互通式立交交織區研究

王 超

（中交遠洲交通科技集團有限公司，河北 石家莊 050051）

0 引言

互通立交交織區作為公路的重要組成部分，是交通堵塞的瓶頸，尤其在目前交通問題日益突出的情況下，交織區車輛運行狀況至關重要。由于交織區特有的結構條件和復雜的車輛運行特征，交織區分析在道路系統交通分析中有非常重要的位置并且分析難度很大，因此有必要對公路交織區的車輛運行研究，以便改善道路交織區的運行條件，有效減少事故的數量和事故的危險程度。

1 交織區概述

1.1 交織區定義

行駛方向大致相同的兩股或多股車流，沿著相當長的路段，不借助于交通控制設施進行的交叉運行，定義為交織；而當一合流段緊接著一分流段或者一入口匝道通過輔助車道緊接一出口匝道，就形成了交織區。

1.2 交織區類型

1.2.1 簡單交織區

由一個獨立的合流點后接一個獨立的分流點構成簡單交織區。根據交織車輛通過交織路段必須進行的車道變換最少次數，將簡單交織區分為三種主要的交織構型：A型、B型和C型交織區，分別見圖l、圖2和圖3。

1.2.1.1 A型交織區

A型交織區中每輛交織車輛為了完成交織運行，至少要進行一次車道變換。圖1描述了A型交織區的兩種形式。

圖1 A型交織區示意圖

1.2.1.2 B型交織區

B型交織區是具有多車道的進口支路和出口支路的交織區類型（見圖2）。B型交織區的關鍵特征是：a）一組交織車流無需進行任何車道變換就可完成其運行要求；b）另外一組交織車流最多需要一次車道變換就能完成其運行。

圖2 B型交織區示意圖

1.2.1.3 C型交織區

C型交織區與B型交織區類似，能為交織車流提供無需變換車道就能完成交織運行的車道。而B型與C型交織區之間的區別是交織車流所要求的車道變換次數不同。C型交織區的特征如下：a）一組交織車流無需進行車道變換就能完成交織運行；b）另一組交織車流則需要兩次或兩次以上的車道變換才能完成交織運行。C型交織區示意圖如圖3所示。

圖3 C型交織區示意圖

1.2.2 多重交織區

由一個合流點后接兩個分流點，或者兩個合流點后接一個獨立的分流點所構成。在這種情況下，交織路段將出現多股交織流向，由車道變換引起的紊流變得相當復雜（如圖4所示）。該類交織區較少出現在高等級道路系統中，但多重交織區確實存在于我國道路系統中。該類交織區車流交織運行復雜，在道路規劃、建設中應該盡可能避免。

圖4 多重交織區示意圖

1.3 交織長度

交織區長度是從匯合三角區上一點，即從主線車道右邊緣至入口（匯合）車道左邊緣的距離為0.6m的那一點，至分離三角區主線車道右邊緣至出口（分離）車道左邊緣距離3.7m那一點的距離。具體的交織區長度如圖5所示。在快速路交織區域內不可忽視匝道出入口道路交通標線的作用，它為駛入和駛出匝道的車輛提供了安全的交匯區間，避免與突出部緣石發生碰撞，包括出入口橫向標線、三角地帶的標線。這就決定了交織區長度不同于交織長度，車輛運行的實際交織長度較交織區長度要小。交織長度可定義為從合流匝道終點與主線連接點至下游分流匝道起點與主線連接點之間的長度（如圖5所示）。交織區長度包含并直接影響著交織長度，交織長度隨交織區長度的增大而變長、隨其減小而變短，二者成正比關系。交織長度實質是駕駛員順利實現車道變換過程的距離限制，是主線車輛與匝道車輛真正進行交織操作過程的容許范圍。隨著交織區長度由短變長，駕駛員進行交織操作的緊迫性也由大變小，從而在一定的交織區長度范圍內完成車道變換的可能性由小變大。

圖5 交織區長度和交織長度示意圖

2 交織區通行能力及服務水平計算

圖6所示為設計時速為80km/h的城市快速路設置的苜蓿葉互通其某一相鄰進出口預測年內的交通量（已換算為標準小客車高峰小時流率）及交織段幾何尺寸，現就本例進行交織區通行能力及服務水平計算。

圖6 交織區幾何尺寸及交通流量

2.1 確定交織區參數

L=206m，Q01=852pcu/h，Q02=0pcu/h，Qw1=268pcu/h，Qw2=121pcu/h

交織流率Qw=Qw1+Qw2=268+121=389pcu/h

非交織流率Qnw=Q01+Q02=852+0=852pcu/h

總的交通流率Q=Qw+Qnw=389+852=1241pcu/h

流量比QR=Qw/Q=389/1241=0.313

交織比R=Qw2/Qw=121/389=0.311

2.2 確定交織區運行狀態

2.2.1 計算交織強度系數Ww和Wnw

假設交織區為非約束運行，查《公路通行能力手冊》表4-2可得，A型交織區在非約束運行狀態下計算交織強度系數計算常數為：a=0.15，b=2.2，c=0.97，d=0.8；計算非交織強度系數計算常數為：a=0.0035，b=4.0，c=1.3，d=0.75，由此交織強度系數及非交織強度系數依次為：

2.2.2 計算交織車輛運行速度Vw和非交織車輛運行速度Vnw

已知道路自由流速度VFF=80km/h,由此可計算出交織車輛平均車速和非交織車輛平均車速依次為：

2.2.3 確定運行狀態

由于所分析的交織區為A型交織區，依據《公路通行能力手冊》表4-8，計算非約束運行所需要的車道數：

同時依據表4-8可知：A型交織區所能提供的最大交織寬度Nwmax=1.4，而Nw=1.03＜Nwmax，所以該交織區確實屬于非約束運行狀態。

2.3 確定交織區運行狀態

交織區運行速度：

交織段車流密度：

2.4 確定服務水平

查《公路通行能力手冊》表4-3可知：一級服務水平的臨界密度為7pcu/km/ln，因此該交織區為一級服務水平。

2.5 確定通行能力

3 結語

對于互通立交交織段，特別是交通量較大的樞紐互通立交的交織段，應按照標準、規范的要求對其通行能力及服務水平進行必要的分析計算，以指導互通的設計，避免交織區成為互通交通流運行的“瓶頸”路段。

[1]JTG D20—2006，公路路線設計規范[S].

[2]美國交通委員會.道路通行能力手冊[M].北京：人民交通出版社，2007.