高密度城市核心區(qū)地下環(huán)路功能及出入口設(shè)置研究

邢冬冬，盧志飛，黃 俊，李 奧

（蘇交科集團(tuán)股份有限公司，江蘇 南京 210019）

0 引言

高密度城市核心區(qū)地下環(huán)路（以下簡(jiǎn)稱城市地下環(huán)路）是服務(wù)于城市核心區(qū)車輛到發(fā)的地下專用道，其將城市核心區(qū)各地下車庫(kù)串聯(lián)起來，一方面作為地下車庫(kù)聯(lián)絡(luò)道使用，集散車輛到發(fā)，另一方面發(fā)揮著分流地面交通、緩解地面交通壓力的作用。城市地下環(huán)路上承城市干道系統(tǒng)，下接地下車庫(kù)，是連接快、慢交通，解決城市核心區(qū)交通問題的重要設(shè)施。城市地下環(huán)路系統(tǒng)可分為環(huán)路主線和出入口，其中出入口包括聯(lián)絡(luò)主線與地下車庫(kù)的內(nèi)出入口和聯(lián)絡(luò)主線與地面道路的外出入口。對(duì)城市地下環(huán)路功能定位的分析，有助于明確地下環(huán)路建設(shè)的意義，同時(shí)指導(dǎo)城市地下環(huán)路主線的規(guī)劃布局以及合理化建設(shè)[1]。城市地下環(huán)路不同于環(huán)狀地下快速路，也與一般城市地下道路有所區(qū)別，其本質(zhì)上是服務(wù)于小汽車到發(fā)的專用地下道路，具有服務(wù)范圍有限、主線成環(huán)、車輛行駛速度較低、出入口密集等特點(diǎn)，因此根據(jù)《城市地下道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行地下環(huán)路的設(shè)計(jì)往往難以實(shí)現(xiàn)預(yù)期效果[2]。

城市地下環(huán)路出入口設(shè)置是否合理很大程度上決定了地下環(huán)路的使用效率，但國(guó)內(nèi)現(xiàn)有地下環(huán)路出入口的設(shè)計(jì)尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于出入口數(shù)量及間距的控制也處于初步階段，現(xiàn)有部分城市地下環(huán)路利用率未達(dá)預(yù)期，在一定程度上也造成了地下空間資源的浪費(fèi)。出入口設(shè)置不合理將造成地下環(huán)路交通組織復(fù)雜化，進(jìn)而導(dǎo)致停車線路混亂，效率降低，同時(shí)也將對(duì)地面交通造成不良的影響?，F(xiàn)有研究成果探討了城市地下環(huán)路出入口的銜接模式、交通組織、位置布置等問題[3-5]，但對(duì)于地下環(huán)路出入口數(shù)量以及最小間距等控制指標(biāo)的設(shè)置尚不明確，難以指導(dǎo)地下環(huán)路的相關(guān)設(shè)計(jì)。

綜上所述，城市地下環(huán)路出入口的設(shè)置應(yīng)綜合考慮地下環(huán)路規(guī)模、現(xiàn)狀地面交通、居民出行習(xí)慣等因素的影響。因此，本文開展地下環(huán)路出入口數(shù)量與最小間距等指標(biāo)的研究，旨在為城市地下環(huán)路的規(guī)劃、設(shè)計(jì)提供依據(jù)與參考。

1 地下環(huán)路的功能簡(jiǎn)介

城市地下環(huán)路作為解決城市核心區(qū)交通問題的重要地下設(shè)施，不僅具有改善交通的功能，同時(shí)在市政、樞紐、商業(yè)、人防等方面發(fā)揮著獨(dú)特作用（見圖1）。城市地下環(huán)路的交通功能主要體現(xiàn)在整合區(qū)域內(nèi)停車資源、集散到發(fā)交通等方面。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有地下環(huán)路整合地下停車位絕大多數(shù)在5000以上，為區(qū)域提供了充足的停車資源（見圖2）。

圖1 城市地下環(huán)路的功能

圖2 國(guó)內(nèi)部分地下環(huán)路服務(wù)停車位數(shù)量統(tǒng)計(jì)

城市地下環(huán)路的建設(shè)增加了區(qū)域內(nèi)部路網(wǎng)容量，分流部分進(jìn)出地下停車場(chǎng)的社會(huì)車輛，且地下環(huán)路的抗干擾能力較強(qiáng)，不易受到外界惡劣環(huán)境的影響，通行中獨(dú)立存在，無需等待紅綠燈。因此，地下環(huán)路在改善地面交通的同時(shí)使得車輛通行的連續(xù)性得以保證。城市地下環(huán)路的建設(shè)不僅優(yōu)化了地面道路，也為地下空間整合利用提供了新的解決方案。

地下環(huán)路可與市政綜合管廊等項(xiàng)目共同建設(shè)，以提高地下空間資源的利用率，使原本受制于前期投入的市政項(xiàng)目擁有了更高的優(yōu)先級(jí)，對(duì)城市建設(shè)起到促進(jìn)作用。此外，對(duì)于地下空間資源非常有限的老城區(qū)改造工程，見圖3，地下環(huán)路的頂部空間可以分擔(dān)部分市政功能，從而避免了單獨(dú)建立綜合管廊對(duì)地下空間的侵占。除綜合管廊外，地下環(huán)路建設(shè)所產(chǎn)生的夾空層也可為地下倉(cāng)儲(chǔ)、地下物流廊道、小型文娛活動(dòng)場(chǎng)所等提供空間。

圖3 地下環(huán)路頂部空間分擔(dān)市政功能

在城市大型交通樞紐區(qū)域設(shè)置地下環(huán)路，可以起到聯(lián)系對(duì)外交通、輔助市內(nèi)換乘的作用。此外，地下環(huán)路對(duì)周邊商業(yè)起到促進(jìn)作用，表現(xiàn)為：一方面，地下環(huán)路與地下車庫(kù)相結(jié)合，可以發(fā)展收費(fèi)停車、洗車等附屬服務(wù)；另一方面，地下環(huán)路通過共享停車資源，串聯(lián)地下空間，可以平衡整片區(qū)域的商業(yè)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了不同區(qū)域間客流的調(diào)劑功能。同時(shí)，地下環(huán)路在戰(zhàn)時(shí)將承擔(dān)一定的人防功能，可以方便物資轉(zhuǎn)移，發(fā)揮防空專業(yè)隊(duì)功能。

2 地下環(huán)路出入口設(shè)置研究

2.1 地下環(huán)路外出入口設(shè)置研究

城市地下環(huán)路主線車道數(shù)一般由地下環(huán)路聯(lián)系車位總數(shù)、車庫(kù)平均周轉(zhuǎn)率、停車高峰時(shí)段及車輛進(jìn)出情況等結(jié)合單車道理論通行能力計(jì)算獲得[3]。主線車道數(shù)與環(huán)路聯(lián)系車位總數(shù)、主線設(shè)計(jì)車速密切相關(guān)。地下環(huán)路外出入口匝道的通行能力與主線通行能力計(jì)算方法相同，但需考慮匝道往往選取較大縱坡，因此單車道實(shí)際通行能力計(jì)算應(yīng)增加折減系數(shù)，通常取0.8，對(duì)應(yīng)環(huán)路外出入口匝道理論通行能力見表1[3]。

表1 地下環(huán)路外出入口匝道理論通行能力

由于地下環(huán)路外出入口與地面道路相連接，受地面道路整體寬度影響，出入口宜設(shè)置為單車道模式。因此，結(jié)合環(huán)路主線通行能力與外出入口通行能力，可將地下環(huán)路外出入口數(shù)量計(jì)算公式修正為：

式中：N1為環(huán)路出入口數(shù)；Qi為地下環(huán)路聯(lián)系的車庫(kù)泊位總數(shù)；ui為車庫(kù)平均泊位利用率，一般取50%～60%；ti為泊位周轉(zhuǎn)率，一般取50%～60%；Pi為車輛進(jìn)出比例系數(shù)，一般取2；C1為出入口單車道理論通行能力；n為出入口單向平均車道數(shù)，一般取1。

本文搜集了國(guó)內(nèi)已建成與規(guī)劃中的40條地下環(huán)路案例，對(duì)部分地下環(huán)路的出入口數(shù)量設(shè)置進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，通過式（1）計(jì)算獲得地下環(huán)路出入口理論區(qū)間，與實(shí)際地下環(huán)路出入口數(shù)對(duì)比（見圖4），分析可得部分地下環(huán)路外出入口數(shù)未達(dá)到理論計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，其原因可能是地表交通環(huán)境的局限所致。

圖4 地下環(huán)路外出入口理論計(jì)算區(qū)間與實(shí)際值分布

地下環(huán)路外出入口數(shù)量與服務(wù)車位數(shù)之間的關(guān)系見圖5，分析可得，外出入口數(shù)量與服務(wù)車位數(shù)整體成負(fù)指數(shù)分布趨勢(shì)，隨著地下環(huán)路服務(wù)車位數(shù)的增多，理論上應(yīng)設(shè)置更多的外出入口，但受制于地面道路的分布情況，外出入口數(shù)量不宜設(shè)置過多。進(jìn)一步從圖中可見，地下環(huán)路外出入口數(shù)量最少為4（2進(jìn)2出），當(dāng)?shù)叵颅h(huán)路服務(wù)車位數(shù)大于10000時(shí)，外出入口數(shù)量不宜超過14個(gè)（7進(jìn)7出）。

圖5 地下環(huán)路外出入口數(shù)與服務(wù)車位數(shù)之間的關(guān)系

由圖6地下環(huán)路外出入口平均間距與服務(wù)車位數(shù)之間的關(guān)系可見，外出入口平均間距與服務(wù)車位數(shù)整體呈指數(shù)關(guān)系分布，隨著地下環(huán)路服務(wù)車位數(shù)的增加，外出入口平均間距隨之減小?？紤]到環(huán)路主線車輛的通行效率，外出入口間距不宜過小，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有地下環(huán)路案例中，外出入口平均間距在150～400m之間。

圖6 地下環(huán)路外出入口平均間距與服務(wù)車位數(shù)之間的關(guān)系

地下環(huán)路服務(wù)車位數(shù)通常在5000～20000之間，根據(jù)前述規(guī)律，環(huán)路外出入口合理設(shè)置數(shù)量為5～12個(gè)，平均間距為180～350m。在實(shí)際工程中應(yīng)綜合考慮周邊環(huán)境的影響，因地制宜布置地下環(huán)路外出入口。

城市道路根據(jù)其在路網(wǎng)中的地位、交通功能以及對(duì)沿線的服務(wù)功能，可以分為快速路、主干路、次干路和支路四個(gè)等級(jí)。城市快速路設(shè)計(jì)速度為80～100km/h，且出入口、交叉點(diǎn)嚴(yán)格控制,因此城市地下環(huán)路的外出入口一般不與快速路相連接[6]。圖7統(tǒng)計(jì)了部分地下環(huán)路外出入口連接地面道路等級(jí)情況，分析可知，地下環(huán)路外出入口以連接城市次干路為主。城市主干路與地下環(huán)路主線的設(shè)計(jì)車速相差較大，車輛進(jìn)出需要較長(zhǎng)的加速段，且易造成主干路擁堵。城市支路與地下環(huán)路主線的設(shè)計(jì)車速較接近，但支路一般車道數(shù)較少，額外設(shè)置地下環(huán)路出入口將占用有限的路面空間。因此，地下環(huán)路外出入口宜與城市次干路相連接（見圖8）。

圖7 地下環(huán)路外出入口連接地面道路等級(jí)統(tǒng)計(jì)

圖8 地下環(huán)路外出入口布置案例

地下環(huán)路外出入口在路網(wǎng)中的布置位置對(duì)整個(gè)路網(wǎng)的服務(wù)水平及地下車庫(kù)的疏散能力均有較大影響。通常情況下，為減少對(duì)地面道路周邊地塊的影響，地下環(huán)路出入口匝道宜獨(dú)立布置，且應(yīng)保持一定間距。

2.2 地下環(huán)路內(nèi)出入口設(shè)置研究

現(xiàn)有地下環(huán)路案例中，內(nèi)出入口設(shè)置主要受地下環(huán)路服務(wù)地塊分布情況的影響（見圖9）。內(nèi)出入口通常為雙向行駛，設(shè)置于環(huán)路主線兩側(cè)。當(dāng)主環(huán)內(nèi)出入口過多時(shí)，一方面可能提高地下環(huán)路工程造價(jià)和施工難度，另一方面也可能對(duì)地下環(huán)路主線的通行條件產(chǎn)生不利影響。

圖9 地下環(huán)路內(nèi)出入口數(shù)與連接地塊數(shù)關(guān)系

本文總結(jié)了地下環(huán)路內(nèi)出入口與地塊對(duì)應(yīng)關(guān)系的3種布置形式，見圖10，對(duì)于地塊分布以及地下車庫(kù)規(guī)模較均勻的地下環(huán)路，其內(nèi)出入口應(yīng)根據(jù)地塊分區(qū)情況對(duì)應(yīng)布置（見圖10（a））；當(dāng)?shù)貕K分布較密集、地下車庫(kù)規(guī)模較小時(shí)（見圖10（b）），間距過短、排列密集的內(nèi)出入口不利于車輛的正常行駛，因此在設(shè)計(jì)地下車庫(kù)時(shí)會(huì)采用設(shè)置車庫(kù)間聯(lián)絡(luò)通道的方式減少地下環(huán)路內(nèi)出入口的數(shù)量；當(dāng)?shù)叵颅h(huán)路服務(wù)區(qū)間內(nèi)存在較大地塊，單一地下車庫(kù)規(guī)模較大時(shí)（見圖10（c）），為提升地下車庫(kù)內(nèi)車輛到發(fā)效率，可設(shè)置多個(gè)內(nèi)出入口，通常設(shè)置2個(gè)內(nèi)出入口。

圖10 地下環(huán)路內(nèi)出入口與地塊對(duì)應(yīng)關(guān)系示意

本文統(tǒng)計(jì)了部分地下環(huán)路內(nèi)出入口數(shù)與外出入口數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，由圖11可見，地下環(huán)路內(nèi)、外出入口數(shù)量在總體上呈線性變化趨勢(shì)。通過案例分析，地下環(huán)路外出入口一般不少于4個(gè)（2進(jìn)2出），對(duì)應(yīng)內(nèi)出入口數(shù)為11個(gè)。因此，地下環(huán)路主線外出入口為4個(gè)時(shí)，內(nèi)出入口量不宜超過11個(gè)。因此，當(dāng)?shù)叵颅h(huán)路內(nèi)外出入口數(shù)比值過小時(shí)，一方面可考慮增設(shè)內(nèi)出入口以提高地下車庫(kù)的到發(fā)效率；另一方面也可減少外出入口以節(jié)約建設(shè)成本。當(dāng)?shù)叵颅h(huán)路內(nèi)外出入口數(shù)比值過大時(shí)，可設(shè)置車庫(kù)間聯(lián)絡(luò)通道進(jìn)而減少內(nèi)出入口的設(shè)置。

圖11 地下環(huán)路內(nèi)出入口與外出入口數(shù)量關(guān)系

2.3 地下環(huán)路出入口最小間距設(shè)置研究

城市地下環(huán)路出入口相對(duì)位置關(guān)系見圖12（不考慮雙側(cè)設(shè)置出入口的情況）?？偨Y(jié)地下環(huán)路相鄰出入口的交通流特點(diǎn)，獲得“出-出、入-入、出-入、）入-出”四種基本相對(duì)關(guān)系，對(duì)應(yīng)的出入口安全間距見圖13[7]。

圖12 地下環(huán)路出入口相對(duì)位置關(guān)系示意

圖13 地下環(huán)路相鄰出入口交通組織關(guān)系

根據(jù)現(xiàn)有地下道路及城市道路設(shè)計(jì)規(guī)程中的要求，出入口間距應(yīng)考慮安全停車視距、接入口識(shí)別視距、交通標(biāo)志設(shè)置距離以及車輛變道距離等因素，通常情況下以駕駛員反應(yīng)時(shí)間來確定最小間距[2]。根據(jù)國(guó)內(nèi)相關(guān)規(guī)范中對(duì)駕駛員辨認(rèn)標(biāo)志以及汽車移向臨近車道所需時(shí)間的規(guī)定，參考美國(guó)各州公路工作者協(xié)會(huì)對(duì)駕駛員辨認(rèn)標(biāo)志反應(yīng)時(shí)間的控制標(biāo)準(zhǔn)，取10s為最低反應(yīng)時(shí)間。

對(duì)于“出-出”、“入-入”兩種形式出入口，采用正常行駛速度下10s時(shí)間的行駛距離作為最小間距控制標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于“出-入”、“入-出”兩種形式出入口，可分別取標(biāo)準(zhǔn)值的0.5倍與1.5倍。如圖12所示，由于內(nèi)出入口多為雙向車道設(shè)置，實(shí)際地下環(huán)路中相鄰出入口交通組織關(guān)系多為“出-出、入-入、入-出”三種模式。通過調(diào)查，相鄰內(nèi)出入口之間“入-出”模式較少，且當(dāng)車輛從車庫(kù)出發(fā)后立即進(jìn)入相鄰內(nèi)車庫(kù)時(shí)，其行駛速度較低。因此，相鄰內(nèi)出入口的最小間距取值可僅考慮“出-出”、“入-入”交通模式。通過計(jì)算，本文得出地下環(huán)路主線出入口最小間距設(shè)計(jì)建議值見表2。

表2 地下環(huán)路主線出入口最小間距設(shè)計(jì)建議值 單位：m

3 結(jié) 論

城市地下環(huán)路將區(qū)域內(nèi)地下車庫(kù)串聯(lián)在一個(gè)閉環(huán)之內(nèi)，共享停車資源，為車輛提供最后一公里點(diǎn)對(duì)點(diǎn)服務(wù)，顯著提高車輛進(jìn)出地下車庫(kù)的效率，同時(shí)減小對(duì)地面交通的影響。目前，城市地下環(huán)路仍存在出入口設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，環(huán)路整體利用率未達(dá)預(yù)期等問題。本文基于文獻(xiàn)調(diào)研與案例分析，在總結(jié)城市地下環(huán)路特點(diǎn)及功能的基礎(chǔ)上，揭示了地下環(huán)路內(nèi)、外出入口設(shè)置的特性，對(duì)出入口數(shù)量、布局及最小間距等指標(biāo)提出建議，相關(guān)結(jié)論如下：

（1）城市地下環(huán)路具有整合停車資源、分流地面交通、集散車輛到發(fā)、保障極端環(huán)境下交通正常運(yùn)行等作用，同時(shí)在市政、樞紐、商業(yè)、人防等方面發(fā)揮獨(dú)特功能，為城市地下空間建設(shè)提供了新思路。

（2）本文給出外出入口數(shù)量與環(huán)路服務(wù)車位數(shù)之間的預(yù)測(cè)公式，對(duì)不同規(guī)模地下環(huán)路的外出入口數(shù)量提出合理建議，提出地下環(huán)路外出入口數(shù)宜控制在4~14之間，且以連接地面次干路為主布置。

（3）地下環(huán)路內(nèi)出入口設(shè)置主要受地塊數(shù)量及布局的影響，同時(shí)需考慮內(nèi)出入口與外出入口之間的數(shù)量關(guān)系。通過回歸分析給出地下環(huán)路內(nèi)出入口數(shù)的合理取值區(qū)間，當(dāng)不滿足于外出入口的數(shù)量關(guān)系時(shí)，可考慮設(shè)置車庫(kù)間聯(lián)絡(luò)道或增加單一車庫(kù)的出入口的形式，將地下環(huán)路內(nèi)出入口總數(shù)控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

（4）基于現(xiàn)有設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)道路交叉口的最小間距規(guī)定，結(jié)合地下環(huán)路的交通及布局特點(diǎn)，給出了城市地下環(huán)路出入口的最小間距建議值。