摘要：以連霍高速公路哈密至吐峪溝段改擴(kuò)建項目互通式立交匝道為例，研究優(yōu)化匝道及其交叉口設(shè)計與提高其通行效率問題。提出了立交匝道設(shè)計原則、設(shè)計要點和設(shè)計方法，詳細(xì)闡述了優(yōu)化立交匝道交通流量和提高立交匝道通行效率的方法，以期改善高速公路立交匝道及其交叉口的交通流動性，減緩交通擁堵，提高公路通行效率。

關(guān)鍵詞：高速公路立交；立交匝道；優(yōu)化設(shè)計；交通流量；通行效率

0" "引言

高速公路立交匝道作為城市公路網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，其設(shè)計方案和運行效率直接關(guān)系到城市交通流暢度和居民出行舒適度，成為城市交通規(guī)劃和交通管理的關(guān)鍵問題之一。因此，對高速公路立交匝道的設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化，并通過智能交通管理手段提高匝道運行效率，對于緩解城市交通擁堵、提高交通系統(tǒng)整體效能具有重要意義。

1" "工程概況

G30連霍高速公路哈密至吐峪溝段改擴(kuò)建項目按照雙向八車道標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建設(shè)，設(shè)計速度為120km/h，路線長度為345.209km，共設(shè)置大橋2座、中橋15座、小橋195座、涵洞644道、通道涵洞34道，設(shè)置16處互通式立交、16處天橋，路段監(jiān)控管理分中心1處，養(yǎng)護(hù)工區(qū)5處，服務(wù)區(qū)7處，項目總投資為204.38億元。全線共劃分12個土建施工標(biāo)段（包含標(biāo)段范圍內(nèi)房建及外水、外電工程）。本文以其互通式立交匝道為例，研究優(yōu)化匝道及其交叉口設(shè)計與提高其交通運行效率問題。

2" "立交匝道設(shè)計原則和設(shè)計要點

2.1" "立交匝道設(shè)計原則

立交匝道設(shè)計原則如下：根據(jù)路段的交通流量、地形條件和公路功能，合理規(guī)劃匝道的幾何形狀，以提高匝道的通行能力和安全性。針對路段的交通流量，進(jìn)行詳細(xì)的分析和預(yù)測?？紤]不同時間段的交通峰值和谷值，以確定匝道的設(shè)計容量和需求。不同類型的匝道（入口匝道、出口匝道等）具有不同的幾何形狀。

充分考慮哈密至吐峪溝段的曲直、坡度等地形特點，設(shè)計時選擇合理的匝道曲線半徑和坡度，確保車輛在匝道上的平穩(wěn)通行。根據(jù)改擴(kuò)建工程的整體規(guī)劃和路段的功能定位，確定匝道的類型和等級。

2.2" "立交匝道設(shè)計要點

2.2.1" "開展可行性評估

進(jìn)行匝道及其交叉口設(shè)計前，開展可行性評估，考慮不同設(shè)計方案的經(jīng)濟(jì)性、社會影響等因素，選擇最優(yōu)設(shè)計方案。掌握設(shè)計要點，可以確保匝道交叉口在G30連霍高速哈密至吐峪溝段改擴(kuò)建立交匝道工程中發(fā)揮最佳效果，提高整體路段的通行效率和安全性能。

2.2.2" "分析交叉口車流量

匝道的交叉口的設(shè)計是整個匝道系統(tǒng)的關(guān)鍵部位。為了設(shè)計好交叉口，需要對匝道及其交叉口的流量進(jìn)行分配分析?？紤]不同方向的流量，以確定合理的車道數(shù)和流量分配，通過提高通行能力減緩交叉口擁堵。同時考慮非機(jī)動車和行人通行，確保匝道通行安全。

2.2.3" "進(jìn)行幾何布局設(shè)計

根據(jù)匝道交叉口位置，進(jìn)行幾何布局設(shè)計，包括匝道與主線的連接方式、交叉口形式等。在設(shè)計中要考慮是否需要立體交叉，是否通過設(shè)置天橋或地下通道提高通行效率。對匝道轉(zhuǎn)彎半徑進(jìn)行合理設(shè)計，確保車輛能夠順暢轉(zhuǎn)彎，避免交叉口處車輛轉(zhuǎn)彎時發(fā)生擁堵。

同時，對超高段進(jìn)行精確計算，滿足大型車輛的通行需求。根據(jù)交叉口流量和周邊交通狀況，選擇適當(dāng)?shù)慕徊婵诓季衷O(shè)計。涉及到立交橋的交叉口，需要考慮不同方向匝道之間的立體交叉設(shè)計，以確保交叉口的通行效率和交叉口的安全性。

2.2.4" "設(shè)置應(yīng)急和附屬設(shè)施

在匝道交叉口附近設(shè)置應(yīng)急車道和救援設(shè)施，確保在緊急情況下能夠迅速進(jìn)行應(yīng)急通行和采取救援行動。在匝道幾何設(shè)計中充分考慮交通安全，設(shè)置標(biāo)線、標(biāo)牌、護(hù)欄等安全設(shè)施，提高駕駛員的注意力和公路通行的安全性能。

2.2.5" "環(huán)保和景觀設(shè)計

結(jié)合新疆南疆地域特點，注重環(huán)保和景觀設(shè)計。在匝道周邊進(jìn)行綠化和景觀塑造，既美化了公路環(huán)境，又符合生態(tài)和可持續(xù)發(fā)展的要求。

3" "立交匝道設(shè)計方法

3.1" "匝道幾何形狀設(shè)計

在設(shè)計匝道時，必須考慮其幾何形狀符合實際需求，確保匝道的水平和垂直幾何要素符合標(biāo)準(zhǔn)要求，以保障車輛平穩(wěn)行駛。在設(shè)計匝道時，對未來交通需求預(yù)測則基于城市發(fā)展和交通變化進(jìn)行，以確保匝道的長期使用。

通過模擬分析，了解匝道在不同流量條件下的性能，包括平均速度、延誤時間、排隊長度等指標(biāo)。評估車輛行駛的可視性和交叉流的沖突點。應(yīng)根據(jù)交叉口的車流量選擇合適的匝道類型，確定車道的數(shù)量和寬度，以滿足通行需求。

3.2" "信號燈及景觀設(shè)計

匝道交叉口信號燈設(shè)置與優(yōu)化是關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，通過信號燈的合理布局和智能交通系統(tǒng)的應(yīng)用，調(diào)整信號燈時序以提高交叉口的運行效率。信號燈調(diào)整是信號燈設(shè)計的重要組成部分。同時，景觀設(shè)計和綠化帶設(shè)置有助于提升駕駛員體驗興趣、減緩視覺疲勞。

3.3" "適時進(jìn)行公路改擴(kuò)建

公路改擴(kuò)建是提升匝道交叉口通行能力的有效手段。通過增加車道數(shù)量、優(yōu)化車道寬度，或者考慮引入專用道，可以有效地緩解交叉口擁堵狀況，提高整體通行效率。

在進(jìn)行公路改擴(kuò)建時，必須充分考慮土地利用和環(huán)境影響，以平衡通行能力的提升對周邊社區(qū)的影響。這一設(shè)計過程是一個復(fù)雜而系統(tǒng)的工程，需要綜合考慮多個因素，以確保交叉口的通行達(dá)到最佳狀態(tài)。

3.4" "對設(shè)計方案進(jìn)行改進(jìn)

通過綜合考慮模擬結(jié)果，提出具體的改進(jìn)意見。改進(jìn)設(shè)計方案包括但不限于信號燈調(diào)整和公路擴(kuò)建等措施。這一階段的目標(biāo)是通過綜合考慮匝道通行能力、安全性和環(huán)境影響，形成最優(yōu)的設(shè)計方案，從而實現(xiàn)高速公路立交匝道的安全、高效和長期運行。

4" "優(yōu)化立交匝道交通流量

4.1" "信號控制的優(yōu)化

交通流量優(yōu)化方法在城市交通規(guī)劃和管理中扮演著至關(guān)重要的角色。為了有效理解、預(yù)測和改善交通系統(tǒng)的性能、優(yōu)化交通流量，需要綜合運用不同的交通流量優(yōu)化方法。信號控制優(yōu)化是一項關(guān)鍵工作，通過智能信號控制系統(tǒng)，可以實時監(jiān)測交叉口的流量狀況，調(diào)整信號燈的時序，以減少交叉口的延誤時間，提高公路通行能力。

4.2" "路徑與導(dǎo)流優(yōu)化

路徑與導(dǎo)流優(yōu)化也是重要手段，通過基于實時交通信息的最優(yōu)路徑，能夠降低整體路網(wǎng)的擁堵程度，提高車輛的通行效率。公共交通優(yōu)化、交叉口改造與擴(kuò)建、交通管制與限行政策、車流調(diào)度與管理等手段也可以結(jié)合使用，以緩解擁堵，提高城市交通系統(tǒng)的整體通行能力。

4.3" "打造綠色智能化交通

運用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)實現(xiàn)綠色智能化交通，推動公路交通流量優(yōu)化。鼓勵使用環(huán)保型交通工具是一種可持續(xù)的優(yōu)化策略，有助于減少污染物排放，改善城市環(huán)境。

通過綜合應(yīng)用不同的交通流量優(yōu)化方法，能夠更全面、有效地改善城市交通系統(tǒng)，提高交通效率、降低擁堵現(xiàn)象，實現(xiàn)城市交通可持續(xù)發(fā)展。通過采用科學(xué)的交通流量優(yōu)化方法，可以更好地認(rèn)識匝道交叉口的交通特征，有針對性地進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化，從而提高交叉口的通行能力，提高公路整體交通運行效率[1]。

5" "提高立交匝道通行效率

5.1" "數(shù)據(jù)收集與處理

5.1.1" "數(shù)據(jù)收集

數(shù)據(jù)的全面和真實是數(shù)據(jù)分析準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)。在進(jìn)行交通運行效率分析前，可選擇包括現(xiàn)場交通監(jiān)測、車輛軌跡追蹤、智能交通攝像頭記錄等多種適用的數(shù)據(jù)收集方法。

通過部署交通流量檢測器、車牌識別設(shè)備等現(xiàn)代技術(shù)手段，對匝道和交叉口的交通流量進(jìn)行實時采集。采集的數(shù)據(jù)包括車輛數(shù)量、車速、流量峰值等信息，為后續(xù)公路通行效率的分析提供基本數(shù)據(jù)。

利用車輛軌跡追蹤技術(shù)，獲取車輛在匝道和交叉口內(nèi)包括加速度、減速度、停留時間等的行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)能夠揭示匝道內(nèi)車輛的行駛行為，為優(yōu)化設(shè)計提供參考。

5.1.2" "數(shù)據(jù)處理

采集到的原始數(shù)據(jù)可能存在噪聲和異常值，因此需要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和清洗。采用統(tǒng)計學(xué)和機(jī)器學(xué)習(xí)等方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和篩選，確保得到可靠的、具有代表性的數(shù)據(jù)。通過統(tǒng)計學(xué)手段對數(shù)據(jù)進(jìn)行整體分析，繪制圖表展示交通流量、車輛行駛狀態(tài)等關(guān)鍵指標(biāo)的變化趨勢。數(shù)據(jù)處理有助于深入理解匝道的交通運行狀況，為問題的診斷和解決提供依據(jù)。

5.1.3" "建立仿真模型

將經(jīng)過處理和清洗后的數(shù)據(jù)建立仿真模型，通過模擬不同交通流量條件下的匝道和交叉口運行情況，評估不同設(shè)計方案對交通運行效率的影響。通過數(shù)據(jù)收集、處理和建立仿真模型，能夠全面、準(zhǔn)確地掌握匝道的交通運行狀況，為優(yōu)化匝道設(shè)計提供有力支持。

5.2" "分析立交匝道車流特點

5.2.1" "采集匝道車流量數(shù)據(jù)

在進(jìn)行立交匝道車流量分析之前，使用交通流量檢測器和車牌識別設(shè)備等現(xiàn)代交通監(jiān)測技術(shù)，實時采集匝道進(jìn)口的車輛數(shù)量、流量峰值、車速等車流量數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確把握不同進(jìn)口道的交叉流量分布狀況，為后續(xù)的通行能力評估提供基礎(chǔ)信息[2]。

對交叉口的車流量進(jìn)行時間分段統(tǒng)計，以了解交叉口在不同時間段內(nèi)的流量變化規(guī)律。特別關(guān)注交叉口的高峰期和低谷期，分析這些數(shù)據(jù)有助于識別交叉口的交通流動特點，為優(yōu)化信號控制策略提供參考。

5.2.2" "分析匝道通行效率

在車流量分析的過程中，需考慮不同進(jìn)口道之間的交叉影響，例如左轉(zhuǎn)車道和直行車道的沖突情況。通過深入研究這些交叉影響，可以識別潛在的瓶頸點，并為設(shè)計階段提出改進(jìn)建議。需將車流量分析的結(jié)果與交叉口的信號控制系統(tǒng)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，評估信號燈的時長、相位設(shè)置等參數(shù)對交叉口通行效率的影響，進(jìn)一步優(yōu)化信號控制策略，提高立交匝道交叉口的整體運行效率。

通過流量分析等綜合手段，能夠全面了解立交匝道交叉口的交通流量狀況，為后續(xù)的設(shè)計優(yōu)化和交通管理決策提供科學(xué)依據(jù)，確保匝道及其交叉口的通行能力達(dá)到最佳水平。

5.3" "優(yōu)化交通信號控制系統(tǒng)

5.3.1" "全面的數(shù)據(jù)收集與分析

在立交匝道和交叉口設(shè)計中，通過綜合考慮流量分布、交叉影響和信號控制策略等方面，實現(xiàn)交通信號控制系統(tǒng)的優(yōu)化，對提升整體運行效率具有關(guān)鍵作用。

為了優(yōu)化交通信號控制系統(tǒng)，需要進(jìn)行全面的數(shù)據(jù)收集與分析。采用交通流量檢測器、車牌識別設(shè)備等現(xiàn)代交通監(jiān)測技術(shù)，實時獲取交叉口各進(jìn)口車道的流量、車速、車輛類型等數(shù)據(jù)。通過統(tǒng)計分析，深入了解不同時間段和進(jìn)口車道的交通流量變化規(guī)律。、

通過車流量分析，深入研究立交匝道交叉口的交叉影響，考慮不同進(jìn)口車道之間的車流量分布和沖突情況。特別關(guān)注高峰期和低谷期的流量特征，識別潛在的瓶頸點和交叉沖突點。通過這一步驟，為后續(xù)的信號控制系統(tǒng)優(yōu)化提供詳實數(shù)據(jù)支持。

5.3.2" "優(yōu)化交通信號控制策略

優(yōu)化交通信號燈的時長、相位設(shè)置和周期控制等參數(shù)，以適應(yīng)不同時間段和流量變化的需求。采用自適應(yīng)信號控制系統(tǒng)等智能化控制手段，根據(jù)實際交通狀況動態(tài)調(diào)整信號方案，提高靈活性和適應(yīng)性。實施交叉口協(xié)調(diào)與同步策略，確保不同進(jìn)口道之間的信號配合[3]。通過時間同步和相位協(xié)調(diào)，降低交叉口內(nèi)部的沖突概率，提高車輛通行效率。

采用先進(jìn)的協(xié)調(diào)算法，考慮整個立交匝道交叉口的全局協(xié)調(diào)，優(yōu)化信號控制的整體效果。引入智能交通管理系統(tǒng)，通過先進(jìn)的信息技術(shù)手段實時監(jiān)測交叉口的實際交通狀況。通過數(shù)據(jù)分析和預(yù)測，提前預(yù)警匝道和交叉口的擁堵情況，并根據(jù)預(yù)測結(jié)果調(diào)整信號控制策略，以應(yīng)對突發(fā)事件和高峰期的挑戰(zhàn)。

6" "結(jié)束語

通過運用綜合手段，對高速公路立交匝道及其交叉口進(jìn)行設(shè)計、對其公路通行效率進(jìn)行分析，能夠?qū)崿F(xiàn)立交匝道及其交叉口的科學(xué)設(shè)計和精準(zhǔn)優(yōu)化，為城市交通提供高效、安全、暢通的公路網(wǎng)絡(luò)。這一設(shè)計和優(yōu)化過程需要綜合應(yīng)用跨學(xué)科技術(shù)，確保在各種不同路況下都能夠?qū)崿F(xiàn)最佳的匝道和交叉口的通行效率。

參考文獻(xiàn)

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（新疆交通科學(xué)研究院有限責(zé)任公司，新疆烏魯木齊" "830000）