交通樞紐接駁高架匝道設(shè)計關(guān)鍵問題探討

左偉平

（中國鐵路設(shè)計集團有限公司，天津市 300251）

1 交通特性分析

高架匝道是綜合交通樞紐市政配套工程重要分支之一，有機地將綜合交通樞紐與周邊路網(wǎng)貫通一體，在功能上可實現(xiàn)送客車輛快速到達樞紐，同時車輛從各個方向都可以較快進入匝道，實現(xiàn)功能性和便捷性的統(tǒng)一[1]。因此，高架匝道是連接外部路網(wǎng)的需要，是實現(xiàn)綜合交通樞紐“零換乘”功能的需要，是車輛快速進出站的需要，對于提高綜合交通樞紐客流承載能力，實現(xiàn)綜合樞紐快速發(fā)展，推動城市經(jīng)濟發(fā)展具有重要作用。

交通換乘是綜合交通樞紐的核心功能。以高鐵站為核心，打造以地面、地下、鐵路、長途、出租、社會車輛組成的綜合交通換乘中心，形成快捷高效的綜合交通體系，通過各交通方式間的換乘，實現(xiàn)客流的轉(zhuǎn)移和疏散，滿足交通樞紐集散、引導的基本功能。

1.1 交通運行特征

送客車輛在高架落客平臺上要完成停車、落客、駛離等一系列操作，基本可以分為6個階段：從地面道路減速進入高架匝道、進站匝道勻速行駛、高架平臺上停車落客、啟動加速駛離落客平臺進入出站匝道、出站匝道勻速行駛、從出站匝道加速進入地面道路。由此可以看出，車輛在完成一次送客過程需要兩次減速、勻速、加速行駛，一次停車，在有限長度的高架匝道范圍內(nèi)交通運行特征極為復(fù)雜，同時還存在換道交織現(xiàn)象，并需時刻注意觀察落客平臺上的進站旅客[2]。

1.2 交通組織思路及原則

高鐵站綜合交通樞紐以保證各種交通“快速、暢通、簡潔、高效”為基本原則。樞紐客流優(yōu)先，優(yōu)先保障主線車輛快速通行；上下匝道車流順暢原則，減少對上下匝道車輛干擾；道路功能分工原則，劃分進出站主通道，簡化交通流線，提高通行效率；地面道路改造后通行空間不減少。圖1為某高鐵站進、離站車輛交通流線圖。

圖1 某高鐵站進、離站車輛交通流線圖

2 設(shè)計標準的選擇問題

綜合交通樞紐接駁高架匝道車輛交通特性，既不同于一般城市道路，也不同于城市立交匝道，現(xiàn)行城市道路相關(guān)規(guī)范對此部分也沒有明確的規(guī)定。筆者認為設(shè)計標準選擇主要從兩個方面考慮。一是要滿足各種控制因素，比如線形符合站前廣場的整體路網(wǎng)規(guī)劃、橋墩基礎(chǔ)布置不影響地下停車場、跨越站前地面道路滿足凈空要求、積雪冰凍地區(qū)還需考慮最大縱坡等。二是盡最大能力保證車輛安全及行車舒適性。由于送客車輛在落客平臺需停車送客，速度過大不但停車困難而且對進站旅客安全也不利[3]。

綜合交通樞紐接駁高架匝道分別連接周邊城市道路、高架落客平臺，其功能主要解決進出站車輛行駛的局部交通問題，以服務(wù)功能為主，與城市支路相似。因此，其設(shè)計速度可參照城市支路中的40 km/h、30 km/h、20 km/h來選擇，具體應(yīng)根據(jù)遠期預(yù)測交通量、樞紐站房場地控制條件等因素綜合確定。

3 高架落客平臺

高架落客平臺是綜合交通樞紐的關(guān)鍵部位之一，其設(shè)計合理與否直接影響整個綜合交通樞紐的使用功能。

3.1 車道組成問題

高架落客平臺一般由貫通車道、落客車道、行車道、落客平臺等組成。落客車道上車輛需要停車，乘客下車，考慮乘客下車開車門的需求，落客車道寬度較普通車道適當加寬，通過調(diào)研建議落客車道寬度采用4 m為宜。貫通車道有兩個功能，一為過路車輛行駛使用，二為落客車道上車輛落客后，車輛返回貫通車道駛離落客平臺，寬度一般取3.5 m。落客平臺為供乘客下車后的短暫滯留區(qū)，也可起到車道隔離作用，寬度取2～4 m。從車道使用功能可以看出，貫通車道、落客車道是落客平臺不可或缺的，具體車道組成與分配還需根據(jù)遠期預(yù)測交通量計算分析后確定。圖2為某落客平臺布置方案。

圖2 落客平臺車道布置方案圖

3.2 長度計算方法

落客平臺平面形狀基本是由站房造型決定的，其長度與遠期高峰小時吸引送站車輛數(shù)有關(guān)，可按下列公式計算[4]：

式中：L為落客平臺理論計算長度，m；Q為遠期高峰小時吸引送站車輛數(shù)，輛；t為停車落客時間，一般取35～45 s；b為落客泊位長度，一般取8 m；k為彈性系數(shù)，一般取1.5～2。

某高鐵站遠期高峰小時西廣場吸引送站車輛共計514輛，東廣場吸引送站車輛共計357輛。根據(jù)其他城市高鐵車站送站落客時間調(diào)查結(jié)果，送站落客平均停車時間約為40 s，則西廣場需要下客泊位12個，東廣場需要下客泊位8個?？紤]乘客到達和離開相互干擾、車輛進出時間的波動性等因素，高峰時段下客泊位彈性系數(shù)取2，則西廣場落客泊位長度最短需12×8 m×2=192 m，東廣場落客泊位長度最短需8×8 m×2=128 m。

4 高架匝道應(yīng)考慮的控制因素

4.1 平縱線形特點

一般來講，這種接駁高架匝道線形較為簡單，控制因素也不繁多，但往往受站前廣場規(guī)劃或周邊路網(wǎng)限制，平面線形多為U或X型。參閱相關(guān)文獻，筆者結(jié)合實踐經(jīng)驗建議：最小圓曲線半徑不應(yīng)小于30 m，最大縱坡不宜超過4%。

4.2 高架匝道引道坡腳至平交口停車線距離問題

高架匝道布置一方面要滿足進出站車輛快進快出的需求，另一方面不能影響站前廣場城市主路的交通功能。匝道設(shè)置過密，分合流過于頻繁，就會影響主路交通；匝道設(shè)置過少，使得交通流量過分集中于一個交叉口，造成交叉口極度擁堵，高峰時段就會出現(xiàn)“地面交通上不去、高架交通下不來”的情況。因此，匝道坡腳至交叉口停車線距離是一個重要的設(shè)計參數(shù)。該距離是否合適，直接影響地面交通及進出站車輛的正常運行。

離站匝道（下匝道）坡腳至交叉口停車線的距離是由紅燈期間車輛排隊長度和車輛轉(zhuǎn)換車道所需的交織長度兩部分組成，進站匝道（上匝道）坡腳至交叉口停車線的距離只需保證車輛交換車道所需的交織長度即可。

紅燈期間車輛排隊長度可按下列公式計算[5]：

式中：LN為紅燈期間車輛排隊長度，m；Ns為一條直行車道的設(shè)計通行能力，pcu/h；tc為信號周期，s。

車輛轉(zhuǎn)換車道的交織長度可按下列公式計算：

式中：L交為交織長度，m；S為所需交織轉(zhuǎn)換的最大車道數(shù)，條；v為設(shè)計速度，km/h；t為交織交換一條車道的時間，s，一般取 4～6 s。

如果基礎(chǔ)資料不齊全或者無法通過上述公式計算時，筆者建議：離站匝道（下匝道）坡腳至平交口停車線距離不應(yīng)小于100 m，進站匝道（上匝道）不應(yīng)小于50 m。當不能滿足這個距離要求時，可以通過提前設(shè)置相關(guān)交通標志來引導或?qū)Φ孛娼徊婵谶M行拓寬改造，并設(shè)置專用的左轉(zhuǎn)車道、直行車道、右轉(zhuǎn)車道。

4.3 車道數(shù)問題

車道數(shù)是根據(jù)遠期預(yù)測交通量來確定的，但筆者認為即便單向單車道的高架匝道通行能力能滿足遠期交通需求，也需要從以下角度考慮：（1）匝道長度若超過300 m；（2）高架匝道引道坡腳距與地面道路交叉口距離不足可能會造成車輛排隊，需增加蓄車空間；（3）縱坡采用極限值，平面采用小半徑圓曲線，設(shè)置雙車道可以增加行車安全[6]；（4）應(yīng)急救援車輛等大型車通行需求；（5）單向雙車道匝道凈寬采用8 m，而規(guī)范規(guī)定單向單車道最小匝道凈寬為7 m，僅從匝道寬度方面增加的工程規(guī)模不會太大[7]。因此，高鐵站綜合交通樞紐接駁高架匝道宜采用單向雙車道，具體如下：0.5 m（護欄）+0.5 m（路緣帶）+3.5 m（行車道）+3.5 m（行車道）+0.5 m（路緣帶）+0.5 m（護欄）=9 m。

4.4 高架匝道平面布局位置

高架匝道布置必須綜合分析沿線路網(wǎng)的交通需求及特征、周邊地塊開發(fā)利用情況等因素來確定。一般高架匝道分中央分隔帶和路側(cè)兩種布局。優(yōu)缺點及適用性見表1。

表1 兩種匝道布局優(yōu)缺點及使用性分析表

4.5 匝道橋上部結(jié)構(gòu)型式選擇

高架落客平臺直接與站房平臺銜接，是站區(qū)主要配套設(shè)施之一，因此，主橋結(jié)構(gòu)的合理選型也非常關(guān)鍵。在結(jié)合美觀、經(jīng)濟、和諧并且滿足建設(shè)進度的原則前提下，根據(jù)高架匝道平面布置，需對各種梁型的結(jié)構(gòu)受力、技術(shù)條件、施工及景觀等方面進行分析比較后確定。各種結(jié)構(gòu)型式的優(yōu)缺點及適應(yīng)性見表2。

表2 上部結(jié)構(gòu)型式優(yōu)缺點及使用性分析表

5 結(jié)論與建議

本文主要分析了車輛在綜合交通樞紐接駁高架匝道6個階段的交通特性和使用功能，提出了設(shè)計標準的參考值。結(jié)合實例，闡述了高架落客平臺的車道組成方式、長度選取的計算方法、引道坡腳至平交口距離、車道數(shù)的建議值。主要結(jié)論與建議如下：

（1）綜合交通樞紐接駁高架匝道按城市支路標準，設(shè)計速度結(jié)合站前廣場及周邊路網(wǎng)規(guī)劃與現(xiàn)狀情況建議從40 km/h、30 km/h、20 km/h中合理選取。

（2）高架落客平臺至少應(yīng)包括貫通車道和落客車道，其中落客車道寬度宜采用4 m，具體行車道如何布置還需結(jié)合交通量、城市規(guī)模進一步研究。

（3）實際上在設(shè)計過程中高架匝道引道坡腳至平交口停車線距離是根據(jù)紅燈期間最大車輛排隊長度和車輛轉(zhuǎn)換車道的交織長度來共同確定。如果缺乏相關(guān)基礎(chǔ)資料的情況下，本文建議離站匝道坡腳距下游平交口停車線不應(yīng)小于100 m，進站匝道坡腳距平交口停車線不應(yīng)小于50 m。

（4）車道數(shù)是根據(jù)遠期預(yù)測交通量來確定的，本文通過多個角度分析建議高架匝道宜采用9 m寬的單向雙車道，即：0.5 m（護欄）+0.5 m（路緣帶）+3.5 m（行車道）+3.5 m（行車道）+0.5 m（路緣帶）+0.5 m（護欄）。