城市快速路复合式立交设计方案研究

陈志鹏

摘要 新建出入口匝道位于广州市天河区华南快速路石门堂山隧道至春岗立交路段，项目周边用地受限，建筑物密集，建设难度大，根据地块出行主要往来主城区的特点，提出了局部菱形的简易立交方式，并通过辅助车道串连春岗枢纽立交组成复合式立交，使该片区车辆能快速上下华南快速路，进一步加强了华南快速路与龙洞周边区域市政道路路网的衔接，完善片区路网、解决龙洞片区快速出行问题。

关键词 快速路;复合式立交;设计要点;交通仿真

中图分类号 U412.35 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2022）05-0028-03

0 引言

城市立交是城市交通的重要组成部分，在当今的城市交通系统中起到了重要的作用[1]。由于城市快速路途径路段主要为城市建成区，互通立交设置间距较小，往往需要采用复合式立交方案，如何设计一个合理、安全的小间距复合式立交是一件困难的事情。该文以华南快速路石门堂山隧道至春岗立交段增设出入口匝道工程为研究对象，从几何设计、交通仿真及交织运行质量分析各方面进行详细分析。

1 工程概况

华南快速路位于广州市，为一条城市快速路，设计速度每小时80 km，双向六车道。是进出广州中心城区及承担过境交通的重要通道。

途经的龙洞片区现有连接广汕公路的龙洞互通立交和连接广河高速的春岗枢纽立交。

近年来龙洞地区经济快速发展，龙洞互通立交出口已无法满足片区交通需求，为解决龙洞片区快速出行问题，拟在华南快速路石门堂山隧道至春岗立交路段增设出入口以使该片区车辆能快速上下华南快速路。

2 方案设计

2.1 控制因素

拟建项目的选址位于华南快速路石门堂山隧道南洞口至春岗枢纽立交2.2 km路段，该路段由北往南坡率/坡长依次为4%/700 m、2.43%/400 m、2%/500 m，2.2%/400 m。纵坡情况根据《城市快速路设计规程》（CJ129—2009）：“（1）设置出入口处主线纵坡应不大于2%;（2）当前一个互通式立体交叉的加速车道末端至下一个互通式立体交叉的减速车道起点的距离小于500 m时，必须设辅助车道将两者连接，辅助车道长度在分流端应大于1 000 m，最小应为600 m;在合流端应大于600 m。”故项目出入口设置范围定于2%/500 m纵坡路段，且与春岗立交匝道端部采用不小于600 m辅助车道连接。

主要控制因素包括正在通车的华南快速路及两侧的建筑、周边的永久基本农田。项目建设主要难度和风险有：

（1）新建互通立交与春岗立交间距较近，需解决进出车辆交织问题，设计难度大;

（2）华南快速路主线两侧分布的民房、厂房和学校紧靠道路，实施难度大。

龙洞片区路网现状如图1所示：

2.2 方案拟定

2.2.1 交通量分析

根据交通量专项分析与研究，地块以对外出行为主（68.2%），对外出行主要方向为南行往天河方向。

项目路段华南快速路（石门堂山隧道至春岗立交段）现状南向北交通流为2 808 pcu/h，北向南交通流为3 198 pcu/h，服务水平为C级。

根據地区机动出行总量及分布情况，预测华南快速路新增匝道上下总需求约757 pcu/h，其中北向南354 pcu/h，南向北403 pcu/h。同时根据方向分布，预测匝道新增流量在春岗立交主要流线为直行流量，进出分别约263 pcu/h、296 pcu/h，东西侧转向需求低。

综合控制因素、出行和交通量分析，新增出入口为一组南行进入市区方向和北行出口进入龙洞片区的简易型互通立交。

2.2.2 平面设计

根据对华南快速路石门堂山隧道至春岗互通段技术指标进行研究，金鸡1号桥与金鸡2号桥之间为直线段，道路纵坡为−2%，坡长500 m，该路段主要为路基段，道路平纵指标满足《城市快速路设计规程》（CJ129—2009）设置出入口的极限值条件（其他段都大于2%，不满足规范设置出口要求）。具体方案如下：

A匝道（南行入口匝道）长约355.308 m，起点位于华南快速路金鸡1号桥桥底西侧，与渔西路平交，匝道与华南快速路主线平行走向。匝道端部间设置辅助车道连接南侧春岗立交减速车道（右转华南快速路三期方向），辅助车道长约648.182 m，其中新建443.542 m，利用原减速车道204.64 m。

B匝道（北行出口匝道）长约373.761 m，起点位于华南快速路金鸡2号桥北侧，匝道与华南快速路主线平行走向，终点与渔西路平交。匝道端部间设置辅助车道连接南侧春岗立交加速车道，辅助车道长约615.58 m，其中新建408.276 m，利用原减速车道207.304 m。互通立交平面布置如图2所示：

2.2.3 纵断面设计

互通立交范围内主线纵坡由北往南为2%、2.2%，最小竖曲线半径50 000 m;匝道纵断面按2%设计，接入华南快速路主线纵坡为2%，竖曲线半径5 000 m。

2.2.4 道路标准横断面布设

新建匝道按9.5 m宽单向单车道布置，主线按两侧设置辅助车道的36 m双向八车道断面布置，收费岛采用“两进两出”布置，标准横断面布置如图3、图4所示：

3 交通仿真分析

3.1 匝道对华南快速路主线影响分析

3.1.1 交织段交织形式

北向南方向新建匝道汇入华南快速路主线车辆与华南快速路主线右转车辆产生交织，南向北方向华南快速路主线进入新建匝道车辆与立交东进口右转匝道汇入华南快速路主线车辆产生交织。交织段长约600 m，交织区间路段为双向八车道。新建匝道与主线交织形式如图5所示。

3.1.2 平均车速及车流密度

（1）交织段平均车速：

北向南：交织段道路整体平均车速为50～60 km/h，与现状平均车速持平;

南向北：交织段道路整体平均车速为50～60 km/h，部分路段车速下降为30～40 km/h，略低于现状平均车速。

（2）交织段车流密度：

北向南：车流密度21 pc/km/ln，服务水平为C级;

南向北：车流密度24 pc/km/ln，服务水平为D级。

3.2 新建匝道引入车流量对春岗立交影响分析

远期春岗立交运作存在压力，西进口、南进口交通运作较为拥挤。

远期春岗立交拥堵主要由南往西方向车流的回堵引起，拥堵瓶颈与跟新增匝道的流量不冲突，且新增匝道引入流量较低，只占远期春岗立交总车流量的3.8%，匝道对春岗立交的交通运作影响不大;春岗立交各进口道、匝道平均车速、车流密度基本一致，新建出入口对春岗立交影响区别不大。

3.3 交通仿真结论

（1）新建出入口匝道对华南快速路主线交通的运作干扰较小。

（2）新建出入口匝道对春岗立交交通运作影响较低。

（3）春岗立交部分匝道功能与车流不匹配，建议后续春岗立交结合流量情况优化各专项匝道功能。

4 新建匝道与主线的交织运行质量分析

项目建成后北往南新建匝道汇入华南快速路车辆与主线北往西（右转）、南向北主线进入新建匝道车辆与春岗立交东进口右转匝道汇入主线车辆产生交织，需要考虑以上因素对华南快速路服务水平的影响及可能带来的事故隐患。

拟建进出华南快速路匝道与主线和春岗立交形成由合流区入口、辅助车道、分流区出口紧密相接的A型交织区（交织情况见图5）。

4.1 交织运行车速计算

交织区衡量服務水平及划分服务水平级别的关键性参数是交织车辆的平均行驶速度和非交织车辆的行驶速度。

根据《交通工程手册》，交织区行驶速度计算方法如式（1）所示：

（1）

S—行驶速度（km/h）;VR—交通量比，即总交织交通量与总交通量的比值;V—交织区段中的总交通量（pcu/h）;N—交织区段车道总数;L—交织区段长度（m）;a、b、c、d均为常数，其值由《交通工程手册》中查得。

经现场调查及计算，入口的交织长度约600 m，按A型交织计算。计算入口匝道交织区速度V=82.52 km/h，计算交织段车流密度K=13.06 pcu/km/ln，新增匝道引入流量较低，匝道对春岗立交的交通运作影响不大;出口的交织长度约605 m，按A型交织计算。出口匝道交织区速度V=84.13 km/h，计算交织段车流密度K=

12.50 pcu/ km/ln，新增匝道引入流量较低，匝道对春岗立交的交通运作影响不大。

4.2 新增进、出口交织长度反算

根据上述式（1）对新增进、出口交织长度进行反算：

交织车速S采用主线运行速度80 km/h，a=0.226;b=2.2;c=1;d=0.9;

对于出口匝道：

V=3 530+381+223+18=4 152 pcu/h;N=4;VR=（381+

223）/4 152=0.145;代入计算得 L≈455 m;455 m<

615.58 m，满足要求。

对于入口匝道：

V=75+502+276+3 452=4 305 pcu/h;N=4;VR=（502+276）/4 305=0.181;代入计算得L≈511 m;511 m

<648.18 m，满足要求。

4.3 交织运行质量分析结论

由于新增入口匝道引入车流量较低，交织段交织运行速度均大于华南快速路主线运行速度80 km/h，且648.18 m的交织长度能确保交织运行速度不低于主线设计速度，即车辆交织对交织区的主线服务水平影响较小，不会对主线交通流产生安全影响。

5 结语

在条件受限的情况下进行城市快速路互通立交设计需根据地块出行方向分析和交通量预测，结合地形条件选择合适的立交形式，当新建匝道与既有立交间距较近时可通过辅助车道进行串连，改造为复合式立交，在立交设计方案确定后可通过交通仿真和交织运行质量分析了解新建互通立交对既有道路的影响，确定新建互通立交方案的可行性。

该文详细介绍了如何通过交通仿真和交织运行质量分析辅助进行城市复合式立交设计，可为后续相似工程提供切实的依据和参考。

参考文献

[1]赵修建. 城市道路立交设计要点思考[J]. 中华建设， 2021（11）： 144-145.