快速路出入口布置原則及適應性淺議

俞 臻

（無錫市城市重點工程建設辦公室，江蘇無錫214031）

0 前言

城市快速路是國際上諸多用地密集型大都市汽車干道道路擴容的重大交通設施，它通過匝道出入口與地面道路網銜接。匝道密度與位置不但在很大程度上決定著快速路主線的通過能力和疏解、分流地面交通的能力，而且決定了主線、匝道地面交叉口與匝道服務區交通流受沖擊的程度。

從國內一些城市快速路系統實際運行中所反映出的問題來分析，大多與出入口有關。由于城市快速路系統不同于高速公路，交通源相對比較密集，出人口設置的數是較多，間距較近，因此，合理設置系統的進出口，對于保證系統的正常運行至關重要。為確定與城市形態、交通網絡、經濟條件相適應的合理匝道密度、合適的匝道位置提供理論依據，進而對指導我國大城市的快速路的規劃與設計、改善生態環境、促進城市交通系統的可持續發展具有重大意義。

1 快速路出入口總體布置

目前普遍認為，對于快速路出入口相鄰交叉口設計，應最大限度拓寬交叉口路口寬度，增加交叉口車道數，并根據預測交通量布置轉向專用車道；對于有出入口匝道路段，拓寬長度應滿足匝道接地布設長度要求。尤其對于出口匝道的布設提出更高的要求，出口匝道接地點與相鄰交叉口進口渠化段之間應具備足夠長度的交通緩沖段（或銜接段）。根據出入口匝道與地面道路的相對位置（縱向位置和橫向位置）對地面道路銜接段（交叉口）進行分類研究。

1.1 匝道與相鄰道路銜接類型分析

根據快速路出入口匝道接地點在地面道路上的位置不同可分為兩個方面：縱向位置分類和橫向位置分類。

1.1.1 縱向位置分類

匝道的縱向位置即匝道落地點在路段縱斷面上的相對位置。縱向位置表征了匝道接地點與交叉口的間距，是決定匝道關聯平面交叉口車流運行的重要參數。根據匝道縱向位置，可將匝道分為路段型和交叉口型兩類。

1.1.1.1 路段型

當進口匝道布設在交叉口進口道上游，出口匝道布設在進口下游，車輛能夠在路段上完成車道轉換和上下匝道的過程時，認為匝道對交叉口產生的影響可以忽略不計，該類匝道便是路段型匝道，不會對交叉口帶來附加影響。

1.1.1.2 交叉口型

當出（入）口匝道落地點與下（上）游交叉口距離較短，上下匝道車流主要通過交叉口進口道或出口道進行集散，交叉口車流運行明顯收到匝道車流的影響時，匝道便成為交叉口型。

1.1.2 橫向位置分類

匝道的橫向位置即匝道落地點在道路橫斷面上的相對位置，不同的匝道橫向位置對應不同的匝道關聯交叉口。根據橫向位置，匝道可分為下列三類。

1.1.2.1 內側式匝道

即匝道接地位置對應平面道路靠近中央分隔帶的1～2條車道，如圖1a.所示（圖中僅表示出了下匝道，上匝道情況類似）。

1.1.2.2 中間式匝道

即匝道接地位置在道路橫斷面中部，兩側均有平面道路機動車道可以通行。如圖1b.所示（圖中僅表示出了下匝道，上匝道情況類似）。

1.1.2.3 外側式匝道

即匝道接地位置位于機動車道外側，與非機動車道或人行道相鄰，如圖1c.所示（圖中僅表示出了下匝道，上匝道情況類似）。

匝道的橫向位置與交織構型和銜接路段的交通組織方式密切相關。當不采取禁行和分隔措施時，外側式匝道和中間式匝道都可對應左轉交織區或混合交織區，內側式匝道對應右轉交織區和混合交織區。具體的交織構型應當視具體的路段和交叉口情況而確定。

1.2 匝道接地點上游或下游道路等級及路網要求

城市高架道路一般沿城市主干道修建，其匝道或直接與高架道路下面的主干道連接（如平行式匝道），或與高架下面主干道相交的道路連接（如定向式匝道）。城市高架道路作為城市快速路，對與其相接道路的功能等級存在一定要求，不可隨意用匝道將快速路與低等級的道路相接。

一般地，就平行式匝道而言，上匝道接地點對上游相交道路等級及路網存在要求，下匝道接地點對下游相交道路等級及路網存在要求（上、下游相交道路均指主線與高架下面道路相交的道路）；就定向式匝道而言，對匝道本身連接的地面道路存在要求（見表1所列）。

表1 匝道接地點上游或下游道路等級要求表

1.3 匝道接地點距交叉口距離的要求

匝道距離相鄰交叉口停車線的距離是匝道定位的一個關鍵因素。過長則道路用地面積增加，拆遷量和投資增多；過短又會不滿足交織段和紅燈排隊長度的需求而影響到該段內車流的正常運行。

出口匝道與鄰近交叉口的間距應不小于停車段長度和規范交織段長度之和，據國內外經驗一般不宜低于150 m；入口匝道與鄰近交叉口間距應不小于規范交織段長度，據國內外經驗一般不宜低于80 m。日本東京高架道路中央環狀線等高架道路100多條匝道中，下匝道至路口的平均距離為200 m。

1.4 匝道橫向位置適應性分析

匝道橫向位置的確定首先應考慮快速路和地面道路的幾何條件。平行式匝道的橫向位置多為外側式及中間式，內側式相對較少。定向式匝道落地點一般設置在與快速路相交的橫向道路上，不受高架道路高度的限制，因此橫向位置的選擇較為自由。

1.4.1 出口匝道

外側式匝道適用于有大量下匝道右轉車流量而地面右轉流量不大的情形；當同時有大量下匝道左轉車流量時，由于左轉車需要與地面車流的直行車和右轉車進行交織，適用性受到限制；中間式匝道橫向位置的適用性較廣，采取此種橫向位置布設方式可將地面轉向車流提前分流至指定停車段，有較大的機動性，適用于多種車流組成情況。

1.4.2 入口匝道

對于進口匝道，采取內側式橫向位置將存在相交道路右轉上匝道車流與去地面各轉向車流的沖突，采取外側式橫向位置將存在相交道路右轉去地面車流與上匝道各轉向車流的沖突。通過對相交道路右轉車進行相應的信號控制可以較好地解決以上沖突。而中間式橫向位置可避免此類沖突點的存在。

2 出口匝道銜接段交通組織適應性分析

城市快速路出口匝道銜接路段指高架下匝道接地點至前方交叉口車輛排隊隊尾的一段距離。車流相互之間的交織是銜接段的核心交通問題，一般城市道路路網密度高，車流量較大，交織段長度難以達到要求，目前采取的交通組織方式多為避免或減少交織。

2.1 出口匝道銜接段交通組織方法分類

絕大部分出口匝道銜接路段在匝道右側設置地面右轉車道，在交織段之前將地面右轉車流引入此車道，避免右轉車與其它車流的交織。方便起見，本文中討論的交通組織主要指直行車和左轉車的情形。管理者在進行交通組織時主要任務是協調這兩股車流，常用做法是：（1）下匝道車流和地面車流經過交織后通過交叉口；（2）物理分隔下匝道車流和地面車流；（3）禁止某流向車流在該交叉口的通行權，簡化進口道的車流運行方式。對銜接路段交通組織方式的研究主要是從交通流理論和交通設計角度分析交通問題。

2.1.1 組織方式I

組織方式I是指在銜接路段不采取禁行和分隔等措施，下匝道車流和地面車流經過充分交織后通過交叉口，如圖2所示。在這種情況下，匝道和地面車流都需要進行變換車道到達停車道，銜接路段劃分為車輛因前方交叉口紅燈的停車段和交織段，即Lw=L-LP。

2.1.2 組織方式II

組織方式II指分隔出口匝道車流地面車流，如圖3所示。這種組織方式避免了交織對銜接路段造成的影響，尤其在交織段長度不能滿足交通需求的情況下，有利于維護系統的有序，提高服務水平，是一種較為有效的組織方式。

2.1.3 組織方式III

同樣為了避免交織，組織方式III通過禁行地面或下匝道的某向車流，簡化進口道車流運行，等同于與一般交叉口進口道。被禁行的轉向車流通過在上游或下游交叉口繞行或者在前方交叉口調頭到達目的點。這種組織方式同樣避免了交織對銜接路段造成的影響，適用于交通壓力大，交織段長度不能滿足需求，同時周邊路網有分流條件的情況。

2.2 出口匝道交通組織形式適用性分析

為了保證出口匝道銜接段的通暢，交通管理者應根據道路交通的實際情況選取銜接路段組織方式。合理的交通組織形式的選取是實施有效的交通控制方案的前提。

2.2.1 組織方式Ⅰ的適用情況

2.2.1.1 通行能力匹配性考慮

允許出口匝道銜接段車流交織運行時，設地面到達流量為Qg，下匝道流量為Qr，Cw為交織段通行能力，CA為進口道通行能力，則應滿足：

當上式不能滿足時，交織區通行能力不足以容納地面和匝道的車流量，系統平衡的臨界狀態被打破，開始出現排隊和阻塞。因此，確定銜接路段的組織形式時，應保證交織段通行能力與地面和匝道到達車流量的匹配。

2.2.1.2 服務水平的考慮

此外，對于新建或改建交叉口，交織段需滿足一定的服務水平。根據最小平均變換車道車速和非變換車道車速將其服務水平分為A—F級。其中A、B級服務水平滿足足夠的交織段長度，駕駛能夠順利進行；C、D、E級不能滿足自由交織，車速逐漸降低，但是車流基本穩定運行；F級不能滿足正常車流運行。對于采取允許交織的交通組織形式的新建和改建的交叉口，為了保證系統的穩定性，建議交織段服務水平不宜低于C級。當客觀情況不能滿足以上兩個條件，建議考慮其它的交通組織形式。

如果客觀條件可以滿足以上要求，交織段的存在仍能使進口道保持較好的運行秩序，連續流和間斷流能夠順利轉換。對于大城市，一般情況下路網密度大，交叉口間距小，從而能夠提供作為交織段的資源不容易滿足。同時，出口匝道銜接路段多為交通流的吸引點和轉換點，交通量大，擠壓了可作為交織的空間。因此交通管理者在選擇組織方式時傾向于避免交織。

2.2.2 組織形式Ⅱ的適用情況

2.2.2.1 流量不均衡系數的影響

“無交織”設計的進口道銜接路段，由于分離了下匝道車流和地面車流，銜接段無交織區存在，可緩解由于交織造成的交通無序和阻塞。由于分離了下匝道車流和地面車流，與一般進口道相比，進口道收到每個車道同向車流的不均衡度的影響。在此引入流量不均衡系數σ（σ＞0），令：

出口匝道交叉口銜接段的無交織設計隔離了需進行交織的兩股車流，交叉口設計時可以不計交織段的要求。這樣解決了由交通壓力大而Lj不足之間的矛盾。但是由于不均衡系數σ的存在，單位綠燈時間內能夠通過的車輛數卻降低了，在不均衡系數偏離1較大時候，折減了現有設施的利用率。在總流量相等的情況下，該方向的車流需要更長的綠燈時間來通過交叉口，變相增加了交叉口壓力。當σ→0或+∞，相對于浪費了一條車道的通行能力。如果以折減30%作為限制條件，當σ＜0.4或σ＞2.5時，此種交通組織方式的適用性需綜合其它因素加以權衡。上述分析針對于當Lj不能滿足交織段長度要求的情況。在交織段長度足夠的情況下，是否選擇無交織設計的交通組織形式對車流運行不會產生大的影響。同時σ不可能總是等于1，因此在交織段長度滿足要求時，使用Ⅱ型的無交織設計的交通組織形式不利于充分利用現有道路資源。

2.2.2.2 車行軌跡的影響

除了流量不均衡系數對車流行駛產生影響，綠尾車輛駛過停車線時存在潛在的沖突點，如圖4所示。以一般較普遍的情況來分析，車道寬度為3.5 m，左轉車轉彎半徑為30 m，綠尾左轉車駛過停車線的車速為的8 m/s。

則外側左轉車駛過B點需時14.64/8=1.83(s)，駛過C點需時20.91/8=2.61(s)，均能保證在黃燈3 s時間之內，但是當左轉車流間隔3條直行車道以上時，外側左轉車道的車輛易與綠初的直行車發生沖突，故左轉車道不宜間隔兩條以上直行車道。

對于組織形式Ⅰ和Ⅱ都不能滿足的情況，可以考慮對禁行或實施交通控制方案。對于禁行的左轉車的出路，可以考慮讓其在前方路段調頭，或者在下游交叉口左轉。目前我國有相當多的出口匝道銜接路段采取禁左或禁右的交通組織方式，有利于簡化復雜的交通狀況，提高該點的通行能力和服務水平。這種交通組織方式犧牲了一向車流的通行權利，將矛盾分散轉移至周邊的道路。此外，對于過飽和交叉口，應對銜接交叉口上游實施流入控制，對地面道路系統進行信息誘導。

3 結語

隨著城市快速路的規劃建設投入使用，城市交通建設管理者逐漸認識到，做好快速路出入口銜接道路（主要為相連交叉口）設計對快速路的可靠運行極為重要，假如處理不好，極易造成快速路相鄰道路（交叉口）發生常發性交通擁堵。本文從出入口匝道布置形式、原則、交通適應性等幾方面總結了快速路出入口設計的幾點經驗。望能起到拋磚引玉之功效。