向青青　程偉

摘要 文章結(jié)合兩條高速公路三岔交叉的樞紐互通的工程實(shí)例，為有效確保主交通線的連貫性，對互通匝道及主線連接部位立交方案實(shí)施科學(xué)驗(yàn)算，評(píng)估該部位實(shí)際服務(wù)能力?；谠摌屑~互通式立交設(shè)計(jì)，實(shí)施專業(yè)分析可知：為有效確保該部位的實(shí)際通行能力及交通通行安全，并最大限度地保證道路主線的連貫性，對原設(shè)計(jì)T型樞紐互通實(shí)施優(yōu)化和改進(jìn)，采用Y型主線分合流結(jié)構(gòu)形式，大大提升交通通行的安全性和流暢性。

關(guān)鍵詞 三岔交叉;樞紐互通;立交方案設(shè)計(jì)

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）11-0043-03

引言

近年來，我國的公路交通壓力越來越大，許多長期運(yùn)營的樞紐互通式立體交叉已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際需求，經(jīng)常造成大規(guī)模堵車現(xiàn)象，交通安全事故頻發(fā)。為此，如何科學(xué)合理地進(jìn)行三岔交叉樞紐互通式立交方案設(shè)計(jì)，全面提升其服務(wù)水平及安全通行能力，已成為亟須解決的問題[1-2]。文章根據(jù)某高速公路的樞紐互通立交設(shè)計(jì)，從實(shí)際交通通行需要著手，全方位論述了通行性能、服務(wù)水平以及通行安全在互通式立交設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用，深入分析了設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性及合理性。

1 基于交通需求的流線形式

交通流線形式不僅要滿足幾何尺寸、通行安全的具體要求，還要滿足實(shí)際的交通需要。對通行能力造成影響因素的除車道數(shù)量外，最主要的便是行車速度。因此匝道線形等級(jí)和行車速度、行車速度和通行能力之間互相影響、相互制約[3-5]。匝道形式與其他要素關(guān)系如圖1所示。

2 工程設(shè)計(jì)概況

該項(xiàng)目為高速三岔交叉互通式立交，A高速公路（甲地至丙地）基本概況：設(shè)計(jì)車速120 km/h，雙向六車道，規(guī)劃路基寬度為34.5 m;B高速公路（乙地至丙地）概況：設(shè)計(jì)車速120 km/h，雙向四車道，規(guī)劃路基寬度27 m。A、B工程全部處于設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，且二者進(jìn)度總體相同。

因A、B兩工程主線路交通量大，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)存在顯著差異，若僅從互通結(jié)構(gòu)形式和線形方面進(jìn)行論證，無法證明設(shè)計(jì)方案的合理性。為此，文章全面分析交通流連貫性、匝道線路及匝道與主線路連接部位通行性能和服務(wù)水平。

2.1 主交通流線的連續(xù)性

該高速公路工程為A、B兩高速互通項(xiàng)目，但由于A高速為雙向六車道、B高速為雙向四車道，從技術(shù)層面出發(fā)，應(yīng)將甲地至丙地方向設(shè)置成連續(xù)主線[圖2（a）]。若根據(jù)業(yè)主要求實(shí)現(xiàn)單個(gè)項(xiàng)目連貫性，宜將乙地至丙地方向設(shè)置成連續(xù)主線[圖2（b）]。

2.1.1 匝道基本段通行能力與交通流線形式的適應(yīng)性

該項(xiàng)目三岔交叉中道路流線為：甲地至丙地方向主線連續(xù)[圖2（a）];乙地至丙地方向主線連續(xù)[圖2（b）]。

由圖2可知，在甲地至丙地方向轉(zhuǎn)向小時(shí)車輛通行量為2 895 pcu/h，基本與設(shè)計(jì)車速80 km/h雙車道匝道設(shè)計(jì)小時(shí)通行量最大值2 900 pcu/h相同，同時(shí)，由于主線為雙向六車道設(shè)計(jì)，因此不能采用乙地至丙地主線連續(xù)，甲地至丙地方向匝道連接的形式。乙地至丙地方向轉(zhuǎn)向小時(shí)車輛通行量為2 581 pcu/h，能夠采取設(shè)計(jì)速度為80 km/h雙車道匝道方式并入甲地至丙地方向。

2.1.2 匝道—主線連接處通行能力與交通流線形式的適應(yīng)性

乙地至丙地方向轉(zhuǎn)向小時(shí)交通量，盡管可以通過匝道形式并入甲地至丙地方向，但由于甲地至丙地方向主線車輛通行量巨大，因此必須更加深入的檢驗(yàn)連接位置交通性能和服務(wù)性能是否符合實(shí)際交通需要。入口匝道—主線連接部位具體驗(yàn)算方式，如圖3所示。

該工程上游和下游匝道相距較遠(yuǎn)，相鄰匝道不影響分析匝道，故PFM應(yīng)用如下公式計(jì)算：

（1）

式中，PFM——在合流位置上游主線車道1和車道2總體的道路交通流量和該方向的總體道路流量之間的比率（%）;LA——加速車道實(shí)際長度（m），根據(jù)《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》LA取400 m。

（2）

式中，Q12——進(jìn)入合流干擾范圍內(nèi)的主線道路最大流量（pcu/h）;QF——匝道位置行車道駛向合流區(qū)的最大通行量（pcu/h）;PFM——在合流方向主線上游車道1和車道2總體的道路車輛通行量和該方向總體車輛通行量之間的比值（%）。

（3）

式中，Q12——進(jìn)入合流內(nèi)主線最大流量（pcu/h）;QR——匝道最大通行量（pcu/h）。

結(jié)合“公路交通性能研究”QR12>CR12=3 600但總的車輛通行量QFO=5 476

（4）

式中，KR——合流影響區(qū)每千米的車流量（pcu/km）;其余指標(biāo)參數(shù)依據(jù)式（1）～式（3）。

結(jié)合“公路交通性能研究”（表1）能夠證明該匝道綜合服務(wù)性能為四級(jí)。

表1 高速公路分、合流干擾區(qū)行車流量

序號(hào) 服務(wù)水平 pcu車流密度/（km·1n）

1 一級(jí) ≤7.0

2 二級(jí) >7.0～12.0

3 三級(jí) >12.0～18.0

4 四級(jí) >18.0～25.0

5 五級(jí) >25.0～35.0

6 六級(jí) >35.0

出口匝道—主線連接處合理性驗(yàn)算，見圖4。

（5）

式中，PFD——在分流位置上游主線車道1和車道2總體的道路交通流量和該方向的總體道路流量之間的比率（%）;QF——駛?cè)敕至鲄^(qū)的通行量;QR——匝道最大通行量。

（6）

式中，QR12——進(jìn)入分流干擾區(qū)域內(nèi)的主線車道最大流量（pcu/h）;QFO——汽車駛出道路分流影響區(qū)域的總車輛通行量（pcu/h）;PFD——在分流方向主線車道1和車道2總體的道路車輛通行量和該方向總體車輛通行量之間的比值（%）。7186E111-C71D-4931-B932-5B46AAE441C0

結(jié)合“公路交通性能研究”QR12>C12=3 400但總的車輛通行量QF=5 476

（7）

式中，KR——分流干擾區(qū)內(nèi)車輛通行量（pcu/km）;LD——減速車行道實(shí)際長度（m），根據(jù)《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》LD取225 m。其余指標(biāo)參數(shù)依據(jù)式（6）。

結(jié)合“公路交通性能研究”（表1）能夠斷定該匝道實(shí)際服務(wù)性能為四級(jí)。

《公路立體交叉設(shè)計(jì)細(xì)則》表明，互通式匝道的出、入口位置以及與主線連接部位的服務(wù)水平相較于主線可降低一個(gè)等級(jí)，但最低應(yīng)為四級(jí)。由分合流干擾區(qū)域交通通行性能效果圖可知，該干擾區(qū)域內(nèi)的通行狀況及實(shí)際服務(wù)性能涉及主線外部區(qū)域，若服務(wù)水平較低，會(huì)嚴(yán)重降低主線的通行性能和服務(wù)水平[6-8]?；诖耍瑳Q定互通設(shè)計(jì)應(yīng)采用主線分流與合流的結(jié)構(gòu)類型。

2.2 互通式立體交叉方案研究

互通式立體交叉方案，如圖5所示。

主線分合流結(jié)構(gòu)立交方案次交通量方向匝道進(jìn)、出口位置通行能力及服務(wù)水平，如表2和表3所示。

通過上表能夠看出，匝道周邊區(qū)域交通流率明顯低于交通通行性能，即車流量相對較小，并且主線分合流結(jié)構(gòu)中匝道進(jìn)、出口與主線連接部位的服務(wù)水平均高于主線服務(wù)水平。綜上所述，主線分合流結(jié)構(gòu)滿足了交通通行的實(shí)際需求，并確保了交通通行的安全性和穩(wěn)定性，保證了通行性能及交通流線連續(xù)的科學(xué)性和合理性，充分證明主線分合流設(shè)計(jì)方案具有可行性[9-10]。

3 結(jié)論

根據(jù)交通需求的互通式立交方案設(shè)計(jì)，主要是對互通式立體交叉方案實(shí)施優(yōu)化和完善，將其設(shè)計(jì)的要點(diǎn)由線形方面轉(zhuǎn)變?yōu)榻煌ㄍㄐ行阅芎屯ㄐ邪踩?。通行性能和服?wù)水平的驗(yàn)證是設(shè)計(jì)中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，對方案設(shè)計(jì)有決定性作用。

互通一致性和連貫性是有效確保交通通行安全的重要設(shè)計(jì)原則，出口的合理性、車道的連貫性以及暢通性是設(shè)計(jì)的重中之重。車道連貫性主要涉及交通主線路的連貫性、車道通行的連貫性、行車速度的連貫性。相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，匝道出、入口位置以及與主線連接部位的服務(wù)水平相較于主線可降低一個(gè)等級(jí)，但最低不得低于四級(jí)，服務(wù)水平要盡可能和主線保持相同。

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收稿日期：2022-04-06

作者簡介：向青青（1989—），男，本科，工程師，研究方向：公路路線與橋梁設(shè)計(jì)。7186E111-C71D-4931-B932-5B46AAE441C0