探讨城市道路互通式立交改扩建设计

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  【摘 要】 城市发展必然会导致城市交通压力增大,以北京为例,现在已经成为了世界文明的“首堵”,所以城市道路互通式立交改扩建设计就是必然要出现的。通过这种方式可以缓解城市交通压力,从而让人们的城市生活变得轻松自然。本文就城市道路互通式立交改扩建设计来进行简单的分析,从而为城市道路交通环境的改善提供一些思路。
  【关键词】 城市;互通立交;改扩建;交通组织
  一、前言
  随着城市人口日益增多,居民生活水平大幅度提高,接踵而来的便是城市交通量日趋增大,目前各城市交通道路已经渐渐的开始无法满足日益增长的交通需求。如何提高道路的通行效率,保证能够使车辆快速通行,城市道路的扩建计划已经被各级政府提上了行程表。互通立交是提高城市交通效率的关键点,改扩建方案是否合理,将直接影响整条路的运行效率。
  二、交叉口交通特性的分析
  在公路网规划和城市规划当中,交通状态分析是交通规划必不可少的,由于道路的纵横交错而形成很多交叉口,在交叉口内交通流运动状态不外乎直行、左转弯、右转弯三个行驶方向在此汇集通过。倘若在同一平面上,各方向车辆相互交织,产生许多交织段和冲突点,并形成复杂的交通状态,使车速大大降低,路口通行能力减小,交通安全恶化,由此而产生交通瓶颈,所以在交叉口中发生交通事故的比例在所有交通事故中居首。
  在交叉口内产生交通干扰的原因,是由于出现了交通流线间的分流点、合流点和冲突点三类交通特正点,解决道路平面交叉的工程方法,是将相交道路通过建造立体结构物设施,把不同行驶方向的车辆分别布置在不同空间高度上,即为设置立体交叉。采用互通立体交叉不但可以改善交叉口的交通,使其顺畅有效通行,满足日益增长的交通量,而且可以大大改善行车条件,提高交叉口的通行能力和车速。互通式立交的基本型式分为T型、Y型和十字形三种。T形交叉:包括喇叭形(A型和B型)、半定向T形。Y形交叉:包括定向Y形和半定向Y形。十字形交叉:包括菱形、苜蓿叶形、半苜蓿叶形、环形、和定向型。
  三、互通式立交的作用
  互通式立体交叉是两条道路利用跨线构造物在不同立面上的相互交叉,用匝道连接起来的构造物。互通式立交的作用为:
  1、保证交通安全。互通式立交实现了路线在空间上的分离,消除或减少了交通流之间的相互干扰,保证了车辆畅通、安全行驶,降低了交通事故的发生率。
  2、提高行车速度,减少延误时间。车辆通过平面交叉路口,受到交叉口红绿灯控制、停车等候及其他侧向干扰,延误时间较长、行车速度较慢。修建了互通式立交后,实现了各向交通流在空间上的分离,消除了信号控制,减少了侧向影响,提高了行车速度,减少了交叉口的延迟时间。
  3、提高了交叉口的通行能力。互通式立体交叉设置独立的单向转弯匝道和直行车道车辆各行其道,减少了等候时间和相互干扰,能保证快速、连续、安全的行驶,使交叉口的通行能力得到大幅度的提高。
  4、具有较强的管理能力。互通式立体交叉是高速公路及城市快速路控制出入、方便管理收费的重要手段和措施。同时对于促进土地的综合开发和利用、绿化美化环境,提高城市的管理水平具有重要的作用。
  四、方案选择的依据
  立交方案选择的目的主要是为交叉口提供一个行车便利、高速安全、满足交通需要、既能与环境协调一致又能发挥最大投资效益的立交形式。在方案选择时应考虑到各方面因素,才能做到方案最优。
  1、全线协调
  一条城市快速路中一般都有多处立体交叉,为了便于驾驶员掌握立交上的行车路线,安全迅速地通过立交,在自然条件相近的情况下,宜尽盘采用统一的立交形式。
  2、交通需求
  立交的直接服务对象是交通转向流量,因此,确定立交形式与规模的主要依据应是转向交通需求。这就需要进行调查,通过对调查资料的整理分析,确定交叉口每一方向上的交通量,由此确定立交的形式、规模及布置方案。
  3、地形、地物影响
  立交形式的选择与布置方案应结合交叉口的地形、地物综合考虑,尽量减少拆迁数量,注意保护环境及与周围景观的协调。
  4、经济效益
  互通式立交工程量集中、投资大,因此在方案选择时要进行充分的调查与论证,进行多方案的投资效益分析,选出优良方案,使之發挥最大的经济效益。总之,方案的选择除应考虑上述因素外,还应考虑路网布局、交叉口在路网中的地位和作用、设计车速、交通组成等因素,按路网结点位置定位,或在此定位基础上根据地形来考虑移动的经济性。
  五、几何设计
  1、主线
  互通式立交范围内的主线是立交的组成部分,也是城市快速路本身,它受到匝道、跨线构造物的影响,车辆进出产生合流、分流、交织等状况,比一般路段复杂。从行车方向易辨别性及快速、安全、舒适的原则考虑,互通式立交范围内主线的线形有更高的要求,平、纵面指标应高于快速路正常路段的标准,尤其是在主线分、合流部位应有良好的视距,较大的平曲线半径(要尽量把互通式立交布置在直线段内),较平缓的纵坡,采用较大的竖曲线半径,尽量避免较大的横坡,尤其是应避免在长陡坡底部设置互通式立交。2006年新发布的《公路路线设计规范》对互通式立交范围内主线线形指标的规定明显高于正常路段的指标,这将对互通式立交内车流快速、安全、舒适运行起着重要的保障作用。
  2、匝道设计速度
  匝道的作用是使车辆快速、便捷地由一个方向转向另一个方向,匝道的功能主要体现在匝道的通行能力上,合理确定匝道设计速度是保证匝道功能的关键因素。匝道的设计速度应根据互通立交的型式和主线的设计车速、交通量、车辆组成、地形及匝道车速变化条件而定,新“路规”已对匝道设计速度作了规定。匝道的设计速度是确定匝道几何形态的基本控制因素,协调各几何要素的指标,方能保证一定速度下的行车安全。   在匝道上行驶的车辆与在主线上行车不同,汽车在匝道上行驶过程中存在着变速,匝道设计速度实际上是匝道线形受限制路段所能保证的最大安全值,其余路段上应以与匝道中必然存在的变速行驶相适应的速度作为设计控制值。接近自由流出、入口附近的匝道部分应有较高的设计速度,接近收费站或平面交叉的匝道端部,设计速度可酌情降低。因此匝道几何设计不能像主线上某一段落之间以一个固定的设计速度来确定匝道各部位的几何要素,在设计时要根据匝道的不同部位的实际行驶速度来决定其几何要素。
  3、匝道平面线形
  上面谈到匝道设计要根据不同部位的行驶速度来决定其几何要素,因此匝道平面线形设计中,在主线出入口至匝道平面线形紧迫路段之间,平面线形应与交通量和变化着的行驶速度相适应,在出入口过渡段内速度较高,应采用较高的线形指标。在紧迫路段其线形指标也应保证其最大的安全速度,不能以满足规范规定的一般指标范围为满足,更要慎重使用极限指标。在收费站附近,行车速度较慢,可采用较低指标。车辆驶出速度比流入速度高,驶出匝道线形应比驶入的好,所以喇叭形互通式立交常用A型把外环匝道作为出口匝道,内环匝道作为入口匝道,只要驶入城市快速路的车辆不高于出口流量,这样做就是合理的。
  内环匝道是互通式立交匝道中技术指标最低的匝道,如最小平曲线半径,最大纵坡,最大超高等都出现在内环匝道上。因此对B型内环匝道主曲线采用两个半径不同的圆弧组成复曲线,两端配置足够参数的缓和曲线,则可改善出口匝道的行车条件。
  喇叭形互通立交的匝道跨线桥不宜正交,并避免反弯的线形,这虽使跨线桥造价高一些,但对行车是有利的。
  4、方案评价
  这项工作也可在工程可行性研究阶段进行。对立交方案评价主要分三方面:
  (1)交通安全评价:主要对立交匝道的线形组合及各项线形指标进行分析,找出不同方案中对行车的最不利影响因素,互相对比评定。
  (2)社会经济评价:对不同方案进行成本效益分析,看其能否使投资发挥出最大的经济效益和社会效益。
  (3)环境影响评价:首先要求不破坏、污染和影响周围生态环境(包括噪音污染)。立交的造型是否优美,与周围景观是否协调,是次要内容。特别是立交的功能及经济效果相同时,此项评价对方案的选择尤为重要。
  六、扩建方案的实施
  实施方案是互通式立体交叉改扩建方案研究项重要内容,因为在一条城市快速路建成之后,会逐步改变项目区域内的交通格局,城市快速路成为沿线社会、经济活动的重要基础设施,互通扩建应充分考虑施工期间城市快速路交通和地方道路交通的通行要求。在制定互通式立体交叉改扩建的实施方案时,应遵循两個原则:
  1、不中断交通原则。要求施工期间始终确保3个畅通,即快速路交通的畅通、地方交通出入高速公路交通的畅通、地方道路交通的畅通。
  2、少影响原则。互通改扩建过程中,对道路交通的影响是难以避免的,因此应该对扩建的施工工序进行合理的安排,分步实施,降低工程建设对道路交通的影响强度,保证施工期间各相关道路都能具有可以接受的服务水平,并通过合理的施工组织,缩短施工对相关道路交通产生不利影响的时间。
  3、要保证施工期间道路交通的正常通行,必然会付出一些工程上的代价。
  七、互通式立交的实例
  1、立交等级
  延安路-南北高架立交位于成都路、延安路交叉口,是一条重要交通节点。延安路是横穿上海市中心城区高架系统东西向的交通主干道,东接延安路隧道复线与浦东陆家嘴地区相连,西至虹桥国际机场和沪青平快速路。南北高架是一条纵贯市中心区南北向的城市主干道,往南穿越黄浦江与浦东济阳快速路连接,往北至南北高架延伸线,与彭浦工业区和宝钢地区连接。延安路-南北高架立交不仅是连接这两条干道的交通枢纽,而且是上海市高架系统“申”字型骨架的中心点。因此,该立交是市区高架系统中最重要的交通枢纽工程之一,它的建成将为高架系统安全快速运行起到极其重要的作用。根据立交所处的地理位置、相交道路的等级和在路网中的重要性,立交等级确定为互通式立交1级。
  2、设计标准
  南北高架与延安路高架轴线间呈斜交72度,规划红线均控制在65m范围内,交叉口规划半径仅为80m。立交四周建筑物稠密,有8层高的浦东大楼,多幢5层楼新工房,其余大多为2至3层的老式砖房,在交叉口西南象限紧贴红线有2幢24层新建高层建筑,立交占地很小,设计条件极为苛刻,立交方案的取舍受地形约束较大。
  3、交通量预测
  根据上海市交研所提供的交通流量预测资料,该立交远期2020年立交高峰小时流量为12683pcu/h,南北高架与延安路高架的交通比重2020年为54:45,南北高架流量略大于延安路高架流量。南北高架的直行流量占进口总流量的58%,延安路高架的直行流量占进口总流量的53%,因此首先应保证该节点直行车流的流量。
  4、设计原则
  该节点为高架系统的中心,应为各个方向的交通提供互通、便利、安全的条件;在不破坏立交总体造型、不增加桥下净空的前提下设置人行设施,以确保行人安全通行。由于该立交地处闹市中心,它不仅是一项交通设施,也应成为市中心区的建筑景点和公共绿地;同时考虑到该地区位于市中心黄金地段,建筑密度大,土地价值高,立交方案应减少拆迁量和用地。
  5、立交总体布置
  根据上海市总体规划,结合交通发展需求及特殊设计环境,立交形式曾作过多比选,最终选择了全定向型互通式立交方案。总体布置为:第一层为地面道路,第二层为东西向延安路高架主线,与延安路隧道连接纵向起伏高差较小,第三层为南北高架转向延安路高架的左、右转匝道,第四层为延安路高架转向南北高架的左、右转匝道,顶层为南北高架。下图为建成的延安路-南北高架定向型互通式立交。
  6、运用后评价
  该立交基本满足设计通行能力要求,但由于该节点是两条高架的交汇点,转向流量非常强大,随着交通流量的增加,转向流量往往影响直行流量的通行。建议以后在考虑类似立交的设计中,注意分、合流点车道数平衡和立交区间直行车道与主线车道保持基本车道数连续的问题,必要时在分、合流处主线增加辅助车道。
  八、结束语
  互通的改扩建应该在顾全环境影响、国家土地政策等条件下,尽可能的利用现有工程和用地完成项目运作。在项目中互通式立交改扩建方案设计显得越来越重要,在考虑建设工程的时候,规模的安全性,工程的经济问题、实施施工的难度怎么样、景观的设计好不好都是要考虑的因素,多方面因素考虑的前提下,再进行方案设计,方案设计时应多方的论证,以确定施工组织的设计是否合理。
  参考文献:
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