長沙繞城高速公路入口立交節點方案研究*

陳勖， 陳明， 楊保興

(上海市城市建設設計研究總院(集團)有限公司， 上海 200125)

隨著城市規模的擴大，大部分已建成繞城高速公路逐漸進入城市范圍內，產生了將高速公路融入市政道路網的需求。但由于高速公路全封閉的特殊性，與城市道路相交時節點需采用立交形式，實現路網交通轉換，并在“高改快”后為快速路與主干路互通預留位置。

潭州大道即原坪塘大道南延段是湖南長沙湘江新區岳麓片區坪浦組團內一條重要的南北向交通大動脈，主要承擔中、遠距離過境交通功能，同時兼顧道路沿線部分集散、服務交通功能。繞城高速公路入口優化工程作為整個潭州大道快速化改造的一段，包含潭州大道-繞城高速公路(三環線)立交，是連接繞城高速公路及潭州大道的重要交通節點，是快速路網、高速路網融合的關鍵工程，其區位和交通重要性不言而喻。該文以長沙潭州大道-繞城高速公路(三環線)立交為例，基于節點周邊的現狀和交通需求，綜合多方面因素對節點立交形式選擇進行剖析，通過幾種立交方案比較得出最優方案。

1 項目概況

1.1 工程概況

長沙繞城高速公路入口優化工程是潭州大道快速化改造中的一段，位于湖南湘江新區洋湖片區及大王山片區，北起洋湖立交，南至蓮坪大道。潭州大道改造樁號范圍為K0+006.65—K2+465.91，路線長2.459 km。主路采用高架形式敷設，規劃綠線寬75 m，標準段車道規模為主路雙向六車道、輔路雙向六車道。

全線設置1處樞紐立交即潭州大道-繞城高速公路(三環線)立交，被交道路(繞城高速公路)改造范圍為K0+655—K2+355，路線長1.7 km。設置2對落地匝道即洋湖落地匝道及蓮坪大道落地匝道。其中：洋湖落地匝道在連塘路以南落地，銜接連塘路，在三環線以北接入潭州大道主路高架；蓮坪大道落地匝道在蓮坪大道以北落地，銜接蓮坪大道，在藍山路以北接入潭州大道主路高架。工程地理位置見圖1。

圖1 工程地理位置示意圖

1.2 主要功能定位

1.2.1 繞城高速公路出入口工程功能定位

長沙大河西先導區的大王山旅游度假區定位為具有影響力的旅游度假區及山水洲融合的綠色新城。長沙繞城高速公路入口優化工程位于繞城高速公路以南、坪塘大道以西、聯江路以北，作為大王山片區交通提質及停車設施配套項目，其聯系內外交通并連接路網，可使片區內部交通流駛向高速公路實現快速紓解，緩解內部交通壓力。

1.2.2 潭州大道快速路功能定位

(1) 主路系統功能定位及服務對象。1) 與城市空間結構及功能布局的關系。促進長、株、潭一體化發展，構筑連接湘潭、株洲的快速通道；長沙市湘江綜合服務軸的主要交通承載；湘江新區內部重要南北向軸線，聯系湘江新區內部組團(見圖2)。2) 與綜合交通系統及快速路網的關系。為長沙市快速路網系統的重要組成部分。3) 與交通走廊的關系。為大王山旅游度假區重要南北向通道；位于大王山旅游度假區發展主軸上，串聯度假區主要景點及交通樞紐。4) 與交通需求的關系。為大王山旅游區主要對外聯系通道，服務市區內主要交通樞紐轉換的交通需求。主路系統服務對象為機動車專用，以客運交通為主，兼顧小型貨運交通，不服務大、中型貨運交通。

圖2 潭州大道與長、株、潭城市群的關系

(2) 輔路系統功能定位及服務對象。服務沿線區域的到發交通；集散快速路系統的出入交通；為公共交通的重要走廊，承擔主要慢行交通服務；承擔主要貨運交通運輸和集散功能。輔路系統服務對象以機動車為主，兼顧非機動車和行人。以小汽車客運為主、公共交通為輔，兼顧集散及生活性貨運交通。

2 交通分析

2.1 交通量分析

交通量大小與經濟發展水平、居民生活水平、地理位置和氣候等因素有關，隨著空間的不同和時間的差異而變化。研究交通量的變化規律，對于進行交通規劃、交通管理、交通設施規劃、設計方案比選、經濟分析及交通控制與安全均具有重要意義。

對繞城高速公路(三環線)節點2040年遠期交通量進行分析及預測，節點處各轉向交通量預測結果見表1。

表1 繞城高速公路(三環線)節點交通量預測結果

由表1可知：該節點2040年遠期高峰小時總流量為14 942 pcu/h，其中直行交通占交叉口總流量的64.53%，轉向流量占交叉口總流量的35.47%。轉向流量中北向東和東向北流量最大，分別占交叉口總流量的5.8%。立交節點轉向流量見圖3。

圖3 立交節點轉向流量(單位：pcu/h)

2.2 建設條件分析

潭州大道與繞城高速公路節點周邊建設用地受限，節點位于城市建成區域，立交西北象限地塊已經出讓，東北象限為洋湖和園高層住宅小區(已建成)，西南象限為保障住房(待建)，東南象限為坪塘中學(在建)。現狀和規劃用地及建筑情況見圖4。

在該節點范圍內，地鐵3號線在地下敷設，路線從北往南經過繞城節點東南象限后偏轉至潭州大道路中，一直與潭州大道共線往南延伸至終點蓮坪大道站。繞城節點范圍內，地鐵3號線主要受橋墩影響較大，東南象限匝道橋墩需避開風井，保證與地鐵的安全距離。

現狀潭州大道由西往東依次為電力、給水、中水、照明、雨水、污水、照明、燃氣、通信管線，由于道路拓寬，受管道埋深影響，需將處于機動車道下的電力、通信、給水、燃氣遷改至設計人行道或非機動車道下。繞城高速公路北側有高壓燃氣管道，燃氣遷改方案需與立交方案綜合設計。

3 立交設計方案及綜合比較

3.1 設計原則

潭州大道為城市快速路，繞城高速為高速公路，該節點應設置樞紐立交，立交形式結合轉向交通量大小及用地等指標高低綜合確定。設計原則如下：1) 立交設置按主輔雙系統設計；2) 匝道設置滿足交通轉向功能；3) 控制用地，不突出用地綠線；4) 注意環境保護；5) 保留上下高速公路的收費功能。

3.2 方案一：新建渦輪立交

現狀坪塘互通為B形單喇叭互通，收費站規模為2進3出，在潭州大道-繞城高速公路節點新建渦輪立交后，原坪塘收費站及互通廢棄。NW、NE、SE、SW、WS、WN、ES、EN匝道均采用繞道定向或半定向匝道，形成渦輪狀，匝道位于第2、3層之間，解決立交節點轉向交通。潭州大道地面輔路與繞城高速公路輔路均位于第1層(地面層)，形成地面交叉口，通過信號燈進行交通控制，解決地面輔路系統交通轉向問題。繞城高速公路與潭州大道主路間的轉向交通流通過立交匝道實現快速轉換，繞城高速公路與潭州大道輔路間的轉向交通流通過三環輔路與潭州大道地面道路交叉口進行轉換。所有立交匝道及繞城高速公路輔路進出高速公路的車流均經過收費站(見圖5)。

圖5 方案一總體平面圖

方案一交通評價：采用渦輪立交+4個收費站的方案，近期(2021年)收費站進出口飽和度較低，為二級服務水平，能滿足近期交通需求；遠期(2039年)收費站進出口飽和度較高，為三級服務水平，能滿足遠期交通需求。通過交通仿真評價，遠期立交整體運行狀況良好，服務水平能達到三級，說明在收費站滿足交通需求的同時，整個節點立交的交通運行條件也能滿足對應交通需求。

3.3 方案二：新建全苜蓿葉立交

采用苜蓿葉形全互通立體交叉作為比選方案之一。SW、ES、NE、WN匝道采用環形匝道解決立交左轉交通，4條匝道位于第2、3之間；NW、SE、WS、EN匝道采用右轉定向匝道，解決立交的右轉交通，4條匝道位于第2、3層之間；潭州大道及繞城高速公路均新建集散匝道交通流，NF、SF集散匝道與高速公路同處于第2層，WF、EF集散匝道與潭州大道主路高架同處于第3層。潭州大道地面輔路與繞城高速公路輔路均位于第1層(地面層)，形成地面交叉口，通過信號燈進行交通控制，解決地面輔路系統交通轉向問題(見圖6)。

方案二交通評價：通過仿真分析，遠期在匝道分合流處交織較大，擁堵較嚴重，節點整體服務水平僅為四級，無法滿足節點的轉換交通需求。

3.4 方案三：新建雙苜蓿葉立交

在方案二的基礎上，提升主流向匝道的設計標準，采用雙苜蓿葉+雙半定向立交方案。NE、WN匝道采用環形匝道解決立交左轉交通，位于第2、3層之間；SW、ES匝道根據交通需求分析采用半定向匝道，ES匝道位于第2、3層，SW匝道位于第2～4層，層次較高；NW、SE、WS、EN匝道采用右轉定向匝道，解決立交的右轉交通，4條匝道位于第2、3層之間。潭州大道及繞城高速公路均新建輔助車道集散匝道交通流；潭州大道地面輔路與繞城高速公路輔路均位于第1層(地面層)，形成地面交叉口，通過信號燈進行交通控制，解決地面輔路系統交通轉向問題(見圖7)。

圖6 方案二總體平面圖

方案三交通評價：通過仿真分析，遠期由于苜蓿葉匝道服務能力較低，在匝道分合流處交織較大，擁堵較嚴重，節點整體服務水平僅為四級，無法滿足節點的轉換交通需求。

3.5 方案四：新建雙喇叭立交

保留現狀平塘收費站立交，確保東西方向交通連續進出收費站；在潭洲大道聯江路以南新建單喇叭立交，與現狀平塘收費站立交形成雙喇叭組合立交，保證潭州大道主路與繞城高速公路各方向的全互通，位于第2層。潭州大道地面輔路位于第1層(地面層)，與聯江路形成地面交叉口，通過信號燈進行控制，解決地面輔路系統交通轉向問題(見圖8)。

圖7 方案三總體平面圖

方案四交通評價：通過仿真分析，由于收費站規模僅3進5出，隨著遠期旅游客流的增大，依據排隊論計算，入口的交通強度大于1，排隊系統紊亂，排隊長度溢出，交通擁堵嚴重，無法繼續使用排隊論理論進行計算；出口的交通強度亦如此。節點整體服務水平僅為四級，無法滿足交通需求。

圖8 方案四總體平面圖

3.6 優缺點比較

4種方案的優缺點見表2。

表2 4種立交方案比較

由表2可知：根據規劃定位及交通流量預測結果，在潭州大道-繞城高速公路節點需新建三環樞紐立交。針對全渦輪方案、全苜蓿葉方案、雙苜蓿葉方案和雙喇叭立交方案進行同深度對比，苜蓿葉立交左轉匝道均為環形匝道，交織嚴重，通行能力較低，且突破規劃綠線；雙苜蓿葉立交部分左轉功能提升，但仍存在交織嚴重、突破綠線及與建筑距離過近等問題；雙喇叭立交造價較低，但收費站規模過小，同時突破綠線面積極大，實施極有難度；全渦輪立交左轉匝道均為半定向匝道，線形指標較高，匝道設計速度較高，行車舒適性較好，通行能力較高，交通適應性強。綜上，推薦采用方案一即全渦輪立交方案。

4 結語

繞城高速公路入口立交節點方案設計中需著重考慮的因素如下：1) 主干路提質改造與高速公路相交時，節點設計應從近遠期規劃相結合出發；2) 城市主干路提質改造穿越現狀高速公路時，應綜合考慮設計標準及安全性、運行效率、占地大小、對交通的影響和工程費用等，確保方案合理、可行。