拐角铺互通交织区通行能力验算及改造方案探究

2022-08-02汪代俊

中国公路 2022年9期

汪代俊

（河北省交通规划设计院，河北石家庄 050011）

一、引言

随着区域高速路网不断完善，新的交通联系逐步建立，枢纽互通转向交通流发生着翻天覆地的变化。主交通流变次交通流，次交通流变主交通流，特别是分期实施的枢纽互通，如果匝道通行能力不足、适应性差，极易导致主线分合流位置车辆行驶缓慢或者堵车，不符合枢纽互通连续行驶的交通特性。

交织是两股或多股车流在特定车道汇合，行驶一定距离后交换位置驶离的过程。交织长度是指进环和出环的两股车流，行驶时相互交织，彼此交换一次车道位置所需行驶的距离。交织长度的大小主要取决于车辆在交织路段的行驶速度和司机识别出、入口所需的反应时间。合理选取交织长度，可减少车辆误行、排队等候等情况，有利于车辆行驶安全、连续、平稳。

二、拐角铺枢纽互通分期建设工程概况

（一）一期项目建设

拐角铺枢纽互通位于河北省正定县城以北约8km的石家庄绕城高速北环上，处于京港澳高速与京昆支线交叉处。由于津石高速暂不实施，京昆支线成为断头路，如图1所示。此互通采用总体设计分期实施。一期建成五条匝道如图1蓝色部分，已于2008年7月建成通车，该互通设计末年为2028年，等到二期津石高速实施时再将互通补全。

图1 拐角铺互通改建方案一

互通区京昆支线设计时速为120km，路基宽33.5m，双向6车道，交叉方式采用上跨京港澳高速和半定向匝道。匝道设计时速40km～60km，最小平曲线半径为60m。京港澳高速设计时速为120km，互通内路基宽28m，双向四车道。

（二）二期项目建设

拐角铺枢纽互通二期于2016年6月开始初步设计，补全剩余三条匝道A、B、C和新建津石高速主线，如图1红色部分。通过匝道的合理设置让津石高速与京港澳高速之间交通流快捷转换，实现有效连接。

互通区津石高速主线设计长度593m，A、B、C匝道总长3541.1m，挖方8626m3，填方342325m3，新增用地179.34亩，互通区内A匝道设置匝道桥472m/1座，通道涵洞7道。

三、拐角铺互通二期工程面临的问题

拐角铺枢纽互通二期设计在原则上维持前期总体方案规划，但由于该互通通车8年后，区域路网逐步完善，互通交通组织发生巨大变化，2016年交通量数据与前期总体方案交通量有较大改变，环形匝道设置与预测主流向交通量完全不匹配。根据2016年最新交通量将现有互通进行升级改造，提出方案二，如图2所示，将对称环形匝道调整为对角环形匝道，并废除两条匝道。

图2 拐角铺互通改建方案二

方案二与2016年预测交通量适应性较好，解决了主流向交通量的匹配问题。但原互通设计末年为2028年，互通尚未达到设计年限，匝道拆改段落较多否定了早期方案，增加投资的同时也产生了不利的社会影响。

综合多种因素，考虑到两个环形匝道已建成，同时兼顾社会效益及社会影响，避免大拆大建造成浪费，应对方案一转向交通量展开分析论证，分析所有匝道适应性，论证两个内环匝道之间交织区的通行能力。如果方案一的各种分析论证均满足使用要求，则维持方案一，如果分析结果不满足要求则按方案二实施改造升级。

四、通行能力验算

现状枢纽环形匝道、两个环形匝道之间及枢纽与互通之间的交织长度将按照到2030年转向交通流量进行适应性分析。

（一）采用《公路路线设计细则》（总校稿）14.6.8条款计算交织区长度

津石高速天津往石家庄方向北半幅为三个车道，考虑到津石主线车流量与拐角铺互通环形匝道交织，最右侧车道实际运行时速按60km～70km取值，互通区环形匝道之间车速按60km/h～70km/h取值，两个车道交通流以相同速度发生相互交织。

交织区车道数：

式中：

VW1——较大的交织交通量（小客车/小时）；

VW2——较小的交织交通量（小客车/小时）；

K——交织影响系数（1.0≤K≤3.0）；

V01、V02——其他非交织交通量（小客车/小时）；

C——每条车道的交通容量。

工可设计小时交通量系数0.11，方向不均匀系数0.55，津石主线在拐角铺互通处交通量为48647辆/日，计算主线右半幅每条车道平均每小时车流量：

沧州往邢台方向转向交通量为12485辆/日，折算成小时交通量：

邢台往平山方向转向交通量为6739辆/日，折算成小时交通量：

交织区间交通处于稳定流状态，比自由交通状态所受车辆影响大，但行驶速度可保持在60km/h～70km/h。由表1可知曲线B满足要求，因此K取3.0。

表1 交织区交通流特性

拐角铺互通图纸中交织区间设计长度为380m，由图5曲线B查询得出安全交织交通量上限为1650pcu/h。

图3 交织区间图

图4 2030年转向交通量图

图5 交织区长度

VW1+k×VW2=627+3×338=1641＜1650（pcu/h）满足要求。

根据《公路立体交叉设计细则》JTG/T D21-2014表7.3.1中匝道60km/h设计车速，一个车道的设计小时交通量最大值为1300pcu/h。

VW1+VW2=627+338=1015＜1300pcu/h，说明交织车道内车辆按60km/h行驶时满足对交织段长度的要求。

高速公路设计速度120km/h，按二级服务水平设计每条车道最大服务交通量C=1600pcu/h

N=(VW1+k*VW2+V01+V02)/C=（627+3*338+2943+0）/1600=2.865（车道）小于实际N=4车道，满足要求。

（二）采用美国道路通行能力手册计算拐角铺互通内环形匝道交织区长度

拐角铺互通内环形匝道交织区长度计算如表2所示，计算结果满足现状环形匝道与主线交织区各项指标要求。

表2 拐角铺互通内环形匝道交织段长度计算说明

根据两种标准的计算结果，截至2030年，方案一环形匝道各项指标与交织区长度均满足要求，因此执行方案一，且预留远期升级改造空间。待到2030年石家庄绕城高速北环达到设计年限，再根据现状转向交通量开展适应性分析，如果不能满足要求，则再进行升级改造。

五、远期改造方案探讨

随着交通量增加，方案一互通环形匝道的服务水平逐年下降，需在设计末年实施升级改造，远期改造方案亟待提出。由于按方案一建成通车不可逆，远期改造升级若采用方案二不合适，需跳出现有方案寻求新的解决办法。方案三如图6所示，废除天津至石家庄方向内环匝道，新建一条内转弯半定向匝道，尽可能多的利用既有匝道，避免大拆大建，减少对现有互通的影响，提高社会效益和经济效益。