【摘" " 要】：針對(duì)互通式立交交織區(qū)設(shè)置問(wèn)題，以某互通式立交交織區(qū)設(shè)置為背景，通過(guò)對(duì)交織區(qū)內(nèi)交織參數(shù)、交通流量等預(yù)測(cè)分析，明確交織區(qū)服務(wù)水平，重點(diǎn)驗(yàn)證交織區(qū)設(shè)置合理性。通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)例，系統(tǒng)性地概括了城市快速路互通式立體交叉交織區(qū)設(shè)置的方法和流程。

【關(guān)鍵詞】：城市快速路；互通式立交；交織區(qū)

Analysis on Setting of Interleaved Interchange Area

LI Shanwei， DU Xing， WANG Xinyue

（Shanghai Municipal Engineering Design Institute（Group）Company Limited Tianjin branch， Tianjin 300202，China）

【Abstract】：Aiming at the setting problem of interleaving zone of interchange， this paper takes the setting of interleaving zone of interchange in a city as the background， clarifies the service level of interleaving zone through the prediction analysis of interleaving parameters and traffic flow in the interleaving zone， and focuses on verifying the rationality of the setting of interleaving zone. Through the design example， the method and process of setting up the interweaving area of urban expressway are summarized systematically.

【Key words】：urban expressway; reciprocal interchange; interleaving zone

互通式立體交叉很好地解決了平面信控交叉帶來(lái)的交通延誤?；诔鞘械缆仿肪W(wǎng)間距及周邊用地等控制條件的互通式立交相鄰匝道交織區(qū)合理設(shè)置決定了總體方案的可實(shí)施性。若交織區(qū)長(zhǎng)度及規(guī)模較小，增加駕駛員在交織區(qū)內(nèi)車輛轉(zhuǎn)換相互干擾程度，車輛車道變化過(guò)程中，容易導(dǎo)致交通混亂，影響通行能力；反之，增大互通式立交匝道的建設(shè)規(guī)模，會(huì)增加建設(shè)占地面積，甚至影響總體方案走向，投資增加。

互通式立交交織區(qū)設(shè)置是在一定條件下進(jìn)行的，要進(jìn)行設(shè)計(jì)條件的驗(yàn)證。邵陽(yáng)等［1］針對(duì)主線和匝道連續(xù)分合流時(shí)的間距進(jìn)行研究。王靈利等［2］依據(jù)主線車道數(shù)和設(shè)計(jì)速度等條件對(duì)主線側(cè)連續(xù)出口間距提出合理化建議?！度毡靖咚俟吩O(shè)計(jì)要領(lǐng)》［3］指出主線道路任務(wù)繁重時(shí)，有必要使車輛分開(kāi)運(yùn)行；主線道路上有連續(xù)相鄰兩個(gè)以上的分流楔形端；交織區(qū)長(zhǎng)度不能都滿足交織需求時(shí)，不能對(duì)車輛起到良好的誘導(dǎo)作用。國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有研究大多集中于互通式立體連續(xù)出入口交織區(qū)，主要為主線的連續(xù)入口、出口和先出后入口交織，較少涉及連續(xù)入出口交織研究。

本文結(jié)合工程實(shí)際，根據(jù)建設(shè)項(xiàng)目中基本道路條件參數(shù)、預(yù)測(cè)交通量，分析出主線交織車輛運(yùn)行參數(shù)，預(yù)測(cè)設(shè)計(jì)年限內(nèi)車輛最終運(yùn)行狀況，計(jì)算車流密度及設(shè)計(jì)服務(wù)水平；通過(guò)調(diào)整交織區(qū)長(zhǎng)度、交織構(gòu)型及交織寬度，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。

1 交織區(qū)道路參數(shù)

1.1 交織區(qū)定義

當(dāng)主線行駛交通量需要通過(guò)匝道分流，或者匝道交通量需要合流進(jìn)入主線時(shí)，車輛從駛?cè)雮?cè)的合流端部到駛出側(cè)的分流端部范圍，通常稱為交織區(qū)。

1.2 交織區(qū)長(zhǎng)度

交織區(qū)長(zhǎng)度指主線與匝道合流三角區(qū)最外側(cè)行車道邊緣距匝道合流左側(cè)車道邊緣0.6 m處，到主線與匝道分流三角區(qū)最外側(cè)車道邊緣距匝道分流左側(cè)車道邊緣3.7 m處的長(zhǎng)度[4]。

1.3 交織構(gòu)型

1.3.1 A型交織

全部車輛只有通過(guò)轉(zhuǎn)換車道才能完成交織。從主線A方向的車輛在主線外側(cè)車道駛?cè)隓方向，進(jìn)行一次換道完成交織；從匝道B方向的車輛駛?cè)胫骶€最外側(cè)車道的C方向，進(jìn)行一次換道完成交織。見(jiàn)圖1。

1.3.2 B型交織

存在車輛在主線上不換道，其于車輛換道的次數(shù)不超過(guò)一次，即可完成交織。見(jiàn)圖2。

1）出口車道數(shù)為n，入口車道數(shù)為n+1，從主線方向A直線車輛，沿著主線最外側(cè)車行道，途中不進(jìn)行任何換道可完成交通轉(zhuǎn)換，為單入、雙出匝道交織。

2）出口車道數(shù)為n，入口車道數(shù)為n-1，從匝道方向B直行車輛，沿著主線最外側(cè)車行道，途中不進(jìn)行任何換道可完成交通轉(zhuǎn)換，為雙入、單出匝道交織。

3）交織區(qū)出、入口車道數(shù)平衡，數(shù)量為n，從主線方向A直線車輛，沿著主線最外側(cè)車道駛?cè)敕较駽、D，途中不進(jìn)行任何換道可完成交通轉(zhuǎn)換；同樣從匝道方向B沿著主線最外側(cè)車行道駛?cè)敕较駽、D，途中不進(jìn)行任何換道可完成交通轉(zhuǎn)換，為雙入、雙出匝道交織。

1.4 交織寬度

1.4.1 A型交織

伴隨交織區(qū)長(zhǎng)度的增加，最外側(cè)車道上交織車輛的速度逐漸增加，非約束狀態(tài)下，最大車道數(shù)將會(huì)增加。見(jiàn)圖3。

1.4.2 B型交織

主線最外側(cè)車道被占用，其相鄰車道也將被利用；伴隨交織區(qū)長(zhǎng)度的增加，非約束狀態(tài)下，最大車道數(shù)將會(huì)減少。車輛變換車道次數(shù)少，車輛所受約束比較小，車道上車輛運(yùn)行更加靈活[5]。見(jiàn)圖4。

2 交織區(qū)設(shè)置驗(yàn)算

以某互通式立交（以下簡(jiǎn)稱A立交）交織區(qū)設(shè)置為例，主線為城市快速路，限速80 km/h，雙向八車道，當(dāng)主線入口匝道和出口匝道出口之間交織區(qū)為A型，交織段長(zhǎng)度約為600 m，設(shè)計(jì)年限內(nèi)交織交通量預(yù)測(cè)見(jiàn)圖5。

A—C流量為1 685 pcu/h；A—D流量為2 186 pcu/h； B—C流量為1 254 pcu/h；B—D流量為100 pcu/h；自由流速度 FFS為72 km/h。

2.1 車輛運(yùn)行狀況參數(shù)分析

2.1.1 交織比和流量比

（1）

（2）

（3）

（4）

（5）

式中：vw為交織區(qū)內(nèi)交織交通量；vnw為非交織內(nèi)交織交通量；vw1為交通流中的大且交織交通量；vw2為交通流中的小且交織交通量；v為交織區(qū)范圍內(nèi)總交通量；v01為交通流中的大且非交織交通量；v02為交通流中的小且非交織交通量；VR為流量比；R為交織比。

2.1.2 高峰小時(shí)交通量

（6）

式中：v為小時(shí)中高峰15 min的流率，pcu/h；V為小時(shí)流量，pcu/h；fHV為重型車修正系數(shù)，取1.00；fP為駕駛員總體修正系數(shù)，范圍為0.85～1.00，采用全國(guó)平均值為0.901[6]；PHF為高峰小時(shí)系數(shù)。

2.1.3 交織與非交織速度

（7）

式中：Si為交織與非交織速度比；Smin為交織區(qū)內(nèi)預(yù)測(cè)車輛最小速度，取24 km/h；Smax為交織區(qū)內(nèi)預(yù)測(cè)車輛最大速度，取進(jìn)入和離開(kāi)交織區(qū)處主線基本路段上平均自由流速度加上8 km/h [7]；Wi為交織車輛與非交織車輛的交織強(qiáng)度系數(shù)比。

（8）

式中：SFF為交織區(qū)范圍內(nèi)基本路段的平均自由流速度，km/h。

假設(shè)交織區(qū)內(nèi)的運(yùn)行狀況為非約束型，若計(jì)算結(jié)果為是約束型運(yùn)行，則需要重新計(jì)算速度。

（9）

式中：N為交織區(qū)內(nèi)總車道數(shù)；L為交織區(qū)長(zhǎng)度，m；a，b，c，d為標(biāo)定的常數(shù)，見(jiàn)《道路通行能力手冊(cè)》。

交織車流的交織強(qiáng)度系數(shù)Ww為2.880，非交織車流的交織強(qiáng)度系數(shù)Wnw為0.496；計(jì)算中得出交織車輛平均速度Sw為35.433 km/h，非交織車輛平均速度Snw為58.424。

2.1.4 運(yùn)行類型

達(dá)到非約束型運(yùn)動(dòng)時(shí)，交織車輛需占用的車道數(shù)為Nw；交織車輛可以占用的最多車道數(shù)為Nw（max），N為交織區(qū)內(nèi)總車道數(shù)。若計(jì)算得出Nw＜Nw（max），車輛運(yùn)行狀態(tài)為非約束型；反之為約束型。見(jiàn)表1。

計(jì)算可以得到Nw為4.162，故本工程交織區(qū)內(nèi)車輛運(yùn)行為約束型運(yùn)行狀態(tài)。

2.2 交織區(qū)服務(wù)水平驗(yàn)證

分別計(jì)算采用單車道匝道且交織區(qū)長(zhǎng)度為380 m及采用雙車道匝道且交織區(qū)長(zhǎng)度為300 m時(shí)，交織區(qū)平均速度及車流密度，驗(yàn)證設(shè)計(jì)服務(wù)水平。

2.2.1 單車道匝道

1）交織區(qū)平均速度

（10）

式中：S為交織區(qū)車輛區(qū)間平均速度，km/h。

2）交織區(qū)內(nèi)車流密度

（11）

式中：D為交織區(qū)內(nèi)單車道平均車流密度，pcu/km。

3）服務(wù)水平。單車道匝道交織區(qū)計(jì)算參數(shù)：交織比R為0.427，流量比VR為0.562，交織車流的交織強(qiáng)度系數(shù)Ww為2.880，非交織車流的交織強(qiáng)度系數(shù)Wnw為0.496，交織車輛平均速度為35.433 km/h，非交織車輛平均速度為58.424 km/h，交織車道數(shù)Nw為4.162 ，交織區(qū)車輛區(qū)間平均速度S為43.411 km/h，車流密度D為20.060 。

本工程中交織區(qū)采用規(guī)模計(jì)算D為17.367 pcu/km，快速路設(shè)計(jì)采用三級(jí)服務(wù)水平[8]。

2.2.2 雙車道匝道

匝道為雙車道時(shí)，交織區(qū)計(jì)算參數(shù)：交織比R為0.427，流量比VR為0.562，交織車流的交織強(qiáng)度系數(shù)Ww為2.845，非交織車流的交織強(qiáng)度系數(shù)Wnw為0.527，交織車輛平均速度為35.565 km/h，非交織車輛平均速度為57.675 km/h，交織車道數(shù)Nw為4.391，交織區(qū)車輛區(qū)間平均速度S為43.347，車流密度D為20.090，三級(jí)服務(wù)水平。

2.2.3 驗(yàn)證結(jié)果

匝道兩種方案在預(yù)測(cè)年限內(nèi)，交織區(qū)設(shè)計(jì)服務(wù)水平均滿足規(guī)范要求，結(jié)合建設(shè)周邊用地等控制條件，采用雙車道匝道交織。

3 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)建設(shè)項(xiàng)目中基本道路條件參數(shù)、預(yù)測(cè)交通量，分析出主線交織車輛運(yùn)行參數(shù)，預(yù)測(cè)設(shè)計(jì)年限內(nèi)車輛最終運(yùn)行狀況，為約束性或者非約束性。最終根據(jù)交織區(qū)運(yùn)行參數(shù)指標(biāo)，計(jì)算車流密度及設(shè)計(jì)服務(wù)水平。

若主線交織區(qū)滿足設(shè)計(jì)服務(wù)水平，則交織區(qū)設(shè)置指標(biāo)滿足規(guī)范要求；若不滿足規(guī)范要求，可通過(guò)調(diào)整交織區(qū)長(zhǎng)度、交織構(gòu)型及交織寬度優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，滿足規(guī)范要求。

參考文獻(xiàn)：

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[2]王靈利，李新偉，潘兵宏，等. 高速公路主線側(cè)連續(xù)出口最小間距研究［J］. 鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2016，13（4）：626-631.

[3]日本道路公團(tuán).日本高速公路設(shè)計(jì)要領(lǐng)[M］. 交通部工程管理司，譯.西安：陜西旅游出版社，1991.

[4]美國(guó)交通研究委員會(huì). 道路通行能力手冊(cè)[M]. 任福田等，譯.北京： 人民交通出版社，2008.

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[6]交通部公路科學(xué)研究所.公路通行能力手冊(cè)[M].北京：人民交通出版社，2002

[7]寧華晶.城市快速路出入口最小間距研究[D].南京：東南大學(xué)，2011

[8]CJJ 129—2009，城市快速路設(shè)計(jì)規(guī)程[S].

收稿日期：2023-04-10

作者簡(jiǎn)介：李善偉（1988 - ）， 男， 高級(jí)工程師， 從事道路交通設(shè)計(jì)工作。