基于干线连续性的枢纽互通立交设计

基于干线连续性的枢纽互通立交设计

随着道路交通量的增加，一些互联立体交叉交通能力不足，导致交通拥堵、交通事故频发等问题。目前，有关互通式立体交叉的设计标准主要集中于常用形式和几何指标的选择等方面，但对交叉形态复杂，出入交通量大的工程项目时，设计工作难度增加，缺憾工程屡见不鲜。近几年，随着互通式立体交叉的发展，其设计理念和设计重点也在不断变化和提高，互通式立体交叉的设计重点逐渐转向通行能力、与运行安全和环境适应性等方面。结合山东省高青至德州高速公路的高青枢纽互通立交设计，以交通需求为出发点，着重论证通行能力、服务水平及运行安全在互通式立交设计中的应用，进一步论证其互通方案合理性及适应性。1通行能力分析交通流线形式除应符合几何规则和满足运行安全要求外，还应以满足交通需求为前提。从量的角度来看，交通流线的交通需求即设计交通量，为满足交通需求，交通流线所提供的通行能力必须大于设计交通量。而影响通行能力大小的主要因素除车道数外就是运行速度。交通量大小决定了匝道线形指标及标准，满足对应通行能力的匝道线形指标及标准控制了运行速度。故匝道线形指标与运行速度、运行速度与通行能力、通行能力与匝道技术标准之间存在一定的内在关系。本文结合高青枢纽互通项目，从基于交通需求的角度，论证了方案设计的合理性及适应性。见图1。2路基宽度及技术标准不同该枢纽互通为山东省A高速公路与山东省B高速公路三岔交叉互通式立交，A高速公路技术标准为设计速度120km/h，双向六车道，路基宽度34.5m;B高速公路技术标准为设计速度120km/h，双向四车道，路基宽度27m。两个项目均在设计阶段，且进度基本一致。由于两个项目主线交通量较大，且技术标准不一致，如从互通形式及几何指标角度，不能很好地印证互通方案合理性及适应性。本文将从主交通流连续性、匝道基本路段通行能力及服务水平、匝道-主线连接处通行能力及服务水平、运行安全等方面分析、论证互通方案。2.1长期机关自身技术标准A高速公路为接入B高速公路项目，但A高速公路为双向六车道，从技术标准考虑，宜将德州至广饶方向拉通成连续主线（图2a）。如按单个项目连续性（业主要求）宜将济南至广饶方向拉通成连续主线（图2b）。2.1.1匝道接入方式本例的三岔交叉中交通流线为两种形式：一种是德州至广饶方向主线连续（图2a）；一种是济南至广饶方向主线连续（图2b）。从图中可以看出，德州至广饶方向转向小时交通量为2895pcu/h，已接近设计速度80km/h双车道匝道设计小时交通量极限值2900pcu/h（匝道按四级服务水平控制），且主线技术标准为双向六车道，不宜采用济南至广饶主线连续，德州至广饶方向匝道接入方式。济南至广饶方向转向小时交通量为2581pcu/h，可采用设计速度80km/h双车道匝道方式接入德州至广饶方向。2.1.2匝道-主线已达4个月济南至广饶方向转向小时交通量虽可按匝道形式接入德州至广饶方向，但考虑德州至广饶方向主线交通量较大，应进一步验证连接处通行能力及服务水平是否满足通行能力需求。(1）进口匝道-主线连接处合理性验算，见图3。此项目上下游匝道均距离较远，p式中：p式中：Q式中：Q式中：K根据“公路通行能力研究”（表1）可以判断该匝道服务水平为四级。(2）出口匝道-主线连接处合理性验算，见图4。式中：p式中：Q式中：K可以判断该匝道服务水平为四级。(3）主交通流线的连续性总结。《公路立体交叉设计细则》规定，互通式立体交叉匝道、分流区、合流区、交织区和集散车道的设计服务水平可比主线低一级，但不应低于四级。从分合流影响区通行能力示意图可以看出，影响区内通行能力及服务水平影响到了主线最外侧两个车道，如采用低一级的服务水平，将直接影响主线正常的通行能力及服务水平。且考虑到两主线交通量不存在明显主次流方向的差别，互通形式宜采用主线分合流设计形式。2.2匝道分合流形式互通式立体交叉方案，见图5。主线分合流形式中匝道各通行能力和服务水平，见表2和表3。从上表可以看出匝道影响区交通流率小于通行能力，即未出现高密度车流，且主线分合流形式中各匝道服务水平均满足主线三级服务水平。综合上述原则，主线分合流形式较好地满足了交通需求、保证了运行的安全和稳定，对于通行能力的满足和交通流线连续的适应性也较为优秀，确定采用主线分合流为合理方案。3匝道分合流设计(1）基于交通需求的互通式立交方案设计，是将互通式立体交叉方案设计重点从线形指标转向通行能力及运行安全。通行能力及服务水平的验证在方案设计中尤为重要，对方案设计起到支撑作用。(2）互通一致性及连续性设计是运行安全的基本原则之一，出口的一致性、车道的连续性和车道平衡是设计重点。车道的连续性包含主交通流线的连续性、基本车道数连续性和运行速度连续性，其中运行速度的连续性和出入口连接处通行能力、服务水平有直接关系。规范中指出匝道分流区、合流区、交织区和集散车道的设计服务水平可比主线低一级，但不应低于四级。笔者认为对于车道数较少，特别是四车道高速公路，应尽量采用同主线一致的