關于互通立交收費站拓建設計研究

馮華

(安徽省交通規劃設計研究總院股份有限公司,安徽合肥 230088)

關于互通立交收費站拓建設計研究

馮華

(安徽省交通規劃設計研究總院股份有限公司,安徽合肥 230088)

隨著我國城鎮化進程的不斷深入,汽車時代的提前到來,加之我國假日期間出行高速公路的免費制度,使得出入高速公路高峰流量劇增。由于早期高速公路互通立交收費設施規模對假日出行高峰小時交通量考慮不足,因此在節日期間,尤其在長假期間帶來極大的不適應性,需要對這一類收費站進行拓建改造。以安徽省宣廣高速公路廣德東互通立交收費站改建設計為案例,總結這類收費站改建設計的關鍵點,并提出相關的設計思路與建議。

收費站；拓建；交通量；設計

1 概述

高速公路互通立交設置型式因集中收費原因,多以喇叭型為主,便于集中管理。早期高速公路互通立交位置一般結合沿線市、縣(區)出城的重要公路設置,隨著我國城鎮化建設的飛速發展,城區面積的不斷擴大,城區人口出行方式的改變以及出城口公路的市政化建設,不僅帶來新增互通立交需求,同時既有互通立交在交通量急劇增長,重車混行比率不斷提高下出現較大的不適應性,尤其是我國長假期間的免收通行費制度的實行,使得上下高速公路交通量激增,導致車輛運行效率低下。

早期高速公路的匝道收費站收費車道數偏少,且沒有ETC專用通道、貨車專用通道、自動發卡通道和計重收費車道,因此鑒于增設這些專用通道原因,也需對收費站進行改造。

目前安徽省高速公路匝道收費站大多在進行拓建,在改建設計實踐中遇到許多共性問題,如：收費車道數計算問題,原址拓建既有工程利用問題,收費廣場及漸變段長度不足的問題,平交口距收費站距離過近的問題以及匝道連接部銜接段處理等問題。

近期,筆者參與安徽省宣廣高速公路廣德東互通立交收費站改建設計,該項目具有這一類改建工程設計的代表性,通過設計實踐以及后期運營實際效果,探討這類工程設計的關鍵因素,供同仁參考。

2 項目簡介

宣城至廣德高速公路是國家高速公路網上海至重慶公路(G50)的組成部分,宣廣高速廣祠段全線設計車速100 km/h,路基寬24.5 m。其中廣德東收費站于2004年建成使用,是車輛進出廣德開發區以及廣德縣城應急分流的主要道口,也是車輛上下高速公路通往廣德,進入浙江、上海地區的重要出入口。原匝道收費站為2進2出集中式收費,受地形、地物條件限制,原收費站位置距離高速公路主線約100 m,距離老318國道僅80 m(見圖1)。

圖1 原廣德東互通立交平面布置圖

隨著高速公路網的完善及宣城市經濟飛速發展,現有道口卡門數已經不能滿足交通量快速發展的需求,同時重載交通混行比率逐年增高,收費站已經成為車輛通行瓶頸,嚴重影響了高速公路的服務水平。

另外,相交道路老318國道也改建為城市主干道路,使得收費道口距離平交口更近,車輛經平交出入收費站距離太短,造成車輛在此經常擁堵,排隊等待車輛延續至相交道路成為常態,已干擾到相交道路的通行能力。

因此,必須對該收費站進行拓寬改造設計。

3 改建方案

從該互通立交現狀運營出現的問題入手,改建方案應從以下幾個方面進行針對性處理：

3.1 合理預測交通量,重新計算收費車道數

目前,收費站收費車道數計算是以交通部《收費公路聯網收費技術要求》(2007年第35號公告)相關規定計算取得,其關鍵數據為標準設計小時交通量(DHV),它由年平均日交通量(AADT)、設計小時交通量系數(K)以及方向不均勻系數(D)按下式計算得出：

式(1)中,一般K標準值取0.12,D標準值取0.6。對實行計重收費或大中型貨運混行比率較高的年平均日交通量,建議進行修正,修正公式如下：

式(2)中：AADT’——特征年原預測交通量(小客車當量);

R——大中型貨車(含集裝箱車)占有率。

式(1)和式(2)中K、D為經驗值,但對假日出行高峰小時交通量考慮不足,尤其是免受通行費制度實施后,大量交通短時間內的瘋狂涌入以及車輛假日期間的潮汐現象,需要進一步合理確定K、D系數的取值。通過現場調查和連續觀測,并調研宣廣高速公路現狀幾處收費站的假日出行交通量數據,經綜合分析,K值取0.14,D值取0.62。

在對已建高速公路交通量調查基礎上,現狀大中型車混行率已達38%,而考慮遠期高速公路拓建后,設計取R為45%。

另外,由于改建后為計重收費的服務時間較長,根據實地調查的50車次的服務時間進行加權平均值計算,同時考慮收費站距離平交口較近,車輛排隊等待時間較長,本次對出口服務時間按30～60 s計算。

最終通過計算,收費卡門由原2進2出式調整為4進7出式,其中雙向收費島兩側為ETC車道,入口設置1處自動發卡車道,1處貨運專用車道,出口設置3處貨運專用車道,其余為客車專用車道。重新調整后的收費卡門的布設,解決客貨運交通混合排隊擁堵的現象,通過客、貨車道分離,設置專用車道等措施,大大提高車輛出入收費站的服務水平。

3.2 收費島距離平交口、匝道分合流端連接部距離不足解決措施

2006《公路路線設計規范》(JTG D20-2006)對平交口中心線至收費島中心線規定的最小距離為150 m,而該立交收費站中心線距平交口有效距離不足100 m(去除道路橫向寬度和收費廣場半幅長度),而且拓建后收費道口多,橫向寬度大,對車輛選擇收費道口、交織運行判斷時間就相對短,將造成車輛進出收費島交織段長度不夠,排隊等待時間過長,車輛運行效率低下,嚴重時會造成車輛擁堵,影響車輛運行安全。

但當條件受限時,尤其是高速公路位置與相交道路間距一定時,無法增加這一距離,怎樣解決這一問題,是本拓建工程設計需重點考慮的關鍵點。3.2.1 收費島距平交口較近的解決措施

(1)增加橫向寬度：將收費站至平交口范圍的道路寬度等加寬為收費廣場寬度,并在其范圍內通過標線渠化的方式設計漸變段,多余部分設置為臨時停車等待區,高峰時期可作為車輛停車等待空間(見圖2)。

圖2 改建后廣德東互通立交平面布置圖

(2)在相交道路上設置專用左右轉等待車道：交通高峰期,出入收費島車輛可在專用車道上有序等待,避免干擾相交道路的直行交通,再結合交通信號控制,可保障車輛有序通過收費道口(見圖3)。 3.2.2 對于匝道連接部距離較近問題解決措施

圖3 平交口交通組織圖

通過模擬匝道車輛進出收費站的行駛軌跡線,包括同方向匝道間交織運行路徑,重載交通、大型車輛以及出入ETC車道的車輛行駛路徑,來靈活設計匝道一側的收費廣場漸變段。

對于收費島入口一側采用與廣場同寬處理,并通過渠化將分流端拉遠,提高車輛加速過程中的識別性；對于收費島出口一側將漸變段延伸至主匝道上,根據主匝道車輛行駛軌跡線的外邊線以及匯流端匝道的內邊線來確定新匯流端位置(見圖4)。

圖4 分合流端交通組織圖

3.3 提高車輛在減速車道運行安全性措施

由于廣場漸變段長度伸入匝道,縮短了匝道長度,使得車輛在加、減速過程的有效行駛距離不足,尤其會影響減速車道上的車輛行駛安全性,有必要對這減速車道匝道進行妥善處理,其主要措施如下：

(1)加密出口預告標志

除正常2 km、1 km、500 m預告標志外,可增設1.5 km處出口預告標志,同時還可在中分帶增設預告標志,提醒小汽車提前變道,做好從高速公路下行準備。

(2)增加減速車道長度

可將加速車道長度增加至規范值的1.5～2.0倍,通過增加減速車道長度,讓車輛有足夠距離降低車速,并安全的駛入匝道。有條件時,將分流鼻端盡量向外延伸,以增加匝道的有效距離。

(3)增加大型車道(貨運車道)專用道

最好將減速車道的匝道設置成雙車道,在外側車道設置大型車道專用道,促使小汽車與貨運車分道行駛,以提高車輛運營安全。

(4)加強分流端處指標及交通安全設計

加強對改建后互通立交分流鼻端處平、縱技術指標設計,注意核查分流端處緩和曲線參數、瞬時平曲線半徑、縱面豎曲線半徑等指標,并盡量提高至一般最小值的1.5倍以上。另外,在減速匝道上加設橫向震蕩標線,在楔形三角區增設防撞桶和彈性警示柱,以保證車輛的運行安全。

3.4 現有設施利用

這類互通立交收費站拓建,對匝道工程影響較多,對既有收費設施(收費亭、收費島、收費大棚)破壞較大,但對管理區內設施(如房建)等影響較小,應充分利用。該互通立交在改建過程中就充分利用了管理區設施,僅僅對收費系統、供配電以及通信管道等細部土建方案進行改建。

原互通立交區域內匝道廢棄物,如水泥混凝土面板、開挖的路面結構層甚至路床等,應在處理后作為新建工程的路基部分加以利用；互通區域內的涵洞構造物應在檢測基礎上利用；交通標志、綠化植被等也需盡量移位利用,以節省工程投資。

4 總結

該互通立交拓建完成后,經過多個假日高峰出行檢驗,車輛有序出入,運營狀況良好,未出現擁堵現象。

總結這類互通立交收費站拓建設計,以合理預測交通量為內在要求,分析交通組成,重新計算收費車道數；以保障車輛運營安全為前提,重點解決在現有互通立交改建帶來的相關問題；以少占地、拆遷,盡量利用現有設施,減少投資為重要原則；同時做好交通誘導,在施工中不中斷交通、方便施工。

U412.36+6.1

B

1009-7716(2015)09-0024-03

2015-04-10

馮華(1976-),男,安徽巢湖人,正高級工程師,主要從事公路與城市道路工程設計工作。