漳州互通增加出入口方案研究及交織區(qū)通行能力驗(yàn)算實(shí)例

■林志斌

(福建省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院，福州　350004)

漳州互通增加出入口方案研究及交織區(qū)通行能力驗(yàn)算實(shí)例

■林志斌

(福建省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院，福州350004)

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，早期高速公路互通節(jié)點(diǎn)因功能缺失無法滿足交通量急劇增長的轉(zhuǎn)換需求，需進(jìn)行改造。本文以漳州互通增加出入口為實(shí)例，從區(qū)域路網(wǎng)結(jié)構(gòu)、交通量預(yù)測(cè)、交織區(qū)驗(yàn)算等關(guān)鍵問題分析研究漳州互通改造方案，對(duì)今后類似互通的改造設(shè)計(jì)具有一定的借鑒和參考意義。

互通改造區(qū)域路網(wǎng)分析環(huán)形匝道交織區(qū)驗(yàn)算方案研究

上世紀(jì)90年代末21世紀(jì)初建設(shè)的高速公路，因當(dāng)時(shí)交通量較小，互通出入口的布設(shè)從節(jié)約投資、服務(wù)主城區(qū)、歸并節(jié)點(diǎn)等方面考慮，省略了交通量較小方向的匝道設(shè)置，造成了互通節(jié)點(diǎn)功能不完善。近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，交通量成倍式增長，城市交通日益擁堵，部分方向互通出入口的缺失，已給該互通節(jié)點(diǎn)區(qū)域內(nèi)居民的出行造成了極大的不便，對(duì)互通功能進(jìn)行改造完善是十分必要的。漳州互通新增出入口工程就是一個(gè)很好的案例，本文將對(duì)該案例設(shè)計(jì)中遇到的關(guān)鍵問題及主要解決方法進(jìn)行介紹。

1　工程概況

沈海高速漳州互通于1998年建成通車，原設(shè)計(jì)為一般性互通，只為進(jìn)出漳州市交通服務(wù)。隨著漳州北聯(lián)絡(luò)線的通車，此互通成為漳州北聯(lián)絡(luò)線與沈海高速公路連接的樞紐互通，同時(shí)又要保留作為漳州出入口的功能。因此，對(duì)其進(jìn)行改造增設(shè)了江東互通，并將原漳州互通收費(fèi)站與漳州北聯(lián)絡(luò)線合建，以解決福州及詔安方向出入漳州的交通流轉(zhuǎn)換。目前該互通沒有布設(shè)上下龍巖方向的匝道，因此漳州市再次提出改造漳州互通，以滿足漳州龍海市長洲村附近區(qū)域通過漳州互通實(shí)現(xiàn)往返龍巖方向的交通流需求。

2　區(qū)域路網(wǎng)分析

根據(jù)漳州互通周邊區(qū)域路網(wǎng)分布圖（圖1）顯示，原福州、詔安往返龍巖方向的交通流都需經(jīng)過漳州互通進(jìn)行轉(zhuǎn)換。但隨著G76廈蓉高速海滄至天寶段、漳州南聯(lián)絡(luò)線的通車，福州往返龍巖方向交通流可通過G76廈蓉高速海滄至天寶高速公路進(jìn)行分流，詔安往返龍巖方向交通流可通過漳州南聯(lián)絡(luò)線進(jìn)行分流。

根據(jù)漳州高速公路出入口調(diào)查數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)未來2036年相關(guān)高速出入口交通量（見圖2），本項(xiàng)目漳州互通增設(shè)出入口的交通量為2125輛/日（小客車）。

計(jì)算單方向匝道設(shè)計(jì)小時(shí)交通量為DDHV=2125× 0.55×0.115=134pcu/h；增設(shè)出入口上下高速的合計(jì)設(shè)計(jì)小時(shí)交通量為268 pcu/h，交通量較小，因此可在江東互通與漳州互通之間增設(shè)共用的定向環(huán)形匝道，予以解決漳州來往龍巖方向的交通流轉(zhuǎn)換問題。

3　增設(shè)環(huán)形匝道方案擬定

通過對(duì)漳州互通現(xiàn)狀交通組織（圖3）的分析，新增環(huán)形匝道必須在漳州互通與漳州北聯(lián)絡(luò)線上的主線收費(fèi)站之間設(shè)置，再通過收費(fèi)站達(dá)到落地的功能?？紤]漳州互通與主線收費(fèi)站之間存在交織區(qū)，因此對(duì)環(huán)形匝道提出兩種布設(shè)方案。

3.1方案一（見圖4）

根據(jù)預(yù)測(cè)未來2036年交通量，福州→龍巖交通流量為974pcu/h，詔安→龍巖交通流量為298pcu/h，合計(jì)的交通量為1272 pcu/h，交通量較小。該段漳州北聯(lián)絡(luò)線目前為雙向四車道，能滿足未來年交通量增長的需求，無需進(jìn)行拓寬改造。方案一考慮以漳州北聯(lián)絡(luò)線不進(jìn)行拓寬改造為基礎(chǔ)，避開漳州互通，在漳州北聯(lián)絡(luò)線主線收費(fèi)站與江東互通之間設(shè)置環(huán)形A匝道上跨主線，實(shí)現(xiàn)漳州←→龍巖方向的交通流轉(zhuǎn)換。再緊貼A匝道兩側(cè)布設(shè)B、C匝道，拆除舊收費(fèi)站，將新收費(fèi)站往龍巖方向平移，使原高速公路的交織段加長至500m，為未來沈海高速拓寬及交織段的改造預(yù)留空間。

3.2方案二（見圖5）

方案二主要考慮利用漳州互通原有收費(fèi)站及原有交織區(qū)段，增設(shè)環(huán)形匝道。具體布設(shè)方案為從龍巖→詔安方向的C匝道右側(cè)分流新增E匝道，并入福州→龍巖方向的B匝道，實(shí)現(xiàn)漳州←→龍巖方向的交通流轉(zhuǎn)換。此方案遇到兩個(gè)需同時(shí)考慮的問題：（1）漳州互通A、B匝道匯流鼻端至主線收費(fèi)站與出主線收費(fèi)站的分流鼻之間存在交織段，交織段長僅為300m，需驗(yàn)算能否適應(yīng)遠(yuǎn)期交通量的需求。（2）沈海高速目前為雙向四車道，隨著交通量的增長，未來可能拓寬為雙向八車道。針對(duì)存在的問題，在進(jìn)行方案比選時(shí)，對(duì)交織區(qū)未來的適應(yīng)性進(jìn)行了驗(yàn)算。

4　交織區(qū)驗(yàn)算

4.1交織區(qū)交通流量預(yù)測(cè)

分析2012年漳龍高速公路出入口調(diào)查數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)未來2036年漳州互通出入口的A-C交通流量為298pcu/ h，A-D流量為391pcu/h，B-C流量為974pcu/h，B-D流量為1318pcu/h，其漳州互通A、B匝道匯流鼻端至主線收費(fèi)站主線與出收費(fèi)站的分流鼻之間交織區(qū)流量示意圖及交織結(jié)構(gòu)圖如圖6～7所示：

4.2交織區(qū)通行能力驗(yàn)算

根據(jù)美國道路通行能力手冊(cè)（HCM）來驗(yàn)算該交織區(qū)的通行能力。

（1）分析原互通現(xiàn)狀確定交織區(qū)交通運(yùn)行參數(shù)：交織段長度L=300m，交織車道數(shù)N=3，漳龍高速設(shè)計(jì)時(shí)速為VFF=100km/h。

（2）計(jì)算交通流率

①交織段內(nèi)總的交織流率

Qw=QBC+QAD=391+974=1365pcu/h

②交織段內(nèi)總的非交織流率

Qnw=QAC+QBD=298+1318=1616pcu/h

③總的交織流率

Q=Qw+Qnw=1365+1616=2981pcu/h

④流率比

QR=Qw/Q=1365/2981=0.458

⑤交織比

R=Qw2/Qw=391/1365=0.286

（3）確定交織區(qū)構(gòu)型

由于A-D方向需要兩次車道變換，B-C方向不需要車道變換，該交織區(qū)構(gòu)型為C型。

（4）確定交織區(qū)運(yùn)行狀態(tài)

①計(jì)算交織強(qiáng)度系數(shù)Ww和Wnw：假設(shè)該交織區(qū)為非約束運(yùn)行，查表得C型交織區(qū)在非約束運(yùn)行狀態(tài)下計(jì)算常數(shù)為a=0.08，b=2.2，c=0.8，d=0.6，則交織強(qiáng)度系數(shù)為：

計(jì)算非交織強(qiáng)度系數(shù)計(jì)算常數(shù)為：a=0.002，b=6.0，c=1.1，d=0.6，非交織強(qiáng)度系數(shù)為：

②交織車輛運(yùn)行速度Vw和非交織車輛運(yùn)行速度Vnw：

③確定運(yùn)行狀態(tài)：由于所分析的交織區(qū)為C型交織區(qū)，非約束運(yùn)行所需的車道數(shù)為

Nw=N［0.761+0.047QR-0.00036L-0.0031（Vnw-Vw）］=3［0.761+0.047×0.458-0.00036×300-0.0031（76.2-72.5）］=1.99，而C型交織區(qū)所能提供的最大交織寬度Nwmax=3.0，NW= 1.99＜Nwmax，所以該交織區(qū)確實(shí)處于非約束型運(yùn)行狀態(tài)。

（5）確定通行能力：由于該交織區(qū)為C型，3車道，自由流速度為100km/h，流率比為0.458，查表得，QR為0.4時(shí)，通行能力為 4100pcu/h，QR為 0.5時(shí)，通行能力為3700pcu/h，按QR為0.458內(nèi)插可得

由此可得每車道通行能力為1289 pcu/h。

（6）反算交織路段所需的車道數(shù)N

已知較大的交織交通量Qw1=974 pcu/h，較小的交織交通量Qw2=391 pcu/h，交織影響系數(shù)K=3.0，每車道的通行能力C=1289 pcu/h，非交織交通量Q01=298pcu/h；Q02= 1318pcu/h。

=2.92＜現(xiàn)有的3車道。從結(jié)果N=2.92分析，該數(shù)值已接近現(xiàn)有的3車道，若考慮加入龍巖←→漳州的交通量后，Qw1=974+134=1108pcu/h，Q02=1318+134=1452pcu/h。再由公式計(jì)算所需車道數(shù)為：

大于現(xiàn)有的3車道，因此若考慮加入龍巖←→漳州方向的交通量后，由公式驗(yàn)算得該交織區(qū)段車道數(shù)至少需4車道，需對(duì)交織區(qū)進(jìn)行改造，具體改造方案是增加交織區(qū)段車道數(shù)或者加長交織區(qū)段長度。

5　方案的選定

5.1方案一

在利用漳州互通和江東互通的基礎(chǔ)上，原主線收費(fèi)站與江東互通之間利用空地進(jìn)行改造，基本無拆遷，土地利用率較高。通過收費(fèi)站的改造，將原高速公路交織段加長至500m，有效緩解了交織區(qū)的交通壓力，也為未來沈海高速拓寬改造預(yù)留出空間。方案實(shí)施影響范圍小，對(duì)現(xiàn)有環(huán)境破壞小，工程投資也最省。

5.2方案二

根據(jù)交織區(qū)驗(yàn)算結(jié)果，方案二在漳州互通增設(shè)環(huán)形匝道，通過對(duì)交織區(qū)段進(jìn)行改造，改造的方案主要為：（1）拓寬車道數(shù)；（2）增加交織區(qū)段長度。此方案在漳州互通增設(shè)環(huán)形匝道的同時(shí)，交織區(qū)段增加一個(gè)車道，便可滿足現(xiàn)狀需求，但是隨著交通量的不斷增長，沈海高速未來可能拓寬至雙向八車道，沈海高速改擴(kuò)建工程實(shí)施時(shí)則需再次對(duì)漳州互通進(jìn)行改造，會(huì)造成二次浪費(fèi)，并且漳洲互通周邊房屋密集，拓寬空間小，拆遷量大，工程實(shí)施難度大，工程造價(jià)高。

為從根本上解決漳州互通存在的問題，經(jīng)以上多方面因素綜合比選，推薦方案一為最終方案。

6　結(jié)語

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，交通量迅猛增長，高速公路改擴(kuò)建項(xiàng)目日趨增多，特別是作為節(jié)點(diǎn)的互通立交改造的重要性更是突出，本文以漳州互通新增出入口方案為例，從區(qū)域路網(wǎng)結(jié)構(gòu)、交通量預(yù)測(cè)、交織區(qū)驗(yàn)算等關(guān)鍵問題入手分析研究漳州互通改造方案，為今后類似互通的改造設(shè)計(jì)提供一定的借鑒。

［1］JTG/T D21—2014，公路立體交叉設(shè)計(jì)細(xì)則［S］.北京：人民交通出版社，2014.

［2］劉小明，等.道路通行能力手冊(cè)［M］.北京：人民交通出版社，2008.