淺談環(huán)形立交設(shè)計(jì)
——以阜陽市合肥大道與潁淮大道環(huán)形立交設(shè)計(jì)為例

應(yīng)學(xué)敬, 裴旭東, 吳承明

(安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088)

1 概 述

合肥大道跨潁淮大道(原阜王路)立交橋工程位于阜陽市南部城區(qū)，距離阜王路收費(fèi)站約2 km,距離阜王路外環(huán)立交約3 km。采用三層環(huán)形立交方案。潁淮大道為現(xiàn)狀道路，合肥大道為擬建道路。

本項(xiàng)目作為阜陽市的南大門，是聯(lián)系阜新高速、阜陽合肥現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)園區(qū)以及市區(qū)的一個(gè)重要交通樞紐。由于該工程規(guī)模大、造價(jià)高，遠(yuǎn)期經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)影響大，故準(zhǔn)確定位該節(jié)點(diǎn)所承擔(dān)的功能顯得尤為重要。近期為主干路與快速路十字形相交的服務(wù)型互通節(jié)點(diǎn)，遠(yuǎn)期為快速路與快速路十字形相交的樞紐型互通節(jié)點(diǎn)。

2 交通分析及預(yù)測(cè)

2.1 現(xiàn)狀交通調(diào)查與分析

潁淮大道(阜王路)現(xiàn)狀道路為連接市區(qū)至阜新高速出入口，潁淮大道南段至焦陂鎮(zhèn)工程目前還處于前期方案研究階段。產(chǎn)業(yè)園內(nèi)部合肥大道至國(guó)道G105路段已經(jīng)建成，車流量較小。潁淮大道以西的合肥大道南延伸段，即現(xiàn)狀S305目前正在施工。

根據(jù)對(duì)本項(xiàng)目周邊路網(wǎng)的調(diào)查與分析，目前阜陽市東南部區(qū)域與市區(qū)乃至周圍高速的聯(lián)系只有通過G105實(shí)現(xiàn)，G105道路尚未快速化，沿線平面交叉口眾多，非機(jī)動(dòng)車及行人對(duì)交通流暢性有不利影響。同時(shí)，G105還承擔(dān)著大量的出城方向過境交通，交通壓力較大。相比而言，潁淮大道周邊地塊尚未開發(fā)，交通干擾少，現(xiàn)狀為快速路已建成通車。

2.2 交通預(yù)測(cè)方法及預(yù)測(cè)

采用“四階段法”[1]預(yù)測(cè)交通量是目前交通行業(yè)普遍采用的交通量預(yù)測(cè)方法，以《阜陽市城市總體規(guī)劃》為依據(jù)，以該區(qū)域相關(guān)規(guī)劃為基礎(chǔ)，并結(jié)合區(qū)域用地性質(zhì)的定位，通過對(duì)不同性質(zhì)用地交通產(chǎn)生、吸引率的分析，從而確定各區(qū)域在近期規(guī)劃實(shí)施后的交通產(chǎn)生量和吸引量；然后通過數(shù)學(xué)建模，得到社會(huì)經(jīng)濟(jì)特征和道路交通指標(biāo)之間的數(shù)學(xué)邏輯關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行針對(duì)阜陽市地方的專家咨詢，從而科學(xué)有效地獲得地方未來交通量增長(zhǎng)趨勢(shì)，再根據(jù)阜陽交通出行特點(diǎn)研究立交影響區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生與吸引交通量相應(yīng)空間分布；最后根據(jù)周邊規(guī)劃路網(wǎng)以邏輯曲線進(jìn)行具體交通量分配，從而得到未來方案各車道交通量。

交通分配就是把前面計(jì)算得到的各交通小區(qū)間的OD量按照不同的出行類別分配到交通出行路網(wǎng)中，從而獲得目標(biāo)道路、交口的預(yù)測(cè)交通量。作為城市交通路網(wǎng)規(guī)劃重點(diǎn)環(huán)節(jié)之一，其成果是城市交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì)的主要依據(jù)之一。下面簡(jiǎn)要介紹本次預(yù)測(cè)采用的交通分配模型及分配結(jié)果。

(1)交通分配模型。交通分配模型以數(shù)學(xué)規(guī)劃方法、圖論算法為基礎(chǔ)，綜合使用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)，模擬出行者選擇路徑的規(guī)律，實(shí)現(xiàn)交通區(qū)之間OD量向道路交通量的轉(zhuǎn)化。交通分配模型根據(jù)Wardrop平衡原理,可分為平衡模型和非平衡模型。

本次交通分配采用Transcad軟件提供的Stochastic進(jìn)行分配，其基本原理是：設(shè)置多次迭代，每次迭代都可以找到多條最優(yōu)路徑，最后按照這些路徑上的阻抗關(guān)系通過數(shù)學(xué)分配模型將OD流量分配到路網(wǎng)中，從而得到各路段上的流量結(jié)果。

(2)交通量分配結(jié)果。由流量分配結(jié)果可得出本次方案設(shè)計(jì)道路路段交通量預(yù)測(cè)結(jié)果，如圖1所示。

圖1 交通量預(yù)測(cè)結(jié)果分析

由圖1可以看出:

(1) 近期:節(jié)點(diǎn)潁淮大道直行交通流量大。東←→南(貨運(yùn))：連接產(chǎn)業(yè)園及高速出入口，貨運(yùn)轉(zhuǎn)向交通大。北←→東(客運(yùn))：客運(yùn)交通以上下通勤交通為主，呈早晚高峰潮汐現(xiàn)象。

(2) 遠(yuǎn)期：節(jié)點(diǎn)潁淮大道、合肥大道直行交通流量大。東←→南(貨運(yùn))、北←→東(客運(yùn))：隨著產(chǎn)業(yè)園的不斷建設(shè)完成，貨運(yùn)轉(zhuǎn)向交通以及客運(yùn)交通會(huì)逐漸增大；外環(huán)線建成通車，合肥大道直行交通流以及轉(zhuǎn)向市區(qū)與高速出入口的交通流也會(huì)增大。

3 環(huán)形立交通行能力分析

立交通行能力是表示立交所能承擔(dān)車輛通過的能力[2]。當(dāng)立交上實(shí)際通行的車輛數(shù)小于立交的通行能力時(shí)，車輛在立交上行駛處于自由流狀態(tài)，行駛的速度比較高，交通流密度也較小，車輛之間距離較大，超車較為容易；當(dāng)立交上實(shí)際通行的車輛數(shù)大于立交的通行能力時(shí)，立交上行駛的車輛速度較低，交通流密度較大，車頭視距很小，車輛出現(xiàn)排隊(duì)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致交通擁擠和阻塞現(xiàn)象[3,4]。

3.1 環(huán)形立交設(shè)計(jì)優(yōu)化

(1)設(shè)置右轉(zhuǎn)專用車道。在傳統(tǒng)環(huán)形交叉設(shè)計(jì)中，右轉(zhuǎn)車輛存在交織問題，會(huì)影響車輛駛出環(huán)道效率[5]。本方案采用右轉(zhuǎn)專用車道行駛，使在環(huán)道內(nèi)行駛僅有左轉(zhuǎn)車輛，這樣能大大提高環(huán)道轉(zhuǎn)換交通效率。

(2)加長(zhǎng)交織段長(zhǎng)度。根據(jù)《城市道路交叉口設(shè)計(jì)規(guī)程》(CJJ 152-2010)[6]中第4.6條“環(huán)形交叉口”規(guī)定，設(shè)計(jì)交織段長(zhǎng)度與規(guī)范長(zhǎng)度比較見表1。

表1 交織段長(zhǎng)度比較表

由表1可知，方案交織段長(zhǎng)度滿足規(guī)范要求，且在規(guī)范的基礎(chǔ)上加長(zhǎng)了55%，大大提高了車輛變換車道的效率。

(3) 設(shè)置變換車道。由于設(shè)置了專用右轉(zhuǎn)車道，這樣駛?cè)肱c駛出環(huán)道的車可及時(shí)交換車道，避免了傳統(tǒng)環(huán)道駛?cè)?跟隨-駛出模式，極大提高了駛?cè)腭偝鲕嚨澜粨Q的效率，也提高了車輛在環(huán)道內(nèi)的平均速度。環(huán)道平面優(yōu)化方案如圖2所示。

圖2 環(huán)道平面布置圖

3.2 環(huán)形立交交織區(qū)服務(wù)水平評(píng)價(jià)

在預(yù)測(cè)交通量的基礎(chǔ)上，運(yùn)用我國(guó)《公路通行能力手冊(cè)》[7]中通行能力的計(jì)算方法，計(jì)算出近、遠(yuǎn)期交通量下，環(huán)形匝道交織區(qū)通行能力及服務(wù)水平,見表1。

表1 交織區(qū)服務(wù)水平評(píng)價(jià)表

由表1可知，近期(2028年)環(huán)形立交交織區(qū)的車流密度為16.8 pcu/(km·lane)，對(duì)應(yīng)的服務(wù)水平為二級(jí)；遠(yuǎn)期(2038年)環(huán)形立交交織區(qū)的車流密度為24.5 pcu/(km·lane)，對(duì)應(yīng)的服務(wù)水平為三級(jí)。

4 工程設(shè)計(jì)方案比選

對(duì)各方案進(jìn)行了綜合比較，見表2。

表2 立交方案比較一覽表

通過對(duì)以上4種方案的詳細(xì)介紹及優(yōu)缺點(diǎn)分析，并從交通適應(yīng)性、施工難易度、環(huán)境協(xié)調(diào)性、建安費(fèi)等多方面多角度綜合比較，推薦采用方案一，即環(huán)形立體交叉方案(環(huán)道采用上跨橋形式)。

5 結(jié)束語

目前，在城市道路交叉設(shè)計(jì)中，由于環(huán)島及環(huán)道自身存在的缺陷[8]，在大交通量交叉設(shè)計(jì)中難以滿足需要而逐漸被放棄，但有時(shí)立交本身也是城市形象的一部分，本文通過對(duì)傳統(tǒng)環(huán)道設(shè)計(jì)的改進(jìn)，使環(huán)道立交既能滿足交通需要，也能成為城市形象的一個(gè)展示,為環(huán)形立交的應(yīng)用提供了新的思路。