城市快速路

城市快速路复合式互通式立交相邻出入口车道设计

——以常熟市三环快速路为例

杭佑铭 顾叶华

（江苏省交通科学研究院股份有限公司 江苏南京 210017）

【摘 要】以常熟市三环快速路为例，介绍了城市快速路复合式互通式立交相邻出入口车道设计的一些思路和想法，着重阐述了集散车道和辅助车道在复合式互通式立交方案应用范围。并对复合式互通式立交相邻出入口辅助车道进行了举例计算。 【关键词】城市快速路；复合式互通式立交；匝道 【中图分类号】TV 223.4

0 引言

城市快速路逐渐成为发达城市外环线解决拥堵主要技术手段，城市快速路互通式立交也逐渐被人们所接受。由于历史遗留或规划欠缺等问题，部分城市快速互通式立交过于集中，如何处理好相邻互通之间匝道出入口之间的关系，是城市快速路互通式立交设计一个难点。本文以常熟市三环快速路海虞北路、新世纪大道、黄河路复合式互通为案例，介绍快速路复合式互通式立交出入口车道设计中一些思路和想法。 1项目背景

1.1路网布局规划

常熟市三环路为常熟市的环城道路，由老204国道、227省道、342省道及206县道组成，全长约34.44km 。是规划市域快速路系统“一环七射”中的“一环”，主要承担常熟市区中、远距离片区间沟通，疏导及集散市区出入交通，起着减少市区内部交通压力的功能。

其中海虞北路、新世纪大道、黄河路三处被交道路相距较近，不能满足互通间出入口匝道最小间距要求，因此考虑设置复合式互通式立交。

1.2设计速度

常熟市三环路快速路系统采用双向六车道城市快

速路标准，全程采用高架型式，设计速度80km/h ；辅路系统采用双向六车道城市主干道标准建设，设计速度40km/h 。

1.3路基标准横断面

1.4互通总体布局方案

根据转向交通预测结果，海虞北路互通型式为简易菱形（快速路上跨），新世纪大道互通型式为主线上跨单菱形+T 型半定向（四层枢纽式互通），黄河路互通型式为被交道下穿双菱形+T 型半定向（四层枢纽式互通）。

图1 项目地理位置图

图3 转向交通量图（pcu/h ）

图2 主线一般路段标准横断面图

图4 海虞北路互通景观图

3相邻出入口车道设计

根据《城市快速路设计规程（CJJ129-2009）》中关于最小出入出入口的要求，本项目主线设计速度为80km/h，根据规范要求相邻先进后出口匝道最小间距应满足1020m。但海虞北路互通与新世纪大道互通之间匝道出入口间距为470m，新世纪大道互通与黄河路互通匝道出入口间距为600m，均与规范要求相差较大，因此考虑设置辅助车道或者集散车道解决出口入之间交织问题。

3.1辅助车道设计

辅助车道：在主线行车道右侧直接加宽一个或者两个车道将主线出入口串联起来的车道，适用于主线出入口间距不满足规范要求时。本项目为城市快速路，辅助车道设置具体如下：

3.2通行能力计算方法一

《公路路线设计细则》中给出了交织区间长度与全交织交通量关系图，粗略计算时可以采用下图和车道计算公式算出所需辅助车道长度和车道数。

附注：图中A线，近似于无交织的自由交通状态，交通流受交织影响微小。如车道数适当，行驶速度可达70～80km/h。B线，处于稳定流状态，较在自由交通状态所受到的其它车辆的影响大，但行驶速度可保持60～70km/h。C线，仍处于稳定流状态，但驾驶员选择车速时受到限制，行驶速度约45～55km/h。

主线车道间的交织，一般采用曲线B，但在地形等条件允许时，最好采用曲线A；临近主线的集散道上的交织，采用曲线B，不得已时采用曲线C；被交叉公路一侧的交织，采用曲线C。

交织段车道数N=(V W1+K·V W2+V01+V02)/C

式中：

V W1——较大的交织交通量（小客车/小时）；

V W2——较小的交织交通量（小客车/小时）；

K——交织影响系数（1.0≤K≤3.0）；

V01、V02——其它非交织交通量（小客车/小时）；

C——每车道的交通容量。

3.3通行方法二

《公路通行能力手册》

中对交织区运行状态给出了

相应的计算方法，本文以新

世纪大道与黄河路段举例计

算如下：

1）确定交织区交通运行参数：已知L=600，N=4，V FF=80km/h

2）计算交通流率：

交织段内总的交织流率

图5 新世纪大道互通景观图

Q W=Q BC+Q AD=889+226=1115pcu/h

交织段内总的非交织流率

Q NW=Q AC+Q BD=2373+105=2478pcu/h

总的交通流率

Q=Q W+Q NW=1115+2478=3593pcu/h

流率比Q R=Q W/Q=1115/3593=0.31

交织比R=Q W2/Q W=226/1115=0.20

3)确定交织区构型：由于AD和BC的交通流都需要1次车道变换，该交织区构型为A型。

交织区构造型式的确定方法

Q W2运动方向

所需进行的车道变换次数

Q W1运动方向

所需进行的车道变换次数

0 1 ≥2

0 B型B型C型

1 B型A型/

≥2 C型/ / 注：“/”表示实际中不存在的构造型式，也就是不可行的构造型式。

① A型——为了完成交织，每个交织方向的所有车辆都必须进行一次车道变换；

② B型——一个方向的交织车辆可能不需要变换车道即可完成交织，而另一方向的交织车辆必须换一次车道才能完成交织；

③ C型——一个方向的交织车辆可能不需要变换车道即可完成交织，而交织段内其他的交织车辆至少进行两次车道变换才能完成交织。

4）确定交织区运行状态：

A）计算交织强度系数W W和非交织强度系数W NW：

计算交织强度系数时的常量

交织速度V w的强度系数计算常数非交织速度V nw的强度系数计算常数

a b c d a b c d

A型构造

非约束型0.15 2.2 0.97 0.80 0.0035 4.0 1.3 0.75

约束型0.35 2.2 0.97 0.80 0.0020 4.0 1.3 0.75

假设该交织区为非约束运行，查表A型交织区在非约束运行状态下计算交织强度系数计算常数为：a=0.15，b=2.2，c=0.97，d=0.80，则交织强度系数为：W W=[a(1+Q R)b(Q/N)C]/(3.28L)d=[0.15×(1+0.31)2.2×(3593/4)0.97]/(3.28×470)0.80=0.561

计算非交织强度系数计算常数为：a=0.0035，b=4.0，c=1.3，d=0.75，则非交织强度系数为：W NW=[a(1+Q R)b(Q/N)C]/(3.28L)d=[0.0035×(1+0.31) 4×(3593/4)1.3]/(3.28×470)0.75=0.290

B）计算交织车辆运行速度V W和非交织车辆运行速度V NW：已知高速公路自由流速度VFF=80km/h,按照公式交织车辆平均车速:

V W=24+(V FF-16)/(1+W W)=65.01km/h

非交织车辆平均车速:

V NW=24+(V FF-16)/(1+W NW)=73.02 km/h

C）确定运行状态：由于所分析的交织区为A型交织区，根据表，首先计算非约束运行所需的车道N W N W=1.21NQ R0.571L0.234/V W0.438=1.21×4×0.310.571×300/65.010.438=1.68>1.4=N W MAX

所以该交织区属于约束型运行状态，需重新计算交织强度、非交织强度、交织车辆平均车速和非交织车辆平均车速。

W W=[a(1+Q R)b(Q/N)C]/(3.28L)d=[0.35×(1+0.31)2.2×(3593/4)0.97]/(3.28×470)0.80=1.31

W NW=[a(1+Q R)b(Q/N)C]/(3.28L)d=[0.002×(1+0.31)4×(3593/4)1.3]/(3.28×470)0.75=0.17

V W=24+(V FF-16)/(1+W W)=51.73km/h

V NW=24+(V FF-16)/(1+W NW)=78.91 km/h

5）计算交织区状况评价指标：

A）计算交织区速度

V=Q/(Q W/V W+Q NW/V NW)=3593/(1115/51.73+2478/78.9 1)=67.84 km/h

B）计算交织段车流密度

K=(Q/N)/V=(3593/4)/67.84=13.24 pcu/km/车道

6）确定

服务水平

交织区服务水平标准

车流密度，pcu/km/车道

服务水平

高速公路交织段

一级≤7.0

二级7.0—18.0

三级18.0—25.0

上半部25.0—40.0

四级

下半部≥40.0

查表可知，该交织区在高峰小时内为二级服务水平。

3.2集散车道设计

当出入口之间设置辅助车道方案计算后无法满足通行能力要时，应采用集散车道。

集散车道：与主线分离，通过出入口与主线连接，同时连接上下匝道或定向匝道的匝道，适用于主线出入口间距不满足规范要求时。由于本项目为城市快速路，因此辅助车道设置具体如下：

图11 城市高架系统集散车道平面布置图