快速路出入口布置原則及適應(yīng)性淺議

俞 臻

（無(wú)錫市城市重點(diǎn)工程建設(shè)辦公室，江蘇無(wú)錫214031）

0 前言

城市快速路是國(guó)際上諸多用地密集型大都市汽車(chē)干道道路擴(kuò)容的重大交通設(shè)施，它通過(guò)匝道出入口與地面道路網(wǎng)銜接。匝道密度與位置不但在很大程度上決定著快速路主線的通過(guò)能力和疏解、分流地面交通的能力，而且決定了主線、匝道地面交叉口與匝道服務(wù)區(qū)交通流受沖擊的程度。

從國(guó)內(nèi)一些城市快速路系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行中所反映出的問(wèn)題來(lái)分析，大多與出入口有關(guān)。由于城市快速路系統(tǒng)不同于高速公路，交通源相對(duì)比較密集，出人口設(shè)置的數(shù)是較多，間距較近，因此，合理設(shè)置系統(tǒng)的進(jìn)出口，對(duì)于保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行至關(guān)重要。為確定與城市形態(tài)、交通網(wǎng)絡(luò)、經(jīng)濟(jì)條件相適應(yīng)的合理匝道密度、合適的匝道位置提供理論依據(jù)，進(jìn)而對(duì)指導(dǎo)我國(guó)大城市的快速路的規(guī)劃與設(shè)計(jì)、改善生態(tài)環(huán)境、促進(jìn)城市交通系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。

1 快速路出入口總體布置

目前普遍認(rèn)為，對(duì)于快速路出入口相鄰交叉口設(shè)計(jì)，應(yīng)最大限度拓寬交叉口路口寬度，增加交叉口車(chē)道數(shù)，并根據(jù)預(yù)測(cè)交通量布置轉(zhuǎn)向?qū)Ｓ密?chē)道；對(duì)于有出入口匝道路段，拓寬長(zhǎng)度應(yīng)滿足匝道接地布設(shè)長(zhǎng)度要求。尤其對(duì)于出口匝道的布設(shè)提出更高的要求，出口匝道接地點(diǎn)與相鄰交叉口進(jìn)口渠化段之間應(yīng)具備足夠長(zhǎng)度的交通緩沖段（或銜接段）。根據(jù)出入口匝道與地面道路的相對(duì)位置（縱向位置和橫向位置）對(duì)地面道路銜接段（交叉口）進(jìn)行分類研究。

1.1 匝道與相鄰道路銜接類型分析

根據(jù)快速路出入口匝道接地點(diǎn)在地面道路上的位置不同可分為兩個(gè)方面：縱向位置分類和橫向位置分類。

1.1.1 縱向位置分類

匝道的縱向位置即匝道落地點(diǎn)在路段縱斷面上的相對(duì)位置?？v向位置表征了匝道接地點(diǎn)與交叉口的間距，是決定匝道關(guān)聯(lián)平面交叉口車(chē)流運(yùn)行的重要參數(shù)。根據(jù)匝道縱向位置，可將匝道分為路段型和交叉口型兩類。

1.1.1.1 路段型

當(dāng)進(jìn)口匝道布設(shè)在交叉口進(jìn)口道上游，出口匝道布設(shè)在進(jìn)口下游，車(chē)輛能夠在路段上完成車(chē)道轉(zhuǎn)換和上下匝道的過(guò)程時(shí)，認(rèn)為匝道對(duì)交叉口產(chǎn)生的影響可以忽略不計(jì)，該類匝道便是路段型匝道，不會(huì)對(duì)交叉口帶來(lái)附加影響。

1.1.1.2 交叉口型

當(dāng)出（入）口匝道落地點(diǎn)與下（上）游交叉口距離較短，上下匝道車(chē)流主要通過(guò)交叉口進(jìn)口道或出口道進(jìn)行集散，交叉口車(chē)流運(yùn)行明顯收到匝道車(chē)流的影響時(shí)，匝道便成為交叉口型。

1.1.2 橫向位置分類

匝道的橫向位置即匝道落地點(diǎn)在道路橫斷面上的相對(duì)位置，不同的匝道橫向位置對(duì)應(yīng)不同的匝道關(guān)聯(lián)交叉口。根據(jù)橫向位置，匝道可分為下列三類。

1.1.2.1 內(nèi)側(cè)式匝道

即匝道接地位置對(duì)應(yīng)平面道路靠近中央分隔帶的1～2條車(chē)道，如圖1a.所示（圖中僅表示出了下匝道，上匝道情況類似）。

1.1.2.2 中間式匝道

即匝道接地位置在道路橫斷面中部，兩側(cè)均有平面道路機(jī)動(dòng)車(chē)道可以通行。如圖1b.所示（圖中僅表示出了下匝道，上匝道情況類似）。

1.1.2.3 外側(cè)式匝道

即匝道接地位置位于機(jī)動(dòng)車(chē)道外側(cè)，與非機(jī)動(dòng)車(chē)道或人行道相鄰，如圖1c.所示（圖中僅表示出了下匝道，上匝道情況類似）。

匝道的橫向位置與交織構(gòu)型和銜接路段的交通組織方式密切相關(guān)。當(dāng)不采取禁行和分隔措施時(shí)，外側(cè)式匝道和中間式匝道都可對(duì)應(yīng)左轉(zhuǎn)交織區(qū)或混合交織區(qū)，內(nèi)側(cè)式匝道對(duì)應(yīng)右轉(zhuǎn)交織區(qū)和混合交織區(qū)。具體的交織構(gòu)型應(yīng)當(dāng)視具體的路段和交叉口情況而確定。

1.2 匝道接地點(diǎn)上游或下游道路等級(jí)及路網(wǎng)要求

城市高架道路一般沿城市主干道修建，其匝道或直接與高架道路下面的主干道連接（如平行式匝道），或與高架下面主干道相交的道路連接（如定向式匝道）。城市高架道路作為城市快速路，對(duì)與其相接道路的功能等級(jí)存在一定要求，不可隨意用匝道將快速路與低等級(jí)的道路相接。

一般地，就平行式匝道而言，上匝道接地點(diǎn)對(duì)上游相交道路等級(jí)及路網(wǎng)存在要求，下匝道接地點(diǎn)對(duì)下游相交道路等級(jí)及路網(wǎng)存在要求（上、下游相交道路均指主線與高架下面道路相交的道路）；就定向式匝道而言，對(duì)匝道本身連接的地面道路存在要求（見(jiàn)表1所列）。

表1 匝道接地點(diǎn)上游或下游道路等級(jí)要求表

1.3 匝道接地點(diǎn)距交叉口距離的要求

匝道距離相鄰交叉口停車(chē)線的距離是匝道定位的一個(gè)關(guān)鍵因素。過(guò)長(zhǎng)則道路用地面積增加，拆遷量和投資增多；過(guò)短又會(huì)不滿足交織段和紅燈排隊(duì)長(zhǎng)度的需求而影響到該段內(nèi)車(chē)流的正常運(yùn)行。

出口匝道與鄰近交叉口的間距應(yīng)不小于停車(chē)段長(zhǎng)度和規(guī)范交織段長(zhǎng)度之和，據(jù)國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)一般不宜低于150 m；入口匝道與鄰近交叉口間距應(yīng)不小于規(guī)范交織段長(zhǎng)度，據(jù)國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)一般不宜低于80 m。日本東京高架道路中央環(huán)狀線等高架道路100多條匝道中，下匝道至路口的平均距離為200 m。

1.4 匝道橫向位置適應(yīng)性分析

匝道橫向位置的確定首先應(yīng)考慮快速路和地面道路的幾何條件。平行式匝道的橫向位置多為外側(cè)式及中間式，內(nèi)側(cè)式相對(duì)較少。定向式匝道落地點(diǎn)一般設(shè)置在與快速路相交的橫向道路上，不受高架道路高度的限制，因此橫向位置的選擇較為自由。

1.4.1 出口匝道

外側(cè)式匝道適用于有大量下匝道右轉(zhuǎn)車(chē)流量而地面右轉(zhuǎn)流量不大的情形；當(dāng)同時(shí)有大量下匝道左轉(zhuǎn)車(chē)流量時(shí)，由于左轉(zhuǎn)車(chē)需要與地面車(chē)流的直行車(chē)和右轉(zhuǎn)車(chē)進(jìn)行交織，適用性受到限制；中間式匝道橫向位置的適用性較廣，采取此種橫向位置布設(shè)方式可將地面轉(zhuǎn)向車(chē)流提前分流至指定停車(chē)段，有較大的機(jī)動(dòng)性，適用于多種車(chē)流組成情況。

1.4.2 入口匝道

對(duì)于進(jìn)口匝道，采取內(nèi)側(cè)式橫向位置將存在相交道路右轉(zhuǎn)上匝道車(chē)流與去地面各轉(zhuǎn)向車(chē)流的沖突，采取外側(cè)式橫向位置將存在相交道路右轉(zhuǎn)去地面車(chē)流與上匝道各轉(zhuǎn)向車(chē)流的沖突。通過(guò)對(duì)相交道路右轉(zhuǎn)車(chē)進(jìn)行相應(yīng)的信號(hào)控制可以較好地解決以上沖突。而中間式橫向位置可避免此類沖突點(diǎn)的存在。

2 出口匝道銜接段交通組織適應(yīng)性分析

城市快速路出口匝道銜接路段指高架下匝道接地點(diǎn)至前方交叉口車(chē)輛排隊(duì)隊(duì)尾的一段距離。車(chē)流相互之間的交織是銜接段的核心交通問(wèn)題，一般城市道路路網(wǎng)密度高，車(chē)流量較大，交織段長(zhǎng)度難以達(dá)到要求，目前采取的交通組織方式多為避免或減少交織。

2.1 出口匝道銜接段交通組織方法分類

絕大部分出口匝道銜接路段在匝道右側(cè)設(shè)置地面右轉(zhuǎn)車(chē)道，在交織段之前將地面右轉(zhuǎn)車(chē)流引入此車(chē)道，避免右轉(zhuǎn)車(chē)與其它車(chē)流的交織。方便起見(jiàn)，本文中討論的交通組織主要指直行車(chē)和左轉(zhuǎn)車(chē)的情形。管理者在進(jìn)行交通組織時(shí)主要任務(wù)是協(xié)調(diào)這兩股車(chē)流，常用做法是：（1）下匝道車(chē)流和地面車(chē)流經(jīng)過(guò)交織后通過(guò)交叉口；（2）物理分隔下匝道車(chē)流和地面車(chē)流；（3）禁止某流向車(chē)流在該交叉口的通行權(quán)，簡(jiǎn)化進(jìn)口道的車(chē)流運(yùn)行方式。對(duì)銜接路段交通組織方式的研究主要是從交通流理論和交通設(shè)計(jì)角度分析交通問(wèn)題。

2.1.1 組織方式I

組織方式I是指在銜接路段不采取禁行和分隔等措施，下匝道車(chē)流和地面車(chē)流經(jīng)過(guò)充分交織后通過(guò)交叉口，如圖2所示。在這種情況下，匝道和地面車(chē)流都需要進(jìn)行變換車(chē)道到達(dá)停車(chē)道，銜接路段劃分為車(chē)輛因前方交叉口紅燈的停車(chē)段和交織段，即Lw=L-LP。

2.1.2 組織方式II

組織方式II指分隔出口匝道車(chē)流地面車(chē)流，如圖3所示。這種組織方式避免了交織對(duì)銜接路段造成的影響，尤其在交織段長(zhǎng)度不能滿足交通需求的情況下，有利于維護(hù)系統(tǒng)的有序，提高服務(wù)水平，是一種較為有效的組織方式。

2.1.3 組織方式III

同樣為了避免交織，組織方式III通過(guò)禁行地面或下匝道的某向車(chē)流，簡(jiǎn)化進(jìn)口道車(chē)流運(yùn)行，等同于與一般交叉口進(jìn)口道。被禁行的轉(zhuǎn)向車(chē)流通過(guò)在上游或下游交叉口繞行或者在前方交叉口調(diào)頭到達(dá)目的點(diǎn)。這種組織方式同樣避免了交織對(duì)銜接路段造成的影響，適用于交通壓力大，交織段長(zhǎng)度不能滿足需求，同時(shí)周邊路網(wǎng)有分流條件的情況。

2.2 出口匝道交通組織形式適用性分析

為了保證出口匝道銜接段的通暢，交通管理者應(yīng)根據(jù)道路交通的實(shí)際情況選取銜接路段組織方式。合理的交通組織形式的選取是實(shí)施有效的交通控制方案的前提。

2.2.1 組織方式Ⅰ的適用情況

2.2.1.1 通行能力匹配性考慮

允許出口匝道銜接段車(chē)流交織運(yùn)行時(shí)，設(shè)地面到達(dá)流量為Qg，下匝道流量為Qr，Cw為交織段通行能力，CA為進(jìn)口道通行能力，則應(yīng)滿足：

當(dāng)上式不能滿足時(shí)，交織區(qū)通行能力不足以容納地面和匝道的車(chē)流量，系統(tǒng)平衡的臨界狀態(tài)被打破，開(kāi)始出現(xiàn)排隊(duì)和阻塞。因此，確定銜接路段的組織形式時(shí)，應(yīng)保證交織段通行能力與地面和匝道到達(dá)車(chē)流量的匹配。

2.2.1.2 服務(wù)水平的考慮

此外，對(duì)于新建或改建交叉口，交織段需滿足一定的服務(wù)水平。根據(jù)最小平均變換車(chē)道車(chē)速和非變換車(chē)道車(chē)速將其服務(wù)水平分為A—F級(jí)。其中A、B級(jí)服務(wù)水平滿足足夠的交織段長(zhǎng)度，駕駛能夠順利進(jìn)行；C、D、E級(jí)不能滿足自由交織，車(chē)速逐漸降低，但是車(chē)流基本穩(wěn)定運(yùn)行；F級(jí)不能滿足正常車(chē)流運(yùn)行。對(duì)于采取允許交織的交通組織形式的新建和改建的交叉口，為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，建議交織段服務(wù)水平不宜低于C級(jí)。當(dāng)客觀情況不能滿足以上兩個(gè)條件，建議考慮其它的交通組織形式。

如果客觀條件可以滿足以上要求，交織段的存在仍能使進(jìn)口道保持較好的運(yùn)行秩序，連續(xù)流和間斷流能夠順利轉(zhuǎn)換。對(duì)于大城市，一般情況下路網(wǎng)密度大，交叉口間距小，從而能夠提供作為交織段的資源不容易滿足。同時(shí)，出口匝道銜接路段多為交通流的吸引點(diǎn)和轉(zhuǎn)換點(diǎn)，交通量大，擠壓了可作為交織的空間。因此交通管理者在選擇組織方式時(shí)傾向于避免交織。

2.2.2 組織形式Ⅱ的適用情況

2.2.2.1 流量不均衡系數(shù)的影響

“無(wú)交織”設(shè)計(jì)的進(jìn)口道銜接路段，由于分離了下匝道車(chē)流和地面車(chē)流，銜接段無(wú)交織區(qū)存在，可緩解由于交織造成的交通無(wú)序和阻塞。由于分離了下匝道車(chē)流和地面車(chē)流，與一般進(jìn)口道相比，進(jìn)口道收到每個(gè)車(chē)道同向車(chē)流的不均衡度的影響。在此引入流量不均衡系數(shù)σ（σ＞0），令：

出口匝道交叉口銜接段的無(wú)交織設(shè)計(jì)隔離了需進(jìn)行交織的兩股車(chē)流，交叉口設(shè)計(jì)時(shí)可以不計(jì)交織段的要求。這樣解決了由交通壓力大而Lj不足之間的矛盾。但是由于不均衡系數(shù)σ的存在，單位綠燈時(shí)間內(nèi)能夠通過(guò)的車(chē)輛數(shù)卻降低了，在不均衡系數(shù)偏離1較大時(shí)候，折減了現(xiàn)有設(shè)施的利用率。在總流量相等的情況下，該方向的車(chē)流需要更長(zhǎng)的綠燈時(shí)間來(lái)通過(guò)交叉口，變相增加了交叉口壓力。當(dāng)σ→0或+∞，相對(duì)于浪費(fèi)了一條車(chē)道的通行能力。如果以折減30%作為限制條件，當(dāng)σ＜0.4或σ＞2.5時(shí)，此種交通組織方式的適用性需綜合其它因素加以權(quán)衡。上述分析針對(duì)于當(dāng)Lj不能滿足交織段長(zhǎng)度要求的情況。在交織段長(zhǎng)度足夠的情況下，是否選擇無(wú)交織設(shè)計(jì)的交通組織形式對(duì)車(chē)流運(yùn)行不會(huì)產(chǎn)生大的影響。同時(shí)σ不可能總是等于1，因此在交織段長(zhǎng)度滿足要求時(shí)，使用Ⅱ型的無(wú)交織設(shè)計(jì)的交通組織形式不利于充分利用現(xiàn)有道路資源。

2.2.2.2 車(chē)行軌跡的影響

除了流量不均衡系數(shù)對(duì)車(chē)流行駛產(chǎn)生影響，綠尾車(chē)輛駛過(guò)停車(chē)線時(shí)存在潛在的沖突點(diǎn)，如圖4所示。以一般較普遍的情況來(lái)分析，車(chē)道寬度為3.5 m，左轉(zhuǎn)車(chē)轉(zhuǎn)彎半徑為30 m，綠尾左轉(zhuǎn)車(chē)駛過(guò)停車(chē)線的車(chē)速為的8 m/s。

則外側(cè)左轉(zhuǎn)車(chē)駛過(guò)B點(diǎn)需時(shí)14.64/8=1.83(s)，駛過(guò)C點(diǎn)需時(shí)20.91/8=2.61(s)，均能保證在黃燈3 s時(shí)間之內(nèi)，但是當(dāng)左轉(zhuǎn)車(chē)流間隔3條直行車(chē)道以上時(shí)，外側(cè)左轉(zhuǎn)車(chē)道的車(chē)輛易與綠初的直行車(chē)發(fā)生沖突，故左轉(zhuǎn)車(chē)道不宜間隔兩條以上直行車(chē)道。

對(duì)于組織形式Ⅰ和Ⅱ都不能滿足的情況，可以考慮對(duì)禁行或?qū)嵤┙煌刂品桨?。?duì)于禁行的左轉(zhuǎn)車(chē)的出路，可以考慮讓其在前方路段調(diào)頭，或者在下游交叉口左轉(zhuǎn)。目前我國(guó)有相當(dāng)多的出口匝道銜接路段采取禁左或禁右的交通組織方式，有利于簡(jiǎn)化復(fù)雜的交通狀況，提高該點(diǎn)的通行能力和服務(wù)水平。這種交通組織方式犧牲了一向車(chē)流的通行權(quán)利，將矛盾分散轉(zhuǎn)移至周邊的道路。此外，對(duì)于過(guò)飽和交叉口，應(yīng)對(duì)銜接交叉口上游實(shí)施流入控制，對(duì)地面道路系統(tǒng)進(jìn)行信息誘導(dǎo)。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著城市快速路的規(guī)劃建設(shè)投入使用，城市交通建設(shè)管理者逐漸認(rèn)識(shí)到，做好快速路出入口銜接道路（主要為相連交叉口）設(shè)計(jì)對(duì)快速路的可靠運(yùn)行極為重要，假如處理不好，極易造成快速路相鄰道路（交叉口）發(fā)生常發(fā)性交通擁堵。本文從出入口匝道布置形式、原則、交通適應(yīng)性等幾方面總結(jié)了快速路出入口設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)。望能起到拋磚引玉之功效。