郑州市东四环快速路互通立交节点方案研究

赵一成

（上海市政交通设计研究院有限公司,上海市　200030）

0　引言

近几年，郑州市为了缓解城市交通拥堵，积极推进城市快速路网的建设。通过这几年的集中建设，郑州市主城区规划的“环形+放射”式路网总体布局结构已经基本定型，三环线、农业路、陇海路等一系列快速路网已建成通车，其他放射线也正在陆续建设中。随着郑州城市框架的拉大，交通等市政设施正逐步完善，三环线已由过去的环城快速路逐渐发展成为市区道路，四环线快速化建设也已紧锣密鼓地开展起来（见图1）。

四环线快速化建设，不仅为了解决现有的交通拥堵问题，还代表了现实的城市发展边界。环路进入快速化不仅标志着城市市域区已经到达边界，并要超越边界继续向外扩张，而且对加快环内城市化建设，吸引更多环内入驻项目进场，加速环内土地增值速度和土地开发速度起到了强心剂的作用。本文所论述的工程位于郑州市四环线快速化工程中的东侧南北向部分（东四环全线，含部分南四环），全长约23 km。

1　工程概况

本工程位于郑州市四环线快速化工程中东侧南北向部分，由东四环以及部分南四环组成。其中：东四环全线采用地面快速路形式布置，南起南四环北至大河路，长约17 km，设计速度80 km/h，采用地面双向10车道的建设规模；部分南四环路段采用高架道路+地面辅道的形式布置，东起京沈线西至东四环，长约5 km，主线规模双向6车道，设计速度80 km/h，辅道规模双向6车道设计速度50 km/h。道路控制总宽约180 m，其中红线80 m，绿化带两侧各50 m，规划为城市快速路。

图1　郑州市四环线地理位置图

本项目现状东四环-四港联动大道（经北四路-G107复线）段已按双向十车道的规模建成，沿线的多个主要立交节点已建成或处于建设中，故本工程考虑尽可能利用改造现有道路，通过在东四环沿线的主要横向道路（10处）设置互通立交，次要横向道路（8处）设置跨线桥（或地道）的形式来彻底实现东四环的快速化。其中重点研究沿线的3处互通立交节点，分别是：南三环东沿与南四环立交、东四环北四环立交、大河路东四环立交（见图 2）。

图2　立交节点位置图

2　立交节点方案设计

2.1　南三环东沿与南四环立交

2.1.1节点地理位置

该立交位于三环与四环的东南角，区域内规划由5个互通立交群落所组成。这5个互通立交实现了郑州市东南部区域内交通的环状通行以及出入城区的功能（见图3）。

2.1.2功能定位

南三环东沿与南四环立交：实现周边另外四个立交的交通转换，除直行交通外需要增加北←→东、西←→南的转向功能，而北←→东、西←→南的转向功能则可通过绕行解决（通过东四环直行、东三环直行解决转向）。且目前在建的南三环/东三环节点没有南←→东的转向，该转向需通过本节点解决。

2.1.3路网流量分析

南四环规划快速路断面为双向八车道经G107与南三环东沿分流后使交通量降低；东四环规划快速路断面为双向10车道经向南沿四港联动大道分流后使交通量降低。

图3　南三环东沿与南四环立交节点位置图

东→西方向：南四环/107立交东西向主线建设规模为双向六车道，预测直行流量约3 400 pcu/h，经107辅道（东三环）分流后直行流量约2 100 pcu/h，在本节点分流后流量进一步降低，预测流量约2 000 pcu/h。若远期南四环全线拓宽为双向8车道经107辅道分流环状流量和南三环东沿分流出城流量后进入节点的直行流量也增加不多。

西→东方向：东四环现状双向10车道，预测流量约4 800 pcu/h，考虑到向南出城为主流向，预测其流量约2 800 pcu/h，转向流量约2 000 pcu/h。

节点路网流量分析见图4。

图4　立交节点路网流量分析图（单位：pcu/h）

因此，推荐南三环东沿南四环立交与东四环南四环立交之间的主线规模取双向6车道。

2.1.4立交建设条件

南三环东沿南四环立交节点现状由3条地面道路组成，分别为：南四环、南三环、经开第十五大街。其中南四环（双向8车道）、南三环（双向6车道+双向4车道辅道）均以地面道路的形式穿越城际铁路高架桥，距离铁路的距离分别为300 m和 370 m（见图 5）。

图5　立交节点控制性建筑物示意图

节点东侧的城际高铁跨线桥是该立交的主要控制因素。

2.1.5节点交通流量分析

南三环及其东沿线为郑州市“十八横二十三纵”快速路系统中的“一横”，东西贯穿经开物流园区，承担缓解老城区的交通压力以及快速连接须水-马寨组团、老城组团以及经开组团的作用；南四环同时也作为快速路系统中的“一横”，承担货运物流、转换过境交通流的作用，同时缓解城区的交通压力，快速连接须水-马寨组团、城南组团以及经开组团。

根据路网及用地规划，南三环及南四环节点周边主要用地为工业用地、物流仓储用地（经开物流园区）、居住用地及绿地。南三环东沿线/南四环节点主要承担转换南三环、东四环以及南四环交通流及服务周边用地的功能。

该节点各预测特征年的高峰小时交通量预测结果见表1，立交匝道车道规模分析见表2。

表1　南三环东沿线/南四环立交高峰小时预测交通量　pcu/h

表2　南三环东沿线/南四环立交匝道车道规模分析

由表2可知，南三环东沿线/南四环立交各匝道在单车道的匝道车道规模下饱和度均小于0.67，满足要求；但考虑到行车稳定性，建议均采用双车道的车道规模。

2.1.6设计方案

南四环主线东侧按双向8车道规模与南四环主线衔接，南四环以地面道路行驶下穿城际铁路，经“西←→南”的匝道分流后，主线规模为双向6车道并采用地道形式下穿南三环、经开第十五大街地面道路，再与南四环高架路衔接。

南三环主线采用高架形式上跨南四环及地面匝道，在上跨南四环地面道路后再上跨“北→东”的匝道。

受城际铁路跨线桥桥跨限制，现状桥宽度无法布置单向5车道，因此主线和转向匝道不能布置于同一桥孔范围内，即“西←→南”的1对转向匝道布置于南四环主线两侧桥孔内，地面辅道则布置于转向匝道外侧。

南三环现状地面主线按双向六道布置于铁路桥桥孔内，新建南三环主线高架在地面道路穿越铁路桥后，按两幅桥的形式沿现状地面道路布置，过交叉口后再合并为一幅桥。

“北←→东”的1对转向匝道以桥梁形式与南三环、南四环高架桥衔接。其中“北→东”匝道向南迂回绕行通过南三环、南四环交叉口，为南三环主线爬升提供条件。

节点设计方案见图6，节点效果图见图7。

图6　南三环东沿与南四环立交节点设计方案

图7　南三环东沿与南四环立交节点效果图

2.2　东四环北四环（连霍高速）立交

2.2.1节点地理位置

该立交节点位于郑州市东北区域，连霍高速与东四环的相交处（见图8）。现状连霍高速与京港澳高速在节点东侧相交，即刘江枢纽立交。

图8　东四环北四环（连霍高速）立交节点位置图

2.2.2功能定位

近期：连霍高速近期为高速公路，东四环与连霍高速近期必须分离；连霍高速/京港澳高速（刘江枢纽）为高速公路立交，不与城市路网衔接（见图 9）。

图9　立交节点近期功能定位示意图

远期：连霍高速远期规划为北四环，作为城市快速路，东四环与连霍高速（北四环）必须设置互通立交，而刘江枢纽远期仍为高速公路立交，不能直接与城市路网衔接（见图10）。

图10　立交节点远期功能定位示意图

该节点为全互通立交。主要流向：西←→南、东←→南；次要流向：西←→北、东← →北。其中：西←→南是四环东北的转角流向，东←→南是出入郑州市主城区的主要通道；而西←→北转向在路网之中与东侧的107辅道直行有部分功能重叠，流向相对较小；东←→北主要与北五环的直行方向功能重叠，流量也相对较小。

2.2.3立交建设条件

现状东四环采用跨线桥形式上跨连霍高速（跨线桥长约830 m），现状刘江枢纽为全互通公路立交（见图 11）。

图11　立交节点控制性建筑物示意图

跨线桥和刘江枢纽立交对该节点的方案影响很大。

2.2.4节点交通流量分析

北四环，即连霍高速（远期规划为快速路），是郑州北部片区的一条重要横向快速路通道，沿线连接高新组团、惠济组团、主城区以及郑东组团，承担长距离快速交通功能。新龙路规划为主干路，主要承担联系各组团及服务沿线用地交通需求的作用。

根据路网及用地规划，东四环/北四环节点周边主要用地为居住用地、教育科研用地（大学城）及绿地。东四环/北四环节点主要承担环线交通的转换以及联系周边组团及服务周边用地的功能。

该节点各预测特征年的高峰小时交通量预测结果见表3，立交匝道车道规模分析见表4。

表3　东四环北四环立交高峰小时预测交通量　pcu/h

表4　东四环北四环立交匝道车道规模分析

由表4可知，东四环/北四环立交各匝道在单车道的匝道车道规模下饱和度为0.39～0.75，部分匝道饱和度大于0.67，不满足要求。若采用双车道的车道规模，各匝道的饱和度为0.21～0.41，均小于0.67，满足要求。考虑到行车稳定性，建议均采用双车道的车道规模。

2.2.5设计方案

连霍高速主线以高架形式向南绕行，建设规模为双向八车道，连霍东西向改为匝道，以地面道路形式与现状刘江枢纽的4对转向匝道接顺，并设置收费站，实现北四环与京港澳高速的联通。即，在刘江枢纽位置新增了进出郑州市的主要通道。

连霍主线（规划北四环）以高架桥的形式，向南绕行至规划新龙路的线位，车道规模为双向8车道，与东四环相交，新建东四环北四环互通立交。

规划新龙路定位城市主干路，以地面道路形式铺设，新龙路主线在经过东四环地面道路和京港澳高速路堤段时采用地道形式连续下穿现状东四环与京港澳高速，2座地道之间的地面道路采用地道敞开段布置。

设计方案在新龙路东四环两侧各设置2对定向匝道，实现新龙路与东四环北四环的联通。同时也解决了东四环在该节点与地面道路系统的衔接，即等效于在东四环/新龙路节点布置了1对平行匝道。

节点设计方案见图12，节点效果图见图13。

图12　东四环北四环立交节点设计方案

图13　东四环北四环立交节点效果图

2.3　大河路东四环立交

2.3.1节点地理位置

该立交节点位于郑州市东北区域，北五环与东四环的相交处。现状大河路及东四环均为地面道路，道路交口设置信号灯控制（见图14）。

图14　大河路东四环立交节点位置图

2.3.2功能定位

节点为T型全互通立交，3条主要道路（大河路、东四环、沿黄大道）均为地面道路，其中主要流向为西←→东、西←→南，是五环的直行流量，次要流向为东←→南，转向流量可由107辅道分流一部分流量。

2.3.3立交建设条件

现状大河路、东四环均为地面道路（双向10车道），场地周边限制条件较少（见图15）。

图15　立交节点控制性建筑物示意图

2.3.4节点交通流量分析

大河路为郑州市“十八横二十三纵”快速路系统中的“一横”，衔接和疏散北部过境交通，承担北部惠济组团的长距离沟通及与其余组团之间的联系，同时缓解城区内部交通压力。黄古线主要承担连接过境交通以及万滩镇、雁鸣湖镇与主城方向联系的作用。兴达路主要服务沿线地块的出行需求。

根据路网及用地规划，大河路/东四环节点周边主要用地为居住用地、科研用地及绿地。大河路/东四环节点主要承担过境交通转换、联系东西部组团及服务周边用地的功能。

该节点各预测特征年的高峰小时交通量预测结果见表5，立交匝道车道规模分析见表6。

表5　大河路东四环立交高峰小时预测交通量　pcu/h

表6　大河路东四环立交匝道车道规模分析

由表6可知，大河路/东四环立交各匝道在单车道的匝道车道规模下饱和度均小于0.67，满足要求；但考虑到行车稳定性，建议采用双车道的车道规模。

2.3.5设计方案

实现大河路、东四环、沿黄大道3条地面快速路的快速联通。主线以双向6车道的规模由大河路向沿黄大道设置跨线桥，实现北五环的直行功能，大河路向东四环设置双向六车道的定向匝道，设置环状转向功能。东四环至沿黄大道设置双向四车道的半定向匝道。

该节点以定向匝道的形式实现大河路、东四环、沿黄大道3条快速路向金城大道（城市主干路）的联通，实现了快速路与地面道路系统的转换，即等效于3条快速路在该节点设置了3对平行匝道，增加了节点出入口的功能。

节点设计方案见图16，节点效果图见图17。

图16　大河路东四环立交节点设计方案

图17　大河路东四环立交节点效果图

3　结语

郑州市东四环快速路工程是郑州城市快速化建设的重要组成部分，其中涉及的立交节点方案又是快速路体系建设的重中之重，其立交方案的优劣将直接影响整个骨干路网的服务水平。本文对3个立交节点的功能定位、路网分析、流量预测、建设条件、规模选取等因素进行了详细分析，得出了适合该节点的立交方案，可为同类工程立交选型提供借鉴。