太原绕城高速公路功能调整枢纽通行能力研究

唐大宇

（山西省交通规划勘察设计院有限公司，山西 太原 030032）

随着城市不断扩展，位于城市范围内的高速公路制约城市的发展，高速公路外移成为趋势，随之而来的交通流变化会影响高速枢纽的通行效率，在高速公路外移前对各枢纽通行能力进行分析研究，对瓶颈枢纽进行改造，以提高路网的服务水平。依托山西省交通运输厅太原绕城高速公路（一环）退出高速公路网项目，研究交通量预测、枢纽通行能力、服务水平在高速公路公路网的具体应用。

1 项目概况

随着太原城市规模的不断扩大，现有绕城高速公路已全部处于主城区内，严重制约城市发展空间，国家高速公路大通道作用显著降低。为深入推进国家重大发展战略，加快推进综合运输大通道和综合交通枢纽建设，发挥交通先行引领作用，做好交通支撑，太原绕城高速公路功能调整迫在眉睫。

2019年5月16日，交通运输部印发《交通运输部办公厅关于G2003太原绕城高速公路局部路线调整意见的函》（交办规划函〔2019〕706号），正式批准太原绕城高速公路局部路线调整方案，太原二环高速公路建成后，将现有太原市绕城高速公路调整为城市快速路；将位于新的绕城高速公路以内的现有京昆、二广、青银国家高速公路相关路段调整为地方高速公路。

2 现状调查

2.1 太原绕城高速公路路网情况

太原市域内高速公路总里程约287 km，其中，国家高速公路3条，省高速公路2条。国家3条高速公路分别为：京昆高速（G5，南北方向，北京至昆明）在太原分为4段，即太阳高速、太原绕城高速北段、绕城高速西段、罗夏高速；二广高速（G55，南北方向，二连浩特至广州）在太原分为4段，即原太高速、太原绕城高速东段、太原绕城高速南段、太长高速；青银高速（G20，东西方向，青岛至银川）在太原分为3段，即太旧段、绕城高速南段、罗夏段。省高速公路2条分别为：太佳高速（S46）、太古高速（S56）。以太原绕城高速公路（G2003）为核心圈形成“一环七放射”的高速路网布局。

图1 太原市域高速公路网现状图

2.2 国家高速公路太原过境路线走向

2.2.1 京昆（G5）国家高速公路太原过境段

京昆国家高速公路（G5）是连接北京和昆明的高速公路，是国家高速公路网中7条首都放射线之一。京昆国家高速山西境内段全长约523 km，途经阳泉、太原、吕梁、晋中、临汾、运城6个地级市。京昆国家高速公路太原过境段局部路线调整分为京昆国家高速太阳段和太原绕城高速西北环。

2.2.1.1 京昆国家高速太阳段

京昆国家高速太阳段起点位于阳泉市平定县岔口乡神水泉东，与京昆国家高速公路河北段相接，途经阳泉市平定县、郊区、盂县、太原市阳曲县、尖草坪区，终点位于太原市尖草坪区新兴村，与二广国家高速（G55）原太段和太原绕城高速西北环相接。于2012年建成通车，采用双向六车道高速公路标准，设计速度100 km/h，路基宽度33.5 m。根据观测资料，现状日平均交通量75 590辆标准小客车，其中过境交通量占63.7%，出入境交通量占32.5%，区内交通量占3.8%。

2.2.1.2 太原绕城高速西北环

根据观测资料，现状日平均交通量47 675辆标准小客车，其中过境交通量占66.9%，出入境交通量占29.7%，区内交通量占3.4%。

2.2.2 二广（G55）国家高速公路太原过境段

二广国家高速公路（G55）是国家高速公路网的一条南北纵线，二广国家高速公路太原过境段局部路线调整分为二广国家高速公路原太段、绕城高速公路东环和二广国家高速公路太长段。

2.2.2.1 二广国家高速公路原太段

二广国家高速公路原太段起点位于原平市张村，途经原平市、忻州市、阳曲县、尖草坪区，终点为太原市尖草坪区阳曲镇，与绕城高速西北环和绕城高速东环相接。于1998年建成通车，采用双向四车道高速公路标准，设计速度120 km/h，路基宽度28.5 m。根据观测资料，现状日平均交通量46 755辆标准小客车，其中过境交通量占68.2%，出入境交通量占28.8%，区内交通量占3.0%。

2.2.2.2 绕城高速公路东环段

根据观测资料，现状日平均交通量51 235辆标准小客车，其中过境交通量占69.6%，出入境交通量占27.9%，区内交通量占2.5%。

2.2.2.3 二广国家高速公路太长段

根据观测资料，现状日平均交通量39 027辆标准小客车，其中过境交通量占69.1%，出入境交通量占28.5%，区内交通量占2.4%。

3 太原绕城高速公路各枢纽节点通行能力分析

太原绕城高速公路整体管控后，交通流可能发生变化的枢纽节点主要包括：阳曲枢纽、凌井店枢纽、龙白枢纽、东阳枢纽、城赵枢纽、义望枢纽，通过调查分析各枢纽节点的枢纽型式、各匝道车道数、匝道通行能力、匝道现状交通量、预测交通量，研判各枢纽是否满足整体管控后交通流的变化情况，并根据研判情况提出相应的对策。

图2 太原绕城高速枢纽节点示意图

3.1 阳曲枢纽

阳曲枢纽为原太高速、太原绕城东环、太原绕城北环与太阳高速相交形成的枢纽，由于各高速公路建成时间的不同，以及当地地表构造物众多，导致阳曲枢纽为变异枢纽，具体形状见图3。根据收集调查资料，现状各匝道为双车道，只有忻州至盂县方向为单车道环形匝道[1]。

图3 阳曲枢纽节点示意图

根据整体管控方案管控路段可知，太原东环、太原西环过境货车全部绕行，往太原方向和吕梁方向交通流均会减少，忻州方向保持不变，盂县方向增加，结合各高速公路交通量预测结果，可预测得出各匝道预测交通量[2]。

根据表1可以得知，忻州至盂县方向预测交通量将达到1 950 pcu/h，远远大于环形匝道最大通行能力，需要对该匝道通行能力进行加强。

表1 阳曲枢纽各匝道交通量预测情况

3.2 凌井店枢纽

凌井店枢纽为太原东二环高速公路与太阳高速公路相交形成的枢纽，凌井店枢纽为变异苜蓿叶枢纽，由于太原北二环尚在修建，凌井店枢纽目前仅建成一半，具体形状见图4。

图4 凌井店枢纽现状航拍图

根据收集调查资料，凌井店枢纽为2条双车道匝道，1条单车道匝道，1条单车道环形匝道（长治-阳曲）。

图5 凌井店枢纽现状图

根据整体管控方案管控路段可知，太原东环、太原西环过境货车全部绕行，阳曲-长治双向交通量均会增加，结合各高速公路交通量预测结果，可预测得出各匝道预测交通量。

根据表2可以得知，长治至阳曲方向预测交通量将达到1 400 pcu/h，远远大于环形匝道最大通行能力，需要对该匝道通行能力进行加强。

表2 凌井店枢纽各匝道交通量预测情况

3.3 龙白枢纽

龙白枢纽为太原东二环、龙城高速与太旧高速相交形成的枢纽，龙白枢纽为变异苜蓿叶枢纽，具体形状见图6。根据收集调查资料，现状为4条双车道匝道，2条单车道直连匝道，2条单车道环形匝道。

图6 龙白枢纽节点示意图

根据整体管控方案管控路段可知，太原东环、太原西环过境货车全部绕行，往太原方向交通流会减少，其余方向略有变化，结合各高速公路交通量预测结果，可预测得出各匝道预测交通量。

根据表3可以得知，各匝道方向预测交通量均小于匝道设计通行能力。

表3 龙白枢纽各匝道交通量预测情况

3.4 东阳枢纽

东阳枢纽为龙城高速与太长高速相交形成的枢纽，东阳枢纽为标准苜蓿叶枢纽，具体形状见图7。根据收集调查资料，现状为4条双车道直连匝道，4条单车道环形匝道。

图7 东阳枢纽节点示意图

根据整体管控方案管控路段可知，太原东环、太原西环过境货车全部绕行，忻州至祁县双向交通量增加，各转向交通量变化较小，结合各高速公路交通量预测结果，可预测得出各匝道预测交通量。

根据表4可以得知，各匝道方向预测交通量均小于匝道设计通行能力。

表4 东阳枢纽各匝道交通量预测情况

3.5 城赵枢纽

城赵枢纽为龙城高速与大运高速相交形成的枢纽，城赵枢纽目前为B型单喇叭，由于祁离高速正在建设，城赵枢纽在3年内会改造为变异苜蓿叶枢纽，现状具体形状见图8。根据收集调查资料，现状为2条双车道匝道，1条单车道直连匝道，1条单车道环形匝道。

图8 城赵枢纽节点示意图

根据整体管控方案管控路段可知，太原绕城高速过境货车全部绕行，3个方向交通量均会增加，结合各高速公路交通量预测结果，可预测得出各匝道预测交通量。

根据表5可以得知，各匝道方向预测交通量均小于匝道设计通行能力。

表5 城赵枢纽各匝道交通量预测情况

3.6 义望枢纽

义望枢纽为龙城高速与京昆高速相交形成的枢纽，义望枢纽为A型单喇叭，具体形状见图9。根据收集调查资料，现状为2条双车道匝道，1条单车道直连匝道，1条单车道环形匝道。

图9 义望枢纽节点示意图

根据整体管控方案管控路段可知，太原绕城高速过境货车全部绕行，通往交城方向和祁县方向交通流均会增加，清徐方向减少，结合各高速公路交通量预测结果，可预测得出各匝道预测交通量。

根据表6可以得知，各匝道方向预测交通量均小于匝道设计通行能力。

表6 义望枢纽各匝道交通量预测情况

4 通行能力不足的枢纽改造方案

4.1 北环高速与东环高速相接的阳曲枢纽

阳曲枢纽忻州至阳泉盂县方向环形匝道现为单车道，圆曲线半径60 m，路基宽度8.5 m，设计交通量800～1 000 pcu/h。过境货车分流后，该匝道交通量将由现状992 pcu/h增加至1 950 pcu/h，增幅90%，现有环形匝道通行能力严重不足，不能满足交通量通行需求。

解决方案：新建一条转向匝道（路基工程），建设里程0.6 km，新增公路用地50亩，预计施工期约1个月。

4.2 太阳高速（G20）与东二环高速相交的凌井店枢纽

凌井店枢纽晋中至忻州方向环形匝道现为单车道，圆曲线半径80 m，路基宽度9 m，设计交通量800～1 000 pcu/h。过境货车分流后，该匝道交通量将由预期的570 pcu/h增加到1 450 pcu/h，现环形匝道不能满足车辆通行需求。

解决方案：结合正在建设的北二环枢纽工程，增加一条转向匝道（路基工程），通行能力可提高1倍，新建里程0.75 km，利用0.82 km（需太原北二环同期建设右转匝道路基工程），新增公路用地30亩，预计施工期约1个月。

5 结语

通过收集太原市绕城高速公路各路段交通量数据，对各路段交通流向进行归纳整理，把各路段交通量分配到相应枢纽匝道上，同时收集枢纽匝道型式，结合实地踏勘，研判各枢纽匝道通行能力是否满足太原市绕城高速公路功能调整后交通量需求，对于瓶颈枢纽结合实地踏勘提出改造方案。为配合太原市绕城高速公路功能调整顺利实施，枢纽改造方案已于2020年11月完成设计，12月底建成通车。经过数月的运行，新建枢纽匝道满足现阶段太原市绕城高速公路功能调整的需求。希望可为类似项目研究提供一定的参考价值。