互通立交交织区设计的研究

孙仁强

摘  要：交织区是道路系统中事故的多发地段，本文分析了几种常见的交织类型，以互通立交中的主线外侧辅助车道交织、匝道交织、集散车道交织等主要交织类型作为研究对象，以《公路通行能力手册》为基础，公路行业相关规范为依据，结合项目实际案例，研究了高速公路立交交织区的通行能力计算方法，交织区服务水平评价及交织区长度、交织区车道数、交织区设计速度等参数确定方法。

关键词：互通立交  交织区  道路系统  通行能力  服务水平

中图分类号：U491           文献标识码：A            文章编号：1674-098X（2021）04（c）-0027-04

Research on Design of Interchange Interweaving Area

SUN Renqiang

（Sichuan Branch of sujiaoke Group co.， ltd.， Chengdu， Sichuan Province， 610000  China）

Abstract： The interweaving area is the accident prone section in the road system. This paper analyzes several common interweaving types， and takes the main interweaving types in interchange， such as the main line outside auxiliary lane interweaving， ramp interweaving， collecting and distributing Lane interweaving， as the research object. Based on the "Highway Capacity Manual" and the relevant specifications of the highway industry， combined with the actual case of the project， this paper studies the high-speed rail transit The calculation method of capacity， the evaluation of service level and the determination method of parameters such as the length， the number of lanes and the design speed of the interweaving area are introduced.

Key Words： Interchange; Interweaving area; Road system; Traffic capacity; Service level

本文以互通立交中的主線外侧辅助车道交织、集散车道交织和匝道交织三种交织类型作为研究对象，总结了现有主要的交织区分析方法，以公路通行能力手册中交织区通行能力建议值为基础，建立分析模型，将模型应用于实际案例枢纽互通立交交织区通行能力计算中，研究了互通立交交织区的通行能力和交通流运行特性，分析了交织区交通运行及其通行能力的影响因素[1]。

1  交织的主要类型及参数

1.1 交织区形式

通过交织路段车辆必须进行变换车道的次数，交织形式主要分为同侧交织和异侧交织。

异侧交织车辆完成交织行为最少需要变换3个车道，对主线车辆的运行干扰较大，存在安全隐患，在高速公路中很少见，本文不再研究。

同侧交织车辆完成交织行为最多只需要变换两个车道，是高速公路复合立交交织的主要类型，本文主要对同侧交织进行研究，见图1。

1.2 交织区长度及宽度

交织区长度指匝道合流点和分流点之间的距离。

交织宽度是以交织区的车道数来计量的，不仅与交织运行的车道总数有关，还与交织和非交织车辆能够使用车道的比例有关[2]。交织车辆希望尽快变换车道，非交织车辆希望远离交织区。

交织区长度对交织区内的车辆变换强度有重要影响，决定了车辆完成全部车道变换所需要的时间。交织区长度越长，交织车辆拥有越多的时间和空间变换车道，与主线的干扰就越小，有助于提高交织区的通行能力和服务水平[3]。

2  工程实例

立交布设中一般最小净距以不小于1km为宜，当立交间的净距不能满足此要求时，则需要设置辅助车道或集散车道解决车辆的交织[4]。辅助车道的交织是在主线外侧运行的，属于主线交织。当交织长度较短或交通量较大时，辅助车道会严重干扰主线车道，此时需要将主线交织改为匝道交织或集散车道交织[5]。

下面以笔者参与设计的几个复合式枢纽互通立交为例，对辅助车道交织、匝道交织和集散车道交织进行对比分析。

2.1 交织区通行能力计算（主线交织）

罗汉山枢纽互通立交和温泉互通立交采用辅助车道连接，辅助车道长度为1000m，交织形式为同侧交织，见图2。两个立交的交织交通量如图3所示。

采用服务水平计算方法：交织区交通运行参数确定→计算交通流率→确定交织区构型→确定交织区运行状态→计算交织区效率指标→确定交织区服务水平。

2.1.1 交织区交通运行参数确定

辅助车道长度L为1000m，车道数N等于3，主线设计速度VFF为100km/h。

2.1.2 计算结果

交织车辆平均车速Vw=61.4km/h

非交织车辆平均车速Vnw=78.8km/h

车辆平均车速Vnw=73.1km/h

交织区负荷度V/C=0.65

根据通行能力手册交织区服务水平分级，处于三级服务水平。见图4。

交织区服务水平不仅与交织长度和宽度相关，与交织交通量的大小也密切相关。假设交织长度不变，主线交通量不变，取不同的交织交通量进行计算。计算结果见表1所示。

根据《公路路线设计规范》，交织区服务水平一般与主线服务水平保持一致。由表1计算所示：当交织交通量小于1400pcu/h时，交织区负荷度小于0.75，服务水平在三级以上。

交织区服务水平满足三级服务水平，并不代表交织区行驶安全，由表1所示非交织的车辆运行速度与自由流速度差为23.9km/h，立交区前后路段速度差大于20km/h，相邻路段运行速度协调性不好，易发生交通安全事故。

因此，对于交织区车辆的计算，不仅要计算交织长度、宽度、负荷度、服务水平，还应计算前后路段的速度差，速度差应小于20km/h。

2.2 交织区通行能力计算（匝道交织）

當设置辅助车道不能满足服务水平时，应采用匝道交织，如图5所示。

匝道交织主线车速较高，行车道无交织，安全隐患小。匝道车速一般为40～60km/h，即使存在交织，安全隐患也较小。以交织长度450m为例，交织交通量为1000pcu/h，匝道设计速度60km/h。确定交织区交通运行参数：已知L=450m，N=3，VFF=60km/h。

由上述辅助车道计算方法得出，匝道交织区速度为43km/h，交织区负荷度V/C=0.6，处于三级服务水平。

对比分析，在有条件的情况下，应优先选择匝道交织。

2.3 交织区通行能力计算（集散车道交织）

采用集散车道交织与匝道交织类似，计算方法也一样，不再赘述。不同之处在于集散车道设置的位置一般与主线平行，车道宽度一般采用双车道，如图6所示。当交织交通量较小或者用地紧张时，也可直接加宽主线后用隔离墩隔开[6]。

3  改善交织的方法

影响交织的主要因素有交通量、交织长度、交织宽度、交织区平纵指标、视距等，其中交织交通量对交织区影响最大[7]。

对于枢纽互通的左转弯交通量尽量单独汇入主线，避免和右转交通量合并后汇入主线。出口处主线增加一个车道，待完全经过交织区后再汇入主线，让入口交通量在交织区不变换车道，减少交织区车辆的变化次数。如图7所示。

4  结语

无论是城市快速干道还是高速公路，交织区一直是事故的多发地段，其通行能力的合理设计不仅影响着人们的人身安全和财产安全，还影响着整个路网的交通流运行。因此，我们在方案设计时应高度重视，优化设计，尽量避免交织设计，无法避免时应尽量增加交织段的长度和宽度，提高行车安全。

参考文献

[1] JTG  D20-2017，公路路线设计规范[S]. 2017.

[2] 王雅斋.快速路连续互通立交关联影响区通行能力研究[D].合肥：合肥工业大学，2020.

[3] 周荣贵.公路通行能力手册[M].北京：人民交通出版社股份有限公司，2017.

[4] 项乔君.高速公路互通立交交通冲突分析技术及应用[M].北京：人民交通出版社股份有限公司，2016.

[5] 侯文斌.小净距城市互通立交交织区交通运行特性研究[D].重庆：重庆交通大学，2019.

[6] 饶秋丽.高速公路立交交织区通行能力分析[J].工程技术研究，2018（14）：26-28.

[7] 赵世鹏.基于交通冲突技术的互通立交出口交通安全评价模型[D].南京：东南大学，2016.