浅谈环形立交设计——以阜阳市合肥大道与颍淮大道环形立交设计为例

应学敬, 裴旭东, 吴承明

(安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司，安徽 合肥 230088)

1 概 述

合肥大道跨颍淮大道(原阜王路)立交桥工程位于阜阳市南部城区，距离阜王路收费站约2 km,距离阜王路外环立交约3 km。采用三层环形立交方案。颍淮大道为现状道路，合肥大道为拟建道路。

本项目作为阜阳市的南大门，是联系阜新高速、阜阳合肥现代产业园区以及市区的一个重要交通枢纽。由于该工程规模大、造价高，远期经济效益及社会影响大，故准确定位该节点所承担的功能显得尤为重要。近期为主干路与快速路十字形相交的服务型互通节点，远期为快速路与快速路十字形相交的枢纽型互通节点。

2 交通分析及预测

2.1 现状交通调查与分析

颍淮大道(阜王路)现状道路为连接市区至阜新高速出入口，颍淮大道南段至焦陂镇工程目前还处于前期方案研究阶段。产业园内部合肥大道至国道G105路段已经建成，车流量较小。颍淮大道以西的合肥大道南延伸段，即现状S305目前正在施工。

根据对本项目周边路网的调查与分析，目前阜阳市东南部区域与市区乃至周围高速的联系只有通过G105实现，G105道路尚未快速化，沿线平面交叉口众多，非机动车及行人对交通流畅性有不利影响。同时，G105还承担着大量的出城方向过境交通，交通压力较大。相比而言，颍淮大道周边地块尚未开发，交通干扰少，现状为快速路已建成通车。

2.2 交通预测方法及预测

采用“四阶段法”[1]预测交通量是目前交通行业普遍采用的交通量预测方法，以《阜阳市城市总体规划》为依据，以该区域相关规划为基础，并结合区域用地性质的定位，通过对不同性质用地交通产生、吸引率的分析，从而确定各区域在近期规划实施后的交通产生量和吸引量；然后通过数学建模，得到社会经济特征和道路交通指标之间的数学逻辑关系，并在此基础上进行针对阜阳市地方的专家咨询，从而科学有效地获得地方未来交通量增长趋势，再根据阜阳交通出行特点研究立交影响区域内产生与吸引交通量相应空间分布；最后根据周边规划路网以逻辑曲线进行具体交通量分配，从而得到未来方案各车道交通量。

交通分配就是把前面计算得到的各交通小区间的OD量按照不同的出行类别分配到交通出行路网中，从而获得目标道路、交口的预测交通量。作为城市交通路网规划重点环节之一，其成果是城市交通网络规划与设计的主要依据之一。下面简要介绍本次预测采用的交通分配模型及分配结果。

(1)交通分配模型。交通分配模型以数学规划方法、图论算法为基础，综合使用现代计算机技术，模拟出行者选择路径的规律，实现交通区之间OD量向道路交通量的转化。交通分配模型根据Wardrop平衡原理,可分为平衡模型和非平衡模型。

本次交通分配采用Transcad软件提供的Stochastic进行分配，其基本原理是：设置多次迭代，每次迭代都可以找到多条最优路径，最后按照这些路径上的阻抗关系通过数学分配模型将OD流量分配到路网中，从而得到各路段上的流量结果。

(2)交通量分配结果。由流量分配结果可得出本次方案设计道路路段交通量预测结果，如图1所示。

图1 交通量预测结果分析

由图1可以看出:

(1) 近期:节点颍淮大道直行交通流量大。东←→南(货运)：连接产业园及高速出入口，货运转向交通大。北←→东(客运)：客运交通以上下通勤交通为主，呈早晚高峰潮汐现象。

(2) 远期：节点颍淮大道、合肥大道直行交通流量大。东←→南(货运)、北←→东(客运)：随着产业园的不断建设完成，货运转向交通以及客运交通会逐渐增大；外环线建成通车，合肥大道直行交通流以及转向市区与高速出入口的交通流也会增大。

3 环形立交通行能力分析

立交通行能力是表示立交所能承担车辆通过的能力[2]。当立交上实际通行的车辆数小于立交的通行能力时，车辆在立交上行驶处于自由流状态，行驶的速度比较高，交通流密度也较小，车辆之间距离较大，超车较为容易；当立交上实际通行的车辆数大于立交的通行能力时，立交上行驶的车辆速度较低，交通流密度较大，车头视距很小，车辆出现排队，严重时会导致交通拥挤和阻塞现象[3,4]。

3.1 环形立交设计优化

(1)设置右转专用车道。在传统环形交叉设计中，右转车辆存在交织问题，会影响车辆驶出环道效率[5]。本方案采用右转专用车道行驶，使在环道内行驶仅有左转车辆，这样能大大提高环道转换交通效率。

(2)加长交织段长度。根据《城市道路交叉口设计规程》(CJJ 152-2010)[6]中第4.6条“环形交叉口”规定，设计交织段长度与规范长度比较见表1。

表1 交织段长度比较表

由表1可知，方案交织段长度满足规范要求，且在规范的基础上加长了55%，大大提高了车辆变换车道的效率。

(3) 设置变换车道。由于设置了专用右转车道，这样驶入与驶出环道的车可及时交换车道，避免了传统环道驶入-跟随-驶出模式，极大提高了驶入驶出车道交换的效率，也提高了车辆在环道内的平均速度。环道平面优化方案如图2所示。

图2 环道平面布置图

3.2 环形立交交织区服务水平评价

在预测交通量的基础上，运用我国《公路通行能力手册》[7]中通行能力的计算方法，计算出近、远期交通量下，环形匝道交织区通行能力及服务水平,见表1。

表1 交织区服务水平评价表

由表1可知，近期(2028年)环形立交交织区的车流密度为16.8 pcu/(km·lane)，对应的服务水平为二级；远期(2038年)环形立交交织区的车流密度为24.5 pcu/(km·lane)，对应的服务水平为三级。

4 工程设计方案比选

对各方案进行了综合比较，见表2。

表2 立交方案比较一览表

通过对以上4种方案的详细介绍及优缺点分析，并从交通适应性、施工难易度、环境协调性、建安费等多方面多角度综合比较，推荐采用方案一，即环形立体交叉方案(环道采用上跨桥形式)。

5 结束语

目前，在城市道路交叉设计中，由于环岛及环道自身存在的缺陷[8]，在大交通量交叉设计中难以满足需要而逐渐被放弃，但有时立交本身也是城市形象的一部分，本文通过对传统环道设计的改进，使环道立交既能满足交通需要，也能成为城市形象的一个展示,为环形立交的应用提供了新的思路。