基于用地限制的菱形立交改型研究

胡 鵬

(上海市政工程設(shè)計研究總院（集團）有限公司，上海市 200092)

0 引言

路網(wǎng)節(jié)點采用何種類型的立交取決于橫向道路的等級、性質(zhì)以及交通需求情況。一般情況下，快速路與快速路或高速公路相交時，采用樞紐型互通立交；而快速路與主次干路相交時，較多的采用菱形立交（通常為兩對平行式匝道）。菱型立交是城市區(qū)域較常見的立交型式，其優(yōu)點是在基本道路用地范圍之外只需增加較少的用地，可將其設(shè)置在一個相當(dāng)窄的用地范圍里。隨著城市用地的日趨緊張，控制條件復(fù)雜多變，因此有必要針對不同的設(shè)計約束條件，因地制宜，為適應(yīng)不同地物條件的菱形立交改型設(shè)計提供一種思路。

1 菱形立交概述

菱形立交主要功能是保證快速路主線上直行車輛的快速通暢，主線上左右轉(zhuǎn)彎只有單一的進出口。菱形立交比較適用于重要道路和次要道路相交、次要道路交通量和轉(zhuǎn)彎交通量較少的交叉口。占地面積小、交通組織簡單、結(jié)構(gòu)簡單、造價較低。

1.1 菱形立交的標(biāo)準(zhǔn)形式

菱形立交是由兩條道路十字交叉，主要道路以分離形式穿跨次要道路，在以相交道路為軸的四個象限內(nèi)，從主要道路兩側(cè)斜向引出單向進出匝道至次要道路平面交叉，總體布置成菱形構(gòu)圖（見圖1）。

當(dāng)前，高等級城市道路越來越多的采取主輔路斷面形式，在橫向道路左右兩側(cè)通常各設(shè)置一對出入口，設(shè)置的出入口使得主路車輛進出輔路實現(xiàn)交通轉(zhuǎn)向，即結(jié)合沿線輔道設(shè)置的另一種標(biāo)準(zhǔn)菱形立交（見圖2）。

圖1 菱形立交的標(biāo)準(zhǔn)形式一

圖2 菱形立交標(biāo)準(zhǔn)形式二

1.2 菱形立交的特點

1.2.1 菱形立交的優(yōu)勢

菱形立交的特點在于主要道路上的交通保持為連續(xù)車流,所有左轉(zhuǎn)交通均在次要道路平面通過,結(jié)構(gòu)工程較少,總造價較低,占地面積較小,一般在道路紅線之外很少甚至不需要加擴征地,在市中心和郊區(qū)均為適用。特別適用于相交道路交通主、次關(guān)系明顯,左轉(zhuǎn)車流不會對次要道路交通形成太大沖突的情況。

1.2.2 菱形立交的不足

（1）由于主線往往為高架或地道穿跨橫向道路，因此，交叉口的通行空間往往較小，且墩柱林立，視距較差，影響地面交叉口通行能力，對交通安全也有較大的影響。

（2）在城市道路中，菱形立交上下匝道落地點往往離交叉口很近，而高架道路上下匝道的車流量較大，同時受立交中心地面交叉口通行能力所限，在交叉口紅燈期間，下匝道車流通常在交叉口進口道處形成較長的排隊，不僅造成交叉口擁堵，而且排隊的車輛經(jīng)常會通過下匝道反饋至主路，進而影響整個立交的通行能力。

（3）來自主線的兩個左轉(zhuǎn)流向要占用四相位中的兩個,左轉(zhuǎn)交通量的大小將對次要道路交通產(chǎn)生重大影響。

2 基于用地限制的菱形立交改型[1-4]

2.1 改型思路

從對菱形立交的分析可以看出，菱形立交適合于主線流量大，而轉(zhuǎn)向流向不太大的交通需求節(jié)點，由于轉(zhuǎn)向全部集中于地面一個交叉口轉(zhuǎn)向，從而導(dǎo)致了轉(zhuǎn)向交通不具備連續(xù)性，加之轉(zhuǎn)向視距不夠好，降低了交通通行能力。從此分析思路出發(fā)，菱形立交的改型主要在三個方面進行改進：

（1）分散立交轉(zhuǎn)向交通沖突點；

（2）利用路網(wǎng)進行交通轉(zhuǎn)向；

（3）減小菱形立交兩對出入口之間的間距，降低對主線的影響。

改型后的菱形立交主線出入口更加緊湊，交通轉(zhuǎn)向更加順暢，充分利用路網(wǎng)分散交通壓力，降低堵點集中的風(fēng)險；且工程量和占地面積均較小，符合原有立交功能定位。

2.2 菱形立交改型模式一

菱形立交改型模式一主要考慮減少上下匝道的左轉(zhuǎn)交通流對橫向道路的交通的影響，為了保證橫向交通的通行能力，上下匝道均布置在橫向道路上，遠離菱形立交，左轉(zhuǎn)交通均通過先右轉(zhuǎn)再掉頭的方式實現(xiàn)左轉(zhuǎn)，四個左轉(zhuǎn)交通組成一個紡錘形交通環(huán)島，見圖3。

圖3 菱形立交改型模式一

菱形立交改型模式一把上下匝道通過右轉(zhuǎn)模式布設(shè)在橫向道路上，適合于主線方向受限制較大的情況，其特點主要有：

（1）對主線前后交通和地物影響很小，也適合于前后路網(wǎng)間距較小的情況；

（2）變地面轉(zhuǎn)向信號交通為紡錘形連續(xù)流交通，減少了交通延誤；

（3）消除了地面交通沖突點，變交叉點為交織；

（4）轉(zhuǎn)向交通視野更開闊，降低了因傳統(tǒng)菱形立交因交通視距不足而導(dǎo)致的交通事故率。

2.3 菱形立交改型模式二

菱形立交改型模式二為剪刀型菱形立交的改良模式，該改型方案充分考慮用地地限制及路網(wǎng)限制，傳統(tǒng)菱形立交無法設(shè)置，改型方案變不利為有利，充分利用周邊路網(wǎng)，通過路網(wǎng)組織轉(zhuǎn)向交通，既實現(xiàn)了主線交通落地，也使轉(zhuǎn)向交通通過路網(wǎng)組織，全部變?yōu)橛肄D(zhuǎn)交通，分散了交通擁堵，見圖4。

圖4 菱形立交改型模式二

菱形立交改型模式二把上下匝道的交通組織與周圍路網(wǎng)銜接起來，適合于主線方向受限制較大且周邊路網(wǎng)較密的情況，其特點主要有：

（1）對主線限制適應(yīng)性大，兼顧了主線用地和橫向交通用地；

（2）消除了地面轉(zhuǎn)向信號交通，所有轉(zhuǎn)向均為為右轉(zhuǎn)，均衡了路網(wǎng)交通流量；

（3）本模式對于區(qū)塊交通需求量不是很巨大，但是現(xiàn)狀路網(wǎng)較為密集區(qū)塊具有良好的適應(yīng)性；

（4）對于地面路網(wǎng)組織單向交通，本模式流向明確，通行能力較大，有較高的適應(yīng)性。

3 工程應(yīng)用

3.1 工程建設(shè)條件

省道S274線開平市市區(qū)改線工程位于江門市開平境內(nèi)，路線全長6 km。工程中段跨越祥龍島處為工程最重要的一個節(jié)點，祥龍北路與祥龍南路繞祥龍島一周，成為一個繞島環(huán)路?，F(xiàn)狀為雙向2車道。S274線改線工程貫通以后，通過祥龍立交S274與祥龍島進行交通轉(zhuǎn)換，見圖5。

3.2 交通需求分析

圖5 省道S274線開平市市區(qū)改線工程平面簡圖

從交通流量預(yù)測可以看出，祥龍島與S274南北兩側(cè)均有交通需求，而且目前祥龍島與外界聯(lián)系通道較少，急需S274作為一個島內(nèi)出入交通節(jié)點，選用全互通菱形立交方式合理。祥龍立交節(jié)點為祥龍島進出島的重要交通節(jié)點，對于祥龍島來說，其交通功能與地理位置非常重要。立交東側(cè)為祥龍島，北側(cè)為G15沈海高速、S274、G325方向，南側(cè)為南環(huán)、臺山方向，西側(cè)為赤坎方向。

東←→北、西←→北方向：此方向為祥龍島進出城的重要通道，也是遠距離交通的重要起終點，交通需求較大，交通流應(yīng)為主要流向；

東←→南、西←→南方向：此方向為南側(cè)祥龍島往臺山（X553）、南環(huán)的方向，交通量較北側(cè)交通量少，但是作為為數(shù)不多的進出島交通通道；此匝道的建設(shè)非常必要。

3.3 周邊控制因素

S274改線工程，對于祥龍島意義重大，通過祥龍立交的建立，可以使祥龍島增加向北和向南兩個方向的出入口通道，立交方案在滿足交通功能的前提下盡量縮小規(guī)模。根據(jù)地理位置，該節(jié)點位于祥龍島西側(cè)半島尖，用地十分緊張，陸域面積狹小，南北西三側(cè)側(cè)均為潭江，西面陸域上為水廠，東面為體育場。

3.4 立交方案

祥龍立交為S274與祥龍北路、祥龍南路相交形成的立交,依據(jù)交通預(yù)測、地理位置、地區(qū)規(guī)劃，本立交布設(shè)了兩個立交方案進行比較。兩個方案均設(shè)置了4條匝道，均能實現(xiàn)互通。

3.4.1 菱形立交方案一

根據(jù)實際踏勘情況，祥龍島上建筑物較多，祥龍水廠和體育場拆遷難度較大。踏勘發(fā)現(xiàn)，祥龍水廠和體育場之間有一條溝通祥龍南北路的通道，擬利用該通道作為跨線橋的線位，該通道保留作為橋下輔道使用。為避免拆遷島上建筑，將上下匝道沿現(xiàn)狀祥龍南北路外側(cè)平行布置，通過南北側(cè)兩對上下匝道與祥龍南北路形成組合式菱形互通立交，見圖6。

3.4.2 菱形立交方案二

方案二為菱形全互通立交，S274以南北向從水廠與體院館建筑之間高架跨越祥龍島西側(cè)，為了實現(xiàn)S274與祥龍北路、祥龍南路的溝通，立交設(shè)置了北向和南向的兩對上下匝道分別與祥龍南路及祥龍北路銜接。

圖6 菱形立交方案一

為了使立交接線道路交通運行更順暢，擬在祥龍北路、祥龍南路、體育東路組成的試行局部單行交通，使得通行能力更大，交通組織更清晰。

S274線在祥龍島范圍內(nèi)陸域狹小，此方案布置了一對上下匝道，線形標(biāo)準(zhǔn)高，占地較小，結(jié)構(gòu)較少，流向明確，通過地面組織環(huán)向微循環(huán)交通，實現(xiàn)了祥龍島與S274南北兩個方向的交通轉(zhuǎn)換，見圖7。

圖7 菱形立交方案二

上述兩個方案在用地限制的情況下因地制宜，對菱形立交進行改型，設(shè)計出了符合交通需求、拆遷小的立交；施工圖階段，由于航道及水利等原因選擇了方案二。

4 結(jié)語

本文通過分析菱形立交交通特征和主要問題,據(jù)此提出在用地限制環(huán)境下菱形立交改型方案,從用地節(jié)約、幾何設(shè)計、交通效率、安全行車及交通組織管理各方面采用技術(shù)措施,大幅提高菱形立交的交通適應(yīng)性,并以應(yīng)用實例展示了改型菱形立交在城市路網(wǎng)建設(shè)中的重要地位和作用,所遵循的設(shè)計理念具有示范效用。

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