基于交通污染評價的道路立體交叉分解方法＊

王曉寧 孟祥海 盛洪飛

(哈爾濱工業大學交通科學與工程學院 哈爾濱 150090)

0 引 言

道路立體交叉是高速公路網和城市快速路網的重要節點,由于交通流密集、車輛行駛狀態復雜,其交通污染問題顯得尤為突出[1-4].如何定量評價其交通污染狀況,是當前交叉口環境污染研究中的一個難點問題.道路立體交叉形式多樣,分類方法有多種,不同形式的立體交叉,其主線、匝道的幾何線形是不同的[5-8].因此,很難直接研究交通污染與不同形式立體交叉之間的定量關系.為此,需要提出一種能夠將復雜的立交形式進行分解的方法.以此方法為基礎,在研究道路立體交叉的交通污染時,就可以先單獨研究各組成單元的污染情況,然后再組合成各種形式的立交,從總體上進行研究.

不同的直線單元、圓曲線單元、緩和曲線單元組成了左轉和右轉匝道,不同的左轉和右轉匝道又組成了各種形式的道路立體交叉[9-10].為此,要對常見的道路立體交叉形式及其匝道、線形單元組成情況進行研究,從中提取出典型的線形單元和匝道類型,這樣就可以將道路立體交叉進行分解了.

1 左轉匝道的分解

1.1 定向式匝道

見圖1,為研究方便,定向式匝道用符號Z1表示.Z1通常由圓曲線單元、緩和曲線單元組合而成.在具體的道路立體交叉設計中,不同曲率半徑的Z1構成了不同形式的立體交叉,為方便區別,用符號 Z11,Z12…來表示(以下表示方法同此).

圖1 左出左入式左轉匝道

1.2 半定向式匝道

半定向式匝道見圖2和圖3所示.左出右入式匝道用符號Z2表示.右出左入式匝道是指左轉車輛從正線行車道右側右轉彎駛出,在匝道上左轉彎,到另一正線后直接由行車道左側駛入,用符號Z3表示.Z2,Z3通常由圓曲線單元、緩和曲線單元組合而成.不同曲率半徑的Z2,Z3形成了各種各樣的半定向式匝道.

圖2 左出右入式左轉匝道

圖3 右出左入式左轉匝道

1.3 非定向式匝道

非定向式匝道是指右出右入式匝道(包括環圈式匝道),它是左轉車輛由正線行車道右側駛出和駛入,在匝道上左轉改變方向,右出右入式匝道分別用Z4和Z5表示,見圖4和圖5所示.

圖4 右出右入式左轉匝道

圖5 環圈式左轉匝道

2 右轉匝道的分解

右轉匝道是供車輛從一條主線轉約90°到達另一主線的匝道.根據道路立體交叉的形式和用地限制,右轉匝道通常有斜線式、單(或復)曲線式、反向曲線式、平行線式四種類型.為研究方便,將斜線式右轉匝道用Y1表示,它是由直線單元和圓曲線單元構成的,見圖6.將單(或復)曲線式右轉匝道用Y2表示,它是由圓曲線單元構成的,見圖7.將反向曲線式右轉匝道用Y3表示,它是由圓曲線單元和緩和曲線單元構成的,見圖8.將平行線式右轉匝道用Y4表示,它是由直線單元和緩和曲線單元構成的,見圖9.對于同一種類型的右轉匝道,根據地形、線形設計的具體條件,又可細分為更多類型,則用符號Y11,Y12,…;Y21,表示.

圖6 斜線式右轉匝道

圖7 單(或復)曲線式右轉匝道

圖8 反向曲線式右轉匝道

圖9 平行線式右轉匝道

3 三路立交的分解

3.1 葉式立體交叉

葉式立體交叉是用兩個環圈式匝道來實現車輛左轉彎的全互通式立體交叉,它是由環圈式左轉匝道Z51和單(復)曲線式右轉匝道Y2構成的.根據2和3中左、右轉匝道的線形單元組成情況,葉式立體交叉的線形單元組成見圖10.

圖10 葉式立體交叉

3.2 喇叭形立體交叉

喇叭形立體交叉是三路立體交叉的代表形式,可以分為A式和B式,經環圈式左轉匝道駛入主線時為A式,駛出時為B式.A式喇叭形立體交叉是由環圈式左轉匝道Z51、右出左入式左轉匝道Z33和單(復)曲線式右轉匝道Y2構成的,見圖11 a).B式喇叭形立體交叉是由環圈式左轉匝道Z51、右出右入式左轉匝道Z45和單(復)曲線式右轉匝道Y2構成的,見圖11 b).

圖11 喇叭形立體交叉

3.3 定向形立體交叉

圖12 a)是由三處兩層式跨越構造物形成的定向形立體交叉,它是由左出左入式左轉匝道Z11和單(復)曲線式右轉匝道Y2構成的.圖12 b)是由一處三層式跨越構造物形成的定向形立體交叉,它是由左出左入式左轉匝道Z12和單(復)曲線式右轉匝道Y2構成的.

圖12 定向形立體交叉

3.4 半定向形立體交叉

見圖13,半定向形立體交叉a)是由左出右入式左轉匝道Z22、右出左入式左轉匝道Z32和單(復)曲線式右轉匝道 Y2構成的;半定向形立體交叉b)是由左出右入式左轉匝道Z21、右出左入式左轉匝道Z32和單(復)曲線式右轉匝道Y2構成的.

圖13 半定向形立體交叉

4 四路立交的分解

4.1 普通苜蓿葉形立體交叉

見圖14,普通苜蓿葉形立體交叉a)是由環圈式左轉匝道Z51和單(復)曲線式右轉匝道Y2構成的;b)是由環圈式左轉匝道Z55和平行線式右轉匝道Y4構成的.

圖14 普通苜蓿葉形立體交叉

4.2 X形立體交叉

見圖15所示,X形立體交叉a)是由右出右入式左轉匝道Z42和單(復)曲線式右轉匝道Y2構成的;b)是由左出左入式左轉匝道Z11和單(復)曲線式右轉匝道Y2構成的.

圖15 X形立體交叉

4.3 定向形立體交叉

見圖16,定向形立體交叉是由左出左入式左轉匝道Z11和單(復)曲線式右轉匝道Y2構成的.

圖16 定向形立體交叉

4.4 菱形立體交叉

菱形立體交叉是由單(復)曲線式右轉匝道Y2、左出右入式左轉匝道Z2組成的,其線形單元組成見圖17.

4.5 渦輪形立體交叉

見圖18,渦輪形立體交叉a)是由右出右入式左轉匝道Z45和單(復)曲線式右轉匝道Y2組成的立體交叉;b)是由右出右入式左轉匝道Z43和單(復)曲線式右轉匝道Y2組成的立體交叉.

圖17 常用的菱形立體交叉

圖18 渦輪形立體交叉

5 實例分析

以位于黑龍江省依寶公路與鶴大公路交叉處的鶴大立體交叉為例進行實例分析.根據前面分析,該立交左轉匝道由2個右出右入式左轉匝道和2個環圈式左轉匝道組成,右轉匝道由復曲線式右轉匝道組成,左右轉匝道具體的分解情況見表1和圖19.

圖19 鶴大立體交叉方案一分解示意圖

6 結束語

本文從交通污染定量研究的需要出發,對典型的道路立體交叉左轉匝道、右匝道及其圓曲線單元、緩和曲線單元組成情況進行了研究,在此基礎上提出了基于交通污染評價的常見三路、四路立體交叉分解方法,為進行道路立體交叉交通空氣污染、交通噪聲污染分析和評價奠定了基礎[11].本文的基于交通污染評價的道路立體交叉左、右轉匝道及線形單元分解方法主要是針對常見的三路、四路立體交叉進行的,對于形式特殊、復雜的道路立體交叉,該方法還需要進一步研究.

表1 鶴大立交方案一左、右轉匝道分解情況

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