城市快速路复合式互通式立交相邻出入口车道设计
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【摘要】以常熟市三环快速路为例，介绍了城市快速路复合式互通式立交相邻出入口车道设计的一些思路和想法，着重阐述了集散车道和辅助车道在复合式互通式立交方案应用范围。并对复合式互通式立交相邻出入口辅助车道进行了举例计算。
【关键词】城市快速路；复合式互通式立交；匝道
【中图分类号】TV 223.4
1项目背景
1.1路网布局规划
常熟市三环路为常熟市的环城道路，全长约34.44km，是规划市域快速路系统“一环七射”中的“一环”，主要承担常熟市区出入境交通，起着减少市区内部交通压力的功能。其中新世纪大道、黄河路两互通间距较近，不能满足互通间出入口匝道最小间距要求，考虑设置复合式互通式立交。
1.2设计速度
常熟市三环路快速路系统采用双向六车道城市快速路标准，采用高架型式，设计速度80km/h；辅路系统采用双向六车道城市主干道标准，设计速度40km/h。
1.3互通总体布局方案
根据转向交通预测结果，新世纪大道互通型式为主线上跨单菱形+T型半定向（四层枢纽式互通），黄河路互通型式为被交道下穿双菱形+T型半定向（四层枢纽式互通）。
3相邻出入口车道设计
本项目新世纪大道互通与海虞北路互通匝道出入口间距为600m，不能满足《城市快速路设计规程（CJJ129-2009）》中相关要求，考虑设置辅助车道或者集散车道解决出口入之间交织问题。
3.1辅助车道设计
辅助车道：在主线行车道右侧直接加宽一个或者两个车道将主线出入口串联起来的车道，适用于主线出入口间距不满足规范要求时。本项目为城市快速路，辅助车道设置具体如下：
3.2通行能力计算
《公路通行能力手册》中对交织区运行状态给出了相应的计算方法，本文以新世纪大道与黄河路段举例计算如下：
1）确定交织区交通运行参数：已知L=600，N=4，VFF=80km/h
2）计算交通流率：
交织段内总的交织流率
QW=QBC+QAD=889+226=1115pcu/h
交织段内总的非交织流率
QNW=QAC+QBD=2373+105=2478pcu/h
总的交通流率
Q=QW+QNW=1115+2478=3593pcu/h
流率比QR=QW/Q=1115/3593=0.31
交织比R=QW2/QW=226/1115=0.20
3)确定交织区构型：由于AD和BC的交通流都需要1次车道变换，该交织区构型为A型。
交织区构造型式的确定方法
QW1运动方向
所需进行的车道变换次数 QW2运动方向
所需进行的车道变换次数
0 1 ≥2
0 B型 B型 C型
1 B型 A型 /
≥2 C型 / /
注：“/”表示实际中不存在的构造型式，也就是不可行的构造型式。
① A型――为了完成交织，每个交织方向的所有车辆都必须进行一次车道变换；
② B型――一个方向的交织车辆可能不需要变换车道即可完成交织，而另一方向的交织车辆必须换一次车道才能完成交织；
③ C型――一个方向的交织车辆可能不需要变换车道即可完成交织，而交织段内其他的交织车辆至少进行两次车道变换才能完成交织。
4）确定交织区运行状态：
A）计算交织强度系数WW和非交织强度系数WNW：
计算交织强度系数时的常量
交织速度Vw的强度系数计算常数 非交织速度Vnw的强度系数计算常数
a b c d a b c d
A型构造
非约束型 0.15 2.2 0.97 0.80 0.0035 4.0 1.3 0.75
约束型 0.35 2.2 0.97 0.80 0.0020 4.0 1.3 0.75
假设该交织区为非约束运行，查表A型交织区在非约束运行状态下计算交织强度系数计算常数为：a=0.15，b=2.2，c=0.97，d=0.80，则交织强度系数为：
WW=[a(1+QR)b(Q/N)C]/(3.28L)d=[0.15×(1+0.31)2.2×(3593/4)0.97]/(3.28×470)0.80=0.561
计算非交织强度系数计算常数为：a=0.0035，b=4.0，c=1.3，d=0.75，则非交织强度系数为：
WNW=[a(1+QR)b(Q/N)C]/(3.28L)d=[0.0035×(1+0.31)4×(3593/4)1.3]/(3.28×470)0.75=0.290
B）计算交织车辆运行速度VW和非交织车辆运行速度VNW：已知高速公路自由流速度VFF=80km/h,按照公式
交织车辆平均车速:
VW=24+(VFF-16)/(1+WW)=65.01km/h
非交织车辆平均车速:
VNW=24+(VFF-16)/(1+WNW)=73.02 km/h
C）确定运行状态：由于所分析的交织区为A型交织区，根据表，首先计算非约束运行所需的车道NW
NW=1.21NQR0.571L0.234/VW0.438=1.21×4×0.310.571×300/65.010.438=1.68>1.4=NW MAX
所以该交织区属于约束型运行状态，需重新计算交织强度、非交织强度、交织车辆平均车速和非交织车辆平均车速。
WW=[a(1+QR)b(Q/N)C]/(3.28L)d=[0.35×(1+0.31)2.2×(3593/4)0.97]/(3.28×470)0.80=1.31
WNW=[a(1+QR)b(Q/N)C]/(3.28L)d=[0.002×(1+0.31)4×(3593/4)1.3]/(3.28×470)0.75=0.17
VW=24+(VFF-16)/(1+WW)=51.73km/h
VNW=24+(VFF-16)/(1+WNW)=78.91 km/h
5）计算交织区状况评价指标：
A）计算交织区速度
V=Q/(QW/VW+QNW/VNW)=3593/(1115/51.73+2478/78.91)=67.84 km/h
B）计算交织段车流密度
K=(Q/N)/V=(3593/4)/67.84=13.24 pcu/km/车道
6）确定服务水平
交织区服务水平标准
服务水平 车流密度，pcu/km/车道
一级 ≤7.0
二级 7.0―18.0
三级 18.0―25.0
四级 上半部 25.0―40.0
下半部 ≥40.0
查表可知该交织区在高峰小时内为二级服务水平。
3.2集散车道设计
当出入口之间设置辅助车道方案计算后无法满足通行能力要时，应采用集散车道：与主线分离，通过出入口与主线连接，同时连接上下匝道或定向匝道的匝道，适用于主线出入口间距不满足规范要求时。本项目集散车道设置如下：
参考文献
[1] 朱家兵 关于城市快速路规划设计有关问题的探讨[D].成都：中铁二院工程集团有限责任公司，2009。
[2] 王进，杨晓光。平面式快速路出入口最小间距研究[D].上海：同济大学交通运输工程学院，2010。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。