城市快速路集散車道主線最小長(zhǎng)度探究

錢 軍

（深圳市市政設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東 深圳 518000）

集散車道是城市快速路及互通立交的重要組成部分，通常與主線直流采用分隔帶平行隔開。其目的是消除互通式立交或上下匝道出入口主線車流之間的交織，保證主線車流的順暢與安全。然而目前我國(guó)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)僅規(guī)定了出入口間距不足時(shí)應(yīng)設(shè)置集散車道，并未對(duì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定具體值。設(shè)計(jì)人員僅能通過自己對(duì)各方向交通量理解，同時(shí)參考國(guó)內(nèi)外工程實(shí)例進(jìn)行設(shè)計(jì)，通常在工程實(shí)際運(yùn)行后會(huì)發(fā)現(xiàn)不足，比如交通通行能力降低、交通混亂等。集散車道的加減速車道及漸變段長(zhǎng)度，國(guó)內(nèi)研究較多，在此通過研究集散車道主線的最小長(zhǎng)度值，對(duì)集散車道的實(shí)際設(shè)計(jì)提供參考。

圖1 快速路集散車道結(jié)構(gòu)組成

1 交織區(qū)間最小長(zhǎng)度理論值的計(jì)算

集散車道交織區(qū)間的理論最小長(zhǎng)度，主要參考HCM 中計(jì)算方法。以設(shè)計(jì)年限目標(biāo)年預(yù)測(cè)交通量作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，以其車輛密度滿足四級(jí)設(shè)計(jì)服務(wù)水平為依據(jù)，則可計(jì)算出理論上交織區(qū)間的最小長(zhǎng)度。其計(jì)算步驟如下：

1.1 預(yù)測(cè)目標(biāo)年交通量

利用VISSIM、TRANSCAD 等軟件，預(yù)測(cè)目標(biāo)年集散車道各流向交通量Q總，同時(shí)區(qū)分其中交織交通量Q交以及僅利用集散車道作過境需求的非交織交通量Q非交。

1.2 計(jì)算車速均值

式中： V-交織區(qū)車速均值，km/h； N-交織區(qū)車道數(shù)量；K-交織區(qū)間車流密度均值，pcu/（km·車道）。

實(shí)際計(jì)算中，因城市快速路集散車道一般為雙車道，即N=2。車流密度為交織區(qū)路段長(zhǎng)度內(nèi)車輛數(shù)，《互通式立交設(shè)計(jì)原理與應(yīng)用》中以車流密度作為評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，參考城市快速路集散車道應(yīng)滿足最低四級(jí)設(shè)計(jì)服務(wù)水平，即集散車道目標(biāo)年車輛密度≤25PCU/(KM·車道) ，此時(shí)車速均值為最小值V均min，交織段長(zhǎng)度為最小值Lmin。

1.3 交織強(qiáng)度計(jì)算

式中：V非交-非交織交通流區(qū)域平均速度，設(shè)其值為設(shè)計(jì)速度，有：

交通流在城市快速路集散車道交織區(qū)內(nèi)交織時(shí)，交織交通流均會(huì)尋找合適可插入空隙變道，其行駛速度較低；而非交織車輛則會(huì)以較大速度通過交織區(qū)，僅受插入交織車輛變道后速度限制。交織強(qiáng)度公式如下[1]：

式中：Wi-交織或非交織車輛的交織強(qiáng)度系數(shù)；Vmax-交織區(qū)最大車速，km/h，經(jīng)觀測(cè)可取集散車道設(shè)計(jì)速度加8km/h[2]；Vmin-交織區(qū)最小車速，通常為24km/h。即得：

式中：Vi-交織車輛或非交織車輛的平均速度，km/h。經(jīng)計(jì)算可得Wi。

對(duì)于V設(shè)，快速路集散車道設(shè)計(jì)速度必須達(dá)到主道的40%～70%。城市快速路主線設(shè)計(jì)車速一般為80 或60 km/h，又城市道路的設(shè)計(jì)車速一般為10 的倍數(shù)，故主線設(shè)計(jì)車速80 km/h 時(shí)，V設(shè)為40～50 km/h；主線設(shè)計(jì)車速60 km/h 時(shí)，V設(shè)為30～40 km/h。

1.4 最小交織區(qū)長(zhǎng)度計(jì)算

式中，a、b、c、d 均參照HCM 中非約束型參數(shù)選取[3]。Lmin取W交及W非交計(jì)算所得大值，即為交織區(qū)間最小長(zhǎng)度理論值。

2 集散車道最小長(zhǎng)度修正系數(shù)分析

經(jīng)計(jì)算得最小交織長(zhǎng)度后，還需通過對(duì)以下影響因素分析進(jìn)行數(shù)值修正。

2.1 集散車道橫斷面布置

城市快速路中，受城市交通管理習(xí)慣影響，集散車道與主線車道，其分隔可采用標(biāo)線分隔或物理分隔。

采用標(biāo)線分隔時(shí)，因分隔不夠明晰，同時(shí)受駕駛員駕駛素質(zhì)影響，主線車流與集散車流可能會(huì)產(chǎn)生較大沖突。故除立交節(jié)點(diǎn)內(nèi)的集散車道外，路段上集散車道一般不考慮此種布置形式。若受條件限制必須采用標(biāo)線分隔時(shí)，則交織長(zhǎng)度需考慮標(biāo)線分隔修正系數(shù)，適當(dāng)增加集散車道長(zhǎng)度。

采用物理分隔時(shí)，主線、集散車道車流分隔明確，此時(shí)交織長(zhǎng)度主要受橫斷面車道寬度的影響。一般集散車道寬度建議按“3.25m (小型車道) +3.5m (大型車道)”布置，必要時(shí)可增加路肩。

針對(duì)我國(guó)城市快速路用地十分緊張的實(shí)際情況，集散車道分隔帶不宜過寬，根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)建議寬度為0.5m～3m。中間可設(shè)置護(hù)撞護(hù)欄，或考慮綠化設(shè)計(jì)，美化城市環(huán)境。

2.2 道路線形指標(biāo)

為保證駛離主線的交通流能在較短的集散車道中保持與主線一致操作，實(shí)際城市快速設(shè)計(jì)中集散車道平縱線形一般與主線保持一致。此時(shí)道路平曲線中的曲率半徑，以及主線道路的實(shí)際坡度值，都會(huì)對(duì)集散車道長(zhǎng)度產(chǎn)生影響。建議坡道修正系數(shù)按相關(guān)規(guī)定進(jìn)行修正，曲率、大車修正系數(shù)等經(jīng)過論證確定實(shí)際值。

2.3 集散車道上出入口數(shù)量

城市地面快速路，其集散車道通常起收集沿線出入交通流的作用。其出入口布置間距，需滿足車輛在輔道內(nèi)交織的最短距離要求。

平面交叉口的間距應(yīng)根據(jù)城市規(guī)模、路網(wǎng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)速度、預(yù)測(cè)交通量等確定，滿足進(jìn)出口道總長(zhǎng)度要求，且不宜小于150m[4]。

實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，建議減少接入集散車道出入口數(shù)量，而通過周邊路網(wǎng)對(duì)接入集散車道的非主要流向交通量進(jìn)行分流，保證集散車道通行質(zhì)量。

2.4 交通標(biāo)志視認(rèn)距離

一般情況下，集散車道處交通標(biāo)志布設(shè)情況如下圖所示：

圖2 交通標(biāo)志視認(rèn)過程

從車輛開始視認(rèn)單懸臂標(biāo)志版面內(nèi)容，到完成變道進(jìn)入主線加速車道為止，分別經(jīng)過始讀點(diǎn)、讀完點(diǎn)、讀完后操作車輛行動(dòng)點(diǎn)、完成點(diǎn)四個(gè)步驟。故僅考慮交通標(biāo)志視認(rèn)距離因素下，集散車道交織段最小長(zhǎng)度為[5]：

式中：K1-標(biāo)志版面復(fù)雜性修正系數(shù)；K2-集散車道段車速。

3 最小長(zhǎng)度值選取

通過以上分析：

式中：K1-橫斷面修正系數(shù)；K2-道路線形修正系數(shù)。

值得注意的是，城市快速路車道數(shù)較多，紅線寬度較大，占地面積大。目前我國(guó)城市土地資源日益緊缺，規(guī)劃設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量定位準(zhǔn)確，使快速路滿足設(shè)計(jì)年限內(nèi)的交通發(fā)展需求。受城市規(guī)劃影響，快速路集散車道受互通立交間距、出入口間距限制。集散車道長(zhǎng)度在滿足上述幾點(diǎn)因素限制最小長(zhǎng)度后，適當(dāng)延長(zhǎng)即可。集散車道長(zhǎng)度過大，易造成城市用地的浪費(fèi)，同時(shí)集散車道上交通流進(jìn)入主線距離增長(zhǎng)，會(huì)減小整個(gè)快速路斷面上的通行能力。

4 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合前人研究理論，提出一種結(jié)合實(shí)際的集散車道主線長(zhǎng)度計(jì)算方法。然而實(shí)際城市快速路設(shè)計(jì)中，集散車道長(zhǎng)度往往受出入口間距、城市規(guī)劃等因素限制，難以滿足最小長(zhǎng)度需求。在道路設(shè)計(jì)前期研究中，若集散車道不滿足最小長(zhǎng)度，建議采取其它合理的規(guī)避措施分流需交織交通。