干線道路共線設(shè)計(jì)研究

林 洋，趙建新

[上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海市 200092]

0 引 言

干線道路定義為以機(jī)動性為主、可達(dá)性為輔的城市道路或高速公路，包括城市快速路、結(jié)構(gòu)性主干路、高速公路和干線功能的一級公路，是交通基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。交通基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)是城市交通網(wǎng)絡(luò)的底層結(jié)構(gòu)，擁有空間資源和設(shè)施條件[1]。干線道路共線是指兩條或兩條以上道路在一定長度范圍內(nèi)共同敷設(shè)路線，橫斷面布置可為整體共享形式，也可為各自獨(dú)立形式。國內(nèi)外各大城市交通基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)中均有干線道路共線情況。干線道路共線從類型上可分為城市道路和高速公路共線、高速公路和高速公路共線、城市道路和城市道路共線；從空間形態(tài)上可分為平面共線、立體共線；從設(shè)施形式上可分為地面道路、高架道路、地下道路的共線；從連接條件上可分為完全分離、控制連接、完全融合。完全分離指兩條共線道路之間完全不連接，控制連接指兩條共線道路之間有控制的連接，完全融合指兩條共線道路在共線段融合為一體。干線道路共線已有較為廣泛的工程實(shí)踐，但共線設(shè)計(jì)相關(guān)研究較少，顧民[2]提出城鎮(zhèn)化區(qū)域內(nèi)干線公路與城市道路共用通道。

1 國內(nèi)外案例

1.1 京港澳高速在大城市的共線案例

京港澳高速（G4）途經(jīng)九大控制性城市，與鄭州、東莞、深圳的城市干道有共線路段。京港澳高速與鄭州市東四環(huán)共線15.8 km，空間形態(tài)為平面共線，連接條件為完全分離，兩條道路間距約為200～300 m，之間用地性質(zhì)主要為城市綠地，幾乎無建筑物（見圖1）。京港澳高速在東莞市與濱海大道共線2.6 km，共線空間形態(tài)為平面共線，連接條件為完全分離，兩條道路間距約為15 m，為綠化帶和設(shè)施帶。京港澳高速在深圳市與南坪快速路（S301）共線3 km，共線空間形態(tài)為平面共線，連接條件為完全分離，共廊道平行敷設(shè)路線，兩條道路間距約為30 m，布置緊湊，便于土地集約化利用。

圖1 京港澳高速和鄭州東四環(huán)共線衛(wèi)星圖

1.2 深圳市福龍路和布龍公路共線案例

深圳市福龍路為南北向快速路，雙向6 車道；布龍公路為一級公路，雙向4 車道；共線空間形態(tài)為平面共線，形成700 m 長的并板路段，車道數(shù)為雙向8車道。圖2 為深圳市福龍路和布龍公路共線實(shí)景圖。

圖2 深圳市福龍路和布龍公路共線實(shí)景圖

1.3 洛杉磯I405 高速公路和22 號公路共線案例

洛杉磯I405 高速公路和22 號公路共線3.4 km，為平面并板段，車道數(shù)為雙向12 車道，并且共線段范圍內(nèi)含一座互通式立交（見圖3）。

圖3 洛杉磯I405 高速公路和22 號公路共線示意圖

1.4 案例總結(jié)

目前國內(nèi)外部分建成和在建干線道路共線案例見表1。

表1 干線道路共線案例表

表1 顯示，干線道路共線長度多在數(shù)公里左右，主要因建設(shè)條件、用地指標(biāo)限制而采用。空間形態(tài)以平面共線（并板段或完全分離）居多，立體共線（雙層道路或復(fù)合通道）正在興起。土地資源匱乏的特大城市在共線設(shè)計(jì)時采取了更為緊湊的形式。對于平面并板共線，美國采用較多的車道數(shù)，而我國并板共線車道數(shù)較少。

2 干線道路共線成因

干線道路共線的外部因素較多，具有多因素、多方面、多層次的特點(diǎn)。其成因涉及到國土空間規(guī)劃、道路網(wǎng)規(guī)劃、道路方案設(shè)計(jì)與工程實(shí)施等層面因素。

（1）城鎮(zhèn)化發(fā)展產(chǎn)物

我國道路交通基礎(chǔ)設(shè)施可分為公路系統(tǒng)和城市道路系統(tǒng)。公路系統(tǒng)主要服務(wù)城際交通，城市道路系統(tǒng)主要服務(wù)城鎮(zhèn)交通。隨著經(jīng)濟(jì)社會高速發(fā)展，原有公路廊道面臨快速城鎮(zhèn)化，新興城鎮(zhèn)的城市道路網(wǎng)將在疊加于既有公路廊道之上，形成干線道路共線。

（2）土地集約化利用實(shí)踐

深圳、東莞等發(fā)達(dá)城市面臨建設(shè)用地嚴(yán)重不足的困境。為加強(qiáng)土地集約化利用、城市可持續(xù)發(fā)展、提升交通基礎(chǔ)設(shè)施綜合效率，提出復(fù)合通道的共線理念，通過規(guī)劃設(shè)計(jì)將兩條道路在空間上高度融合，使得道路建設(shè)占地標(biāo)準(zhǔn)最小化。

（3）道路選線避讓天然屏障的考慮

山地城市或水系發(fā)達(dá)的城市，路網(wǎng)規(guī)劃考慮避讓山脈河湖等天然屏障，兩條道路在同一特定走廊敷設(shè)線路，以減小工程實(shí)施難度和建設(shè)投資。

（4）城市路網(wǎng)規(guī)劃更新的技術(shù)解決方案

城市規(guī)劃是一個動態(tài)演變過程。新一輪路網(wǎng)規(guī)劃在老規(guī)劃的基礎(chǔ)上延續(xù)、調(diào)整、更新過程中，干線道路的空間布局、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能定位將發(fā)生一定調(diào)整，而廊道概念的引入、道路共線規(guī)劃則是重要的技術(shù)解決方案。例如，規(guī)劃區(qū)內(nèi)已有一條干線道路，新規(guī)劃的干線道路在一定范圍內(nèi)與既有干線道路共線，新老干線道路分別承擔(dān)各自交通功能，具有較高的適應(yīng)性和延續(xù)性。

（5）共橋過江

兩條道路共用一座大橋過江，橋梁上部結(jié)構(gòu)為雙層體系，這種方式比建兩座橋投資省、影響小。東莞市環(huán)城東路和珠三角高速環(huán)線采用雙層橋越江。

3 干線道路共線的技術(shù)難點(diǎn)

干線道路共線的技術(shù)難點(diǎn)主要包括：交織段影響、可識認(rèn)性、系統(tǒng)可靠性等。

（1）交織段影響

干線道路共線連接形式為完全融合時，共線段成為交織路段。交織段通行能力會制約兩條道路主線通行能力，同時也是事故易發(fā)路段。

（2）可識認(rèn)性

干線道路共線段具有流量大、車速快、車道數(shù)多的特點(diǎn)，給駕駛員識認(rèn)交通標(biāo)志、準(zhǔn)確選擇路徑造成一定難度，包括指路方向的識認(rèn)、車道保持或變換的確認(rèn)和操作。

（3）系統(tǒng)可靠性

干線道路共線段是兩個子系統(tǒng)在一定范圍內(nèi)組合成一個復(fù)雜大系統(tǒng)。任何一個子系統(tǒng)的內(nèi)部事件會對另一個子系統(tǒng)產(chǎn)生影響。例如，共線段發(fā)生交通事故會影響兩條干道的正常通行，共線段末端某一干道方向發(fā)生擁堵會波及另一干道。

4 干線道路共線設(shè)計(jì)理念和要點(diǎn)

4.1 功能定位

功能定位是決定道路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)，也決定共線形式。道路功能分為機(jī)動性和可達(dá)性。機(jī)動性強(qiáng)調(diào)道路的通過功能，快速、無側(cè)向干擾是機(jī)動性的基本要求。可達(dá)性是道路所承載的出入兩側(cè)地塊的功能，直接、就近是可達(dá)性的基本要求[3]。干線道路功能以機(jī)動性為主，可達(dá)性為輔。干線道路共線設(shè)計(jì)首先需要厘清道路功能定位，不能因共線段而使道路功能產(chǎn)生錯位。例如，某快速路與主干路共線，共線段設(shè)計(jì)應(yīng)維持快速路在區(qū)域路網(wǎng)中的功能定位，采用完全分離或控制連接的形式能夠保證快速路功能全線一致性。

4.2 共線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

同類型道路采用控制連接的共線，形成復(fù)雜大系統(tǒng)，子系統(tǒng)之間車流可以融合、轉(zhuǎn)換。大系統(tǒng)功能描述為3 個層級：

（1）基本層級：各子系統(tǒng)固有功能。

（2）轉(zhuǎn)換層級：子系統(tǒng)A 向子系統(tǒng)B 的切換、子系統(tǒng)B 向子系統(tǒng)A 的切換。

（3）替代層級：子系統(tǒng)A 故障時子系統(tǒng)B 做為替代，子系統(tǒng)B 故障時子系統(tǒng)A 做為替代。替代層級賦予復(fù)雜大系統(tǒng)組合效應(yīng)，即系統(tǒng)形成整體后，產(chǎn)生系統(tǒng)性能，是一種質(zhì)變，是形成整體以前沒有的功能。

共線道路之間的互聯(lián)互通為交通流在兩條道路之間的切換創(chuàng)造了設(shè)施條件，實(shí)現(xiàn)兩大增量效益：一是交通流細(xì)分，可分為區(qū)域大過境交通、市域過境交通，或分為貨運(yùn)交通、客運(yùn)交通，適應(yīng)精準(zhǔn)化、高效化、動態(tài)化的交通管理策略；二是使道路網(wǎng)絡(luò)上具備替代通道的條件，交通事故條件下，具有最高的路網(wǎng)可靠度。

圖4 為干線道路共線的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖4 干線道路共線的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

4.3 橫斷面布置

干線道路共線橫斷面布置形式包括：

（1）并板斷面

共線道路在平面合并為一條道路，橫斷面為整幅式路基，是目前最普遍的共線形式，機(jī)動性交通易受路側(cè)干擾，占地面積大、工程費(fèi)用省。

（2）高架+地面斷面

道路立體共線，分別設(shè)置高架橋和地面道路，之間可設(shè)置匝道連接。兩條道路保持相對獨(dú)立，但又具備一定的連接條件，也是目前比較普遍的共線形式，占地面積相對較小、工程費(fèi)用較高。

（3）地下道路+地面斷面

道路立體共線，分別設(shè)置地下道路和地面道路，之間可設(shè)置匝道連接。兩條道路保持相對獨(dú)立，但又具備一定的連接條件。由于地下道路建設(shè)和運(yùn)營成本較高，是較為少見的共線形式。這種地下道路共線在端部需要轉(zhuǎn)換為地面道路形式，并且設(shè)置連接匝道，也是增加技術(shù)難度的因素之一（見圖5）。

圖5 地下道路+ 地面斷面實(shí)景圖

（4）雙層高架橋+地面輔道斷面

雙層高架橋+ 地面輔道斷面又稱為復(fù)合通道斷面，適用于共線段承擔(dān)過境交通及到發(fā)交通情況。兩條干線道路布置于雙層高架橋，雙層高架橋與地面輔道之間設(shè)置匝道，地面輔道與其他橫向道路平交。這種共線形式技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)高、工程費(fèi)用高，在發(fā)達(dá)地區(qū)尚處于推廣階段（見圖6）。

圖6 雙層高架橋+ 地面輔道斷面效果圖

4.4 車道數(shù)設(shè)計(jì)

立體共線或完全分離的平面共線，共線道路車道數(shù)按各自車道數(shù)確定。完全融合的平面共線，并板車道數(shù)設(shè)計(jì)國內(nèi)多參考《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D20—2017）規(guī)定的車道數(shù)平衡公式[4]：NC≥NF+NE-1。運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)表明，這種設(shè)計(jì)方法的并板路段通行能力偏小，易發(fā)生擁堵。并板斷面車道數(shù)設(shè)計(jì)宜采用美國通行能力手冊交織區(qū)分析方法進(jìn)行計(jì)算評價，保證其通行能力。

4.5 端部接線方式

干線道路共線端部一般為Y 型互通立交，即可實(shí)現(xiàn)兩條干線道路的連接功能，也可采用雙Y 型互通立交，可實(shí)現(xiàn)全互通功能。一般情況，等級較高、流量較大的道路置于中部位置，而等級較低、流量較小的道路設(shè)置一對連接匝道從共線末端引出。連接匝道應(yīng)按主線分岔和合流設(shè)計(jì)，承載主線交通流，具有交通量較大、車速較高的特征，線形指標(biāo)不宜較低，車道寬度與主線一致，并采用運(yùn)行速度線形設(shè)計(jì)方法。

4.6 交通管理措施

共線道路交通組織條件變得復(fù)雜，交通管理措施應(yīng)覆蓋共線影響范圍，其特征路段包含：主線段末端、合流連接段、共線合流段、共線交織段、共線分流段、分流連接段和主線段首端（見圖7）。

7 共線影響范圍交通管理示意圖

主線段末端：線形、斷面未發(fā)生變化，運(yùn)行速度一致，告知信息應(yīng)包含前方合流、速度限制、遠(yuǎn)節(jié)點(diǎn)指向確認(rèn)。

合流連接段：進(jìn)入共線端部范圍，線形指標(biāo)發(fā)生變化，運(yùn)行速度降低，告知信息應(yīng)包含前方合流、車道保持或變換、速度限制。

共線合流段：合流鼻端經(jīng)3 s 行程，車流即將合流，為事故易發(fā)段，駕駛?cè)诵枰兄宥蔚能嚨馈④嚵餍畔?，告知信息包含車道保持、遠(yuǎn)節(jié)點(diǎn)指向確認(rèn)。

共線交織段：并板段主要組成部分，車輛根據(jù)去向可能需要完成一次交織，此區(qū)域告知信息包含車道保持和變換、遠(yuǎn)節(jié)點(diǎn)指向確認(rèn)、前方分流點(diǎn)距離、速度限制等。

共線分流段：臨近分流鼻的3 s 行程范圍，此區(qū)域車輛需要為分流提前準(zhǔn)備。

分流連接段：進(jìn)入共線端部范圍，線形指標(biāo)發(fā)生變化，運(yùn)行速度降低，告知信息應(yīng)包含前方道路信息、車道保持或變換、速度限制。

主線段首端：共線結(jié)束，恢復(fù)主線道路標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)行速度一致，此區(qū)段告知信息應(yīng)包含前方道路信息、速度限制、遠(yuǎn)節(jié)點(diǎn)指向。

5 結(jié) 語

干線道路共線是城市交通實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的方式之一，并逐漸從“被動為之”演變?yōu)椤爸鲃佣鵀椤?。新一輪國土空間規(guī)劃和城市路網(wǎng)建設(shè)將更為高頻、高效地應(yīng)用道路共線形式來完善城市路網(wǎng)體系。干線道路共線規(guī)劃設(shè)計(jì)涉及到大系統(tǒng)、多層級的廊道及節(jié)點(diǎn)問題，道路工程師應(yīng)注重靈活性設(shè)計(jì)，消除道路共線部分的弊病，提升共線道路運(yùn)行效率、安全性和可靠度，實(shí)現(xiàn)交通基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)功能最大化。