基于交通组织的城市复杂立交简单化规划研究

王 晶,黄伯寿,黄子富

(重庆市交通规划研究院,重庆 400020)

0 引言

规划建设立交是缓解城市道路交通拥堵的有效措施之一[1]。受制于地形、用地、路网结构等,为实现交叉口所有方向车流的交通转换,越来越多的城市重要交叉口规划建设为多路复杂立交[2]。然而,由于存在交通流向多、车流交织多、导向识别差等问题,复杂立交运行效率并不高,难以有效缓解交通拥堵[3-4]。因此,本文以重庆市大佛寺长江大桥南桥头立交为例,立足片区路网布局,分析立交功能,剖析既有立交设计方案存在的问题,并从交通组织角度出发,在兼顾交通需求和运行效率基础上,简化大佛寺长江大桥南桥头立交方案,可为其他城市类似复杂立交的简单化处理提供参考。

1 大佛寺长江大桥南桥头立交概况

大佛寺大桥南桥头立交位于南岸弹子石片区,是由内环快速路、渝长高速复线连接道、腾龙大道和南滨路相交形成的立交节点,与相邻的弹子石立交、腾龙立交和黄桷湾立交的间距约1.5 km。如图1所示。

图1 立交区位示意图

1.1 立交功能分析

大佛寺大桥南桥头立交所处地形复杂,高差较大,内环快速路标高为243～260 m、腾龙大道标高为236 ～250 m、南滨路标高为193 m,最大高差约67 m。同时,该立交位于城市核心区,周边用地较为紧凑。为实现各方向车流的转换,既有立交设计方案在内环快速路两侧50 m防护绿地狭长范围内设置匝道,形成半定向组合式全互通立交,使立交形式复杂,如图2所示。

图2 既有立交设计方案示意图

分析立交方案可知,立交不仅承担片区对外交通(腾龙大道、南滨路与内环快速路交通转换),还承担片区内部交通(南滨路与腾龙大道交通转换)。

1.2 交通需求预测分析

通过对重庆市中心城区综合交通模型预测大佛寺大桥南桥头立交交通量可知,立交16个转向高峰小时交通量处于65～940 pcu/h。其中,有8个转向交通量超过了500 pcu/h,为立交主要交通流向,是渝长高速复线连接道、腾龙大道、南滨路与内环快速路(江北方向)之间的联系交通,属于片区对外交通,其余8个转向交通量均<250 pcu/h,为立交的次要交通流向。如下页表1和图3所示。

表1 高峰小时立交转向交通量预测结果表

图3 立交存在问题示意图

1.3 存在问题分析

根据立交功能分析和交通需求预测分析,现有立交设计方案主要存在以下三个方面的问题:

(1)立交功能重叠,导致转向多、交通流线复杂,影响立交运行效率。立交既承担片区长距离对外交通(预测表明多为立交主要交通流向),又承担片区短距离内部交通(预测表明均为立交次要交通流向,占立交承担交通总量的12%),双重交通需求均需通过立交进行转换,导致立交车流转向多,有16个方向,识别性较差。此外,部分流向需通过东侧掉头匝道绕行,进一步降低运行效率。

(2)车流交织严重。立交范围内存在4处呈“X”型冲突交织区,且交织区长度均过短,仅为80～130 m。产生交织的车流为立交的主要交通流向,这会加剧交织区域内的交通拥堵,如图3所示。

(3)部分立交匝道标准偏低,形成交通瓶颈。立交东侧掉头匝道只有两车道,设计车速30 km/h,承担5个方向车流。预测高峰小时交通量为2 300 pcu/h,饱和度为0.96,接近饱和状态。

2 立交简单化规划

考虑到大佛寺大桥南桥头立交承担双重交通功能,为了减轻立交交通压力,并对长距离片区对外交通和短距离片区内部交通适度分离,拟在解决立交主要交通流向的基础上,利用片区路网组织立交次要交通流向,简化实现立交功能。

通过分析弹子石片区路网交通组织可知,立交承担的次要交通流向可以通过区域次支路网组织,且车流组织路径多、绕行距离较短,可以较好地支撑立交功能简化。根据立交承担的交通功能种类,重点从两个方面对立交功能进行简化。

(1)剥离立交承担的片区内部交通功能。立交所承担的片区内部交通功能主要是腾龙大道与南滨路之间的短距离交通联系。通过优化匝道设计将内部交通功能剥离后,片区有3条车流组织路径可以有效承担腾龙大道与南滨路之间的交通联系,最大绕行距离约为300 m,如图4所示。

图4 腾龙大道与南滨路之间车流交通组织示意图

(2)弱化立交承担的部分片区对外交通功能。由于片区与巴南、茶园方向的联系道路通道较多,可以弱化腾龙大道、南滨路与内环快速路(黄桷湾立交方向)之间的片区对外交通功能。以腾龙大道(弹子石立交方向)至内环快速路(黄桷湾立交方向)次要交通流向为例,在取消承担该次要交通流向的匝道后,片区有4条车流组织路径可以有效承担该次要交通流向,最大绕行距离约为500 m,如图5所示。

在简化立交功能后,对8个主要交通流向予以保留,对8个次要交通流向予以取消,如图6所示。

2.1 优化匝道竖向设计,消除交织

短距离车流交织会严重影响立交的运行效率[5]。因此,在立交功能简化基础上,通过优化匝道方案设计,将承担不同方向车流的匝道在竖向上进行分离,消除原有立交设计方案中存在的4处平面交织,从而提高交通运行效率,如图7所示。

图7 匝道竖向分离消除交织示意图

2.2 提高匝道规模,突破瓶颈

根据交通量预测结果,立交东侧掉头匝道通行能力难以满足交通需求,为立交的瓶颈路段。优化方案将该匝道从两车道拓宽至三车道。同时,通过“虚实线”车道管理方式,规范车辆行驶路径,使每个方向的车流可以使用1～2个车道,实现车流的均衡分布,如图8所示。优化后,该匝道预测高峰小时交通量为2 152 pcu/h,饱和度为0.6,交通运行状况良好,如表2所示。

表2 掉头匝道交通流量分配表

图8 匝道交通组织及车道“虚实线”管理示意图

2.3 优化效果评估

经过立交方案的优化,立交只承担主要流向交通,即片区与内环(江北方向)对外交通联系,不再承担次要流向交通,即片区内部交通以及内环(黄桷湾立交方向)对外交通。立交转向由16个减少到8个,复杂度降低,识别性大幅提升;通过增加东侧掉头匝道车道数,有效地消除了瓶颈路段。交通预测表明,立交的通行能力可以满足交通需求,同时次要流向的交通可以通过片区路网进行组织。这主要影响腾龙大道、腾滨路、腾黄路等,但是对片区路网整体运行状况的影响并不大,如下页表3所示。

表3 优化后片区路网交通量预测结果表

通过使用VISSIM交通微观仿真软件对立交优化前后的交通运行模拟,高峰时期立交范围内交通运行状况有较大的改善。优化方案不再出现原方案短交织区域的车辆排队状况,立交整体行程时间下降53.5%,如下页表4所示。

表4 仿真评价数据表

3 结语

由于城市发展过程中的诸多原因,地形条件、用地条件、路网结构往往成为立交方案设计的限制性条件,如果在设置立体交叉过程中一味追求全互通形式,则会出现交通转向过多的复杂立交,实际交通运行效率也难以达到预期。面对这种情况,应立足区域路网结构,分析立交的功能,厘清主次交通,在解决主要交通基础上,利用片区路网组织立交次要交通,从而将复杂立交简单化处理,兼顾交通需求和运行效率。