淺談環形立交設計
——以阜陽市合肥大道與潁淮大道環形立交設計為例

應學敬, 裴旭東, 吳承明

(安徽省交通規劃設計研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088)

1 概 述

合肥大道跨潁淮大道(原阜王路)立交橋工程位于阜陽市南部城區，距離阜王路收費站約2 km,距離阜王路外環立交約3 km。采用三層環形立交方案。潁淮大道為現狀道路，合肥大道為擬建道路。

本項目作為阜陽市的南大門，是聯系阜新高速、阜陽合肥現代產業園區以及市區的一個重要交通樞紐。由于該工程規模大、造價高，遠期經濟效益及社會影響大，故準確定位該節點所承擔的功能顯得尤為重要。近期為主干路與快速路十字形相交的服務型互通節點，遠期為快速路與快速路十字形相交的樞紐型互通節點。

2 交通分析及預測

2.1 現狀交通調查與分析

潁淮大道(阜王路)現狀道路為連接市區至阜新高速出入口，潁淮大道南段至焦陂鎮工程目前還處于前期方案研究階段。產業園內部合肥大道至國道G105路段已經建成，車流量較小。潁淮大道以西的合肥大道南延伸段，即現狀S305目前正在施工。

根據對本項目周邊路網的調查與分析，目前阜陽市東南部區域與市區乃至周圍高速的聯系只有通過G105實現，G105道路尚未快速化，沿線平面交叉口眾多，非機動車及行人對交通流暢性有不利影響。同時，G105還承擔著大量的出城方向過境交通，交通壓力較大。相比而言，潁淮大道周邊地塊尚未開發，交通干擾少，現狀為快速路已建成通車。

2.2 交通預測方法及預測

采用“四階段法”[1]預測交通量是目前交通行業普遍采用的交通量預測方法，以《阜陽市城市總體規劃》為依據，以該區域相關規劃為基礎，并結合區域用地性質的定位，通過對不同性質用地交通產生、吸引率的分析，從而確定各區域在近期規劃實施后的交通產生量和吸引量；然后通過數學建模，得到社會經濟特征和道路交通指標之間的數學邏輯關系，并在此基礎上進行針對阜陽市地方的專家咨詢，從而科學有效地獲得地方未來交通量增長趨勢，再根據阜陽交通出行特點研究立交影響區域內產生與吸引交通量相應空間分布；最后根據周邊規劃路網以邏輯曲線進行具體交通量分配，從而得到未來方案各車道交通量。

交通分配就是把前面計算得到的各交通小區間的OD量按照不同的出行類別分配到交通出行路網中，從而獲得目標道路、交口的預測交通量。作為城市交通路網規劃重點環節之一，其成果是城市交通網絡規劃與設計的主要依據之一。下面簡要介紹本次預測采用的交通分配模型及分配結果。

(1)交通分配模型。交通分配模型以數學規劃方法、圖論算法為基礎，綜合使用現代計算機技術，模擬出行者選擇路徑的規律，實現交通區之間OD量向道路交通量的轉化。交通分配模型根據Wardrop平衡原理,可分為平衡模型和非平衡模型。

本次交通分配采用Transcad軟件提供的Stochastic進行分配，其基本原理是：設置多次迭代，每次迭代都可以找到多條最優路徑，最后按照這些路徑上的阻抗關系通過數學分配模型將OD流量分配到路網中，從而得到各路段上的流量結果。

(2)交通量分配結果。由流量分配結果可得出本次方案設計道路路段交通量預測結果，如圖1所示。

圖1 交通量預測結果分析

由圖1可以看出:

(1) 近期:節點潁淮大道直行交通流量大。東←→南(貨運)：連接產業園及高速出入口，貨運轉向交通大。北←→東(客運)：客運交通以上下通勤交通為主，呈早晚高峰潮汐現象。

(2) 遠期：節點潁淮大道、合肥大道直行交通流量大。東←→南(貨運)、北←→東(客運)：隨著產業園的不斷建設完成，貨運轉向交通以及客運交通會逐漸增大；外環線建成通車，合肥大道直行交通流以及轉向市區與高速出入口的交通流也會增大。

3 環形立交通行能力分析

立交通行能力是表示立交所能承擔車輛通過的能力[2]。當立交上實際通行的車輛數小于立交的通行能力時，車輛在立交上行駛處于自由流狀態，行駛的速度比較高，交通流密度也較小，車輛之間距離較大，超車較為容易；當立交上實際通行的車輛數大于立交的通行能力時，立交上行駛的車輛速度較低，交通流密度較大，車頭視距很小，車輛出現排隊，嚴重時會導致交通擁擠和阻塞現象[3,4]。

3.1 環形立交設計優化

(1)設置右轉專用車道。在傳統環形交叉設計中，右轉車輛存在交織問題，會影響車輛駛出環道效率[5]。本方案采用右轉專用車道行駛，使在環道內行駛僅有左轉車輛，這樣能大大提高環道轉換交通效率。

(2)加長交織段長度。根據《城市道路交叉口設計規程》(CJJ 152-2010)[6]中第4.6條“環形交叉口”規定，設計交織段長度與規范長度比較見表1。

表1 交織段長度比較表

由表1可知，方案交織段長度滿足規范要求，且在規范的基礎上加長了55%，大大提高了車輛變換車道的效率。

(3) 設置變換車道。由于設置了專用右轉車道，這樣駛入與駛出環道的車可及時交換車道，避免了傳統環道駛入-跟隨-駛出模式，極大提高了駛入駛出車道交換的效率，也提高了車輛在環道內的平均速度。環道平面優化方案如圖2所示。

圖2 環道平面布置圖

3.2 環形立交交織區服務水平評價

在預測交通量的基礎上，運用我國《公路通行能力手冊》[7]中通行能力的計算方法，計算出近、遠期交通量下，環形匝道交織區通行能力及服務水平,見表1。

表1 交織區服務水平評價表

由表1可知，近期(2028年)環形立交交織區的車流密度為16.8 pcu/(km·lane)，對應的服務水平為二級；遠期(2038年)環形立交交織區的車流密度為24.5 pcu/(km·lane)，對應的服務水平為三級。

4 工程設計方案比選

對各方案進行了綜合比較，見表2。

表2 立交方案比較一覽表

通過對以上4種方案的詳細介紹及優缺點分析，并從交通適應性、施工難易度、環境協調性、建安費等多方面多角度綜合比較，推薦采用方案一，即環形立體交叉方案(環道采用上跨橋形式)。

5 結束語

目前，在城市道路交叉設計中，由于環島及環道自身存在的缺陷[8]，在大交通量交叉設計中難以滿足需要而逐漸被放棄，但有時立交本身也是城市形象的一部分，本文通過對傳統環道設計的改進，使環道立交既能滿足交通需要，也能成為城市形象的一個展示,為環形立交的應用提供了新的思路。