互通式立交交織區(qū)研究

王 超

（中交遠(yuǎn)洲交通科技集團(tuán)有限公司，河北 石家莊 050051）

0 引言

互通立交交織區(qū)作為公路的重要組成部分，是交通堵塞的瓶頸，尤其在目前交通問題日益突出的情況下，交織區(qū)車輛運(yùn)行狀況至關(guān)重要。由于交織區(qū)特有的結(jié)構(gòu)條件和復(fù)雜的車輛運(yùn)行特征，交織區(qū)分析在道路系統(tǒng)交通分析中有非常重要的位置并且分析難度很大，因此有必要對(duì)公路交織區(qū)的車輛運(yùn)行研究，以便改善道路交織區(qū)的運(yùn)行條件，有效減少事故的數(shù)量和事故的危險(xiǎn)程度。

1 交織區(qū)概述

1.1 交織區(qū)定義

行駛方向大致相同的兩股或多股車流，沿著相當(dāng)長(zhǎng)的路段，不借助于交通控制設(shè)施進(jìn)行的交叉運(yùn)行，定義為交織；而當(dāng)一合流段緊接著一分流段或者一入口匝道通過輔助車道緊接一出口匝道，就形成了交織區(qū)。

1.2 交織區(qū)類型

1.2.1 簡(jiǎn)單交織區(qū)

由一個(gè)獨(dú)立的合流點(diǎn)后接一個(gè)獨(dú)立的分流點(diǎn)構(gòu)成簡(jiǎn)單交織區(qū)。根據(jù)交織車輛通過交織路段必須進(jìn)行的車道變換最少次數(shù)，將簡(jiǎn)單交織區(qū)分為三種主要的交織構(gòu)型：A型、B型和C型交織區(qū)，分別見圖l、圖2和圖3。

1.2.1.1 A型交織區(qū)

A型交織區(qū)中每輛交織車輛為了完成交織運(yùn)行，至少要進(jìn)行一次車道變換。圖1描述了A型交織區(qū)的兩種形式。

圖1 A型交織區(qū)示意圖

1.2.1.2 B型交織區(qū)

B型交織區(qū)是具有多車道的進(jìn)口支路和出口支路的交織區(qū)類型（見圖2）。B型交織區(qū)的關(guān)鍵特征是：a）一組交織車流無需進(jìn)行任何車道變換就可完成其運(yùn)行要求；b）另外一組交織車流最多需要一次車道變換就能完成其運(yùn)行。

圖2 B型交織區(qū)示意圖

1.2.1.3 C型交織區(qū)

C型交織區(qū)與B型交織區(qū)類似，能為交織車流提供無需變換車道就能完成交織運(yùn)行的車道。而B型與C型交織區(qū)之間的區(qū)別是交織車流所要求的車道變換次數(shù)不同。C型交織區(qū)的特征如下：a）一組交織車流無需進(jìn)行車道變換就能完成交織運(yùn)行；b）另一組交織車流則需要兩次或兩次以上的車道變換才能完成交織運(yùn)行。C型交織區(qū)示意圖如圖3所示。

圖3 C型交織區(qū)示意圖

1.2.2 多重交織區(qū)

由一個(gè)合流點(diǎn)后接兩個(gè)分流點(diǎn)，或者兩個(gè)合流點(diǎn)后接一個(gè)獨(dú)立的分流點(diǎn)所構(gòu)成。在這種情況下，交織路段將出現(xiàn)多股交織流向，由車道變換引起的紊流變得相當(dāng)復(fù)雜（如圖4所示）。該類交織區(qū)較少出現(xiàn)在高等級(jí)道路系統(tǒng)中，但多重交織區(qū)確實(shí)存在于我國(guó)道路系統(tǒng)中。該類交織區(qū)車流交織運(yùn)行復(fù)雜，在道路規(guī)劃、建設(shè)中應(yīng)該盡可能避免。

圖4 多重交織區(qū)示意圖

1.3 交織長(zhǎng)度

交織區(qū)長(zhǎng)度是從匯合三角區(qū)上一點(diǎn)，即從主線車道右邊緣至入口（匯合）車道左邊緣的距離為0.6m的那一點(diǎn)，至分離三角區(qū)主線車道右邊緣至出口（分離）車道左邊緣距離3.7m那一點(diǎn)的距離。具體的交織區(qū)長(zhǎng)度如圖5所示。在快速路交織區(qū)域內(nèi)不可忽視匝道出入口道路交通標(biāo)線的作用，它為駛?cè)牒婉偝鲈训赖能囕v提供了安全的交匯區(qū)間，避免與突出部緣石發(fā)生碰撞，包括出入口橫向標(biāo)線、三角地帶的標(biāo)線。這就決定了交織區(qū)長(zhǎng)度不同于交織長(zhǎng)度，車輛運(yùn)行的實(shí)際交織長(zhǎng)度較交織區(qū)長(zhǎng)度要小。交織長(zhǎng)度可定義為從合流匝道終點(diǎn)與主線連接點(diǎn)至下游分流匝道起點(diǎn)與主線連接點(diǎn)之間的長(zhǎng)度（如圖5所示）。交織區(qū)長(zhǎng)度包含并直接影響著交織長(zhǎng)度，交織長(zhǎng)度隨交織區(qū)長(zhǎng)度的增大而變長(zhǎng)、隨其減小而變短，二者成正比關(guān)系。交織長(zhǎng)度實(shí)質(zhì)是駕駛員順利實(shí)現(xiàn)車道變換過程的距離限制，是主線車輛與匝道車輛真正進(jìn)行交織操作過程的容許范圍。隨著交織區(qū)長(zhǎng)度由短變長(zhǎng)，駕駛員進(jìn)行交織操作的緊迫性也由大變小，從而在一定的交織區(qū)長(zhǎng)度范圍內(nèi)完成車道變換的可能性由小變大。

圖5 交織區(qū)長(zhǎng)度和交織長(zhǎng)度示意圖

2 交織區(qū)通行能力及服務(wù)水平計(jì)算

圖6所示為設(shè)計(jì)時(shí)速為80km/h的城市快速路設(shè)置的苜蓿葉互通其某一相鄰進(jìn)出口預(yù)測(cè)年內(nèi)的交通量（已換算為標(biāo)準(zhǔn)小客車高峰小時(shí)流率）及交織段幾何尺寸，現(xiàn)就本例進(jìn)行交織區(qū)通行能力及服務(wù)水平計(jì)算。

圖6 交織區(qū)幾何尺寸及交通流量

2.1 確定交織區(qū)參數(shù)

L=206m，Q01=852pcu/h，Q02=0pcu/h，Qw1=268pcu/h，Qw2=121pcu/h

交織流率Qw=Qw1+Qw2=268+121=389pcu/h

非交織流率Qnw=Q01+Q02=852+0=852pcu/h

總的交通流率Q=Qw+Qnw=389+852=1241pcu/h

流量比QR=Qw/Q=389/1241=0.313

交織比R=Qw2/Qw=121/389=0.311

2.2 確定交織區(qū)運(yùn)行狀態(tài)

2.2.1 計(jì)算交織強(qiáng)度系數(shù)Ww和Wnw

假設(shè)交織區(qū)為非約束運(yùn)行，查《公路通行能力手冊(cè)》表4-2可得，A型交織區(qū)在非約束運(yùn)行狀態(tài)下計(jì)算交織強(qiáng)度系數(shù)計(jì)算常數(shù)為：a=0.15，b=2.2，c=0.97，d=0.8；計(jì)算非交織強(qiáng)度系數(shù)計(jì)算常數(shù)為：a=0.0035，b=4.0，c=1.3，d=0.75，由此交織強(qiáng)度系數(shù)及非交織強(qiáng)度系數(shù)依次為：

2.2.2 計(jì)算交織車輛運(yùn)行速度Vw和非交織車輛運(yùn)行速度Vnw

已知道路自由流速度VFF=80km/h,由此可計(jì)算出交織車輛平均車速和非交織車輛平均車速依次為：

2.2.3 確定運(yùn)行狀態(tài)

由于所分析的交織區(qū)為A型交織區(qū)，依據(jù)《公路通行能力手冊(cè)》表4-8，計(jì)算非約束運(yùn)行所需要的車道數(shù)：

同時(shí)依據(jù)表4-8可知：A型交織區(qū)所能提供的最大交織寬度Nwmax=1.4，而Nw=1.03＜Nwmax，所以該交織區(qū)確實(shí)屬于非約束運(yùn)行狀態(tài)。

2.3 確定交織區(qū)運(yùn)行狀態(tài)

交織區(qū)運(yùn)行速度：

交織段車流密度：

2.4 確定服務(wù)水平

查《公路通行能力手冊(cè)》表4-3可知：一級(jí)服務(wù)水平的臨界密度為7pcu/km/ln，因此該交織區(qū)為一級(jí)服務(wù)水平。

2.5 確定通行能力

3 結(jié)語

對(duì)于互通立交交織段，特別是交通量較大的樞紐互通立交的交織段，應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的要求對(duì)其通行能力及服務(wù)水平進(jìn)行必要的分析計(jì)算，以指導(dǎo)互通的設(shè)計(jì)，避免交織區(qū)成為互通交通流運(yùn)行的“瓶頸”路段。

[1]JTG D20—2006，公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]美國(guó)交通委員會(huì).道路通行能力手冊(cè)[M].北京：人民交通出版社，2007.