（交通运输规划与管理专业论文）互通立交规划设计若干问题研究及实例分析.pdf

城市大型互通立交规划设计研究及实例分析 摘要 本文分析了城市互通立交的一些基本特性，对城市互通立交的处理型式进行了分 类，并且指出了各种型式所适用的情况；并对互通立交进行了等级划分，讨论了不同 立交形式的交通适应性，在参考国内大城市建设的实例基础上，提出了立交的设置条 件及原则。融合公路和城市道路设计规范提出了互通式立交的设置条件，从交通分布 的合理性论证了主线与匝道功能定位的方法，探讨了对局域路网的交通组织形式。 针对互通式立交规划设计中的一些重要参数，如设计车速等，参照已有的规范及 国内经验，讨论了在处理该种类型的交叉口时应如何选取上述参数。接着，对出入口 交通运行影响最大的变速车道长度的设计标准进行了探讨。对于加速车道，按照车 辆行驶状态的不同将其分为三段：渐变段，加速段，等待合流段，计算分析加速车道 的合理设置长度；对于减速车道，将其分为三段：渐变段、第一次减速段、第二次 减速段。通过对减速度的选取计算减速车道的设置长度标准值。 最后结合两个具体的组合式互通立交规划设计实例，并对立交的交通适应性进行 仿真，基于仿真结果对立交方案进行评价和改善。采用了v i s s i m 微观仿真软件对立 交进行仿真评价。 关键词：互通式立交，设计车速，变速车道长度，实例，v i s s i m 城市大型互通立交规划设计研究及实例分析 a bs t r a c t t h i st e x ta n a l y z e ds o m eb a s i cc h a r a c t e r i s t i c so ft h ei n t e r c h a n g e so ft h ec i t y ，a n d i n q u i r i e dt h ec a p a c i t ya n ds e r v i c el e v e lo ft h ee x p r e s sr i n gr o a do ft h ec i t y ；c a r r i e do nt h e c l a s s i f i c a t i o nt ot h ep r o c e s s i n gp a t t e r no ft h ee x p r e s sr i n gr o a do ft h ec i t y ，a n dp o i n t e do u t t h ec i r c u m s t a n c et h a tv a r i o u sp r o c e s s i n gp a t t e r na p p l y ；a n ds i g n e dt oh a n do v e rt oc a r r yo n t h eg r a d et od i v i d et h ei n t e r c h a n g e s ，d i s c u s sv a r i o u sd i s s i m i l a r i t yt oc h a r a c t e r i s t i c so ft h e t r a n s p o r t a t i o na d a p t a b i l i t y ；b a s e do nc o n s t r c t i o naf o u n d a t i o no ft h ec o n s t r u c t i o ni nc i v i l b i gc i t i e s ，p u t t i n gf o r w a r dt os i g nt h ec o n s t i t u t i o nc o n d i t i o na n dp r i n c i p l e sf o rc o m p o u n d i n t e r c h a n g e s b l e n d i n gt h eh i g h w a ya n dt h ec i t yr o a dd e s i g nn o r m s ，p u tf o r w a r ds e c t i o n a l s i g nt h el a y o u tp r i n c i p l ef o rh a n do v e r , r a t i o n a l i t ya r g u e dd i s t r i b u t i o no ft h ee x p r e s sr i n g r o a do ft h ec i t ya n dt h ef r o mt h ep o s i t i o nm e t h o do fs e c t i o na n dr a m p ，i n q u i r i e dt h e t r a n s p o r t a t i o no r g a n i z e df o r mo ft h ea r e an e t w o r k a i ma ts o m ei m p o r t a n tp a r a m e t e r sw i t h i nd e s i g n s ，s u c ha sd e s i r e ss p e e de t c a c c o r d i n gt ot h en o r ma n dl o c a le x p e r i e n c e st h a te x i s t e d ，w ed i s c u s s e dw h i l eh a n d l i n gt h a t c a t e g o r yt y p e t o c r o s s i n g s e l e c t e d b y e x a m i n a t i o n st h ea b o v e - m e n t i o n e d p a r a m e t e r s t h e n ，t h e c r i t e r i ao fs p e e dc h a n g el a n e sl e n g t h ，w h i c ha f f e c tt h et r a f f i cf l o w m o s t l y , w a sd i s c u s s e d f o rt h ea c c e l e r a t el a n e ，1 ) t h ew h o l el e n g t hi sc o m p o s e do ft h r e e m a i ns e c t i o n sa c c o r d i n gt ot h ev e h i c l e so p e r a t i o ns t a t e ：t r a n s i t i o n ，a c c e l e r a t i o na n d w a i t i n gt oc o n v e r g e ；2 ) w h i l e ，t h ed e c e l e r a t el a n ei sd i v i d e di n t ot r a n s i t i o n ，d e c e l e r a t i o n a n dt h es e c o n dd e c e l e r a t i o nc o n s i d e r i n gt h ed e c e l e r a t i o n f i n a l l y , ip r e s e n t e dt w oe x a m p l et oe v a l u a t ea n di m p r o v es c h e m eo fc o m p o u d i n t e r c h a n g e s t h i st e x ta d o p t t e dt i n yv i e wo fv i s s i mt oi m i t a t ea n di n t r o d u c e di m i t a t i o n p r i n c i p l ea n dp r o c e s s e s k e yw o r d s ：i n t e r c h a n g e ，d e s i r e ss p e e d ，s p e e dc h a n g el a n e sl e n g t h ，e x a m p l e ，v i s s i m 2 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名：采呼 淅g 年d 月必日 经指导教师同意，本学位论文属于保密，在年解密后适用 本授权书。 指导教师签名： 年月 日 学位论文作者签名：扛呼 却岵年c 9 月弘日 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、己公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 签名：拈睇 jl 沙洲妒年l 。月加日 互通立交规划设计若干问题研究及实例分析 第一章绪论 第一节概述 随着经济的不断快速发展，交通也发展到一个新的阶段，城市快速路、城市坏线( 内环、 外环，甚至三环、四环和绕城高速) 的大量修建及城市高架道路等来构筑城市交通的网络结 构，以缓解城市交通同益增长和交通设施严重不足的紧张局面，舒缓城市道路系统的压力， 这些大量修建的高速城市道路与现状道路不可避免的形成交叉，而且很多是五路或多路的畸 形交叉，这些节点一般在城市交通网络中具有举足轻重的中心地位，是交通转换或客货集散 的重要节点，所以必须修建立体交叉将各种交通流在空间进行分离，从而形成城市重要节点 的枢纽式互通立交。 在城市互通立交设计中，型式的选择是与交通量、相交道路的等级、投资额、用地范围、 地形条件和环境条件等相关因素密切相关，立交型式复杂多变，很难用统一的模式来进行分 类。一般着重考虑的是立交交通功能的完善、立交占地限制、工程量与经济评价。 上海市自上世纪九十年代投入大量资金对城市路网进行改造，在短短十五年之内建成内 环线、外环线以及东西高架、南北高架和中环线。内环线长4 9 2 k m ，设计车速8 0 k m h ，大部 分为高架桥，桥下为辅道系统。内环线与南北、东西高架构成了上海市“申”字形的城市快 速路交通的骨架。中环线全长约7 0 k m ，设计车速8 0 k m h ，全线采用高架或者地道方案，建 成后大大减轻了内环的交通压力，并加强内外环之间的交通联系。 随着环城快速路建设的加快，人们对环路上的立交的认识也在不断的加深。由于城f 了快 速环路一般横贯与城市中心区和城乡结合部，一般是连接城市道路网和公路网的纽带，如何 合理的设置立交才能够更好的发挥其交通枢纽的问题，越来越受到人们的重视。 1 9 9 6 年，上海市科技委委托同济大学晏克非教授对上海市内环线的交通适应性进行了全 面的分析和研究1 1 j i 2 。主要是研究匝道布置问距、环路与周围路网相互影响关系、交织区影 响等一系列问题，其中包括对内环线上几个大型立交的规划设计方案的交通分析与评价，匝 道的调查与改造运用，环交的交通适应性等。运用交通需求管理理论，采用宏观和微观相结 合的手段，对大城市快速坏线的评估做出了示范性贡献，对指导以后城市道路的建设与管理 具有重要意义。随后，晏克非教授率领课题组成员完成了国家自然科学基金资助项目城 市高架道路匝道定位理论研究1 3 j ( 2 0 0 0 2 0 0 2 ) ，进行了深一步的分析研究，探讨了匝道的设 置条件与布设间距，匝道与周围路网交叉口的车流集散理论，使我国大城市高架建设逐渐从 宏观上升微观、从经验上升到理论。 上海市市政工程设计研究院也对上海内环线进行了交通分析，并着眼于整个上海市道路 网系统对内环线的交通功能来进行评价。认为内环线可以是一种广义上的组合式立交，其由 环线主线+ 立交+ 匝道+ 地面辅道系统构成，通过对环线内部各种道路设施进行资源整合，完 善匝道与地面道路的有效沟通，匝道间距的合理布置，各个立交之间功能相互补充，很好地 达到了规划设计者的初衷，有效地集散了城市中心区附近的客流，是城市中心区域的交通大 动脉。上海市政院对中环线进行规划设计时也考虑了组合式立交的问题1 4 1 。位于中环线西北 互通立交规划设计若干问题研究及实例分析 角的汶水路真北路交叉口、汶水路沪太路交叉口、沪太路真北路场中路交叉口构成区域的 三角交通流。汶水路真北路立交的实施，涉及到汶水路沪太路、真北路沪太路交叉口的处 理问题。对重要节点采取完全互通立交处理，对次要节点采用结合周遍路网解决部分流向的 方式，这样，三个节点组合成为总体性、功能互补的立交形式，大大节约了工程投资，又很 好地解决了周遍地区的交通需求。 天津市市政工程局张逸对城市快速路上的立交使用进行了分析，提出了快速路在使用一 段时l 日j 后，普遍出现了交通堵塞现象，其中立交处最严重。如北京的西直门、建国门、复兴 门立交和上海的天目中路、鲁班路立交，在高峰时的堵塞已阻碍了主线的萨常运行。究其原 因，除了交通量急剧增加，交通流不均匀分布及与周围道路协调不利外，立交形式的选择不 当与运行不合理也是重要方面。为此，文章1 5j 对不同形式的立交在快速路上的使用情况做了 系统分析，从道路系统的角度对若干个立交组合设计入手，在此基础上提出了快速路立交特 别是组合式立交的形式选择建议。 北京市市政工程设计研究总院的朱胜跃，在文章五路交叉立交及立交群选型实例分析 1 6 q b 分析讨论了两个组合式立交( 北京西站南广场立交、南宁西乡塘立交) 的选型。文章主 要从立交的地理位置、道路规划与现状、路口交通需求( 交通流量流向等) 、立交选型分析等 方面对组合式立交的规划与设计进行探讨，得出了以下主要结论：组合式立交形式选择首先 应保证主线快速路交通；对于交叉口问距过近的组合式立交群选型时，两座或多座立交需综 合考虑转向，确保环路主线畅通，次要交通可迂回解决；快速路流量均很大，建成区道路改 造只能提高设计标准；在道路网等级较低的情况下，快速环路一旦形成，其流量增长很快， 短时期内就接近饱和，以后流量增长缓慢。在快速路流量增长较快时，则需完善路网以利于 交通分流，避免快速路流量过快饱和，所引起的交通通行不畅。总之，快速路建设过程中遇 到两交叉口间距过近的问题，就需仔细分析论证：确保快速坏路的交通功能的发挥；充 分考虑立交占地情况及各种限制条件进行立交选型；尽量利用现状，减少投资。 随着近几十年来我国环线建设的蓬勃发展，各地的规划和设计者们都对城市快速环线以 及环线上面的立交分布等一系列情况给予了充分认识，写出了大量有关这方面的文献和专著， 对指导我国的城市道路建设有很大的参考价值。 第二节研究目的及意义 2 1 研究目的 本论文的主要研究目的是：结合国内外( 尤其是国内) 城市的快速路系统互通立交规划 设计的有关研究的先进成果，探讨互通式立交设置的条件、相交型式和一些重要设计参数； 论文采用理论和实际相结合的方法，运用宏观评价和微观仿真技术来进行研究，并运用一些 具体成功的建设实例加以分析论证。 2 2 理论意义及实际应用价值 借鉴目前我国的公路路线设计规范( j t j 0 1 1 9 4 ) r l 和城市道路设计规范( c j j 3 7 9 0 ) 【8 】等规范，及快速路上面的的组合式立交的设置条件和规划原则的说明。问题的研究成果有 助于对规范进行完善和具体化，易操作和实施，对指导城市建设有很重要的理论意义。 2 互通立交规划设计若干问题研究及实例分析 由于城市快速路及互通立交枢纽往往投资额度巨大，因此，必须对此慎重考虑，规划周 全，须用最少的资金发挥其最大限度的交通功能。研究城市快速路上的互通式立交的有关问 题，可以减少城市用地、节约投资、简化立交形式、解城市交通压力等，具有十分重要的实 际意义。 第三节研究内容及思路 3 1 研究内容 本论文拟研究以下内容： 1 、互通式立交特点、功能和设置条件选型设计； 2 、互通式立交设计重要参数研究：设计车速、变速车道设计、互通式立交设计原则、 互通式立交功能指标等； 3 、工程实例分析：上海中环线大柏树立交、金华市二环路仙桥立交； 4 、立交的微观仿真评价。 3 2 研究方法及技术路线 论文采用理论和实际相结合的方法，论文的研究流程如下图1 1 所示。 3 互通立交规划设计若干问题研究及实例分析 第二章互通立交设置条件和设计原则 本章分析了互通式立交特点、功能和设置条件。 第一节互通式立交特点 立交就其互通程度而言，有完全互通、部分互通、简单互通、分离式几种形式。以下就 几种具体的立交形式进行以下探讨，分析交通适应性和特点。 1 完全互通式立交此种组合形式是立交中的最高级形式，可以比较好的解决各个方向 的交通转线。它比较适合若干条高等级道路在较短间距内交叉的情况，具有通行能力大、服 务水平高的特点。但是这种类型的立交造价高，交通组织形式复杂，车辆进出匝道过于频繁， 交织段的影响显著，会制约环线车流的快速运行。而且，将互通式立交作为整体考虑的话， 其与周围道路网的车辆交换量巨大，在考虑规划修建完全互通类型的立交时，应要注意与之 相连接的道路在通行能力，拥挤度等方面的匹配，避免对周围低等级的道路网带来过大的冲 击，以致在互通式立交与周围路网联接处形成堵塞，那样会大大的降低立交的运行效率。在 规划设计此种类型的互通立交形式时，一定要考虑与周围路网等级的匹配，而且必须考虑立 交对周围路网的影响。 2 部分互通式立交此种立交形式较完全互通式立交而言，减少了某些交通流向的连通， 简化了立交的交通组织形式，适合一条高等级道路和主干路同快速路在较短距离相交时采用， 可以根据实际的交通流量流向来布置匝道。而且不完全互通式立交可以通过限制某些方向的 转向来减少椒纽的交通负荷。此种立交组合形式对周围路网的影向程度有所减弱，可以较好 的与周围道路网结合起来，构成一个整体，完善路网功能。但是对其中的一些转向而言，由 于不可能直接进入快速立交，必须通过地面路网绕行进入立交，这样会增加周围路网的负担， 影响程度的大小取决于立交距离以及地方路网的通达程度。而且随着路网交通流量的增加， 还可以将其中的不完全互通式立交改建为完全互通式。 3 分离式立交这种立交形式也是现在已建成的立交中较为普遍的处理方式。这种组合 方式适合一条高等级道路和低等级道路在较短距离内交叉的情况。立交形式得到了进一步的 简化，交通组织形式简单，减少了车辆的相互交织，立交的投资资金减少，对于周围路网的 冲击力小，能够较好的与其构成一个合理完善的区域路网。但是由于分离式立交的存在，一 部分车流不能立刻到达环路，需通过周围路网到达完全互通立交以进入环路，这样就比上一 种组合形式更提高了车辆的绕行率，增加提高了车辆进入环线的时间，在一定程度上加重了 路网的负荷。当靠近分离式立交的某一方向的交通流量在远期迅速增长的话，可以通过路网 合理调整或者采取交通需求管理的方式予以解决，当此种方式不理想时，可以考虑将分离式 改为简单互通，即为该方向的交通设置转向匝道。 第二节立交功能定位 对立交进行功能定位，就是为了对立交进行重要度划分，找出其中相对重要的节点，强 4 互通立交规划设计若干问题研究及实例分析 化其立交功能，弱化相对次要的交通节点。 2 1 立交的系统功能分类 任何立交在城市和交通路网中的作用，在交通系统中的重要性，都有其特定的地位。 相交道路等级高，则立交的重要性也高，反之则功能重要性定位较低，立交在路网系统中的 功能定位可归结为以下三种： 1 枢纽型：枢纽型立交是中、长距离，大交通量高等级道路之问的立体交叉，如高速公 路之间，城市快速路之间，高速公路和城市快速路相互之间，及与重要汽车专用道之间。此 类交叉口，除了直行交通量大外，相交道路间的转向交通也较大，其作用是实现中长距离、 大交通量在高等级道路之i u j 的交通转换。 2 服务型：服务型立交是高等级道路与低级或次级道路之间的立体交叉。如高速道路与 其沿线城市出入干道或次要汽车专用道之间，城市快速路或重要汽车专用道与其沿线城市主 干路或次级道路之问，以及为地区服务的城市主干路与城市主干路之间等。此类交叉口分布 于主要道路沿线，为出入两侧地区或重要服务对象的进出交通而设。 3 疏导型：疏导型立交仅限地区次要道路上的交叉口，不包括与高速公路和城市快速路 相交叉。在相交道路之间主次关系不甚明确或并非主要，其功能用上述“枢纽”、“服务” 也较难概括，但交叉口交通量已足使相交道路交通不畅，行车安全受到影响，平面交叉口出 现阻塞现象时，从提高交叉口通行能力出发，对交叉口临界交通流向进行立体化疏导，以改 善交叉口交通状态，提高服务水平。 立交的功能分类与相交道路等级的关系见表2 一l 。 表2 1 立交的功能分类阳1 一级汽车专用道快速路，城市城市次干 道路等级高速道路 路，城市快速路 主干道道 高速道路枢纽型枢纽型服务型服务型 一级汽车专用道 枢纽型枢纽型服务型服务型 路，城市快速路 快速路，城市 服务型服务型服务型服务型 主干道 城市次干道服务型服务型疏导型疏导型 枢纽型立交由于交通流具中长距离、大交通量特性，大多为国家、地区、城市交通的大 动脉，应设计成无交织型，以保护干线、枢纽的安全、畅通、高效，一般不容许有交织甚至 平交出现。对于高等级的服务型立交，尤其主线是高速公路或封闭式的城市快速路或汽车专 用道，为保证主线的高速、长距离、大容量交通的畅通、安全、可靠，一般也不采用有交织 型和有平交型。只有在低等级服务型立交，主线以中、短距离交通为主，转向交通量小、车 速低，相交道路通行能力良好，在不影响主线交通运行的前提下可以采用有交织型。在确信 相交道路交通量较小，通行能力充足，转向交通和相交交通流采用平交不会引起因交通能力 不够产生阻塞的前提下，可以采用有平交型。对于疏导型立交，因以分离主要交通流向、疏 解交叉口交通压力、提高平交口通行能力为宗旨，故容许有平交口，转向交通流向间容许有 交织。 5 互通立交规划设计若干问题研究及实例分析 2 2 立交节点的优化 本文中举例的上海市中环线和金华市二环线都是快速路环路系统，是一种连续交通流设 施，为了保证机动车的连续快速连续行驶，快速路系统的节点必须采用立体交叉。从节点重 要度的观点来看，快速路系统中的节点一般可以分为两种：其一是快速路与高等级道路相交 的节点，称为交通节点；其二是快速路与城市主干路相交的次要节点，这类节点在快速路系 统中起着交通集散的作用，称为交通连接点。快速路系统的主要特点之一就是，出行者利用 快速路系统的出行模式是“常规路网快速路网常规路网”，快速环路达到快速连通 的功能，并不能起到达到的功能，必须依靠城市常规路网相交的交通连接点以实现门到门的 运输。因此，快速路系统与城市常规路网相交的交通连接点( 即大型的集散立交) 是快速路 系统的咽喉。立交优化的实质，就是在快速环路的诸多立交中，找出若干有相互联系和影响 的几个立交作为一个整体进行规划设计，对其重要度进行调整，强化和弱化某些立交功能， 以便能够同周围常规路网相衔接。 组合式互通立交节点优化的技术思路为：在对城市空间结构分析把握的基础上，应用节 点重要度法对组合式立交中的各个立交节点进行重要度排序，找出城市快速环路布局中的重 要节点( 即城市重要的交通枢纽) 。然后对立交群中的各个立交，结合周围的常规路网进行 交通需求分析，对各个节点组合式立交中的交叉口进行筛选，找出其中关键的一个或者 两个立交节点作为组合式立交的交通需求主要承担者。当组合式立交中的各个交叉口交通需 求相差不大时，可以结合城市发展的趋势，找出其中在未来需求增大的节点，将其确立为关 键节点，采用功能完善的完全互通式立交，其它的节点则可以根据周围路网的具体情况对某 些流向进行限制，防止因设置过多的完全互通立交而刺激流量的过快增长，恶化立交的交通 运行。 第三节互通立交的设置条件和选型设计 3 1 现有规范的说明 当前，已有规范公路路线设计规范( j t j 0 1 卜9 4 ) h 1 和城市道路设计规范( c j j 3 7 9 0 ) 睛1 对立交设置条件和布局原则有较详细的说明，公路路线设计规范( 2 0 0 2 修订稿) 对组合 式立交也有初步的说明。 城市道路设计规范( c j j 3 7 - 9 0 ) 第6 1 8 条对立体交叉的设置条件作了明确说明：立 交应按规划道路网设置，高速公路与城市道路相交，快速路与快速路相交必须设置立交，快 速路与主干路相交应该设置立交，流量特别大的主干路与主干路相交，主干路与各类道路相 交且地形适宜等情况可设置立交。该规范第6 1 9 条为组合式立交的的设置问题提供了一定 依据：立交在满足交通需求的情况下采取形式简单，由此，通过对多个相近节点交通流量流 向的分析，在不影响主要流向的情况下，通过对小流量的流向采取在路网中适当绕行的方法 可以简化立交形式，从而使各立交节点组合完成交通功能且不影响整体效率。规范对互通 立交间距规定如表2 2 。 6 互通立交规划设计若干问题研究及实例分析 表2 - 2 城市互通式立交最小间距表 干道计算行车速度 8 06 05 04 0 ( k m h ) 最小问距( m ) 10 0 09 0 08 0 07 0 0 公路路线设计规范( 2 0 0 2 修订稿) 对互通式立交进行了比较严格的规定：大城市主 要工业区附近5 l o k m ，枢纽互通式立体交叉问的最小距离不应小于3 k m ，枢纽互通式立体交 叉与一般互通式立体交叉之f b j 的最小距离不应小于2 5 k m 。事实上，城市快速路( 包括环线 和城市放射线干道) 由于城市的扩展而同益靠近外围的公路干线网，城市内部的干道密度比 较高，往往造成快速干线与周边道路立交之间间距难以达到上述标准。 当城市道路与公路相交时，理论上说，立交采用上述任何一种规范都是合适的。但是两 者对上述规定的差异较大，通常，在各个方面条件允许的情况下，倾向于采用标准高的公路 技术规范。在城乡结合部，客观条件往往比较难以满足公路路线规范，于是，折中地介于上 述两种节点间距的互通式立交出现。 3 2 互通立交的设置原则： 互通立交往往是城市快速环路上最重要的枢纽，其起到了交通转向和连接地方交通的作 用，设置不当的话往往成为快速路的瓶颈。鉴于各个交叉口的交通条件、社会条件和自然等 条件，每一处立交设置的依据不可能完全一致，但是一般遵循以下的几条原则。 1 以道路网规划为依据 道路立体交叉的设置应符合城市道路网规划的要求，以保证高速道路交通流的畅通。在 立体交叉的设置上，不仅要考虑每个立体交叉的位置、形式和规模，更主要的是综合考虑整 个环线上立交设置的协调性和统一性，以便提高整个道路网系统的效率。 2 消除拥挤和堵塞 由于繁重的道路交叉的通行能力的不足，常常造成一条或几条连接到环线上的交通严重 拥挤和堵塞。当平面交叉满足不了必须的通行能力时，在现有的用地和发展规划允许的情况 下，有必要设置互通式立体交叉。 3 交通量原因 相交道路的交通量是设置互通式立交最直接的依据。尽管要确定具体交通量来做为采取 互通式立交的合理依据还相对困难，但是超出平面交叉通行能力的路口是修建互通式立交的 依据。特别是直行和左转弯交通繁重的交叉处，尽管可能用地费用高，但是由于消除了大量 的交通冲突，改善了交通运行条件，设置互通式立交是需要的，而且做为规划城市环路的交 叉，必须考虑自行车和行人交通。 4 经济上的考虑 对于立交交叉的设置，出考虑其在道路网中的作用外，还应从经济效益方面对其经济可 行性加以论证，一般对其经济有利时方可设置。经济效益可以从直接经济效益和间接经济效 益两方面考虑，可以通过项目经济评价得到。 7 互通立交规划设计若干问题研究及实例分析 3 3 互通立交的设置条件 由于城市道路路网密度大，相交点多，合理布置立交对快速路正常运行至关重要，若对 相交道路不加区别地设置立交，除增加投资外，势必大量吸引交通，加大快速路的交通压力， 从而会降低快速路的服务水平。若立交设置过少，大量市内交通进入快速路困难，起不到吸 引，分流的目的，增大城市路网的压力而造成立交进出口处的交通堵塞，导致快速路整体运 营效益降低。 综合考虑国内一些大城市快速环路的建设经验以及处理方式，考虑高速环线、快速坏线 和一般环线与城市各级道路的交叉情况，路口的立交设置设置条件一般如下： 1 高速环线与城市各级道路相交必须采用立体交叉，这是根据高速环线完全控制进出的 特点确定。其目的是为了充分发挥高速环线的交通特性，保证城市道路的交通安全通畅、互 不干扰。 2 快速路与快速路交叉必须采用立体交叉，快速路与主干路交叉应采用立体交叉，是为 了发挥快速路的交通功能。快速路的进出口应采用全控制或部分控制，当相交道路交通量大 时应采用全控制，交通量小时应部分控制，但要考虑将来改建为全控制的可能。 3 主干路与主干路交叉口的现有交通量超过4 0 0 0 、6 0 0 0 p c u h ，相交道路为四车道以上， 且对平面交叉采取改善交通、调整交通组织仍难以达到效果时，方可考虑设置立交。这是因 为城市立交造价高，占地大，处理不当会影响市容，设置时应给予慎重考虑。另外还要全面 考虑立交所在道路网交通的顺畅，不能孤立的考虑一个交叉口的改建，以免造成交通堵塞和 路网流量过度集中。 4 两条主干路交叉或者与其它道路交叉，当地形适宜修建立体交叉，经技术经济比较确 定为合理时，可设置立体交叉。 5 道路跨河或跨铁路时，可利用桥梁边孔修建道路与道路之间的立体交叉。 3 4 互通式立交选型设计 1 、符合城市规划总体要求 作为城市快速环路上的互通式立交，是直接为城市交通服务的，要明确其在路网中所发 挥的功能，立交的作用究竟如何。由于大城市一般是采取“环+ 放射”路网，互通式立交一般 不可直接同城市中心的大陆连接，以免造成市中心的道路堵塞。 立交之间的间距达到即使规范要求，但几者之间存在的相互联系时，也可以将其作为一 个整体，即作为组合式立交来进行规划设计。结合路网考虑几个立交之间的相互关系，找出 其中的关键节点强化其功能，简化次要节点立交的功能，进行资源整合，减少投资，突出重 点。 2 、相交道路等级和交通量 相交道路的等级决定了立交的功能定位， 了立交一系列平纵横设计标准。 交通量是设置互通式立交最直接的依据。 也直接决定了立交的设计标准，设计车速确定 主线的交通量大小是考虑主线l 日j 互相跨越形式 8 互通立交规划设计若干问题研究及实例分析 的主要因素，当标高相差不多的主线相交时一般总是采用交通量较小的主线上跨的形式。 3 、立交型式选择和匝道布置 城市快速环路的互通立交可以归纳为以下几种基本形式：分离式立交、菱形立交、苜 蓿叶立交、部分苜蓿叶形立交、定向式立交、部分定向式立交、喇叭形立交、环形立交等， 除了主线互相跨越的本质外，具体匝道布置形式才是形成互通立交基本形式的关键。匝道是 组成互通式立交的基本单元，考虑一座互通式立交的方案或设计一座互通式立交，主要就是 各个匝道的布置方案或设计这些匝道。匝道的不同设计形式决定了互通立交的不同类型，正 是由于千姿百念的匝道，才形成了风格各异的立交世界。 右转匝道布设较为简单，一般采用尽量低的立交层次或者地面来解决，方向极为明确均 采用定向式。除了与主线及左转匝道的汇合分离外，设计极为简单。 左转匝道的形式多样，但基本的主要是三种：定向式、半定向式、环圈式( 或称苜蓿叶 匝道) 。定向式、半定向式左转匝道适用于高等级大规模的枢纽型互通立交，适应较大的左转 流量和较高的通行能力及服务水平。苜蓿叶左转匝道适用于较小规模的服务型立交，适应较 小的左转流量和较低的通行能力及服务水平。如果左转流量过于小，可以不设专用左转匝道， 通过地面路网进行解决。左转匝道的层次布置着重考虑互相穿越的净空、平纵横设计应满足 技术指标要求。 于一般的单体立交而言，环线上的互通式立交( 如上海市中环线上多个立交) 的主线与 匝道设置的层次更加强调从整体上一并考虑。设计时首先应将各节点按照交通功能以及在路 网中的作用进行重要度排序，定位好主次节点，主要节点往往功能比较完善，次要节点往往 服从主要节点的安排，尽可能简化弱化处理。在这之后，应确定好相邻节点共用主线的层次， 由于节点间的距离很近，为避免该共用主线的纵坡起伏变化过大、竖曲线多且半径小带来的 不利影响，主线在不同节点中应设置在设计标高接近的层次，并且根据地形地势设定其基本 层次。还要结合路网，根据次要节点的流量流向，以及主要节点已有主线、匝道设置，确定 次要节点的匝道布设情况，极小流量方向不设匝道，小流量方向一般也不在节点中考虑匝道， 而是通过路网通盘考虑解决其通行能力。这里主要不仅仅是考虑立交本身，而是将其与周围 路网一并进行研究。 4 、立交周围路网及用地限制 互通式立交充分发挥优势的先决条件是要有一个联系各节点的比较完善的路网。同时， 利用城市道路网比较高的特点，发挥立交所在区域的城市主、次干道系统，以及辅道系统， 优化路网交通组织方案，明确交通标志、标线的设计，合理组织交通优化系统，尽量减轻全 互通立交与地面交通的衔接不便或因立交不完全互通造成的行车不便。 上海市内环线的建设实践证明，互通式立交的合理设置可以有效地缓解市区的交通拥挤、 而且对于促进城市用地模式和总体布局的转变起着十分重要的作用。而城市立交系统的车流 来源于周围路网，最终还将返回周围路网，其与周围道路系统的车流交换是通过立交的匝道 完成的，故立交匝道设置是否合理将直接影响到高架道路的利用率及其使用效果。从调查与 分析看，上海内环快速路高架系统一半以上的匝道高峰小时流量都超过了1 0 0 0 p c u h ，其中 最大流量的进、出匝道分别达到2 5 4 3p c u h 和2 5 0 4p c u h ，如此密集的车流集散将对地面 9 互通立交规划设计若干问题研究及实例分析 局部路网造成非常人的冲击，并且进出匝道流量的高峰也正是地面路网交通的高峰，因此在 高峰期i 日j 容易出现地面局部路网超负荷的状况，尤其是下匝道路口往往是拥堵节点，这不仅 使车流进出立交困难，而且也增加了周围道路网车流的延误，降低了局部路网的服务水平。 土地是城市的载体，是城市经济和社会发展最基本的生产要素，也是最为稀缺的不可再 生资源；而且城市土地特别是城市中心地带土地寸土寸会，立交设计用地往往集中在交叉口 拓宽的有限范围内，受到周边已有高层或重要建筑和管线的影响，更应采用集中紧凑发展的 模式。如果没有用地限制，经济实用占地最大的全苜蓿叶立交将遍地丌花；而大部分时候， 设计师脑海中美妙的立交将不得不由于地形限制和用地原因作出修改。故而，合理的互通立 交设计应该是在有限的用地范围内，运用适当的空间层次，解决主要交通流向的通行问题。 立交规划设计应充分体现交通与城市规划相结合的思想，利用枢纽立交的交通集散于转 换功能提升周边地块的经济地位，做到“利民不扰民”。 在城市枢纽立交设计中，一般着重考虑的是立交交通功能的完善、立交占地限制、工程 量与经济评价，而立交型式选型中或选定后立交空间的合理利用也是一个重要考虑因素。土 地与城市开发属不可再生资源，合理有效利用城市空间是城市规划与建设的基本要求，本文 着重通过具有代表性的城市枢纽立交方案设计与空间利用的关系分析，对城市枢纽立交空间 的合理利用进行了探讨。 1 0 互通立交规划设计若干问题研究及实例分析 第三章互通式立交设计重要参数研究 在互通立交规划设计中，主要考虑的是设计车速、匝道交织段长度等参数。设计车速包 括立交主线、匝道的车速，车速的选择对于立交节点功能的发挥具有重要的意义，它关系到 快速路路段和节点之间交通功能匹配，车速也决定了立交设计的技术指标。匝道交织段主要 是指主线和匝道之间车道的相互变换车道的区段，当交通流在相同方向，沿着一段一定长度 的道路，并不借助于交通控制设施运动时，两股或多股交通流的分叉就称为交织；匝道长度 必须满足车辆行驶要求。论文选取了现行立交规划和设计中有重要影响的下列参数和原则进 行讨论研究。 第一节设计车速 1 1 主线设计车速 立交主线的设计车速将决定工程的建设标准，对建设的规模、投资起着至关重要的作用， 而且，主线设计车速的选定，对互通式立交的规划和设计有着很大影响，因此合理的选择设 计车速将能使有限的资金发挥最佳的经济效益。 立交主线设计行车速度( 设计车速) 的取值是根据城市规模、道路性质、地形条件、交 通功能等综合论证后，从城市道路设计规范嫡1 选用。城市道路设计规范对快速路的设 计车速提出了6 0 k m h 和8 0 k m h 两个指标，把主干道的设计车速按照所在城市规模、地形等 划分为i 、i i 、i i i 级，并分别提出了相应的设计车速指标，明确大城市采用i 级标准、中等 城市采用i i 级标准、小城市采用i i i 级标准。城市道路交通规划设计规范引、公路工程技 术标准3 也分别对各等级公路或城市道路的设计车速作了详细规定，详见表3 一l 、表3 2 、 表3 3 。 表3 - 1 城市道路设计规范阳1 快速 主干路 道路等级 路ii ii i i 计算行车速 度( k m h ) 8 0 、6 06 0 、5 05 0 、4 0 4 0 、3 0 注：大城市采用i 级标准、中等城市采用i i 级标准、小城市采用i i i 级标准，条件允许 时，宜采用大值。 按照市区和郊区的非农业人口总数将城市分为三级。大城市5 0 万，2 0 万中等 城市 5 0 万，小城市 2 0 万。 表3 - 2 城市道路交通规划设计规范n 们 项目城市规模与人口( 万人) 快速路主干路 机动车 大城市 2 0 0 8 06 0 设计车速2 0 06 0 8 04 0 6 0 ( k m h ) 中等城市 4 0 互通立交规划设计若干问题研究及实例分析 表3 - 3 公路工程技术标准“订 一般公路 公路等级高速公路 地形平原微丘 山岭 平原微丘重丘山岭平原微r重匠山岭 计算行车速度 l2 010 08 01o o 6 08 04 0 ( k m h ) 下文中举例的上海市中环线和金华市二环线都是快速环路系统，城市坏线对汇集、疏散 城市交通起着十分重要的作用，它与射线组成快速交通系统。因而，其应定位于快速路，目 标为大容量快速道路。按城市道路设计规范，对快速路的定义为城市中大量、长距离、快速 路交通服务。计算车速均以6 0 、8 0 k m h 居多，目前国内以建成的较为合理的快速环路的设计 车速至少为6 0 k m h 。u 副 对于高速环线，因其地处特大城市或大城市的市区边缘，与高速公路或高速公路的联络 线相接。高速环线同国道主干线连接，在一定程度上具有国道主干线通道的功能；高速环线 还同城市内部的道路网相联系，是城市内交通和市域交通相互转换的枢纽；高速环线在城市 边缘，分流城市的过境交通，避免对市中心造成过大的符合以至堵塞，起到交通保护壳的功 能。对于设计车速的标准，目前我国城市道路设计规范未提出具体数据，在经济发达国家， 如同本规定为1 0 0 1 2 0 k m h ，美国为7 0 、8 0 m i l e h ( 1 1 3 、1 2 9 k m h ) ，前苏联为1 0 0 、1 2 0k m h 。 参照国外标准，选用1 0 0 、1 2 0k m h 较合适，但如果选用1 2 0 k m h 则与高速公路无区别。从我 国部分城市规划以及已建成高速坏线的城市看，其基本标准取l o o k m h 较为合适。另外，我 国城市快速路设计规程( 征求意见稿) 中推荐值为l o o k m h 。因此，对于高速坏线，其计算 行车速度耿l o o k m h 为宜。 对于快速环线，因其处于特大城市、大城市高速环线与一般环线之问，中等城市的外围， 一般情况下建议采用8 0 k m h 标准，如受条件限制时也可采用6 0 k m h 。 对于一般环线而言，大都处于特大城市、大城市的中心区位置，相交道路多，路口间距 小，选用过高的设计车速与现状的条件差距较大，造成过量的拆迁，显的不合理也不经济。 根据目前国内的综合条件，在保证合理的技术标准前提下必须考虑经济可行性，一般可考虑 采用计算行车速度6 0 k m h 合适，如受条件限制，也可采用4 0 k m h ，这样的标准相当于i 、 i i 城市主干道的标准。 综上所述，对于高速环线、快速环线及一般环线的计算行车速度可采用表3 - 4 中所采用 的推荐值。表3 5 为我国一些城市环线情况表。 表3 - 4 环线车速推荐值 环线类别高速坏线快速环线一般环线 计算行车速度 ( k m h ) 1 0 08 0 ( 6 0 ) 6 0 ( 4 0 ) 注：括号内数值为条件受限制时采用的数值。 1 2 互通立交规划设计若干问题研究及实例分析 表3 - 5 国内部分环线概况表 城 环线 环线类别 k 度 设计下速 市名称名( k m )( k m h ) 区位 一环主干道 1 76 0 旧城区中心 二环 快速 3 38 0 1 只城区外同 北 三环快速 4 88 0 规划市区中部 力； 四环快速 6 48 0 规划市区中部 五环高速 9 4 51 0 0 规划币i x 边缘 上 内环快速 4 9 28 0 市中心区 中环快速6 9 5 28 0市区中部 海 外环快速 9 7 3 78 0 城市郊区 天 内环主干道1 5 24 0市中心区 中环快速 3 4 76 0 市i 又：中部 津 外环快速7 1 3 48 0市区边缘 广内环快速 2 96 0 市中心区 州外环环城高速6 01 0 0规划市区外同 沈 内环快速 2 96 0 市中心区 二环 快速5 08 0 市郊结合部 r l 三环 环城高速 8 51 0 0 规划郊区外同 内环 主干道1 24 0市中心区外同 郑 二环 主干道 3 25 0