拐角鋪互通交織區(qū)通行能力驗算及改造方案探究

汪代俊

（河北省交通規(guī)劃設計院，河北 石家莊 050011）

一、引言

隨著區(qū)域高速路網(wǎng)不斷完善，新的交通聯(lián)系逐步建立，樞紐互通轉向交通流發(fā)生著翻天覆地的變化。主交通流變次交通流，次交通流變主交通流，特別是分期實施的樞紐互通，如果匝道通行能力不足、適應性差，極易導致主線分合流位置車輛行駛緩慢或者堵車，不符合樞紐互通連續(xù)行駛的交通特性。

交織是兩股或多股車流在特定車道匯合，行駛一定距離后交換位置駛離的過程。交織長度是指進環(huán)和出環(huán)的兩股車流，行駛時相互交織，彼此交換一次車道位置所需行駛的距離。交織長度的大小主要取決于車輛在交織路段的行駛速度和司機識別出、入口所需的反應時間。合理選取交織長度，可減少車輛誤行、排隊等候等情況，有利于車輛行駛安全、連續(xù)、平穩(wěn)。

二、拐角鋪樞紐互通分期建設工程概況

（一）一期項目建設

拐角鋪樞紐互通位于河北省正定縣城以北約8km的石家莊繞城高速北環(huán)上，處于京港澳高速與京昆支線交叉處。由于津石高速暫不實施，京昆支線成為斷頭路，如圖1所示。此互通采用總體設計分期實施。一期建成五條匝道如圖1藍色部分，已于2008年7月建成通車，該互通設計末年為2028年，等到二期津石高速實施時再將互通補全。

圖1 拐角鋪互通改建方案一

互通區(qū)京昆支線設計時速為120km，路基寬33.5m，雙向6車道，交叉方式采用上跨京港澳高速和半定向匝道。匝道設計時速40km～60km，最小平曲線半徑為60m。京港澳高速設計時速為120km，互通內路基寬28m，雙向四車道。

（二）二期項目建設

拐角鋪樞紐互通二期于2016年6月開始初步設計，補全剩余三條匝道A、B、C和新建津石高速主線，如圖1紅色部分。通過匝道的合理設置讓津石高速與京港澳高速之間交通流快捷轉換，實現(xiàn)有效連接。

互通區(qū)津石高速主線設計長度593m，A、B、C匝道總長3541.1m，挖方8626m3，填方342325m3，新增用地179.34畝，互通區(qū)內A匝道設置匝道橋472m/1座，通道涵洞7道。

三、拐角鋪互通二期工程面臨的問題

拐角鋪樞紐互通二期設計在原則上維持前期總體方案規(guī)劃，但由于該互通通車8年后，區(qū)域路網(wǎng)逐步完善，互通交通組織發(fā)生巨大變化，2016年交通量數(shù)據(jù)與前期總體方案交通量有較大改變，環(huán)形匝道設置與預測主流向交通量完全不匹配。根據(jù)2016年最新交通量將現(xiàn)有互通進行升級改造，提出方案二，如圖2所示，將對稱環(huán)形匝道調整為對角環(huán)形匝道，并廢除兩條匝道。

圖2 拐角鋪互通改建方案二

方案二與2016年預測交通量適應性較好，解決了主流向交通量的匹配問題。但原互通設計末年為2028年，互通尚未達到設計年限，匝道拆改段落較多否定了早期方案，增加投資的同時也產生了不利的社會影響。

綜合多種因素，考慮到兩個環(huán)形匝道已建成，同時兼顧社會效益及社會影響，避免大拆大建造成浪費，應對方案一轉向交通量展開分析論證，分析所有匝道適應性，論證兩個內環(huán)匝道之間交織區(qū)的通行能力。如果方案一的各種分析論證均滿足使用要求，則維持方案一，如果分析結果不滿足要求則按方案二實施改造升級。

四、通行能力驗算

現(xiàn)狀樞紐環(huán)形匝道、兩個環(huán)形匝道之間及樞紐與互通之間的交織長度將按照到2030年轉向交通流量進行適應性分析。

（一）采用《公路路線設計細則》（總校稿）14.6.8條款計算交織區(qū)長度

津石高速天津往石家莊方向北半幅為三個車道，考慮到津石主線車流量與拐角鋪互通環(huán)形匝道交織，最右側車道實際運行時速按60km～70km取值，互通區(qū)環(huán)形匝道之間車速按60km/h～70km/h取值，兩個車道交通流以相同速度發(fā)生相互交織。

交織區(qū)車道數(shù)：

式中：

VW1——較大的交織交通量（小客車/小時）；

VW2——較小的交織交通量（小客車/小時）；

K——交織影響系數(shù)（1.0≤K≤3.0）；

V01、V02——其他非交織交通量（小客車/小時）；

C——每條車道的交通容量。

工可設計小時交通量系數(shù)0.11，方向不均勻系數(shù)0.55，津石主線在拐角鋪互通處交通量為48647輛/日，計算主線右半幅每條車道平均每小時車流量：

滄州往邢臺方向轉向交通量為12485輛/日，折算成小時交通量：

邢臺往平山方向轉向交通量為6739輛/日，折算成小時交通量：

交織區(qū)間交通處于穩(wěn)定流狀態(tài)，比自由交通狀態(tài)所受車輛影響大，但行駛速度可保持在60km/h～70km/h。由表1可知曲線B滿足要求，因此K取3.0。

表1 交織區(qū)交通流特性

表1 交織區(qū)交通流特性

拐角鋪互通圖紙中交織區(qū)間設計長度為380m，由圖5曲線B查詢得出安全交織交通量上限為1650pcu/h。

圖3 交織區(qū)間圖

圖4 2030年轉向交通量圖

圖5 交織區(qū)長度

VW1+k×VW2=627+3×338=1641＜1650（pcu/h）滿足要求。

根據(jù)《公路立體交叉設計細則》JTG/T D21-2014表7.3.1中匝道60km/h設計車速，一個車道的設計小時交通量最大值為1300pcu/h。

VW1+VW2=627+338=1015＜1300pcu/h，說明交織車道內車輛按60km/h行駛時滿足對交織段長度的要求。

高速公路設計速度120km/h，按二級服務水平設計每條車道最大服務交通量C=1600pcu/h

N=(VW1+k*VW2+V01+V02)/C=（627+3*338+2943+0）/1600=2.865（車道）小于實際N=4車道，滿足要求。

（二）采用美國道路通行能力手冊計算拐角鋪互通內環(huán)形匝道交織區(qū)長度

拐角鋪互通內環(huán)形匝道交織區(qū)長度計算如表2所示，計算結果滿足現(xiàn)狀環(huán)形匝道與主線交織區(qū)各項指標要求。

表2 拐角鋪互通內環(huán)形匝道交織段長度計算說明

表2 拐角鋪互通內環(huán)形匝道交織段長度計算說明

根據(jù)兩種標準的計算結果，截至2030年，方案一環(huán)形匝道各項指標與交織區(qū)長度均滿足要求，因此執(zhí)行方案一，且預留遠期升級改造空間。待到2030年石家莊繞城高速北環(huán)達到設計年限，再根據(jù)現(xiàn)狀轉向交通量開展適應性分析，如果不能滿足要求，則再進行升級改造。

五、遠期改造方案探討

隨著交通量增加，方案一互通環(huán)形匝道的服務水平逐年下降，需在設計末年實施升級改造，遠期改造方案亟待提出。由于按方案一建成通車不可逆，遠期改造升級若采用方案二不合適，需跳出現(xiàn)有方案尋求新的解決辦法。方案三如圖6所示，廢除天津至石家莊方向內環(huán)匝道，新建一條內轉彎半定向匝道，盡可能多的利用既有匝道，避免大拆大建，減少對現(xiàn)有互通的影響，提高社會效益和經濟效益。

圖6 拐角鋪互通遠期改造方案三

六、結語

分期實施的樞紐互通，需開展適應性分析，對滿足要求的互通既要考慮盡可能多地利用現(xiàn)有匝道避免大拆大建，又要兼顧社會效益及社會影響，留足升級改造的空間；對不滿足要求的互通應盡早升級改造。