼大街～泰華街）匝道布置圖（方案二）

方案二占地面積約5.54 hm2、拆遷面積約17 873 m2，橋梁面積約40 880 m2，總體工程投資較大。通過(guò)集散車(chē)道的設(shè)置，并結(jié)合虛實(shí)線控制進(jìn)出主線的車(chē)流與上下匝道的車(chē)流在集散車(chē)道內(nèi)交織，集散車(chē)道設(shè)計(jì)速度按40 km/h計(jì)算，交織流量在800～900 pcu/h，根據(jù)計(jì)算，交織長(zhǎng)度宜大于140 m，該方案集散車(chē)道長(zhǎng)度為250 m，基本滿足交織要求。經(jīng)vissim仿真進(jìn)行運(yùn)行評(píng)價(jià)，出入口之間范圍集散車(chē)道平均車(chē)速為32 km/h，主線最外側(cè)車(chē)道平均車(chē)速為76 km/h；從運(yùn)行效果上，集散車(chē)道范圍內(nèi)存在一定的交織影響，但是主線交通在該路段范圍基本無(wú)影響，可保證主線交通的順暢。故該交通組織方案較合理。

4.3方案三：剪刀叉匝道

方案三將上下匝道在同一個(gè)斷面錯(cuò)開(kāi)布置，將EW3上匝道、WE3下匝道布置在內(nèi)側(cè)，EW2下匝道、WE2上匝道布置在外側(cè)，內(nèi)側(cè)匝道長(zhǎng)度200 m，外側(cè)匝道長(zhǎng)度360 m，匝道距離交叉口距離為260～410 m（見(jiàn)圖8）。同樣變換了主線的出入口順序，將“先入后出”變?yōu)椤跋瘸龊笕搿?，出入口間距為360 m，大于《規(guī)程》對(duì)“先出后入”出入口的間距要求，并按照規(guī)范要求設(shè)置加減速車(chē)道連接主線與上下匝道。

圖8　　和平路（友誼大街～泰華街）匝道布置圖（方案三）

方案三占地面積約 5.8 hm2、拆遷面積約17 119 m2，橋梁面積約37 145 m2，總體工程投資適中。采用剪刀叉匝道布置，可避免上下匝道車(chē)流與主線車(chē)流的交織。經(jīng)vissim仿真進(jìn)行運(yùn)行評(píng)價(jià)，主線最外側(cè)車(chē)道平均車(chē)速為78 km/h；從運(yùn)行效果上，主線交通在該路段范圍基本無(wú)影響，可保證主線交通的順暢。故該交通組織方案較合理。

4.4方案比較

根據(jù)工程交通功能分析，對(duì)上述3個(gè)方案從規(guī)范滿足性、工程征地拆遷、工程投資、交通運(yùn)行效果進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，推薦該工程采用剪刀叉匝道布置方案（見(jiàn)表1）。

表1　和平路（友誼大街～泰華街）匝道布置方案比較表

5　結(jié)　語(yǔ)

對(duì)于“先入后出”出入口間距不滿足規(guī)范要求時(shí)，設(shè)置輔助車(chē)道的情況下出入車(chē)輛和主線正常行駛車(chē)輛并沒(méi)有嚴(yán)格分流，對(duì)主線平均速度有較大影響，且匝道車(chē)流進(jìn)入主線需要足夠長(zhǎng)度的加速車(chē)道，否則也會(huì)大大影響主線交通流的行車(chē)安全。設(shè)置集散車(chē)道，調(diào)整出入順序，并通過(guò)物理隔離措施將進(jìn)出主線的車(chē)流與主線車(chē)流進(jìn)行隔離，可基本避免對(duì)主線交通的影響。設(shè)置剪刀叉匝道，局部占地較寬，但是工程造價(jià)相比于集散車(chē)道要少，交通運(yùn)行效果最優(yōu)，在兩側(cè)建筑拆遷允許的條件下，為高架快速路出入口間距無(wú)法滿足規(guī)范要求且周邊地塊交通集散有需求的情況下，創(chuàng)造了設(shè)置匝道的有利條件。

U412.35+2.12

B

1009-7716（2016）07-0053-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.07.015

2016-04-25

李敏（1986-），男，江西上饒人，工程師，從事道路交通工程設(shè)計(jì)工作。