城市互通式立交進(jìn)出口匝道組合類型和間距對組合區(qū)平均速度影響分析

李遠(yuǎn)洋，黃筱龍

（中國市政工程西南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，四川 成都 610000）

隨著城市經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，互通式立交在城市道路中的地位逐漸上升，成為完成道路與道路間交通轉(zhuǎn)換必不可少的一部分?；ネㄊ搅⒔贿M(jìn)出口匝道起著連接主路與被交道路，轉(zhuǎn)換兩者間車流的作用，進(jìn)出口匝道組合區(qū)是主線車輛與匝道車輛合流、分流、交織運(yùn)行和交織沖突集中發(fā)生地，嚴(yán)重影響著城市道路的通行效率和服務(wù)水平。互通式立交間距在城市道路的建設(shè)過程中應(yīng)盡可能達(dá)到規(guī)范要求的最小值，以保證相鄰立交的進(jìn)出口匝道合流和分流互不影響，形成單一的進(jìn)出口匝道。但在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，由于受到各方面因素的制約，相鄰兩互通式立交間距太小，進(jìn)出口匝道車輛往往相互影響，或一個(gè)互通式立交內(nèi)道路一側(cè)同時(shí)存在進(jìn)出口匝道，形成進(jìn)出口匝道組合區(qū)。相鄰進(jìn)出口匝道構(gòu)成的組合區(qū)是城市道路快速通行的瓶頸路段，組合區(qū)車輛的平均運(yùn)行速度受匝道組合類型和匝道影響最大[1]。

1 匝道組合的概念

對于城市道路，當(dāng)相鄰兩互通式立交匝道相距較近時(shí)，上游出口匝道的分流或進(jìn)口匝道的合流不僅會(huì)影響主線交通流的正常通行，降低運(yùn)行速度，還會(huì)對相鄰另一根匝道車流的正常匯入或駛出造成影響。此時(shí)，應(yīng)將兩匝道作為匝道組合來進(jìn)行考慮，而非單獨(dú)的出口匝道或進(jìn)口匝道。匝道組合區(qū)指相鄰匝道分合流點(diǎn)間的區(qū)域，該區(qū)域交通較為復(fù)雜，主線交通同時(shí)受上下游匝道的影響，是制約整條道路快速通行的重點(diǎn)路段[1]。

2 匝道組合類型

城市道路互通式立交匝道組合類型根據(jù)匝道布設(shè)的先后順序，可分為連續(xù)合流、連續(xù)分流、先分流后合流及先合流后分流四種類型，即先進(jìn)再進(jìn)、先出再出、先出再進(jìn)和先進(jìn)再出四種組合構(gòu)成類型。連續(xù)合流（先進(jìn)再進(jìn)）匝道構(gòu)成類型是指相距較近的兩相鄰匝道均為進(jìn)口駛?cè)牒狭髟训赖慕M合類型。連續(xù)分流（先出再出）匝道構(gòu)成類型是指相距較近的兩相鄰匝道均為出口駛出分流匝道的組合類型。先分流后合流（先出再進(jìn)）匝道構(gòu)成類型是指上游匝道為出口匝道，下游匝道為進(jìn)口匝道的組合類型。先合流后分流（先進(jìn)再出）匝道構(gòu)成類型是指上游匝道為進(jìn)口匝道，下游匝道為出口匝道的組合類型[2]。其中先駛?cè)牒篑偝龅倪M(jìn)-出組合類型對主線交通和相鄰進(jìn)出口匝道交通的影響最大。

3 進(jìn)出口匝道間距

相鄰兩匝道相距較近是影響匝道組合區(qū)車輛平均運(yùn)行車速的重要因素。因此，為避免匝道間距對城市道路車輛的正常通行產(chǎn)生影響，城市規(guī)范規(guī)定了四種不同匝道組合形式的最小間距要求。應(yīng)研究相鄰匝道進(jìn)、出口間距小于規(guī)范要求最小值時(shí)，匝道間距對車輛平均運(yùn)行車速的干擾。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，當(dāng)相鄰兩匝道相距較近時(shí)，設(shè)計(jì)者往往采用在主線最外側(cè)設(shè)置輔助車道的方式連接兩匝道，或?qū)⒅骶€車流直行區(qū)與交織區(qū)通過硬隔離分隔，將交織區(qū)分隔至集散車道內(nèi)，以減少對主線直行交通量的影響。《城市快速路設(shè)計(jì)規(guī)程》（CJJ 129-2009）規(guī)定：相鄰兩出入口匝道端部之間的最小間距應(yīng)不小于規(guī)定的值，如表1 所示。

表1 出入口最小間距

《城市道路交叉口設(shè)計(jì)規(guī)程》（CJJ 152-2010）規(guī)定：相鄰匝道出入口之間的最小凈距L 應(yīng)符合要求，如圖1、表2 所示。

圖1 匝道口最小凈距

表2 相鄰匝道口最小凈距L

隨著主線運(yùn)行速度的增大，要求的相鄰出進(jìn)口匝道最小間距隨之增大。相鄰匝道的最小間距對先出再進(jìn)的匝道構(gòu)成影響最小，其次為對先出再出和先進(jìn)再進(jìn)的匝道組合的影響，并且對兩者的影響程度相近；受影響最大的匝道組合形式為先進(jìn)在出形式，其要求的最小間距遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于先出再進(jìn)的匝道構(gòu)成。

4 平均車速影響分析

4.1 影響因素分析

城市互通式立交進(jìn)出口匝道組合區(qū)車輛的平均速度不僅僅受到匝道組合類型和匝道間距的影響，還受到其他各種因素的影響，包括上游主線交通量、匝道交通量、駛?cè)牖蝰偝鼋煌俊⒔煌ńM成、主線車道數(shù)和匝道車道數(shù)等[3]。

圖2 入-出匝道組合形式示意圖

以先駛?cè)牒篑偝龅脑训澜M合形式為例，組合區(qū)內(nèi)包括多種交通量，主要為上游主線交通量、上游進(jìn)口匝道交通量和下游出口匝道交通量。其中上游進(jìn)口匝道交通量還包括駛?cè)胫骶€交通量和從下游出口匝道駛出的交通量，下游出口匝道交通量還包括駛出主線交通量和來自上游進(jìn)口匝道的駛出交通量。交通量越大，匝道組合區(qū)內(nèi)車輛相互交織運(yùn)行狀況和交通沖突現(xiàn)象越嚴(yán)重，車輛的平均運(yùn)行速度越低。交通組成越復(fù)雜，中型、大型車輛越多，則車輛駛?cè)牖蝰偝鲕囁僭降?，且遮擋?nèi)側(cè)小客車的行車視線，阻礙后方車輛的正常運(yùn)行。組合區(qū)內(nèi)主線車道數(shù)越多，包括主線直行車道和為減少對主線直行車流影響而設(shè)置的輔助車道或集散車道，可供車輛完成交通轉(zhuǎn)換的橫向空間越大，通行能力和服務(wù)水平越高。

4.2 間距對組合區(qū)平均車速的影響

根據(jù)目前國內(nèi)外的研究和大量仿真實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)城市道路交通量在合理范圍內(nèi)時(shí)，排除交通量極大和極小的情況，不同交通量條件下，針對同一匝道進(jìn)出口組合類型，匝道間距與組合區(qū)車輛平均車速間的關(guān)系變化趨勢基本相同。

（1）連續(xù)駛?cè)耄ㄈ?入）匝道組合形式。進(jìn)口匝道對主線交流的主要影響范圍為匝道合流點(diǎn)的下游，因此入-入匝道組合形式上游進(jìn)口匝道同時(shí)對匝道組合區(qū)主線車流和組合區(qū)下游主線交通產(chǎn)生影響，而下游進(jìn)口匝道僅對組合區(qū)下游主線交通產(chǎn)生影響，類似于單一進(jìn)口匝道的影響。隨著相鄰匝道間距的增大，車輛用于匯入主線交通流的轉(zhuǎn)換空間更大，進(jìn)口匝道和進(jìn)口匝道構(gòu)成的組合區(qū)內(nèi)車輛相互交織運(yùn)行情況和干擾情況逐漸緩解，因此車輛的平均運(yùn)行速度也不斷增大。隨著匝道間距的進(jìn)一步增大，組合區(qū)內(nèi)車輛平均速度繼續(xù)增加，但增加幅度逐漸減緩，直至匝道間距為760m，對車輛平均速度基本不產(chǎn)生影響。相鄰匝道相距過遠(yuǎn)，意味著互通式立交間距太大，不利于完成道路間車流的互相轉(zhuǎn)化。

（2）連續(xù)駛出（出-出）匝道組合形式。連續(xù)駛出匝道構(gòu)成類型中匝道間距與組合區(qū)平均運(yùn)行車速的變化規(guī)律類似。先出再出匝道組合區(qū)車輛平均車速隨著匝道間距的增加而增加，且增加的幅度由較大逐漸趨于平緩，直至匝道間距達(dá)到760m，車輛的平均速度基本不再發(fā)生變化。平均速度增加的幅度較先進(jìn)再進(jìn)匝道組合形式和先進(jìn)再出匝道組合形式的變化要緩。

（3）先駛出后駛?cè)耄ǔ?入）匝道組合形式。出口匝道對主線交通流的主要影響區(qū)是匝道分流點(diǎn)的上游，而進(jìn)口匝道對主線交通流的主要影響區(qū)域?yàn)樵训篮狭鼽c(diǎn)的下游，駛出車輛和駛?cè)胲囕v間相互交織和干擾很少。因此先出再進(jìn)匝道構(gòu)成類型是四種匝道先出再進(jìn)中對主線交通流影響最小的一種組合形式，對于匝道間距的要求也更低。當(dāng)匝道相距超過260m 時(shí)，組合區(qū)平均車速隨著匝道間距的增加而變化不大。同時(shí)，交通量對出-入匝道組合形式的影響最小，其組合區(qū)平均速度始終很高。

（4）先駛?cè)牒篑偝觯ㄈ?出）匝道組合形式。先駛?cè)牒篑偝鲈训澜M合形式是最為復(fù)雜的一種匝道組合形式，其組合區(qū)內(nèi)駛?cè)胲囕v、駛出車輛、主線直行車輛相互交織運(yùn)行，交通沖突情況嚴(yán)重，因此，應(yīng)嚴(yán)格控制保證進(jìn)口匝道和出口匝道的間距，以減少對主線直行車輛高效運(yùn)行的影響。先進(jìn)再出匝道組合區(qū)車輛平均速度首先隨著匝道間距的增大而快速增加，組合區(qū)內(nèi)駛?cè)胲囕v、駛出車輛和直行車輛交織運(yùn)行狀況逐漸減弱，交通沖突現(xiàn)象逐漸減緩；隨后平均車速增加幅度逐漸減小，直至匝道間距達(dá)到1270m，匝道間距不再對組合區(qū)平均車速產(chǎn)生影響。

5 結(jié)束語

城市道路互通式立交相鄰匝道組合類型和匝道間距對組合區(qū)車輛平均速度有很大的影響。四種匝道組合形式中，出-入匝道組合形式是對主線交通流影響最小的一種組合形式，組合區(qū)車平均車速最大，間距要求最低；而先進(jìn)再出匝道構(gòu)成類型是最為復(fù)雜的一種匝道構(gòu)成類型，相鄰間距要求最高。在主線交通量和匝道交通量合理的情況下，四種匝道組合區(qū)內(nèi)車輛的平均速度均隨著匝道間距的增大而增加，并且增加幅度由較大逐漸減緩，直至基本不再變化。實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)者應(yīng)根據(jù)具體實(shí)際情況確定匝道組合形式，盡可能使匝道間距滿足要求。