干線公路快速化改造方案研究

徐志強，潘 虹

(1.江蘇省交通科學研究院股份有限公司;2.河海大學能源與電氣學院)

1 背 景

近年來我國城鎮(zhèn)化水平日益高，不僅表現(xiàn)在城市內(nèi)部的不斷擴展，也表現(xiàn)在城市之間來往日益緊密，隨著城市群、都市圈的不斷興起，服務于城際交通的快速通道需求不斷增強，小時都市圈的概念凸現(xiàn)了城市發(fā)展對于快速、高效交通的迫切需求。

現(xiàn)狀干線公路根據(jù)其使用特征和發(fā)展趨勢，需要滿足中長距離出行，更多強調(diào)的是高服務水平的機動性。然而由于我國干線公路較多承擔了集散交通的功能，造成干線公路開口多，混合交通嚴重、運行速度偏低，難于管理，降低了安全性。高速公路雖然速度快，服務水平高，但由于它的全封閉和全立交的特性，出入口設(shè)置受限，其機動性和可達性弱。

針對公路交通出行迫切需要得到更便利、快速的服務以滿足經(jīng)濟社會發(fā)展的要求，我國出現(xiàn)了建設(shè)快速干線公路的需求。如江蘇省2005年在《江蘇省干線公路發(fā)展規(guī)劃》中，便提出了“快速干線公路”的概念，明確提出快速干線公路是高速公路的有利補充，擔當著承上啟下的作用。

但在國家對用地指標的控緊和公路建設(shè)資金籌措難度加大的背景下，大規(guī)模的新建快速干線公路面臨著較大的困難。快速干線公路的建設(shè)更多的應對現(xiàn)有干線公路充分挖潛，通過快速化改造的方式，提升干線公路的服務水平和社會形象，走集約化的發(fā)展道路。

2 快速干線公路的技術(shù)要求

要對干線公路進行快速化改造首先應該明確快速干線公路的技術(shù)要求。但是我國現(xiàn)有的公路分類體系中并沒有快速干線公路這一層次，對何為快速干線公路，快速公路的設(shè)計指標缺乏統(tǒng)一的認識和相應的技術(shù)標準。

認為快速干線公路與普通干線公路的不同主要體現(xiàn)在平均運行速度指標高，也就是“快速”所帶來的一系列的設(shè)計指標和標準的不同。在按技術(shù)等級分類的公路標準中，快速干線公路與開放式一級干線公路更相似，而比全封閉的高速公路標準要低。

為滿足特定的交通需求，根據(jù)快速干線公路的功能定位，快速干線公路的技術(shù)要求表現(xiàn)為以下五點。

快速—這里的速度快不是指設(shè)計速度指標高，而是指公路實際的平均運行速度快。

高水平服務—這里的“高水平服務”是指和一般干線公路、集散公路相比較，快速干線公路承擔的運量大，行車延誤小，少阻礙，少干擾，更加通暢，具有更高的運行舒適性與安全性。

機動性—這里的“機動性”是相對于高速公路而言，快速干線公路做為高速公路網(wǎng)層次的重要補充，更加便于沿線使用和各層次路網(wǎng)間的轉(zhuǎn)換。在高速公路未完全覆蓋地區(qū)，更是作為公路運輸－的主通道。

集約—公路發(fā)展必須始終貫徹可持續(xù)發(fā)展理念，處理好交通設(shè)施與自然環(huán)境之間的協(xié)調(diào)關(guān)系，充分利用現(xiàn)有公路資源挖掘潛力，盡量減少對自然生態(tài)系統(tǒng)的破壞，提高土地利用率，減少資源消耗，最大限度地節(jié)約資源。

安全、環(huán)保—快速干線公路所指的“安全”和“環(huán)保”，是指在使速度、便捷和通暢達到一定水平的同時，要做到公路發(fā)展與保護生態(tài)并舉，促進公路與自然的和諧發(fā)展;要堅持“以人為本”，充分提高公路的安全保障能力。

3 干線公路快速化影響因素分析

干線公路快速化改造是將原有開放型干線公路改造成相對封閉的快速公路，涉及面廣，影響因素多。我們通過對部分干線公路的調(diào)查，影響干線公路快速行車的因素主要為縱、橫向干擾。

3.1 縱向干擾

縱向干擾問題主要表現(xiàn)為機動車與非機動車混行問題，它是造成目前干線公路服務水平低、安全水平低的主要癥結(jié)之一。由于非機動車行駛速度相對較慢、行駛軌跡多變，機非混行對機動車的行駛造成較大干擾，嚴重地影響了道路交通秩序，降低道路的通行能力，引發(fā)交通擁堵、交通事故增加等一系列問題，增加了道路交通管理的難度。

非機動車影響機動車分為摩擦干擾和阻滯干擾。摩擦干擾是指非機動車側(cè)向接近于機動車道時，駕駛員由于安全原因會降低車速行駛;阻滯干擾是指非機動車占用機動車道阻擋了機動車的行駛，迫使機動車減速行駛，造成延誤。當?shù)缆方煌髅芏炔淮髸r，車輛間相互影響微弱。當車流密度較大時，車輛相互約束，此時交通流具有流體的連續(xù)性特征，因此，其影響特征更為明顯。

干線公路交通量通常較大，非機動車對機動車運行的影響尤為明顯。從城市道路的研究調(diào)查看出，快慢車混行的道路比快慢車隔離的道路行車延誤要大，無隔離帶路段上的行車延誤約為有隔離帶路段的1.3 倍。

3.2 橫向干擾

橫向干擾主要表現(xiàn)為交叉口干擾、橫穿干擾。

(1)交叉口干擾

干線公路為一般為開放式公路，與其他干線(除高速公路)公路、及縣鄉(xiāng)道交叉時，絕大多數(shù)采用的是平面交叉方式通過。干線公路平交道口設(shè)置過多嚴重影響道路通行能力和安全水平。過多的交叉口給縱向交通流造成頻繁的橫向沖突，導致縱向道路主線交通延誤急劇上升，安全度迅速降低，總體服務水平下降，車輛平均運行速度下降。

(2)橫穿干擾

當干線公路穿越城鎮(zhèn)或開發(fā)區(qū)時，兩側(cè)車流、人流分布廣泛且零散，人員車輛隨意橫穿干線公路，造成較大的安全隱患。

由于干線公路的封閉性在一定程度上影響了沿線居民的購物等出行需求，干線公路中央分隔帶經(jīng)常被被人為破壞，人員橫穿道路現(xiàn)象較為嚴重，也在很大程度上制約了道路的通行能力，同時也造成了較大的安全隱患。

4 干線公路快速化改造措施研究

4.1 公路橫斷面改造

為解決行車縱向干擾問題，快速干線公路橫斷面需要實現(xiàn)長途交通與短途交通功能的相對分離，機動車與非機動車行駛空間的分離。

這就需要在快速化改造時在干線公路的兩側(cè)設(shè)置輔路系統(tǒng)，解決快速干線公路沿線內(nèi)部交通。在非機動車交通及行人交通量較大的路段，還需要設(shè)置專門的非機動車道和人行道。在干線公路快速化改造時主線應設(shè)置中央分隔帶，輔助道路或非機動車車道與汽車車道間應設(shè)置隔離設(shè)施。

斷面標準主路雙向不少于4 車道。輔道車道數(shù)的確定，應根據(jù)快速路兩側(cè)所需集散的交通量來確定，原則上應設(shè)置雙向4 條車道，即一側(cè)設(shè)置2 車道，因為快速干線公路設(shè)置開口較少，兩側(cè)需要通過輔道集散的交通量較大。同時若出現(xiàn)諸如交通事故等突發(fā)事件，2 車道輔道可以減少集散車道的擁堵量和時間，從而避免整個快速公路網(wǎng)系統(tǒng)的較大延誤。

從空間上分析，快速干線公路斷面的形式一般有平面式、立體式兩種，立體式中又分為高架式和下沉式。

(1)平面式改造

平面式改造的優(yōu)點是工程投資相對較小，景觀效果較好。缺點是由于道路封閉，對兩側(cè)地塊會形成一定的分割。主要適用于過境交通相對較多，道路兩側(cè)城鎮(zhèn)化程度較輕，景觀要求較高的路段。

圖1 四車道橫斷面圖

平面式4 車道干線公路快速化改造橫斷面可采用如下布置:3.0 m 中間帶+2－2 ×3.75 m 行車道+2 ×0.5 路緣帶+2 ×1.5 m 側(cè)分帶+2 ×0.5 路緣帶+2－2 ×3.75 m 輔道+2 ×0.5 路緣帶+2 ×1.5 側(cè)分帶+4.0 m 非機動車道，橫斷面總寬50.0 m，如圖1 所示。平面式4 車道干線公路快速化改造橫斷面可采用如下布置:3.0 m 中間帶+2－3 ×3.75 m 行車道+2 ×0.5 路緣帶+2 ×1.5 m 側(cè)分帶+2 ×0.5路緣帶+2－2 ×3.75 m 輔道+2 ×0.5 路緣帶+2 ×1.5 側(cè)分帶+4.0 m 機動車道，橫斷面總寬57.5 m，如圖2 所示。

圖2 四車道橫斷面圖

(2)高架式改造

高架式改造可實現(xiàn)主線交通與輔道交通的上下分離，可較好的分離中長途快速交通和短途交通，快速化效果較為明顯，但投資規(guī)模較大，后期管養(yǎng)費用高，同時在居民密集區(qū)會帶來一定的污染。

該方案主要適用于過境交通較大，城市化較為嚴重的路段。

(3)下沉式改造

下沉式改造可分為敞開下沉式和隧道式兩種。

敞開下沉式方案，主線采用下挖設(shè)置，為保證地方出行地面兩側(cè)設(shè)置輔道，并采用橫向跨主線橋溝通兩側(cè)輔道。

下沉式方案噪音污染小，但投資多，占地大，對地方出行有所干擾，同時排水存在一定的難度。

下穿隧道式可實現(xiàn)主線交通與輔道交通的上下分離，可較好的分離中長途快速交通和短途交通，快速化效果較為明顯，景觀較好，用地較為節(jié)省。但投資規(guī)模及實施難度較大。

該方案主要適用于過境交通較大，城市化較為嚴重，對景觀環(huán)保要求較高的路段。

4.2 交叉節(jié)點改造

交叉節(jié)點是干線公路快速化工程方案研究的重點，主要是消除交叉口橫向干擾對行車的影響，主要可采用立交(互通式立交、分離式立交)和平面交叉歸并等方案。

4.2.1 立交方案

要達到快速通行，解決橫向干擾問題最有效的措施是將平面交叉改為分離式或互通式立體交叉，使縱橫向交通流完全分離，保證主線車輛的連續(xù)通過。

(1)互通式立交方案

①互通式立交主要適用于主線交通量和轉(zhuǎn)向交通量較大的交叉節(jié)點，當遠期交通量較大時即需要采用互通立交的改造方案。

②當節(jié)點主線交通量較大，而轉(zhuǎn)向交通量較小時，可采用簡易互通方案。簡易互通方案可采用主線上跨和主線下穿兩種。

主線上跨式高架快速路采用橋梁型式，快速系統(tǒng)在高架上行駛，輔道系統(tǒng)在地面，轉(zhuǎn)向交通量通過輔道進行轉(zhuǎn)換。

主線下穿方案就是將快速系統(tǒng)設(shè)置在地面以下，輔道系統(tǒng)位于地面的一種快速路型式。

(2)分離式立交方案

當支線直行交通量大，而轉(zhuǎn)向交通量小時，可以考慮采用分離立交的的形式，消除支線轉(zhuǎn)向交通對主線行車的干擾。分離式立交可采用主線上跨和支線上跨分離式立交兩種。

4.2.2 平交口改造方案

干線公路一般為開放式公路，交叉口較多，從經(jīng)濟、技術(shù)和沿線利用的角度考慮，不可能也不必全部實行立交，對于交通量較小，被交路等級低的交叉口，則需進行歸并，通過輔道引導車流至較大的交叉口，進入主行車道或橫穿道路。

對保留的平面交叉口應控制交叉口的平面間距。平面交叉的最小間距主要是從車輛運行的交織段長度、附加左轉(zhuǎn)彎車道及減速車道長度、交通運行和管理、平面交叉間距與事故率的關(guān)系等方面結(jié)合調(diào)研資料經(jīng)綜合分析后確定。

筆者對交叉口間距與通行能力關(guān)系進行了分析研究。

設(shè)定道路標準為一級公路，設(shè)計速度為80 km/h，雙向四車道。在實際行駛速度、交通組成、車道狀況、駕駛者特征以及路側(cè)干擾都確定的情況下，假設(shè)交叉口平均停車延誤時間為15 s 時，不同平面交叉間距所對應的實際通行能力計算結(jié)果如圖3 所示。

圖3 實際通行能力與平交間距關(guān)系示意圖

從圖3 中可以看出，對于一般路段實際通行能力隨著平面交叉間距減小而減低，但二者并不構(gòu)成線形比例關(guān)系。當平面交叉間距大于5 000 m 時，對實際通行能力影響較小;當平面交叉間距小于5 000 m 時尤其是小于2 000 m 時，其變化對路段實際通行能力產(chǎn)生很大影響。因此筆者建議，在干線公路快速化改造時，平面交叉的最小間距應控制在2 km 以上。

［1］黃蘭可.快速干線公路設(shè)計要點［J］.北方交通，2012，(6):6－9.

［2］王新明.干線公路快速化改造跨越方式的比選優(yōu)化［J］.交通科技，2013，(S1):87－89.

［3］劉偉民.論南京市江北大道(緯三路"浦泗路段)快速化改造工程設(shè)計［J］.交通標準化，2013，(11):78－81.

［4］張暉.談城市快速路出入口設(shè)計［J］.黑龍江交通科技，2010，(12):40－41.