长沙绕城高速公路入口立交节点方案研究*

陈勖， 陈明， 杨保兴

(上海市城市建设设计研究总院(集团)有限公司， 上海 200125)

随着城市规模的扩大，大部分已建成绕城高速公路逐渐进入城市范围内，产生了将高速公路融入市政道路网的需求。但由于高速公路全封闭的特殊性，与城市道路相交时节点需采用立交形式，实现路网交通转换，并在“高改快”后为快速路与主干路互通预留位置。

潭州大道即原坪塘大道南延段是湖南长沙湘江新区岳麓片区坪浦组团内一条重要的南北向交通大动脉，主要承担中、远距离过境交通功能，同时兼顾道路沿线部分集散、服务交通功能。绕城高速公路入口优化工程作为整个潭州大道快速化改造的一段，包含潭州大道-绕城高速公路(三环线)立交，是连接绕城高速公路及潭州大道的重要交通节点，是快速路网、高速路网融合的关键工程，其区位和交通重要性不言而喻。该文以长沙潭州大道-绕城高速公路(三环线)立交为例，基于节点周边的现状和交通需求，综合多方面因素对节点立交形式选择进行剖析，通过几种立交方案比较得出最优方案。

1 项目概况

1.1 工程概况

长沙绕城高速公路入口优化工程是潭州大道快速化改造中的一段，位于湖南湘江新区洋湖片区及大王山片区，北起洋湖立交，南至莲坪大道。潭州大道改造桩号范围为K0+006.65—K2+465.91，路线长2.459 km。主路采用高架形式敷设，规划绿线宽75 m，标准段车道规模为主路双向六车道、辅路双向六车道。

全线设置1处枢纽立交即潭州大道-绕城高速公路(三环线)立交，被交道路(绕城高速公路)改造范围为K0+655—K2+355，路线长1.7 km。设置2对落地匝道即洋湖落地匝道及莲坪大道落地匝道。其中：洋湖落地匝道在连塘路以南落地，衔接连塘路，在三环线以北接入潭州大道主路高架；莲坪大道落地匝道在莲坪大道以北落地，衔接莲坪大道，在蓝山路以北接入潭州大道主路高架。工程地理位置见图1。

图1 工程地理位置示意图

1.2 主要功能定位

1.2.1 绕城高速公路出入口工程功能定位

长沙大河西先导区的大王山旅游度假区定位为具有影响力的旅游度假区及山水洲融合的绿色新城。长沙绕城高速公路入口优化工程位于绕城高速公路以南、坪塘大道以西、联江路以北，作为大王山片区交通提质及停车设施配套项目，其联系内外交通并连接路网，可使片区内部交通流驶向高速公路实现快速纾解，缓解内部交通压力。

1.2.2 潭州大道快速路功能定位

(1) 主路系统功能定位及服务对象。1) 与城市空间结构及功能布局的关系。促进长、株、潭一体化发展，构筑连接湘潭、株洲的快速通道；长沙市湘江综合服务轴的主要交通承载；湘江新区内部重要南北向轴线，联系湘江新区内部组团(见图2)。2) 与综合交通系统及快速路网的关系。为长沙市快速路网系统的重要组成部分。3) 与交通走廊的关系。为大王山旅游度假区重要南北向通道；位于大王山旅游度假区发展主轴上，串联度假区主要景点及交通枢纽。4) 与交通需求的关系。为大王山旅游区主要对外联系通道，服务市区内主要交通枢纽转换的交通需求。主路系统服务对象为机动车专用，以客运交通为主，兼顾小型货运交通，不服务大、中型货运交通。

图2 潭州大道与长、株、潭城市群的关系

(2) 辅路系统功能定位及服务对象。服务沿线区域的到发交通；集散快速路系统的出入交通；为公共交通的重要走廊，承担主要慢行交通服务；承担主要货运交通运输和集散功能。辅路系统服务对象以机动车为主，兼顾非机动车和行人。以小汽车客运为主、公共交通为辅，兼顾集散及生活性货运交通。

2 交通分析

2.1 交通量分析

交通量大小与经济发展水平、居民生活水平、地理位置和气候等因素有关，随着空间的不同和时间的差异而变化。研究交通量的变化规律，对于进行交通规划、交通管理、交通设施规划、设计方案比选、经济分析及交通控制与安全均具有重要意义。

对绕城高速公路(三环线)节点2040年远期交通量进行分析及预测，节点处各转向交通量预测结果见表1。

表1 绕城高速公路(三环线)节点交通量预测结果

由表1可知：该节点2040年远期高峰小时总流量为14 942 pcu/h，其中直行交通占交叉口总流量的64.53%，转向流量占交叉口总流量的35.47%。转向流量中北向东和东向北流量最大，分别占交叉口总流量的5.8%。立交节点转向流量见图3。

图3 立交节点转向流量(单位：pcu/h)

2.2 建设条件分析

潭州大道与绕城高速公路节点周边建设用地受限，节点位于城市建成区域，立交西北象限地块已经出让，东北象限为洋湖和园高层住宅小区(已建成)，西南象限为保障住房(待建)，东南象限为坪塘中学(在建)。现状和规划用地及建筑情况见图4。

在该节点范围内，地铁3号线在地下敷设，路线从北往南经过绕城节点东南象限后偏转至潭州大道路中，一直与潭州大道共线往南延伸至终点莲坪大道站。绕城节点范围内，地铁3号线主要受桥墩影响较大，东南象限匝道桥墩需避开风井，保证与地铁的安全距离。

现状潭州大道由西往东依次为电力、给水、中水、照明、雨水、污水、照明、燃气、通信管线，由于道路拓宽，受管道埋深影响，需将处于机动车道下的电力、通信、给水、燃气迁改至设计人行道或非机动车道下。绕城高速公路北侧有高压燃气管道，燃气迁改方案需与立交方案综合设计。

3 立交设计方案及综合比较

3.1 设计原则

潭州大道为城市快速路，绕城高速为高速公路，该节点应设置枢纽立交，立交形式结合转向交通量大小及用地等指标高低综合确定。设计原则如下：1) 立交设置按主辅双系统设计；2) 匝道设置满足交通转向功能；3) 控制用地，不突出用地绿线；4) 注意环境保护；5) 保留上下高速公路的收费功能。

3.2 方案一：新建涡轮立交

现状坪塘互通为B形单喇叭互通，收费站规模为2进3出，在潭州大道-绕城高速公路节点新建涡轮立交后，原坪塘收费站及互通废弃。NW、NE、SE、SW、WS、WN、ES、EN匝道均采用绕道定向或半定向匝道，形成涡轮状，匝道位于第2、3层之间，解决立交节点转向交通。潭州大道地面辅路与绕城高速公路辅路均位于第1层(地面层)，形成地面交叉口，通过信号灯进行交通控制，解决地面辅路系统交通转向问题。绕城高速公路与潭州大道主路间的转向交通流通过立交匝道实现快速转换，绕城高速公路与潭州大道辅路间的转向交通流通过三环辅路与潭州大道地面道路交叉口进行转换。所有立交匝道及绕城高速公路辅路进出高速公路的车流均经过收费站(见图5)。

图5 方案一总体平面图

方案一交通评价：采用涡轮立交+4个收费站的方案，近期(2021年)收费站进出口饱和度较低，为二级服务水平，能满足近期交通需求；远期(2039年)收费站进出口饱和度较高，为三级服务水平，能满足远期交通需求。通过交通仿真评价，远期立交整体运行状况良好，服务水平能达到三级，说明在收费站满足交通需求的同时，整个节点立交的交通运行条件也能满足对应交通需求。

3.3 方案二：新建全苜蓿叶立交

采用苜蓿叶形全互通立体交叉作为比选方案之一。SW、ES、NE、WN匝道采用环形匝道解决立交左转交通，4条匝道位于第2、3之间；NW、SE、WS、EN匝道采用右转定向匝道，解决立交的右转交通，4条匝道位于第2、3层之间；潭州大道及绕城高速公路均新建集散匝道交通流，NF、SF集散匝道与高速公路同处于第2层，WF、EF集散匝道与潭州大道主路高架同处于第3层。潭州大道地面辅路与绕城高速公路辅路均位于第1层(地面层)，形成地面交叉口，通过信号灯进行交通控制，解决地面辅路系统交通转向问题(见图6)。

方案二交通评价：通过仿真分析，远期在匝道分合流处交织较大，拥堵较严重，节点整体服务水平仅为四级，无法满足节点的转换交通需求。

3.4 方案三：新建双苜蓿叶立交

在方案二的基础上，提升主流向匝道的设计标准，采用双苜蓿叶+双半定向立交方案。NE、WN匝道采用环形匝道解决立交左转交通，位于第2、3层之间；SW、ES匝道根据交通需求分析采用半定向匝道，ES匝道位于第2、3层，SW匝道位于第2～4层，层次较高；NW、SE、WS、EN匝道采用右转定向匝道，解决立交的右转交通，4条匝道位于第2、3层之间。潭州大道及绕城高速公路均新建辅助车道集散匝道交通流；潭州大道地面辅路与绕城高速公路辅路均位于第1层(地面层)，形成地面交叉口，通过信号灯进行交通控制，解决地面辅路系统交通转向问题(见图7)。

图6 方案二总体平面图

方案三交通评价：通过仿真分析，远期由于苜蓿叶匝道服务能力较低，在匝道分合流处交织较大，拥堵较严重，节点整体服务水平仅为四级，无法满足节点的转换交通需求。

3.5 方案四：新建双喇叭立交

保留现状平塘收费站立交，确保东西方向交通连续进出收费站；在潭洲大道联江路以南新建单喇叭立交，与现状平塘收费站立交形成双喇叭组合立交，保证潭州大道主路与绕城高速公路各方向的全互通，位于第2层。潭州大道地面辅路位于第1层(地面层)，与联江路形成地面交叉口，通过信号灯进行控制，解决地面辅路系统交通转向问题(见图8)。

图7 方案三总体平面图

方案四交通评价：通过仿真分析，由于收费站规模仅3进5出，随着远期旅游客流的增大，依据排队论计算，入口的交通强度大于1，排队系统紊乱，排队长度溢出，交通拥堵严重，无法继续使用排队论理论进行计算；出口的交通强度亦如此。节点整体服务水平仅为四级，无法满足交通需求。

图8 方案四总体平面图

3.6 优缺点比较

4种方案的优缺点见表2。

表2 4种立交方案比较

由表2可知：根据规划定位及交通流量预测结果，在潭州大道-绕城高速公路节点需新建三环枢纽立交。针对全涡轮方案、全苜蓿叶方案、双苜蓿叶方案和双喇叭立交方案进行同深度对比，苜蓿叶立交左转匝道均为环形匝道，交织严重，通行能力较低，且突破规划绿线；双苜蓿叶立交部分左转功能提升，但仍存在交织严重、突破绿线及与建筑距离过近等问题；双喇叭立交造价较低，但收费站规模过小，同时突破绿线面积极大，实施极有难度；全涡轮立交左转匝道均为半定向匝道，线形指标较高，匝道设计速度较高，行车舒适性较好，通行能力较高，交通适应性强。综上，推荐采用方案一即全涡轮立交方案。

4 结语

绕城高速公路入口立交节点方案设计中需着重考虑的因素如下：1) 主干路提质改造与高速公路相交时，节点设计应从近远期规划相结合出发；2) 城市主干路提质改造穿越现状高速公路时，应综合考虑设计标准及安全性、运行效率、占地大小、对交通的影响和工程费用等，确保方案合理、可行。