太原繞城高速公路功能調整樞紐通行能力研究

唐大宇

（山西省交通規(guī)劃勘察設計院有限公司，山西 太原 030032）

隨著城市不斷擴展，位于城市范圍內的高速公路制約城市的發(fā)展，高速公路外移成為趨勢，隨之而來的交通流變化會影響高速樞紐的通行效率，在高速公路外移前對各樞紐通行能力進行分析研究，對瓶頸樞紐進行改造，以提高路網(wǎng)的服務水平。依托山西省交通運輸廳太原繞城高速公路（一環(huán)）退出高速公路網(wǎng)項目，研究交通量預測、樞紐通行能力、服務水平在高速公路公路網(wǎng)的具體應用。

1 項目概況

隨著太原城市規(guī)模的不斷擴大，現(xiàn)有繞城高速公路已全部處于主城區(qū)內，嚴重制約城市發(fā)展空間，國家高速公路大通道作用顯著降低。為深入推進國家重大發(fā)展戰(zhàn)略，加快推進綜合運輸大通道和綜合交通樞紐建設，發(fā)揮交通先行引領作用，做好交通支撐，太原繞城高速公路功能調整迫在眉睫。

2019年5月16日，交通運輸部印發(fā)《交通運輸部辦公廳關于G2003太原繞城高速公路局部路線調整意見的函》（交辦規(guī)劃函〔2019〕706號），正式批準太原繞城高速公路局部路線調整方案，太原二環(huán)高速公路建成后，將現(xiàn)有太原市繞城高速公路調整為城市快速路；將位于新的繞城高速公路以內的現(xiàn)有京昆、二廣、青銀國家高速公路相關路段調整為地方高速公路。

2 現(xiàn)狀調查

2.1 太原繞城高速公路路網(wǎng)情況

太原市域內高速公路總里程約287 km，其中，國家高速公路3條，省高速公路2條。國家3條高速公路分別為：京昆高速（G5，南北方向，北京至昆明）在太原分為4段，即太陽高速、太原繞城高速北段、繞城高速西段、羅夏高速；二廣高速（G55，南北方向，二連浩特至廣州）在太原分為4段，即原太高速、太原繞城高速東段、太原繞城高速南段、太長高速；青銀高速（G20，東西方向，青島至銀川）在太原分為3段，即太舊段、繞城高速南段、羅夏段。省高速公路2條分別為：太佳高速（S46）、太古高速（S56）。以太原繞城高速公路（G2003）為核心圈形成“一環(huán)七放射”的高速路網(wǎng)布局。

圖1 太原市域高速公路網(wǎng)現(xiàn)狀圖

2.2 國家高速公路太原過境路線走向

2.2.1 京昆（G5）國家高速公路太原過境段

京昆國家高速公路（G5）是連接北京和昆明的高速公路，是國家高速公路網(wǎng)中7條首都放射線之一。京昆國家高速山西境內段全長約523 km，途經陽泉、太原、呂梁、晉中、臨汾、運城6個地級市。京昆國家高速公路太原過境段局部路線調整分為京昆國家高速太陽段和太原繞城高速西北環(huán)。

2.2.1.1 京昆國家高速太陽段

京昆國家高速太陽段起點位于陽泉市平定縣岔口鄉(xiāng)神水泉東，與京昆國家高速公路河北段相接，途經陽泉市平定縣、郊區(qū)、盂縣、太原市陽曲縣、尖草坪區(qū)，終點位于太原市尖草坪區(qū)新興村，與二廣國家高速（G55）原太段和太原繞城高速西北環(huán)相接。于2012年建成通車，采用雙向六車道高速公路標準，設計速度100 km/h，路基寬度33.5 m。根據(jù)觀測資料，現(xiàn)狀日平均交通量75 590輛標準小客車，其中過境交通量占63.7%，出入境交通量占32.5%，區(qū)內交通量占3.8%。

2.2.1.2 太原繞城高速西北環(huán)

根據(jù)觀測資料，現(xiàn)狀日平均交通量47 675輛標準小客車，其中過境交通量占66.9%，出入境交通量占29.7%，區(qū)內交通量占3.4%。

2.2.2 二廣（G55）國家高速公路太原過境段

二廣國家高速公路（G55）是國家高速公路網(wǎng)的一條南北縱線，二廣國家高速公路太原過境段局部路線調整分為二廣國家高速公路原太段、繞城高速公路東環(huán)和二廣國家高速公路太長段。

2.2.2.1 二廣國家高速公路原太段

二廣國家高速公路原太段起點位于原平市張村，途經原平市、忻州市、陽曲縣、尖草坪區(qū)，終點為太原市尖草坪區(qū)陽曲鎮(zhèn)，與繞城高速西北環(huán)和繞城高速東環(huán)相接。于1998年建成通車，采用雙向四車道高速公路標準，設計速度120 km/h，路基寬度28.5 m。根據(jù)觀測資料，現(xiàn)狀日平均交通量46 755輛標準小客車，其中過境交通量占68.2%，出入境交通量占28.8%，區(qū)內交通量占3.0%。

2.2.2.2 繞城高速公路東環(huán)段

根據(jù)觀測資料，現(xiàn)狀日平均交通量51 235輛標準小客車，其中過境交通量占69.6%，出入境交通量占27.9%，區(qū)內交通量占2.5%。

2.2.2.3 二廣國家高速公路太長段

根據(jù)觀測資料，現(xiàn)狀日平均交通量39 027輛標準小客車，其中過境交通量占69.1%，出入境交通量占28.5%，區(qū)內交通量占2.4%。

3 太原繞城高速公路各樞紐節(jié)點通行能力分析

太原繞城高速公路整體管控后，交通流可能發(fā)生變化的樞紐節(jié)點主要包括：陽曲樞紐、凌井店樞紐、龍白樞紐、東陽樞紐、城趙樞紐、義望樞紐，通過調查分析各樞紐節(jié)點的樞紐型式、各匝道車道數(shù)、匝道通行能力、匝道現(xiàn)狀交通量、預測交通量，研判各樞紐是否滿足整體管控后交通流的變化情況，并根據(jù)研判情況提出相應的對策。

圖2 太原繞城高速樞紐節(jié)點示意圖

3.1 陽曲樞紐

陽曲樞紐為原太高速、太原繞城東環(huán)、太原繞城北環(huán)與太陽高速相交形成的樞紐，由于各高速公路建成時間的不同，以及當?shù)氐乇順嬙煳锉姸?，導致陽曲樞紐為變異樞紐，具體形狀見圖3。根據(jù)收集調查資料，現(xiàn)狀各匝道為雙車道，只有忻州至盂縣方向為單車道環(huán)形匝道[1]。

圖3 陽曲樞紐節(jié)點示意圖

根據(jù)整體管控方案管控路段可知，太原東環(huán)、太原西環(huán)過境貨車全部繞行，往太原方向和呂梁方向交通流均會減少，忻州方向保持不變，盂縣方向增加，結合各高速公路交通量預測結果，可預測得出各匝道預測交通量[2]。

根據(jù)表1可以得知，忻州至盂縣方向預測交通量將達到1 950 pcu/h，遠遠大于環(huán)形匝道最大通行能力，需要對該匝道通行能力進行加強。

表1 陽曲樞紐各匝道交通量預測情況

3.2 凌井店樞紐

凌井店樞紐為太原東二環(huán)高速公路與太陽高速公路相交形成的樞紐，凌井店樞紐為變異苜蓿葉樞紐，由于太原北二環(huán)尚在修建，凌井店樞紐目前僅建成一半，具體形狀見圖4。

圖4 凌井店樞紐現(xiàn)狀航拍圖

根據(jù)收集調查資料，凌井店樞紐為2條雙車道匝道，1條單車道匝道，1條單車道環(huán)形匝道（長治-陽曲）。

圖5 凌井店樞紐現(xiàn)狀圖

根據(jù)整體管控方案管控路段可知，太原東環(huán)、太原西環(huán)過境貨車全部繞行，陽曲-長治雙向交通量均會增加，結合各高速公路交通量預測結果，可預測得出各匝道預測交通量。

根據(jù)表2可以得知，長治至陽曲方向預測交通量將達到1 400 pcu/h，遠遠大于環(huán)形匝道最大通行能力，需要對該匝道通行能力進行加強。

表2 凌井店樞紐各匝道交通量預測情況

3.3 龍白樞紐

龍白樞紐為太原東二環(huán)、龍城高速與太舊高速相交形成的樞紐，龍白樞紐為變異苜蓿葉樞紐，具體形狀見圖6。根據(jù)收集調查資料，現(xiàn)狀為4條雙車道匝道，2條單車道直連匝道，2條單車道環(huán)形匝道。

圖6 龍白樞紐節(jié)點示意圖

根據(jù)整體管控方案管控路段可知，太原東環(huán)、太原西環(huán)過境貨車全部繞行，往太原方向交通流會減少，其余方向略有變化，結合各高速公路交通量預測結果，可預測得出各匝道預測交通量。

根據(jù)表3可以得知，各匝道方向預測交通量均小于匝道設計通行能力。

表3 龍白樞紐各匝道交通量預測情況

3.4 東陽樞紐

東陽樞紐為龍城高速與太長高速相交形成的樞紐，東陽樞紐為標準苜蓿葉樞紐，具體形狀見圖7。根據(jù)收集調查資料，現(xiàn)狀為4條雙車道直連匝道，4條單車道環(huán)形匝道。

圖7 東陽樞紐節(jié)點示意圖

根據(jù)整體管控方案管控路段可知，太原東環(huán)、太原西環(huán)過境貨車全部繞行，忻州至祁縣雙向交通量增加，各轉向交通量變化較小，結合各高速公路交通量預測結果，可預測得出各匝道預測交通量。

根據(jù)表4可以得知，各匝道方向預測交通量均小于匝道設計通行能力。

表4 東陽樞紐各匝道交通量預測情況

3.5 城趙樞紐

城趙樞紐為龍城高速與大運高速相交形成的樞紐，城趙樞紐目前為B型單喇叭，由于祁離高速正在建設，城趙樞紐在3年內會改造為變異苜蓿葉樞紐，現(xiàn)狀具體形狀見圖8。根據(jù)收集調查資料，現(xiàn)狀為2條雙車道匝道，1條單車道直連匝道，1條單車道環(huán)形匝道。

圖8 城趙樞紐節(jié)點示意圖

根據(jù)整體管控方案管控路段可知，太原繞城高速過境貨車全部繞行，3個方向交通量均會增加，結合各高速公路交通量預測結果，可預測得出各匝道預測交通量。

根據(jù)表5可以得知，各匝道方向預測交通量均小于匝道設計通行能力。

表5 城趙樞紐各匝道交通量預測情況

3.6 義望樞紐

義望樞紐為龍城高速與京昆高速相交形成的樞紐，義望樞紐為A型單喇叭，具體形狀見圖9。根據(jù)收集調查資料，現(xiàn)狀為2條雙車道匝道，1條單車道直連匝道，1條單車道環(huán)形匝道。

圖9 義望樞紐節(jié)點示意圖

根據(jù)整體管控方案管控路段可知，太原繞城高速過境貨車全部繞行，通往交城方向和祁縣方向交通流均會增加，清徐方向減少，結合各高速公路交通量預測結果，可預測得出各匝道預測交通量。

根據(jù)表6可以得知，各匝道方向預測交通量均小于匝道設計通行能力。

表6 義望樞紐各匝道交通量預測情況

4 通行能力不足的樞紐改造方案

4.1 北環(huán)高速與東環(huán)高速相接的陽曲樞紐

陽曲樞紐忻州至陽泉盂縣方向環(huán)形匝道現(xiàn)為單車道，圓曲線半徑60 m，路基寬度8.5 m，設計交通量800～1 000 pcu/h。過境貨車分流后，該匝道交通量將由現(xiàn)狀992 pcu/h增加至1 950 pcu/h，增幅90%，現(xiàn)有環(huán)形匝道通行能力嚴重不足，不能滿足交通量通行需求。

解決方案：新建一條轉向匝道（路基工程），建設里程0.6 km，新增公路用地50畝，預計施工期約1個月。

4.2 太陽高速（G20）與東二環(huán)高速相交的凌井店樞紐

凌井店樞紐晉中至忻州方向環(huán)形匝道現(xiàn)為單車道，圓曲線半徑80 m，路基寬度9 m，設計交通量800～1 000 pcu/h。過境貨車分流后，該匝道交通量將由預期的570 pcu/h增加到1 450 pcu/h，現(xiàn)環(huán)形匝道不能滿足車輛通行需求。

解決方案：結合正在建設的北二環(huán)樞紐工程，增加一條轉向匝道（路基工程），通行能力可提高1倍，新建里程0.75 km，利用0.82 km（需太原北二環(huán)同期建設右轉匝道路基工程），新增公路用地30畝，預計施工期約1個月。

5 結語

通過收集太原市繞城高速公路各路段交通量數(shù)據(jù)，對各路段交通流向進行歸納整理，把各路段交通量分配到相應樞紐匝道上，同時收集樞紐匝道型式，結合實地踏勘，研判各樞紐匝道通行能力是否滿足太原市繞城高速公路功能調整后交通量需求，對于瓶頸樞紐結合實地踏勘提出改造方案。為配合太原市繞城高速公路功能調整順利實施，樞紐改造方案已于2020年11月完成設計，12月底建成通車。經過數(shù)月的運行，新建樞紐匝道滿足現(xiàn)階段太原市繞城高速公路功能調整的需求。希望可為類似項目研究提供一定的參考價值。