城市高架快速路“先入后出”匝道的布置研究與應用

李敏

（上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，上海市 200092）

城市高架快速路“先入后出”匝道的布置研究與應用

李敏

（上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，上海市 200092）

城市高架快速路“先入后出”式出入口，是影響快速路主線通行能力的主要因素。在工程實踐中，為便捷銜接地面道路網絡，一般將上下匝道設置在主要交叉口處，將導致高架道路出入口交織段較短、出入車流嚴重影響主線交通等問題。針對這些問題，現分別針對常規布置方法、輔助車道布置方法、集散車道布置方法、“剪刀叉”布置方法的優缺點及適用性進行分析，以期用合理的代價減少高架道路交織影響。接著，以石家莊市和平路高架快速路工程設計為例，對不同匝道布置方案進行分析，得出：對于該工程采用設置“剪刀叉”的匝道布置方案交通運行及工程代價等方面綜合考慮較優。該匝道布置方案為高架快速路出入口間距無法滿足規范要求且周邊地塊交通集散有需求的情況下，創造了設置匝道的有利條件。

高架快速路；出入口匝道；輔助車道；集散車道；剪刀叉匝道；運行評價

0　引言

城市高架快速路作為城市快速路的一種主要形式，被廣泛地應用于城市道路建設中，具有減少工程占地、分離不同功能車流、提高交通效率，提高交通服務水平等優點。在高架快速路設計中，匝道出入口的布置是否合理，將對高架快速路的通行能力和交通功能的發揮有著至關重要的影響。CJJ129—2009，《城市快速路設計規程》（下文簡稱《規程》）中，對相鄰出入口之間的距離提出了明確的要求，其中對“先入后出”形式的出入口間距要求最為嚴格，對于主線設計車速為80 km/h的該形式出入口最小間距為1 020 m。而在一般城市高架快速路設計過程中，往往由于路網條件及地面道路集散需求等因素的限制，“先入后出”出入口間距無法滿足該《規程》要求，因此本文重點研究城市高架快速路“先入后出”式出入口的設置方法。

1　“先入后出”匝道一般布置要求

城市高架快速路與周邊地塊的交通聯系主要通過上下匝道來實現，由于高架快速路接地匝道的功能特點，一般設置在與地面道路路網聯系方便的地方，如主要的地面道路交叉口附近。匝道的設置既要考慮方便高架道路與地面道路的聯系，分散高架道路車流的出入對地面交叉口的交通壓力，減少地面道路及地面交叉口的交通負荷，又要避免高架道路交通運行受到較大干擾，并使干擾或影響減少到最小的程度。根據國內工程經驗，一般將匝道布置在主要交叉口上、下游成對雙側布置，形成4根匝道對著一個交叉口的模式，以便通過道路路網匯集交通量。考慮到地面道路車流均希望就近接入高架快速路，如果需在相鄰的兩個主要交叉口兩側分別設置上下匝道，按照《規程》中出入口間距要求及上下匝道距離交叉口間距要求，主線設計車速為80 km/h的該形式出入口，假定匝道長度為200 m，則兩個主要交叉口距離最小間距應不小于1 710 m（見圖1）。

圖1　常規先入后出匝道布置的交叉口最小間距要求示意圖

2　布置對策

由于城市路網條件及地塊集散交通的需求，導致有些需要設置匝道連接高架快速路的橫向道路距離過近，無法按照《規程》要求常規布置上下匝道。為此，在國內有些工程實踐中，提出了采用輔助車道、集散車道、剪刀叉形式的上下匝道等多種處理方法。

2.1輔助車道

《規程》第7.4.1條規定：當前一個互通式立交交叉的加速車道末端至下一個互通式立交的減速車道起點的距離小于500 m時，必須設輔助車道將兩者連接。對于城市高架快速路的“先入后出”匝道布置時，如果兩者出入口間距較小，難以滿足規范要求，采用輔助車道將入口的加速車道與出口的減速車道直接連接，相當于在主線外側增加了一條交織車道，從而在一定程度上減少了主線的交織影響（見圖2）。

圖2　輔助車道布置示意圖

2.2集散車道

《規程》第7.3.2條規定：當出入口間距不滿足規范要求時，應設置集散車道；集散車道的設計車速宜與匝道或輔路設計車速一致，集散車道應通過變速車道與直行車道相接。針對城市高架快速路的匝道布置，通過設置集散車道調整出入口順序，將“先入后出”行車順序調整為“先出后入”，從而明顯地減少了出入口間距要求（見圖3）。

圖3　集散車道布置示意圖

2.3剪刀叉匝道

當兩條橫向骨干道路之間間距較小，需要在該兩條路之間分別布置兩對上下匝道，采用常規布置方法導致“先入后出”出入口不滿足規范要求時，可考慮采用剪刀叉形式布置匝道，以圖4為例，將EW2下匝道、WE2上匝道分別與EW3上匝道、WE3下匝道交叉布置，上下匝道在同一個斷面處錯開布置，將“先入后出”行車順序調整為“先出后入”。采用該種形式布置，外側匝道與主線偏離較遠，需考慮外側匝道與主線的銜接線形問題，同樣該種形式布置變換了主線上剪刀叉匝道與相鄰匝道的出入關系，需進一步滿足與相鄰匝道出入口的間距要求。

圖4　剪刀叉匝道布置示意圖

3　工程背景

和平路位于石家莊城市核心區的北側，是城市總體規劃確定的“四橫、六縱、三環、八射”城市主骨架道路之一，是市區快速通道系統“井”字形機動車主通道的重要組成部分。石家莊市和平路高架西延工程（中華大街～西二環），路線全長4.64 km，道路紅線60 m～70 m，規劃為城市快速路。全線采用“高架快速路+地面輔路”的建設模式。

工程全線主線采用雙向6車道、地面輔路雙向6車道的建設規模，主線設計車速80 km/h，輔路設計車速50 km/h，平行匝道設計車速40 km/h。根據工程總體交通需求分析，該工程在友誼大街至泰華街之間需設置2對平行匝道，分別往西銜接友誼大街交叉口的下匝道（下文簡稱EW2下匝道）、上匝道（下文簡稱WE2上匝道）；往東銜接泰華街交叉口的上匝道（下文簡稱EW3上匝道）、下匝道（下文簡稱WE3下匝道）。

根據流量預測結果，該工程遠期友誼大街以西段高峰小時單向流量主線為3 476 pcu/h、3 471 pcu/h，友誼大街至泰華街段主線為3 311 pcu/h、3 331 pcu/h，泰華街以東段主線為3 308 pcu/h、3 357 pcu/h。該兩對匝道流量在402 pcu/h～432 pcu/h之間（見圖5）。該工程范圍內主線平行匝道均按照單向1車道7 m布置。

圖5　和平路遠期高峰小時流量示意圖

受限于路網條件，友誼大街至泰華街間距僅為950 m，如按照常規布置，難以滿足《規程》中對出入口間距的要求。現狀和平路在友誼大街至泰華路范圍，兩側建筑密布，沿線有大量的機關、企事業單位，匝道布置不僅需滿足交通功能需要，同時應盡量地減少占地，控制拆遷及工程造價。

4　布置方案

4.1方案一：輔助車道

根據總體布置要求，在友誼大街至泰華街路段設置兩對平行匝道，分別為往西的EW2下匝道、WE2上匝道；往東的EW3上匝道、WE3下匝道（見圖6）。上匝道距離交叉口80 m，下匝道距離交叉口150 m，該路段范圍內主線兩個方向均為“先入后出”出入口布置形式，出入口間距僅為250 m，距離《規程》間距要求差距較大，根據要求將加減速車道連接，設置輔助車道。由于該工程為單車道匝道，因此輔助車道也按照單車道規模設置。通過設置輔助車道，并通過虛實線控制駛離主線車流先減速進入輔助車道，進入主線車流先加速后進入主線。

圖6　　和平路（友誼大街～泰華街）匝道布置圖（方案一）

該工程友誼大街至泰華街路段采用方案一占地面積約5.16 hm2、拆遷面積約4 690 m2，橋梁面積約34 625 m2，總體工程投資較少。但是由于出入口間距太短，匝道之間交織流量合計達到800～900 pcu/h，經PTV的vissim仿真進行運行評價，出入口之間范圍輔助車道平均車速僅為23 km/h，主線最外側車道平均車速為44 km/h，出入口交織影響明顯；從運行效果上，輔助車道內交織影響明顯，主線交通在該路段范圍存在一定的擁堵，并在一定程度上延伸影響至上下游路段。故該交通組織方案不可取。

4.2方案二：集散車道

方案二匝道相互位置關系、匝道長度、匝道距離交叉口間距等要素與輔助車道方案基本相同，僅在匝道出入口之間通過設置集散車道，變換了主線的出入口順序，將“先入后出”變為“先出后入”，出入口間距為250 m，可基本滿足《規程》對“先出后入”出入口的間距要求，并按照規范要求分別設置加減速車道連接主線與集散車道（見圖7）。由于該工程為單車道匝道，因此考慮主線與集散車道出入口按照單車道出入口控制，集散車道采用雙車道規模。

圖7　和平路（友誼大街～泰華街）匝道布置圖（方案二）

方案二占地面積約5.54 hm2、拆遷面積約17 873 m2，橋梁面積約40 880 m2，總體工程投資較大。通過集散車道的設置，并結合虛實線控制進出主線的車流與上下匝道的車流在集散車道內交織，集散車道設計速度按40 km/h計算，交織流量在800～900 pcu/h，根據計算，交織長度宜大于140 m，該方案集散車道長度為250 m，基本滿足交織要求。經vissim仿真進行運行評價，出入口之間范圍集散車道平均車速為32 km/h，主線最外側車道平均車速為76 km/h；從運行效果上，集散車道范圍內存在一定的交織影響，但是主線交通在該路段范圍基本無影響，可保證主線交通的順暢。故該交通組織方案較合理。

4.3方案三：剪刀叉匝道

方案三將上下匝道在同一個斷面錯開布置，將EW3上匝道、WE3下匝道布置在內側，EW2下匝道、WE2上匝道布置在外側，內側匝道長度200 m，外側匝道長度360 m，匝道距離交叉口距離為260～410 m（見圖8）。同樣變換了主線的出入口順序，將“先入后出”變為“先出后入”，出入口間距為360 m，大于《規程》對“先出后入”出入口的間距要求，并按照規范要求設置加減速車道連接主線與上下匝道。

圖8　　和平路（友誼大街～泰華街）匝道布置圖（方案三）

方案三占地面積約 5.8 hm2、拆遷面積約17 119 m2，橋梁面積約37 145 m2，總體工程投資適中。采用剪刀叉匝道布置，可避免上下匝道車流與主線車流的交織。經vissim仿真進行運行評價，主線最外側車道平均車速為78 km/h；從運行效果上，主線交通在該路段范圍基本無影響，可保證主線交通的順暢。故該交通組織方案較合理。

4.4方案比較

根據工程交通功能分析，對上述3個方案從規范滿足性、工程征地拆遷、工程投資、交通運行效果進行綜合評價，推薦該工程采用剪刀叉匝道布置方案（見表1）。

表1　和平路（友誼大街～泰華街）匝道布置方案比較表

5　結　語

對于“先入后出”出入口間距不滿足規范要求時，設置輔助車道的情況下出入車輛和主線正常行駛車輛并沒有嚴格分流，對主線平均速度有較大影響，且匝道車流進入主線需要足夠長度的加速車道，否則也會大大影響主線交通流的行車安全。設置集散車道，調整出入順序，并通過物理隔離措施將進出主線的車流與主線車流進行隔離，可基本避免對主線交通的影響。設置剪刀叉匝道，局部占地較寬，但是工程造價相比于集散車道要少，交通運行效果最優，在兩側建筑拆遷允許的條件下，為高架快速路出入口間距無法滿足規范要求且周邊地塊交通集散有需求的情況下，創造了設置匝道的有利條件。

U412.35+2.12

B

1009-7716（2016）07-0053-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.07.015

2016-04-25

李敏（1986-），男，江西上饒人，工程師，從事道路交通工程設計工作。