孫興

（中國電建集團華東勘測設(shè)計研究院有限公司，浙江杭州 310000）

0 引言

樞紐互通式立交是一種常見的立體交叉形式，是指在兩條或多條道路相交或相鄰的地點，利用匝道與主線相連，實現(xiàn)各個方向車流的互聯(lián)互通。樞紐互通式立交具有通行能力大、功能完善、運行效率高等優(yōu)點，但也存在占地面積大、投資成本高、設(shè)計復(fù)雜等缺點。因此，進行樞紐互通式立交方案設(shè)計時，需要綜合考慮多種因素，如地形地貌、交通量及組成、工程技術(shù)條件、環(huán)境影響、經(jīng)濟效益等，選擇最適合當?shù)貙嶋H情況的方案。

1 互通式立交的意義

互通式立交是一種利用跨線構(gòu)造物和匝道來分離和連接相交道路的交叉方式，可以滿足車輛轉(zhuǎn)換需求，提高道路通行能力與服務(wù)水平，提高駕駛安全系數(shù)?；ネㄊ搅⒔桓鶕?jù)交叉道路的等級，可以分為兩種類型：一般互通式立交和樞紐互通式立交。其中，一般互通式立交適用于干線公路與地方公路的交叉，可實現(xiàn)干線公路與地方公路的有效銜接，減少干擾和沖突。而樞紐互通式立交適用于干線公路之間的交叉，可實現(xiàn)干線公路之間的交通流轉(zhuǎn)換，提高轉(zhuǎn)彎效率和順暢度[1]。

2 工程概況

某高速交叉互通式立交項目位于A、B 兩條高速公路的交叉點，其中A 高速為雙向六車道，B 高速為雙向四車道，兩者設(shè)計車速均為120km/h。由于兩條高速公路的主線車流量較大，且設(shè)計標準不同，僅從立交的結(jié)構(gòu)形式和線形設(shè)計來評價方案的優(yōu)劣是不夠的。因此，綜合考慮交通連貫性、匝道的線形和通行性能、匝道與主線的連接部位的服務(wù)水平等因素，對該項目立交方案進行全面論證。

3 主交通流線連續(xù)性

A、B 高速在丙地交叉。從技術(shù)層面考慮，應(yīng)以甲、丙的方向作為主線，避免轉(zhuǎn)彎，如圖1（a）所示。從業(yè)主要求考慮，需以乙地到丙地的方向作為主線，保持交通連貫性，如圖1（b）所示。

圖1 互通式立體交叉設(shè)計每小時交通量（單位：km/h）

3.1 匝道基本段通行能力、流線形式的適應(yīng)性

圖1 分別展示了甲-丙方向、乙-丙方向的交通流線形式。甲-丙方向的轉(zhuǎn)向車輛通行量達到了匝道的設(shè)計極限2900pcu/h，因此不能采用主線連續(xù)的流線形式，而需要采用匝道連接的流線形式。乙-丙方向的轉(zhuǎn)向車輛通行量較低，為2592pcu/h，因此可采用主線連續(xù)的雙車道匝道形式，減少匝道的數(shù)量及長度，降低工程造價、減少占地面積[2]。

3.2 匝道與主線連接處通行能力、流線形式的適應(yīng)性

由于乙-丙方向轉(zhuǎn)向小時交通量較小，可以考慮采用匝道形式將其融入甲-丙方向的主線。但由于甲-丙方向的主線車輛通行量較大，需要進一步檢驗連接部位的交通性能和服務(wù)水平是否滿足實際交通需要，匝道和主線連接處驗算示意圖見圖2。

圖2 入口匝道與主線連接區(qū)域交通性能具體影響因素

根據(jù)公式（1）計算PFM值，即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的比值。該工程上游和下游匝道相距較遠，相鄰匝道不影響匝道分析[3]。

式（1）中：PFM值為緊鄰合流區(qū)上游主線車道1 和車道2的交通量占該方向總交通量的比例（%）；能夠反映合流區(qū)域內(nèi)主線車輛的分布情況，是影響合流區(qū)域內(nèi)交通流穩(wěn)定性、安全性的關(guān)鍵指標；LA為加速車道的真實長度（單位：m），根據(jù)設(shè)計規(guī)范，取值400m。

式（2）中：Q12為合流干擾區(qū)域的主線道路交通量最大值（單位：pcu/h）；QF為匝道區(qū)域行車道駛向合流區(qū)域的交通量最大值（單位：pcu/h）。

式（3）中：QR12為駛?cè)牒狭鞲蓴_影響范圍的主線行車道交通量最大值（單位：pcu/h）；QR表示匝道的交通量最大值（單位：pcu/h）。

根據(jù)相關(guān)研究可知，QR12＞CR12=3600（匝道內(nèi)的交通量標準值），但是交通量總值QF=5476＜CFO=6000（交通量極值），會導(dǎo)致交通車輛集中，但實際并未發(fā)生交通擁堵，因此實際交通服務(wù)水平應(yīng)根據(jù)真實交通量確定[3]。

式（4）中：KR為合流影響范圍內(nèi)一公里的交通量（單位：pcu/km）。

按照表1 高速公路分、合流影響區(qū)車流密度可判定該入口匝道的服務(wù)水平為4 級，滿足要求。

表1 高速公路分、合流影響區(qū)車流密度

出口匝道與主線連接處合理性驗算如圖3、公式（5）所示。

圖3 出口匝道與主線連接區(qū)域交通性能具體影響因素

式（5）中：PFD為車輛分流區(qū)域的上游主線行車道1、行車道2 的交通流量與該方向交通量的比值（%）；QF表示進入車輛分流區(qū)域的交通量（單位：pcu/h）。

式（6）中：QFO為車輛駛出道路分流干擾范圍的交通量總值（單位：pcu/h）。根據(jù)相關(guān)研究可知，QR12＞CR12=3400（匝道內(nèi)的交通量標準值），但是交通量總值QF=5476＜CFO=6000（交通量極值），總交通量較大會導(dǎo)致車輛通行集中，但由于高速公路具有較高的設(shè)計標準和管理水平，并未造成擁堵現(xiàn)象，服務(wù)水平良好，可根據(jù)實際交通量判定實際服務(wù)水平[4]。

式（7）中：KR表示分流干擾區(qū)內(nèi)車輛通行量（單位：pcu/km）；LD表示減速車行道實際長度（m），根據(jù)現(xiàn)行《公路路線設(shè)計規(guī)范》（JTG D20—2017）LD取225m。

根據(jù)表1，可判斷該匝道的實際服務(wù)水平為4 級，即D 級?，F(xiàn)行《公路立體交叉設(shè)計細則》（JTG/T D21—2014)規(guī)定，互通式匝道的出入口位置以及與主線連接部位的服務(wù)水平可以比主線低一個等級，但最低不能低于4 級，即D 級。這是因為分流干擾區(qū)內(nèi)的通行狀況不僅影響匝道通行狀況，而且影響主線外部區(qū)域通行狀況，如果服務(wù)水平過低，會導(dǎo)致車輛排隊、擁堵、碰撞等問題，降低主線的通行能力和服務(wù)水平[5]。因此，在設(shè)計互通式立交時，應(yīng)盡量提高分流干擾區(qū)內(nèi)的通行能力和服務(wù)水平，保證匝道和主線的順暢運行。

4 互通式立體交叉方案研究

該項目互通式立體交叉方案設(shè)計如圖4 所示。

圖4 互通式立體交叉方案圖

甲-丙方向匝道與主線分合流、乙-丙方向匝道與主線分合流計算結(jié)果如表2、表3 所示。

表2 甲-丙方向匝道與主線分合流計算結(jié)果

根據(jù)表2、表3 可知，匝道周邊區(qū)域的交通流率低于主線的交通率，可避免擁堵和事故。匝道進出口與主線連接部位的服務(wù)水平高于主線的服務(wù)水平，可保證交通流的順暢和安全。匝道與主線的分合流結(jié)構(gòu)應(yīng)該符合科學性、合理性要求，能夠滿足交通流量的連續(xù)穩(wěn)定，上述結(jié)果說明該項目主線分合流方案合理可行。

5 結(jié)論

第一，設(shè)計互通式立交方案時，應(yīng)綜合考慮線形的合理性、道路服務(wù)水平等因素。

第二，為保證互通式立交的服務(wù)水平，需遵循互通一致性、連貫性的設(shè)計原則，合理設(shè)計匝道出入口的位置、車道的數(shù)量和長度、行車速度的變化等因素，確保匝道、主線之間的協(xié)調(diào)。

第三，根據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范，匝道出入口以及與主線連接部位的服務(wù)水平可比主線低一等級，但最低不能低于4 級。