基于功能分析的城市立交群設計方法
——以廣州大道快捷化改造工程為例

鹿傳建

（廣州市市政工程設計研究總院有限公司，廣東 廣州 510060）

0 引 言

隨著城市的發展，道路交通的需求由“通”向“快”進行轉換。城市主要交通瓶頸為交叉口，因此快速路、主干路與各等級相交道路交叉口增設立交的改造工程日益增多。城市路網密集，同一區域會出現多條主要道路相互交叉的情況，因此多個單體立交節點組成的立交群在城市中越來越普遍。立交群中各立交間距小，功能重疊，如何合理分配各立交的功能，并根據各自的功能進行設計至關重要。本文以廣州大道為例，對以功能為導向的立交群設計進行探討。

1 立交群設計原則

立交群設計方案與立交設計方案不同：立交設計是單個節點設計，首要滿足的是各方向的交通功能；立交群屬總體范疇，更多需要考慮如何將交通流通過各個立交之間的功能進行轉換，實現各立交功能的共用及互補，避免多余功能，節省建設費用。

下面對立交群設計的主要原則進行闡述。

（1）功能導向

設立立交的主要目的是解決交叉節點的擁堵問題，因此節點需要解決的交通問題是立交方案的基礎。立交群中各節點的設計應綜合考慮路網功能及立交群內的交通組織和分配。各立交的標準、類型均應以交通功能為依據，保證立交群內各方向的通行能力。

（2）結合實際

城市立交中用地非常緊張，受現狀建筑物、構造物、地下管線的影響大。立交設計應結合現場的各種限制條件，盡量節約用地。立交選型在滿足功能及安全的基礎上應盡量利用原有的道路設施及閑置用地，當立交群中某個立交周邊限制條件較多時，可以將部分交通功能轉移至其他立交中來實現。

（3）滿足規劃

總體設計需滿足城市規劃的要求和技術標準，盡量結合現有道路及規劃通道進行設計。總體方案需既能滿足現狀交通的需要，又能滿足遠期規劃道路實施時的整體功能和作用。

（4）景觀環保

城市立交對景觀及環保的要求高，立交選型應與周邊環境保持協調。項目周邊存在成片商業區及住宅區時，需考慮環保因素，慎重選用橋梁，并做好噪聲防治。

2 立交群設計方法

立交群設計方法一般分為3個步驟。

（1）現狀調查及相關規劃分析

現狀調查包括道路、路網、交叉口、建構筑物、地下管線的基本情況，各道路的交通運行情況，區域主要交通需求等。相關規劃分析包括城市總體規劃、用地規劃、人口及產業規劃、交通規劃及交通近期建設計劃等。

（2）交通需求預測及功能分析

對區域交通需求及交通量進行預測，識別立交群的主要交通功能，對各立交的交通功能進行定義。

（3）立交群的方案及評估

基于功能提出立交群設計方案，并對方案進行評估。對滿足功能的設計方案進行調整及比選，繼續對方案進一步迭代評估，直至方案簡化到功能滿足、運行良好、構造物規模小、投資節省的程度。

3 現狀調查及規劃分析

廣州大道整體位于廣州市區核心范圍，自北向南穿越白云區、天河區、越秀區、海珠區、番禺區。現狀為雙向8車道的主干路，設計速度60 km/h。由于廣州大道地理位置及交通地位重要，因此廣州市啟動快捷化改造工程，以保證主線連續快捷，主要節點設置立交，次要節點右進右出。

番禺區大石范圍內南北向道路主要有廣州大道、新光快速路、番禺大道，東西向道路主要有南大干線、朝陽路、群賢路、南浦大道（規劃西部快速通道）。

如圖1所示，以廣州大道與南大干線交叉口為中心，半徑約1.5 km范圍內多條快速通道與主干路相交形成7處交叉節點，密度非常大，需統籌考慮節點方案。

圖1 廣州大道-南大干線節點規劃路網圖

該片道路所處區域為番禺區已建成區，道路兩側房屋密集，主要為居住與商業區，道路紅線多被侵占，用地緊張，立交選型受限嚴重。

4 交通需求分析

本次研究區域有廣州大道與南大干線、南浦大道、群賢路，南大干線與新光快速、南浦大道5個節點。對各立交節點進行交通量預測。主要節點交通量預測結果如圖2所示。

圖2 廣州大道-南大干線立交群交叉口流量預測（單位：pcu/h）

根據預測結果，各節點主要交通量均為直行方向，由于路網稠密，轉向交通的可達路線較多，各節點的轉向交通量均不大。從交通上分析，各立交方案的最優解均為保證直行交通的連續，各轉向交通盡量通過交叉口信號控制解決。圖3為根據交通量預測結果推薦的立交方案。

圖3 根據交通量預測結果推薦的立交方案

5 基于功能的立交群設計方案

根據交通量預測結果，結合現場實際條件，南大干線各立交節點方案如圖4所示。

圖4 南大干線方案圖

5.1 南大干線各立交節點方案

5.1.1 南浦大道

現狀為信號控制十字交叉口。周邊主要為農田、村屋、廠房，限制條件少。

節點方案與交通量預測結果一致。南大干線設置雙向6車道隧道下穿，預留遠期南浦大道改造為快速路時設置跨線橋的條件，其余轉向交通地面平交。

5.1.2 廣州大道

現狀為信號控制十字交叉口。交叉口東南象限為家具城，西南象限為山體，西北象限為商鋪，東北象限為5棟32層的住宅。景華南路節點北側為高層住宅區，南側為工業園。

節點方案與交通量預測結果基本一致。南大干線主線設置雙向6～8車道隧道，連續下穿廣州大道與景華南路，預留西轉北匝道。在廣州大道與景華南路間設置上下匝道。

5.1.3 新光快速路

現狀為菱形立交。新光快速以橋梁形式跨過南大干線，設置4條地面右轉匝道。周邊建筑稠密，東北及西南象限為城中村，西北象限為樓盤，東南象限為市公安局培訓中心，用地條件極為有限。可以利用的空間集中在西南象限村屋與新光快速路間約50 m的空地。

節點方案與交通量預測方案基本一致。南大干線主線地面直行，新光快速設置北往東、西轉北兩條左轉匝道及所有右轉匝道。東往南方向交通通過節點西側400 m處景華南路隧道頂部調頭實現，南轉西方向交通通過節點東側300 m處工業一路隧道頂部調頭實現。

5.1.4 工業一路至工業四路

現狀為信號控制十字交叉口。周邊建筑密集。南大干線北側為村落聚集區，南側為工業園。

節點方案與交通量預測方案基本一致。南大干線設置雙向6車道隧道，連續下穿工業一路和工業四路，轉向交通地面平交。

5.2 廣州大道沿線立交節點方案

5.2.1 群賢路

現狀為T型信號控制交叉口。兩側建筑物稠密，主要為8層左右的商住區。

節點方案與交通量預測結果一致。廣州大道設置雙向6車道下穿隧道，群賢路采用地面平交。

5.2.2 南浦大道（規劃西部快線）

現狀為T型信號控制交叉口。廣州大道西側為兩層廠房，東側為部隊用地及酒店、商業住宅。

節點方案與交通量預測結果一致。廣州大道設置雙向6車道隧道，下穿南浦大道，預留南往西匝道橋。

5.2.3 廣州大道與南大干線節點

在建的南大干線為隧道方案。為保持廣州大道主線連續，廣州大道主線需設置橋梁或者隧道。

5.2.3.1 橋梁方案

節點現狀東北象限為5棟32層的住宅，橋梁方案無法通過環評。

5.2.3.2 雙層隧道方案

南大干線為負一層隧道，廣州大道為負二層隧道，下穿南大干線。兩條道路各自直行，交通快速通行，輔道地面平交進行交通轉換。

該方案廣州大道隧道開口段距離群賢路交叉口僅110 m，需取消群賢路隧道。距南浦大道隧道開口段僅有130 m，兩者的交織段太短，不利于行車安全。交叉口南側與規劃地鐵20號線交叉，對規劃地鐵20號線影響大。廣州大道的負二層隧道埋深較深，離兩側住宅距離較近，施工難度大。方案如圖5所示。

圖5 雙層隧道方案圖

5.2.3.3 長隧道方案

南大干線為負一層隧道，廣州大道采用連續下穿群賢路、南大干線、南浦大道的長隧道方案，隧道總長約1830 m。雖然解決了交通問題，但造價過高。

該節點橋梁與隧道方案均面臨較大問題，因此結合立交群設計，將該節點轉向交通功能疏散至其余立交節點。各轉向交通方案如圖6所示。

圖6 廣州大道-南大干線節點轉向交通路徑圖

南大干線為負一層隧道，廣州大道主線地面直行，南大干線輔道右進右出廣州大道。兩條道路的直行及右轉均可快捷通行，左轉功能中，南大干線的隧道預留西往北匝道，近期并未實施，因此所有的左轉交通需通過立交群的轉換實現。對路網分析如下：

（1）西轉北：遠期預留匝道實施后可直接實現，近期通過節點東側500 m景華南路隧道頂部調頭實現。

（2）北轉東：節點西南象限現狀及規劃均為保留山體，支路橫向干擾小，改造為單行道后可作為北往東的左轉匝道。

（3）南往西：遠距離交通可通過節點南側800 m的廣州大道與南浦大道左轉匝道橋實現；近距離交通量可通過節點北側420 m的群賢路隧道頂部調頭實現。

（4）東往南：遠距離交通可以通過南大干線與新光快速的節點（景華南路隧道頂調頭）實現；近距離交通量可通過節點北側450 m的群賢路隧道頂部調頭實現。

根據以上分析，該方案在群賢路設下穿隧道，南大干線節點利用西南象限的支路進行北往東左轉，廣州大道無需設置構造物，投資較小。通過路網進行交通轉換滿足交通量需求，交通功能完善。避讓了規劃地鐵20號線線位，減少了對地鐵影響。廣州大道總體方案如圖7所示。

圖7 廣州大道快捷化改造交通組織方案

6 立交群交通組織方案的優化迭代

對以上交通組織方案進行整體交通評價，并對交叉口運行情況進行分析。南大干線與廣州大道節點、南大干線與新光快速節點均為功能不完善的立交。交通量預測結果如圖8所示。

圖8 優化方案后交通量預測結果（單位：pcu/h）

與原交通量預測結果相比，由于取消廣州大道與南大干線及南大干線與新光快速路兩個節點的部分左轉功能，導致兩個節點范圍內主線交通量有較大增長，且南大干線西轉南右轉、南大干線東轉北右轉的交通壓力大幅增加，其余立交節點交通量的轉向交通增長幅度不大。廣州大道與南大干線在節點段為雙向8車道+雙車道輔道，該方案的主線交通狀況尚可，現有節點方案仍然可以保持較高的服務水平。

經預測，該方案遠期各節點的服務水平均為C級，節點整體運作相對穩定，能夠滿足需求。

以上經過優化迭代后的方案在交通量上仍然有較大的富裕度，各立交節點的服務水平較高，因此對節點方案繼續進行優化。

南大干線與廣州大道節點方案為連續下穿廣州大道與景華南路兩處交叉口的長隧道（見圖9），隧道總長1371 m。隧道東側開口段距離新光快速橋下約67 m，南大干線主線無法與新光快速進行交通轉換，只能通過隧道在景華南路西側設置的上下匝道進入地面，再通過景華南路地面信號控制交叉口后進入新光快速匝道，南大干線主線與新光快速交通轉換不便。方案優化為南大干線設置隧道下穿廣州大道，在景華南路設置專用左轉匝道（見圖 10）。

圖9 方案一：南大干線長隧道方案

根據交通量預測結果，兩個方案均能滿足交通需求。方案二南大干線與新光快速溝通更加便捷，且投資明顯少于方案一。但是，結合屬地政府及沿線居民的意見，經過相關部門、專家組多次評審、論證，最終確定實施方案一。

在城市立交群設計方案中，交通量預測的結果是方案的重要依據，但城市周邊用地及功能復雜，屬地政府及沿線居民的意見也是決定方案的重要因素，不能僅從交通的因素來考慮問題。

7 結 語

本文通過對廣州大道立交群的分析，闡述了立交群設計的一般原則及方法。立交群的方案需要結合現狀、規劃、用地、實施條件、屬地政府、沿線居民等多種因素進行考慮，在識別主要交通需求的基礎上，對各轉向交通功能進行歸類梳理，并賦予各立交節點不同的優先功能，再對各立交節點進行方案細化。城市立交的密度大，次要交通功能有多個路徑可達，因此在交通評價的基礎上及條件受限的情況下取消部分節點構造物設置，通過路網繞行實現交通功能。由于各種原因，也有可能存在設置功能重疊或具有不必要功能的立交，因而影響其他立交的設置方案。本文可為類似城市立交群交通組織優化設計提供參考。