城市快速路与高速公路十字形互通方案研究——以S39机场路互通改造方案为例

宋宇衡

（常州市市政工程设计研究院有限公司，江苏 常州 213000）

1 概 述

城市快速路为城市内部交通提供快速运行通道，高速公路为城市对外交通提供快速运行通道，城市快速路与城市外围高速公路出入口衔接的互通交通节点，直接关系城市内外交通的转化效率，是实现城市内外交通快速转换的关键所在[1]。

常州市由龙城大道、青洋路、长虹路和龙江路组成的环形快速路网，形成了城市快速交通走廊，为城市各组团提供高效交通服务。机场路高架是环形快速路网往外的一条快速路放射线，连接至常州国际机场，其中S39机场路互通节点是城市对外“快、高一体”高效交通体系的重要节点工程。

既有机场路是常州市环形快速路网中往常州国际机场方向放射的一条城市主干路，东起龙江立交，西至常州国际机场，其间与S39十字立体相交，设有S39机场路互通。随着机场路高架快速化改造，需同步对S39机场路互通节点进行改造提升。为使该互通节点与机场路高架快速路主线和地面辅路均能快速高效地进行交通转换，首先明确方案设计思路，并对该节点既有空间资源条件及未来交通衔接需求进行分析，通过方案比选论证，最终选定实施方案。图1为节点区位图。

图1节点区位图

2 现状及规划情况

现状S39为6车道高速公路，路基宽度34.5 m，具体断面布置为：3 m中分带+2×0.75 m路缘带+2×3×3.75 m行车道+2×3 m硬路肩+2×0.75 m土路肩。远期规划拓宽至双向8车道。

机场路现状为城市主干路，“主六辅二”的主辅路断面型式，如图2（a）所示。主要交叉口为信号灯控制，次要交叉口为右进右出的交通组织方式。机场路按规划改造为城市快速路，采用“高架主线+地面辅路”的建设方案，如图2（b）所示。高架主线采用双向6车道，设计速度80 km/h；地面辅路采用4幅路型式，双向6车道，设计速度50 km/h，道路总宽50 m，红线总宽80 m。

图2 机场路快速化改造标准横断面图（单位：m）

S39高速公路与机场路呈十字交叉，S39上跨机场路，设置有S39机场路互通。现状互通采用四岔双喇叭形立体交叉[2]。S39主线上跨机场路桥梁为16×25.0 m预应力简支板梁桥，S39匝道上跨机场路桥梁为3×25.0 m+30.0 m+2×25.0 m预应力简支板梁桥。收费站至机场路的4条单喇叭互通匝道均为单车道布置，客货混行。北侧由机场路辅路进出，南侧无条件设辅路，直接由主路进出。客货、机非、行人交织严重，交通秩序混乱，安全隐患较大，须同步改造。图3为节点现状图。

图3 节点现状图

3 S39机场路互通节点改造方案设计思路

S39机场路互通现为四岔双喇叭互通，其中收费站内与S39主线衔接的单喇叭互通不需要改造，机场由城市主干路改造为城市快速路。如何做好收费站往外与机场路高架主线和地面辅路的衔接，对收费站与机场路衔接的既有单喇叭互通进行改造是本方案的重点。以下为设计思路。

（1）高架主线接入高速公路互通收费站，形成“快、高一体”的快速连续流，实现交通流的无缝对接[3]。

（2）高架主线为客运专用交通系统，地面辅路主要为货运系统，与高速公路互通收费站衔接时必须确保客货分离，同时高效、顺畅地进行衔接。

（3）序化各类交通运行方式流线，非机动车、行人与机动车实现快慢分离，消除交织，确保安全衔接。

（4）整合互通空间资源，充分利用现有匝道、桥梁，减少废弃工程量。

（5）互通改造应节省土地资源，尽可能减少占地面积。

4 互通节点方案比选

根据S39机场路互通节点交通衔接方案设计思路及交通量预测情况，提出两个方案。

4.1 方案一

S39互通路段，机场路采用地面快速路形式，主线下穿S39，辅路置于外侧绕行（见图4、图5）。

图4 方案一机场路纵断面图

图5 方案一鸟瞰图

机场路在S39机场路互通路段，高架主线入地，采用地面快速路形式下穿S39主线现有桥梁。快速路主线置于中央，辅路外置绕行，仍利用现有4条匝道与收费站连接，不作改造。主线和辅路车流合用，非机动车道和人行道沿辅路外侧布置，其中：北侧辅路采用地道形式下穿互通匝道，净空按4.5 m控制，需增设泵站；南侧辅路绕行线形较差，仅能满足30 km/h设计车速。

（1）优点

现有互通匝道和匝道桥完全保留利用，不需要改造。

（2）缺点

a.机场路主线车辆虽通过现有匝道直接进出收费站，实现了快速连续流，但均为单车道匝道，进入互通的主辅路车辆需先进行客货合流，其相互干扰大，难以实现快捷、高效。

b.机场路主线纵断面起伏较大，行车不舒适，也影响常州国际机场门户道路的整体功能和形象。

c.辅路在外侧绕行，线形指标较差，且多通行货运车辆，存在安全隐患。

d.新增用地较大，且房屋征收量也较大。

e.北侧辅路地道段需设置排水泵房，需长期专业管养，运营费用高。

4.2 方案二

机场路高架主线上跨S39，高架主线和地面辅路均设匝道接入互通收费站（见图6、图7）。

图6 方案二机场路纵断面图

图7 方案二鸟瞰图

机场路高架主线桥梁上跨S39主线和S39匝道桥[4]，高架主线上跨S39主线，跨径按远期S39拓宽断面考虑，同时新建4条高架匝道桥，均采用双车道断面，仍为单喇叭互通型式，使高架主线与收费站实现无缝对接、高快一体。

现有4条地面匝道基本在原位改造，仍与地面辅路连接，承担地面交通与货运交通，实现客货分离。地面匝道均置于高架匝道外侧，尽可能减少与出入收费站客货交通的交织。原有跨机场路匝道桥保留，布置成单向双车道，供S39以西机场路主、辅路驶入互通收费站交通使用；原匝道桥西侧新建双车道匝道桥，供驶出互通收费站向东至机场路主、辅路的交通使用。

非机动车道与人行道，南侧从环圈匝道外侧绕行，北侧设箱涵下穿互通匝道，实现快慢分离。箱涵净空按2.5 m控制，不需要增设泵站。

（1）优点

a.符合快速连续流、客货分离、快慢分离的原则，三类交通运行流向明晰，层次分明，相互独立，真正确保了城市快速路系统与高速公路连接的快捷、高效、安全。

b.机场路主线纵断面起伏较小，行车舒适性好。

c.地面匝道均由原位置接入机场路地面道路，新建高架匝道置于现有匝道内侧，布局紧凑，用地增加较少，且无拆迁。

（2）缺点

机场路主线采用高架形式上跨S39主线及匝道，同时需要改造现有匝道，造价高于方案一。

综上分析，方案二虽然工程建安费较大，但真正体现了快捷、高效、安全的原则，方案一客货未实现分离，且辅路设计标准较低，房屋拆迁、占地也较多，因此最终采用方案二。

5 具体方案设计

5.1 立交匝道设计方案

5.1.1 设计方案要点

机场路与S39机场路互通节点共设置8条立交匝道，其中新建4条，改造4条，同时对匝道进出收费站的分合流区进行拓宽（见图8）。

图8 立交平面布置图

（1）新建与机场路高架主线连接的4条匝道（ENS、NWS、WNS、NES匝道），均设置于地面匝道内侧，可减少出入收费站客货交通的交织。4条高架匝道采用城市道路立交匝道设计标准，双车道布置，与地面匝道分合流端按单车道管理。标准横断面型式为：0.25 m路缘带+7 m机动车道+0.25 m路缘带=7.5 m（车行道路面净宽），车行道两侧各设置0.5 m宽防撞护栏，桥梁结构总宽8.5 m。

（2）改造与机场路地面辅路连接的4条匝道（ENX、NWX、WNX、NEX 匝道），在原位改造，仍与地面辅路连接，承担机场路由地面辅路通行的货运及常规交通。4条地面匝道采用公路立交匝道设计标准，单车道加紧急停车带布置，标准横断面型式为：1.0 m左侧硬路肩+3.5 m机动车道+3.0 m右侧硬路肩=7.5 m（车行道路面净宽），车行道两侧各设置0.75 m土路肩，路基总宽8.5 m。

（3）现有上跨机场路双向两车道匝道桥保留，用于WNS和WNX匝道合流段使用，通过桥面系改造，设为由南往北的单向双车道，供S39以西交通（高架、地面）进入收费站使用。断面布置采用公路立交匝道设计标准，原车行道净宽12 m，不再进行压缩，通过路面施划标线调整车道布置。标准横断面型式为：1.0 m左侧硬路肩+7.0 m机动车道+4.0 m右侧硬路肩，车行道两侧各0.5 m宽防撞护栏保留。

（4）老匝道桥西侧新建一座匝道桥，用于NES、NEX匝道合流段使用，供出收费站向东交通（高架、地面）使用。匝道采用公路立交匝道设计标准，根据交通量分析，采用无紧急停车带的单向双车道匝道。标准横断面型式为：1.0 m左侧硬路肩+7 m机动车道+1 m右侧硬路肩=9.0 m（车行道路面净宽），车行道两侧各设置0.5 m宽防撞护栏，桥梁结构总宽10.0 m。

（5）根据交通量及匝道分合流区车道平衡原则，匝道进出收费站的分合流区需进行拓宽，由现状“两进两出”双向4车道改造为“三进三出”双向6车道。标准横断面型式为：3.0 m右侧硬路肩+3×3.5 m机动车道+1.0 m左侧硬路肩+1.0 m中央分隔带+1.0 m左侧硬路肩+3×3.5 m机动车道+3.0 m右侧硬路肩=30.0 m（车行道路面净宽），车行道两侧各设置0.75 m土路肩，路基总宽31.5 m。

（6）服务水平分析

通过综合交通模型对高架建成后S39机场路互通节点交通量及服务水平进行预测和分析，设计远景年驶入高速公路的年平均日交通量为9688 pcu/d，驶出高速公路的年平均日交通量为9650 pcu/d。经验算，互通匝道、分流区、合流区设计服务水平均满足规范不低于四级的要求，收费站目前配置的三入六出收费通道也满足使用要求，无需扩容。

5.1.2 匝道平纵线形设计

匝道设计车速均为40 km/h，平面最小圆曲线半径为60 m，最大圆曲线半径为260 m，按设计规范对圆曲线范围设置相应的缓和曲线、加宽和超高。匝道最大纵坡为5.5%，最小纵坡为0.5%，最小坡长为120 m，最小竖曲线长度为50 m。平、纵线形及各分合流端部间距均满足规范要求。

5.2 慢行系统设计

S39互通范围内：北侧非机动车道和人行道与机场路地面辅道机动车道分离后，由东向西分别下穿互通匝道和S39主线桥，向西与机场路地面辅路连接；南侧非机动车道和人行道与机场路地面辅路机动车道分离后，由西向东下穿S39主线桥，沿互通匝道南侧向东与机场路地面辅路连接。

为便于S39互通收费站管理人员出入，设置管理用房非机动车道，南起北侧非机动车道，北至收费站管理用房，沿NWX匝道西侧布置。

6 结语

通过对机场路高架与S39机场路互通节点交通衔接改造方案的研究，有以下几点体会：

（1）城市快速路主线与高速公路互通衔接，宜设置专用衔接匝道，使交通转换更加快捷，充分发挥城市对外交通“快、高一体”的高效性。

（2）快速路主线、地面辅路与高速公路互通之间形成两套独立的交通衔接系统，客货分离彻底，且快速路匝道系统置于地面辅路匝道系统内侧，减少了客货、ETC通道和人工收费通道交通之间的交织，运行更为安全。

（3）非机动车、人行系统由外侧绕行，与车行系统实现快慢分离，运行无交织，彻底消除安全隐患[5]。

（4）匝道设计通行能力和服务水平应满足远期交通需求，高速公路收费广场和收费通道也应满足增设匝道后的通行要求，避免造成高速公路互通收费站进出口的拥塞。

（5）与收费站衔接的各条匝道应根据各自接入的不同系统，分别按照城市道路和公路立交匝道的标准区别设计，并做好两种系统之间的衔接处理。

（6）互通改造方案应充分考虑利用现有匝道和桥梁，减少废弃量，并节约用地。