羅 強
[上海市政工程設(shè)計研究總院(集團)有限公司,上海市200092]
隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展,居民日出行量和出行距離不斷增長。在此形勢下,城市路網(wǎng)呈現(xiàn)出以下兩個典型特征:一是城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)組成的多元化,高、快速道路逐漸成為城市解決交通擁堵問題的有效手段;二是城市道路建設(shè)的集約化,受城市建設(shè)用地制約,通道資源越發(fā)稀缺,不同等級道路共用走廊,復(fù)合通道的建設(shè)思路在工程領(lǐng)域越來越受到青睞。
上述城市路網(wǎng)的發(fā)展途徑在為居民出行提供便利的同時,也為工程建設(shè)帶來了巨大的挑戰(zhàn),主要體現(xiàn)在:
(1)不同等級的道路交通組織方式有所不同,高、快速道路的引入增加了路網(wǎng)交通組織的難度。
(2)集約化的建設(shè)思路在節(jié)約土地資源的同時,大大增加了路網(wǎng)尤其是節(jié)點(包括平面交叉、立體交叉)的系統(tǒng)復(fù)雜程度。
(3)復(fù)雜的道路節(jié)點通常意味著高昂的造價,工程建設(shè)人員需要在建設(shè)條件、交通功能、建設(shè)規(guī)模、工程投資等方面進行綜合平衡。
針對以上挑戰(zhàn),迫切需要一套行之有效的思路和方法,在有限的空間內(nèi),統(tǒng)籌安排高、快速道路,普通干路等多種交通流向的轉(zhuǎn)換關(guān)系,從而從系統(tǒng)的角度發(fā)揮路網(wǎng)整體最大效益。本文結(jié)合工程實例,探討針對城市路網(wǎng)復(fù)雜節(jié)點的“組合- 層次”設(shè)計方法,以供相關(guān)人員參考。
1.1.1 城市路網(wǎng)系統(tǒng)分類和轉(zhuǎn)換關(guān)系
一般而言,城市道路可分為由高、快速道路組成的快速交通系統(tǒng)以及由普通干路、支路組成的慢速交通系統(tǒng)[1],兩大交通系統(tǒng)既相對獨立,又密切聯(lián)系。
快速、慢速交通系統(tǒng)之間形成三組交通轉(zhuǎn)換關(guān)系:快-快轉(zhuǎn)換、快-慢轉(zhuǎn)換、慢-慢轉(zhuǎn)換。承擔(dān)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換關(guān)系的空間結(jié)構(gòu)物稱之為交通節(jié)點?;ネ⒔?、出入口匝道、平面交叉口是對應(yīng)于上述三種交通轉(zhuǎn)換關(guān)系的主要交通節(jié)點形式。圖1 為城市路網(wǎng)兩個系統(tǒng)和三種轉(zhuǎn)換關(guān)系示意圖。
圖1 城市路網(wǎng)兩個系統(tǒng)和三種轉(zhuǎn)換關(guān)系示意圖
1.1.2 復(fù)雜交通節(jié)點的定義
交通節(jié)點是城市路網(wǎng)系統(tǒng)的瓶頸,節(jié)點的效率在某種程度上制約著整個系統(tǒng)的通行能力和服務(wù)水平的發(fā)揮。
鑒于當(dāng)前眾多城市通道集約化建設(shè)的思路,(高)快速路網(wǎng)節(jié)點包含的交通轉(zhuǎn)換關(guān)系通常不止一種,往往是復(fù)合的。本文研究的所謂復(fù)雜節(jié)點,即特指在路網(wǎng)中,包含上述快速、慢速兩個交通系統(tǒng),并復(fù)合兩種以上轉(zhuǎn)換功能的交通節(jié)點。圖2 為復(fù)雜節(jié)點示意圖。
圖2 復(fù)雜節(jié)點示意圖
城市路網(wǎng)復(fù)雜節(jié)點通常具有交通轉(zhuǎn)換關(guān)系復(fù)雜、空間布局緊湊、造價高昂等特征,本文提出的“組合- 層次”分析方法有助于從系統(tǒng)角度使建設(shè)人員廓清思路,對于各種復(fù)雜交通轉(zhuǎn)換關(guān)系做到密而不漏、整體最優(yōu)。
(1)組合分析
城市路網(wǎng)不同于公路網(wǎng),其節(jié)點間距通常較小,對于復(fù)雜節(jié)點,通常會“牽一發(fā)而動全身”。因此,對于復(fù)雜節(jié)點,有必要擴大研究范圍,對其上下游受到影響的節(jié)點一并納入進行組合分析研究,但研究范圍不宜一概而論,應(yīng)根據(jù)實際條件具體而定。組合分析的最大優(yōu)勢在于:可以將復(fù)雜節(jié)點的問題放在組合中進行整體把握,進而在一個更大的空間維度分解問題、簡化問題、解決問題。組合分析通??梢允沟媒M合中每個交通節(jié)點的功能更加單一,從而使得路網(wǎng)交通流的分配更加均衡有序,盡管可能在某些方向存在一定程度的繞行和延誤,但從系統(tǒng)的角度往往可以得到最大的效益。
(2)層次分析
在復(fù)雜節(jié)點的定義中,包含了快速、慢速兩個交通系統(tǒng)的概念。快速交通系統(tǒng)中包含了高速公路、快速路、交通性主干路等道路類型,慢速交通系統(tǒng)則包含了服務(wù)性主干路、次干路、支路等類型。事實上,在一個復(fù)雜的道路節(jié)點里,往往包含了多種道路類型,多種道路類型之間兩兩互通既不可行,又無必要。因此,針對復(fù)雜道路節(jié)點,有必要引入“層次”分析的理念,區(qū)分不同層次道路的銜接需求,界定不同層次道路的接入標(biāo)準(zhǔn),逐層分合流、轉(zhuǎn)向,避免跨層次交通組織引發(fā)的交通紊亂,確保交通流轉(zhuǎn)向多而不亂、進出有序。
(3)組合-層次分析
上述兩種分析方法,一個是在空間維度將復(fù)雜節(jié)點交通問題進行了分解,一個則是在系統(tǒng)維度將多種交通轉(zhuǎn)換關(guān)系進行了分層。實踐中,有必要將兩種分析方法結(jié)合使用,在取得系統(tǒng)整體最優(yōu)的同時,又不至于忽略某些重要的交通轉(zhuǎn)換流向。
近年來,惠州市作為粵港澳大灣區(qū)的重要城市,加快了城市骨干路網(wǎng)的建設(shè)步伐。目前,惠州中心城區(qū)的路網(wǎng)骨架結(jié)構(gòu)總體表現(xiàn)為“環(huán)+放射線”結(jié)構(gòu)。
其中:城市外圍由惠河高速、惠大高速、河惠莞高速、潮莞高速等高速公路形成高速公路環(huán);城市內(nèi)部由三環(huán)路、四環(huán)路形成快速道路環(huán);惠州大道、惠澳大道等交通性主干路承擔(dān)了放射線的功能。圖3為惠州中心城區(qū)骨干路網(wǎng)格局。
圖3 惠州中心城區(qū)骨干路網(wǎng)格局
(規(guī)劃)四環(huán)東路為本次研究對象。四環(huán)東路是惠州四環(huán)路的東環(huán),為城市快速路,設(shè)計車速80 km/h,全長約20 km,位于惠州市東部區(qū)域,沿線串聯(lián)水口、馬安等發(fā)展組團,共設(shè)置10 個互通立交。
受城市建設(shè)用地和地形制約,四環(huán)東路在馬安鎮(zhèn)和現(xiàn)狀惠大高速共走廊進行建設(shè)。四環(huán)東路以橋梁斷面分幅設(shè)置在惠大高速兩側(cè)(見圖4、圖5),共線長度約5 km,建設(shè)條件較為復(fù)雜。
圖4 四環(huán)東路- 惠大高速共走廊段平面示意圖
圖5 四環(huán)東路- 惠大高速共走廊斷面圖(單位:m)
(規(guī)劃)四環(huán)東路和惠大高速共走廊段,在空間上集約布置,沿線與多條高速公路、主干路等交叉,符合本文提及的“復(fù)雜節(jié)點”定義。對該節(jié)點的建設(shè)條件介紹如下(見圖6)。
圖6 四環(huán)東路- 惠大高速共走廊段建設(shè)條件示意圖
2.2.1 現(xiàn)狀道路設(shè)施
(1)惠大高速
惠大高速于2015 年建成,雙向6 車道,是連通惠州城區(qū)、大亞灣地區(qū)的一條高速公路。
惠大高速在現(xiàn)狀交通性主干道——惠州大道、惠澳大道處各設(shè)置一處收費站,為主城區(qū)進出高速路網(wǎng)提供服務(wù)。同時,在馬安鎮(zhèn)南端與在建河惠莞高速設(shè)置互通立交一座。
(2)惠州大道
惠州大道為城市主干路,雙向8 車道,往西通往惠州城區(qū),往東向惠東、機場方向延伸。
惠大高速在與惠州大道相交節(jié)點處設(shè)置一處菱形立交和收費站。
(3)惠澳大道
惠澳大道城市主干路,雙向6 車道,往北通往惠州城區(qū),往南連接惠陽、澳頭和大亞灣地區(qū)。
惠大高速在惠澳大道南向設(shè)置一處收費站。
2.2.2 擬建(規(guī)劃)道路設(shè)施
(1)(規(guī)劃)四環(huán)東路
四環(huán)東路為城市快速路,雙向8 車道,擬以橋梁斷面分幅設(shè)置在惠大高速兩側(cè)。
(2)(在建)河惠莞高速
河惠莞高速目前已開工,連通河源、惠州、東莞等地,與惠大高速在馬安鎮(zhèn)南形成一處互通立交。
(3)(規(guī)劃)機場高速
機場高速往西與惠大高速相交,并設(shè)置T 型互通立交,往東通往惠州平潭機場。
應(yīng)用“組合-層次”設(shè)計方法對本節(jié)點進行研究。
2.3.1 組合分析
四環(huán)東路和惠大高速共走廊段內(nèi),四環(huán)東路分別與惠大高速、惠州大道、機場高速、惠澳大道形成節(jié)點,各個節(jié)點之間存在一定程度的相互關(guān)聯(lián),因此,有必要將上述多個交通節(jié)點作為一個組合進行綜合研究。此外,由于惠大高速與擬建的河惠莞高速、機場高速節(jié)點也在本組合范圍之內(nèi),因此將其一并納入組合之中進行研究。
通過組合分析,可以賦予每個立交節(jié)點不同且單一的轉(zhuǎn)換功能,從而避免在同一個節(jié)點上疊加功能,造成交通紊亂。同時,結(jié)合本節(jié)點組合中包含收費道路和不收費道路的實際情況,在組合分析時,將收費節(jié)點和不收費節(jié)點空間分離,確保高速公路系統(tǒng)和城市道路系統(tǒng)之間互不干擾。
2.3.2 層次分析
本節(jié)點分布有高速公路、快速路、主干路等多級道路。為避免交通流紊亂,制定分清層次、逐級分流的層次設(shè)計思路,按照高速公路—快速路—主干路交通逐級分合流邏輯(見圖7)進行交通組織。
圖7 逐級分合流邏輯關(guān)系圖
按此思路,本節(jié)點需要解決的交通轉(zhuǎn)換關(guān)系分別是:
(1)高速公路與高速公路之間的轉(zhuǎn)換,主要是惠大高速、河惠莞高速、機場高速三者之間的轉(zhuǎn)換;
(2)高速公路與快速路之間的轉(zhuǎn)換,主要是惠大高速與四環(huán)東路之間、機場高速與四環(huán)東路之間、河惠莞高速與四環(huán)路之間的轉(zhuǎn)換;
(3)快速路與城市主干路之間的轉(zhuǎn)換,主要是四環(huán)東路與惠州大道之間、四環(huán)東路與惠澳大道之間的轉(zhuǎn)換。
2.3.3 組合-層次分析
前已述及,組合和層次分析方法需要結(jié)合使用。針對本案例,按照層次分析的方法,雖然“高速公路—快速路”這一轉(zhuǎn)換層次涉及到三條高速公路與快速路之間的轉(zhuǎn)換,但是這并不意味著這三條高速公路均需要與快速路直接發(fā)生交通轉(zhuǎn)換關(guān)系,而是可以通過組合分析的方法將三條高速公路先進行互通轉(zhuǎn)換,再將一條或兩條高速公路與快速路進行互通轉(zhuǎn)換,從而實現(xiàn)高速公路網(wǎng)和快速路網(wǎng)整體連通的目的。
應(yīng)用上述設(shè)計思路,對本組合中的各個節(jié)點進行設(shè)計,共形成6 個立交節(jié)點。
(1)立交一:四環(huán)東路-惠大高速(見圖8)
圖8 立交一
立交形態(tài):雙喇叭全互通立交,設(shè)收費站。
功能定位:按照高速公路- 快速路- 主干路交通逐級分合流的交通組織思路,解決惠大高速和四環(huán)東路之間的連通,實現(xiàn)惠大高速與城市快速路網(wǎng)銜接的目的,取代現(xiàn)有惠大高速- 惠州大道收費站功能。
(2)立交二:四環(huán)東路-惠州大道(見圖9)
圖9 立交二
立交形態(tài):菱形立交,同時拆除現(xiàn)有惠大高速在惠州大道處的菱形立交和收費站。
功能定位:解決四環(huán)東路和主干路網(wǎng)之間的連通,服務(wù)馬安鎮(zhèn)區(qū)域路網(wǎng)的快速出行。
(3)立交三:四環(huán)東路- 機場高速(聯(lián)絡(luò)匝道)(見圖10)
圖10 立交三
立交形態(tài):T 型全互通立交,設(shè)收費站。
功能定位:解決機場高速和四環(huán)東路之間的連通,實現(xiàn)機場高速接入城市快速路網(wǎng)的目的。
(4)立交四:惠大高速-機場高速(見圖11)
圖11 立交四
立交形態(tài):單喇叭互通立交。
功能定位:解決惠大高速- 機場高速之間的快速連通。
(5)立交五:惠大高速-河惠莞高速(見圖12)
圖12 立交五
立交形態(tài):T 型互通立交。
功能定位:解決惠大高速- 河惠莞高速之間的快速連通。
(6)立交六:四環(huán)東路和惠澳大道(見圖13)
圖13 立交六
立交形態(tài):苜蓿葉全互通立交。
功能定位:a.解決四環(huán)路和惠澳大道之間的連通問題,為惠陽、澳頭以及惠城南部區(qū)域交通流進出四環(huán)路服務(wù);b.通過該立交以及惠大高速-惠澳大道收費站,解決惠大高速南部交通與四環(huán)路之間的快速連通。
鑒于本組合立交節(jié)點多,為避免缺失重要交通轉(zhuǎn)向設(shè)計,對上述設(shè)計方案功能進行評估。
2.5.1 高速公路間轉(zhuǎn)換實現(xiàn)路徑
(1)機場高速與惠大高速:立交四(T 型全互通)。
(2)惠大高速與河惠莞高速:立交五(T 型全互通)。
2.5.2 高速公路與四環(huán)東路轉(zhuǎn)換實現(xiàn)路徑
(1)惠大高速與四環(huán)東路:立交一(全互通)、立交六(全互通)。
(2)機場高速與四環(huán)東路:立交三(T 型全互通)。
(3)河惠莞高速與四環(huán)東路:通過節(jié)點組合中的立交五+ 立交一實現(xiàn)互通轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換路徑為河惠莞高速—惠大高速—四環(huán)東路。
2.5.3 快速路與城市主干路之間的轉(zhuǎn)換實現(xiàn)路徑
(1)四環(huán)路與惠州大道:立交二(全互通)。
(2)四環(huán)路與惠澳大道:立交六(全互通)。
經(jīng)過評估,可以發(fā)現(xiàn),上述方案實現(xiàn)了高速公路、快速路、城市干路之間的互通轉(zhuǎn)換,且每個立交節(jié)點的功能較為單一,基本上只承擔(dān)高速公路- 快速路- 主干路轉(zhuǎn)換關(guān)系中的一種,層次清晰、流向明確。
四環(huán)東路和惠大高速共走廊段分布有多條高速公路、快速路和城市干路,是典型的復(fù)雜交通節(jié)點。通過本文提出的“組合- 層次”分析方法,厘清了節(jié)點內(nèi)錯綜復(fù)雜的轉(zhuǎn)換關(guān)系,明晰了每個節(jié)點的功能定位,從而實現(xiàn)了節(jié)點內(nèi)交通流有序轉(zhuǎn)向的設(shè)計目的,可供類似工程建設(shè)人員參考。