基于功能分析的城市立交群设计方法——以广州大道快捷化改造工程为例

鹿传建

（广州市市政工程设计研究总院有限公司，广东 广州 510060）

0 引 言

随着城市的发展，道路交通的需求由“通”向“快”进行转换。城市主要交通瓶颈为交叉口，因此快速路、主干路与各等级相交道路交叉口增设立交的改造工程日益增多。城市路网密集，同一区域会出现多条主要道路相互交叉的情况，因此多个单体立交节点组成的立交群在城市中越来越普遍。立交群中各立交间距小，功能重叠，如何合理分配各立交的功能，并根据各自的功能进行设计至关重要。本文以广州大道为例，对以功能为导向的立交群设计进行探讨。

1 立交群设计原则

立交群设计方案与立交设计方案不同：立交设计是单个节点设计，首要满足的是各方向的交通功能；立交群属总体范畴，更多需要考虑如何将交通流通过各个立交之间的功能进行转换，实现各立交功能的共用及互补，避免多余功能，节省建设费用。

下面对立交群设计的主要原则进行阐述。

（1）功能导向

设立立交的主要目的是解决交叉节点的拥堵问题，因此节点需要解决的交通问题是立交方案的基础。立交群中各节点的设计应综合考虑路网功能及立交群内的交通组织和分配。各立交的标准、类型均应以交通功能为依据，保证立交群内各方向的通行能力。

（2）结合实际

城市立交中用地非常紧张，受现状建筑物、构造物、地下管线的影响大。立交设计应结合现场的各种限制条件，尽量节约用地。立交选型在满足功能及安全的基础上应尽量利用原有的道路设施及闲置用地，当立交群中某个立交周边限制条件较多时，可以将部分交通功能转移至其他立交中来实现。

（3）满足规划

总体设计需满足城市规划的要求和技术标准，尽量结合现有道路及规划通道进行设计。总体方案需既能满足现状交通的需要，又能满足远期规划道路实施时的整体功能和作用。

（4）景观环保

城市立交对景观及环保的要求高，立交选型应与周边环境保持协调。项目周边存在成片商业区及住宅区时，需考虑环保因素，慎重选用桥梁，并做好噪声防治。

2 立交群设计方法

立交群设计方法一般分为3个步骤。

（1）现状调查及相关规划分析

现状调查包括道路、路网、交叉口、建构筑物、地下管线的基本情况，各道路的交通运行情况，区域主要交通需求等。相关规划分析包括城市总体规划、用地规划、人口及产业规划、交通规划及交通近期建设计划等。

（2）交通需求预测及功能分析

对区域交通需求及交通量进行预测，识别立交群的主要交通功能，对各立交的交通功能进行定义。

（3）立交群的方案及评估

基于功能提出立交群设计方案，并对方案进行评估。对满足功能的设计方案进行调整及比选，继续对方案进一步迭代评估，直至方案简化到功能满足、运行良好、构造物规模小、投资节省的程度。

3 现状调查及规划分析

广州大道整体位于广州市区核心范围，自北向南穿越白云区、天河区、越秀区、海珠区、番禺区。现状为双向8车道的主干路，设计速度60 km/h。由于广州大道地理位置及交通地位重要，因此广州市启动快捷化改造工程，以保证主线连续快捷，主要节点设置立交，次要节点右进右出。

番禺区大石范围内南北向道路主要有广州大道、新光快速路、番禺大道，东西向道路主要有南大干线、朝阳路、群贤路、南浦大道（规划西部快速通道）。

如图1所示，以广州大道与南大干线交叉口为中心，半径约1.5 km范围内多条快速通道与主干路相交形成7处交叉节点，密度非常大，需统筹考虑节点方案。

图1 广州大道-南大干线节点规划路网图

该片道路所处区域为番禺区已建成区，道路两侧房屋密集，主要为居住与商业区，道路红线多被侵占，用地紧张，立交选型受限严重。

4 交通需求分析

本次研究区域有广州大道与南大干线、南浦大道、群贤路，南大干线与新光快速、南浦大道5个节点。对各立交节点进行交通量预测。主要节点交通量预测结果如图2所示。

图2 广州大道-南大干线立交群交叉口流量预测（单位：pcu/h）

根据预测结果，各节点主要交通量均为直行方向，由于路网稠密，转向交通的可达路线较多，各节点的转向交通量均不大。从交通上分析，各立交方案的最优解均为保证直行交通的连续，各转向交通尽量通过交叉口信号控制解决。图3为根据交通量预测结果推荐的立交方案。

图3 根据交通量预测结果推荐的立交方案

5 基于功能的立交群设计方案

根据交通量预测结果，结合现场实际条件，南大干线各立交节点方案如图4所示。

图4 南大干线方案图

5.1 南大干线各立交节点方案

5.1.1 南浦大道

现状为信号控制十字交叉口。周边主要为农田、村屋、厂房，限制条件少。

节点方案与交通量预测结果一致。南大干线设置双向6车道隧道下穿，预留远期南浦大道改造为快速路时设置跨线桥的条件，其余转向交通地面平交。

5.1.2 广州大道

现状为信号控制十字交叉口。交叉口东南象限为家具城，西南象限为山体，西北象限为商铺，东北象限为5栋32层的住宅。景华南路节点北侧为高层住宅区，南侧为工业园。

节点方案与交通量预测结果基本一致。南大干线主线设置双向6～8车道隧道，连续下穿广州大道与景华南路，预留西转北匝道。在广州大道与景华南路间设置上下匝道。

5.1.3 新光快速路

现状为菱形立交。新光快速以桥梁形式跨过南大干线，设置4条地面右转匝道。周边建筑稠密，东北及西南象限为城中村，西北象限为楼盘，东南象限为市公安局培训中心，用地条件极为有限。可以利用的空间集中在西南象限村屋与新光快速路间约50 m的空地。

节点方案与交通量预测方案基本一致。南大干线主线地面直行，新光快速设置北往东、西转北两条左转匝道及所有右转匝道。东往南方向交通通过节点西侧400 m处景华南路隧道顶部调头实现，南转西方向交通通过节点东侧300 m处工业一路隧道顶部调头实现。

5.1.4 工业一路至工业四路

现状为信号控制十字交叉口。周边建筑密集。南大干线北侧为村落聚集区，南侧为工业园。

节点方案与交通量预测方案基本一致。南大干线设置双向6车道隧道，连续下穿工业一路和工业四路，转向交通地面平交。

5.2 广州大道沿线立交节点方案

5.2.1 群贤路

现状为T型信号控制交叉口。两侧建筑物稠密，主要为8层左右的商住区。

节点方案与交通量预测结果一致。广州大道设置双向6车道下穿隧道，群贤路采用地面平交。

5.2.2 南浦大道（规划西部快线）

现状为T型信号控制交叉口。广州大道西侧为两层厂房，东侧为部队用地及酒店、商业住宅。

节点方案与交通量预测结果一致。广州大道设置双向6车道隧道，下穿南浦大道，预留南往西匝道桥。

5.2.3 广州大道与南大干线节点

在建的南大干线为隧道方案。为保持广州大道主线连续，广州大道主线需设置桥梁或者隧道。

5.2.3.1 桥梁方案

节点现状东北象限为5栋32层的住宅，桥梁方案无法通过环评。

5.2.3.2 双层隧道方案

南大干线为负一层隧道，广州大道为负二层隧道，下穿南大干线。两条道路各自直行，交通快速通行，辅道地面平交进行交通转换。

该方案广州大道隧道开口段距离群贤路交叉口仅110 m，需取消群贤路隧道。距南浦大道隧道开口段仅有130 m，两者的交织段太短，不利于行车安全。交叉口南侧与规划地铁20号线交叉，对规划地铁20号线影响大。广州大道的负二层隧道埋深较深，离两侧住宅距离较近，施工难度大。方案如图5所示。

图5 双层隧道方案图

5.2.3.3 长隧道方案

南大干线为负一层隧道，广州大道采用连续下穿群贤路、南大干线、南浦大道的长隧道方案，隧道总长约1830 m。虽然解决了交通问题，但造价过高。

该节点桥梁与隧道方案均面临较大问题，因此结合立交群设计，将该节点转向交通功能疏散至其余立交节点。各转向交通方案如图6所示。

图6 广州大道-南大干线节点转向交通路径图

南大干线为负一层隧道，广州大道主线地面直行，南大干线辅道右进右出广州大道。两条道路的直行及右转均可快捷通行，左转功能中，南大干线的隧道预留西往北匝道，近期并未实施，因此所有的左转交通需通过立交群的转换实现。对路网分析如下：

（1）西转北：远期预留匝道实施后可直接实现，近期通过节点东侧500 m景华南路隧道顶部调头实现。

（2）北转东：节点西南象限现状及规划均为保留山体，支路横向干扰小，改造为单行道后可作为北往东的左转匝道。

（3）南往西：远距离交通可通过节点南侧800 m的广州大道与南浦大道左转匝道桥实现；近距离交通量可通过节点北侧420 m的群贤路隧道顶部调头实现。

（4）东往南：远距离交通可以通过南大干线与新光快速的节点（景华南路隧道顶调头）实现；近距离交通量可通过节点北侧450 m的群贤路隧道顶部调头实现。

根据以上分析，该方案在群贤路设下穿隧道，南大干线节点利用西南象限的支路进行北往东左转，广州大道无需设置构造物，投资较小。通过路网进行交通转换满足交通量需求，交通功能完善。避让了规划地铁20号线线位，减少了对地铁影响。广州大道总体方案如图7所示。

图7 广州大道快捷化改造交通组织方案

6 立交群交通组织方案的优化迭代

对以上交通组织方案进行整体交通评价，并对交叉口运行情况进行分析。南大干线与广州大道节点、南大干线与新光快速节点均为功能不完善的立交。交通量预测结果如图8所示。

图8 优化方案后交通量预测结果（单位：pcu/h）

与原交通量预测结果相比，由于取消广州大道与南大干线及南大干线与新光快速路两个节点的部分左转功能，导致两个节点范围内主线交通量有较大增长，且南大干线西转南右转、南大干线东转北右转的交通压力大幅增加，其余立交节点交通量的转向交通增长幅度不大。广州大道与南大干线在节点段为双向8车道+双车道辅道，该方案的主线交通状况尚可，现有节点方案仍然可以保持较高的服务水平。

经预测，该方案远期各节点的服务水平均为C级，节点整体运作相对稳定，能够满足需求。

以上经过优化迭代后的方案在交通量上仍然有较大的富裕度，各立交节点的服务水平较高，因此对节点方案继续进行优化。

南大干线与广州大道节点方案为连续下穿广州大道与景华南路两处交叉口的长隧道（见图9），隧道总长1371 m。隧道东侧开口段距离新光快速桥下约67 m，南大干线主线无法与新光快速进行交通转换，只能通过隧道在景华南路西侧设置的上下匝道进入地面，再通过景华南路地面信号控制交叉口后进入新光快速匝道，南大干线主线与新光快速交通转换不便。方案优化为南大干线设置隧道下穿广州大道，在景华南路设置专用左转匝道（见图 10）。

图9 方案一：南大干线长隧道方案

根据交通量预测结果，两个方案均能满足交通需求。方案二南大干线与新光快速沟通更加便捷，且投资明显少于方案一。但是，结合属地政府及沿线居民的意见，经过相关部门、专家组多次评审、论证，最终确定实施方案一。

在城市立交群设计方案中，交通量预测的结果是方案的重要依据，但城市周边用地及功能复杂，属地政府及沿线居民的意见也是决定方案的重要因素，不能仅从交通的因素来考虑问题。

7 结 语

本文通过对广州大道立交群的分析，阐述了立交群设计的一般原则及方法。立交群的方案需要结合现状、规划、用地、实施条件、属地政府、沿线居民等多种因素进行考虑，在识别主要交通需求的基础上，对各转向交通功能进行归类梳理，并赋予各立交节点不同的优先功能，再对各立交节点进行方案细化。城市立交的密度大，次要交通功能有多个路径可达，因此在交通评价的基础上及条件受限的情况下取消部分节点构造物设置，通过路网绕行实现交通功能。由于各种原因，也有可能存在设置功能重叠或具有不必要功能的立交，因而影响其他立交的设置方案。本文可为类似城市立交群交通组织优化设计提供参考。