重庆绕城高速公路互通立交密度研究

高鲁宾，孙家驷，张 铭

(重庆交通大学土木建筑学院，重庆400074)

我国的城市化水平提高得很快，特别是自改革开放以来，经济的高速发展带动了城市规模的迅速扩大。城市旧的道路网络往往难以满足新的交通需求，因此一般采用环路加放射式的道路网格局，将过城的车辆和城市郊区的车辆通过外围的环路进行分离，避免其进入城市中心区域，造成交通负荷过大而引起堵塞。

从我国目前修建城市快速环路的目的来看，大多数是为了完成国省重要干线在中心城市的过境。由于过境环路处于城市路网和公路网的过渡地带，特定的交通功能决定了流量组成的复杂性。立交的设置正是为了梳理这一复杂的交通流，在缓解交叉口交通拥堵、完善城市路网结构等方面起着非常重要的作用，这就使得小间距立交正在成为一种不可避免的社会需求。而小间距立交的设置将会影响到主线的交通功能，同时交通安全性难以保证。本文结合重庆绕城高速公路立交设置的实例，探讨城市环线立交的合理密度并对小间距立交提出初步的对策和建议。

重庆绕城高速公路是重庆规划的“三环十射”高速公路网的二环高速公路，路线由鱼嘴起，经朝阳寺、水土、北碚、歇马、青木关、曾家、走马、西彭、槽坊、马宗、一品、南彭、忠兴、惠民、广阳、到鱼嘴止，路线全长187.292 km，设计速度100 km/h和120 km/h，对应的路基宽度33.5 m和34.5 m。该路两次跨越长江、一次跨越嘉陵江，穿越铁山坪、尖山子、环山坪等山脉，形成三座跨江特大桥、两座特长隧道和两座长隧道;全线共设互通式立交22处;土石方数量3 271.56万m3;平均造价约7 038.434 08万元/km。

1 重庆绕城高速公路互通式立交布局与总体规划的适应性

1.1 重庆市城乡总体规划

根据“规划纲要”，到2020年都市区总人口980万，城镇化水平达95%，城镇建设总用地865 km2，人均城镇建设用地93 m2，重庆市总体空间结构为“一城五片区，多中心组团式”，即:主城(一城);中部片区、北部片区、南部片区、西部片区和东部片区(五片);一个中心和六个城市副中心(多中心组团式)的总体结构。

1.2 主城快速路网规划

重庆快速路网规划形成“九射、四横、多联络”的网形结构，快速路规划总里程为1 034.4 km，快速路网密度为1.31 km/km2，规划红线宽度为54－64 m。

1.3 高速公路网规划

重庆高速公路网规划到2010年，基本建成“二环八射”，高速公路总里程达到2 000 km;到2020年，基本形成“三环十射六联”，总里程为3 600 km的高速公路网。

1.4 “二环”立交布局与总体规划的适应

互通立交的布局应能适应未来交通量的增长，与其进行便捷的沟通，并与周边路网较好地衔接。

重庆绕城高速公路作为重庆市的第二条环线高速公路，与各射线高速公路相交的位置必须设置互通立交来实现交通流的自由转换，来缓解城市内部的交通压力;主城内的快速路和绕城高速公路相衔接的位置也要靠互通式立交来转换交通流;同时，绕城高速公路还要充当各中心组团之间相互连接的干线公路，各组团上下高速公路必须要有互通式立交来实现;这就使得绕城高速公路连接的节点较多较密，必然导致互通式立交的的数量多、间距小、密度大。

重庆绕城高速公路全线共设22处互通立交，最大间距14.975 km，最小间距3.697 km，平均间距8.51 km。重庆绕城高速公路互通立交规划布置见图1。

2 绕城高速公路上互通立交特征分析

绕城高速公路布设于主城外围，它既是城市对外公路骨架网的组成部分，又是城市快速路网以及城市道路网的构成部分之一，具有公路与城市道路的双重特性。它既担负着主城对外联系和过境交通转换的任务，又具有对内各中心组团快速便捷联系的交通功能，是公路和城市道路交通相互连接和转换的重要骨架道路，具有很强的多功能性。环线上的互通立交，则是环线交通的“咽喉”，是环线对内对外联系的重要进出口［1］。

绕城高速公路上的立交与一般高速公路和城市道路上的立交相比有其自身的一些特征:

2.1 功能上的双重性

绕城高速公路上的立交是过境交通的枢纽和城市交通转换的重要设施。所以，当环线上互通立交密度较大时，势必影响到上述功能的发挥。

2.2 进出交通量的周期变化规律

由于绕城高速公路和城市道路联系紧密，交通量具有和城市道路一致的变化规律，进出互通立交的交通量也呈现“高低峰”的周期变化规律。

图1 重庆绕城高速公路互通立交规划布置图Fig.1 Planning of Chongqing ring highway

2.3 等级标准的差异性［1］

重庆绕城高速公路上互通立交根据相交道路的性质和交通量的不同，分为枢纽立交、次枢纽立交(是指在技术条件上介于枢纽立交和一般立交之间的立交等级)和一般立交3个等级。

枢纽互通式立交是绕城高速公路与放射线高速公路相交形成的立体交叉，共设8处枢纽立交，除槽坊互通立交为三路T型交叉外，其余均为四路立交;次枢纽立交是绕城高速公路与城市快速路相交形成的互通式立交，共设9处，均为三路互通立交;一般立交是绕城高速公路与地方道路相交形成的互通式立交，共5处。各级立交分别采用不同的技术标准。

2.4 城市区域开发的依赖性

重庆是典型的组团城市，以往每个组团各方面功能相对完善，组团内工作、生活基本平衡，紧凑发展。随着重庆扩大内陆开放政策的实施，对各组团正在进行大规模的开发，开发就必须要有便捷的交通，绕城高速的修建把城市外围的各个组团“串联”起来，各组团要上下高速公路，对互通立交有很大的依赖性。

3 对合理密度的探讨

3.1 规范对立交间距的规定

在互通式立交之间，要有足够的交织段长度，以满足车辆进出高速道路时相互交换车道的要求。

我国 JTG D20 －2006《公路路线设计规范》［2］对高速公路上互通式立交之间的间距作了如下规定:

1)大城市、重要工业园区附近的平均间距宜为5～10 km;其他地区宜为15～25 km。

2)相邻互通式立体交叉的最小间距，不宜小于4 km。因路网结构或其他特殊情况限制，经论证相邻互通式立交之间的间距可减小时，加速车道渐变段至下一个互通式立体交叉的减速车道渐变段起点间的距离，不应小于1 000 m;小于1 000 m，且经论证而必须设置时，应将两者合并为复合式互通式立体交叉。

3)相邻互通式立体交叉的间距不宜大于30 km;超过时，应设置与主线立体分离的“U型转弯”设施。

重庆绕城高速公路互通立交平均间距8.51 km符合大城市、重要工业园区附近立交平均间距5～10 km的要求。

同时，我国CJJ 37—90《城市道路设计规范》［3］对立交最小净距也有规定，见表1。

表1 城市道路互通立交之间最小净距［3］Tab.1 Minimum spacing between city road interchanges

3.2 合理密度的分析

3.2.1 国内绕城高速公路立交间距的统计计算［4－5］

我国一些城市绕城高速公路互通式立交间距情况见表2。

表2 我国绕城高速公路立交间距Tab.2 Spacing between ring highway interchanges in China

(续表2)

统计以一个城市的绕城高速公路作为一个样本，以该路段互通式立交的平均间距作为样本值，在全国范围内共收集了24个样本进行统计计算。

计算统计值时，各样本值的均方差为:

式中:n为间距样本数;Li为各间距样本值;L为所有间距样本的平均值。

考虑L呈正态分布，对于某确定的Li来说，可用保证率P( Li)来表示其出现几率，如图2。

图2 互通立交间距的概率分布Fig.2 Probability distribution of interchanges spacing

即:

λ为标准正态分布的随机变量L的分位数，

按90%的保证率来计算，则相应的保证率系数λ=1.282

即:5.27 km

3.2.2 国外立交间距情况

美国州际公路互通式立交的平均间距为乡区6.9 km，城区1.8 km;

英国高速公路互通式立交平均间距为6.5 km;

荷兰人口密度较大，高速公路互通式立交的平均间距为3～5 km;

德国高速公路互通式立交的平均间距为5.5 km;

加拿大认为互通式立交的平均间距最好为8 km;

日本的做法是根据立交服务半径内的人口条件确定立交间距。立交服务半径是指相邻立交间距的一半，在服务半径范围内人口数量为5～10万时设置互通立交，根据城市人口，其设置数目，如表3［6］。

表3 互通式立体交叉标准设置数Tab.3 Standards-setting numbers of interchanges

3.2.3 合理密度的建议

重庆绕城高速公路途径8个区，沿线又连接了重庆外围20多个经济组团和重要的大型开发区，辐射影响的人口600多万，设置22座互通立交是完全合理的，而且间距也是满足《规范》［2］要求的，同时为实现绕城高速公路与规划高速公路和城市快速路很好的衔接，还要考虑在与规划道路可能相交处预留互通立交的位置。重庆绕城高速公路上预留了4处互通式立交的位置，在施工过程中还改建了3处立交。等所有立交建成后，绕城高速公路上将形成26处互通式立交，立交平均间距7.20 km，立交密度越来越大。

因此，根据环线立交的特点、以上城市和国外的经验，笔者认为，绕城高速公路上互通立交的平均间距在5.0～8.5 km比较合理。

3.3 小间距立交的对策与建议

针对绕城绕速公路上互通立交间距越来越小的情况，为满足最小间距要求，按常规立交进行设计已经行不通，因此，笔者从立交间距的影响因素入手对小间距立交的设置提出以下建议:

3.3.1 采用变异的立交方案

对于立交与立交之间或立交与隧道口之间的间距难以满足最小间距要求的情况，在方案上下功夫，不拘泥于常规的立交方案，采取出口绕行下道。立交出口绕行下道的做法见图3。

根据《规范》［2］规定，立交间及立交与隧道出口最小间距(净距)1 000 m。该立交处在隧道与连续桥梁之间，为满足立交与隧道口之间间距，该立交将出口远离隧道口，绕行离开主线，使得立交与隧道口之间的间距满足《规范》要求，保证了行车安全。

图3 变异立交方案Fig.3 Variation interchange program

3.3.2 保证最小标志预告距离

立交出口预告标志通常设在出口2 km、1 km、500 m的位置，最后一个出口预告标志设于减速车道起点［7］。当立交与隧道口的间距不能满足设置完善的出口预告标志时，可以考虑必要间距的降低，但要保证最小的标志预告距离500 m，预示前方立交出口位置，同时在隧道出口设置一个400 m、200 m的补充预告标志，在进口附近再设1.5 km、2 km的预告标志，确保司机能判别出口位置。考虑预告标志的不足，在隧道出口与立交出口之间外侧车道设置振动减速带，以提示司机前方有出口，以免误行。

3.3.3 立交与服务区(停车区)合并设置

在地形受限制的地段，可以设置互通式立交和服务设施的空间是有限的;而同时互通式立交与服务设施的布设间距又有一定的要求。对于立交与服务区(停车区)之间的间距难以满足最小间距要求的情况，考虑互通式立交与服务设施合并设置，立交进出口与服务区、停车区并用，减少进出口，既可以充分利用土地，又可以降低工程造价(图4)［8］。

图4 立交与服务区合并设置Fig.4 Merging setting of interchanges and service facilities

3.3.4 设置为复合式立交

当两个互通式立交不满足极限最小间距等特殊条件时，考虑利用辅道，归并交叉，减少进出口，将两处立交组合成复合式立交。复合式立交设置的实例见图5。

青木关枢纽互通立交位于重庆绕城高速公路上，为不对称半定向半苜蓿叶组合型与喇叭A型复合而成，两立交分别为重庆绕城高速公路与与遂高速公路和319国道相交，中心桩号分别为K67+200.308、K69+279.436，立交间距 2.079 km，净距不足1 000 m，不满足《规范》［2］对立交最小间距的规定，所以考虑设置成复合式立交，既满足了最小间距的要求，又能使绕城绕城高速公路的作用得到充分发挥。

图5 青木关枢纽互通立交平面图Fig.5 Plane figure of Qingmuguan interchange

3.3.5 以人口密度确定立交位置及数量

在立交规划时要加强调研、论证，以人口密度确定立交位置及数量。如重庆绕城高速公路上大学城新增立交就是考虑大学城位置人口密度大，原来设计的1处立交不能满足交通需求而增设。

4 结论

绕城高速公路连接的城市内部及外围节点较多较密，因此互通立交的位置、数量、形式及实施计划有了更复杂的要求，互通立交(尤其是枢纽互通立交)应结合规划路网结构，在路网密集的地区，互通立交应处理好交通量、城市近、远期规划及周边路网的关系，确定合适的立交位置和间距。笔者根据国内绕城高速公路上立交设置的经验和立交服务半径内的人口数量，建议平均间距在5.0～8.5 km;并提出小间距立交在难以满足《规范》［2］的情况下，采取出口绕行下道、保证最小标志预告距离、立交与服务区合并设置、利用辅道归并交叉等措施，使绕城高速公路立交即满足最小间距要求，又能使绕城高速公路的作用得到充分发挥。小间距立交正在成为一种不可避免的社会需求，城市环线高速公路立交密度有待更深入的研究。

［1］孙家驷.重庆绕城高速公路立交规划布局研究［J］.重庆交通大学学报:自然科学版，2007，26(4):64－66.

［2］JTG D20—2006公路路线设计规范［S］.

［3］CJJ 37—90城市道路设计规范［S］.

［4］孙家驷，朱晓兵.道路设计资料集(6)——交叉设计［M］.北京:人民交通出版社，2003.

［5］赵云安.互通式立交间距的研究［D］.杭州:浙江大学，2008.

［6］［日］日本道路公路团.日本高速公路设计要领［M］.交通部工程管理司译制组，译.西安:陕西旅游出版社，1991.

［7］JTG D 80—2006高速公路交通工程及沿线设施设计通用规范［S］.

［8］李宝铭.互通式立交与服务设施合并设置的探讨［J］.北方交通，2006(12):55－57.