（交通运输规划与管理专业论文）高速公路出口匝道选位研究.pdf

r e s e a r c ho nf r e e 厂a yo f fr am p l oc a t i o n a t h e s i ss u b m i t t e dt o s o u t h e a s tu n i v e r s i t y f o rt h ea c a d e m i cd e g r e eo fm a s t e ro f e n g i n e e r i n g b y s h a j i n g s u p e r v i s e dbysuloervisedb y p r o f l uj i a n a n d p r o f x i a n gq i a o - j u n s c h o o lo f t r a n s p o r t a t i o n s o u t h e a s tu n i v e r s i t y j a n u a r y2 0 1 0 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用 过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明 并表示了谢意。 研究生签名： 亟鳖 i i i i i ： 沙l o 、 、沙 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的 复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内 容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可 以公布( 包括以电子信息形式刊登) 论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文 的公布( 包括以电子信息形式刊登) 授权东南大学研究生院办理。 研究生签名：监导师签名： 摘要 论文题目： 硕士研究生姓名： 导师姓名： 学校名称： 摘要 高速公路出口匝道选位研究 沙静 陆键 东南大学 高速公路出口匝道是高速公路的门户，是城市的入口。出口匝道的位置选择，对地 方经济的促进、通行效率的提高、交通安全以及高速公路功能的发挥都有很大的影响。 本文借鉴国内外已有先进理论和研究成果，从城市发展的角度，围绕高速公路出口匝道 的选位问题，开展了以下几个方面的研究。 首先，本文主要对高速公路出口匝道的设置现状及存在问题，高速公路出口匝道选 位的影响因素以及高速公路出口匝道的设置条件三方面展开研究，对高速公路出口匝道 选位的机理进行了分析，为出口匝道的选位方法分析做好准备。 其次，本文深入研究了高速公路出口匝道选位的流程及方法。高速公路出口匝道的 选位主要包括三个步骤：第一步，连接片区的确定，本文主要采用节点重要度法确定。 第二步，连接道路的确定，本文主要从两个方面进行阐述：一是根据道路的等级及通行 能力，给出了选择连接道路的基本原则；二是结合城市类型，土地利用性质，路网结构 形式这三个选位影响因素研究连接道路的选择，最后按照城市规模的不同，给出了相应 的出口匝道连接道路的选取方案。第三步，选位方案评价，本文采用模糊综合评价法， 同时结合层次分析法，对高速公路出1 3 匝道选位方案进行评价，建立了相应的评价指标 体系和评价模型，并给出了实例分析。 关键词：高速公路；出口匝道；选位；方案评价； a b s t r a c t t h e s i st i u e ： g r a d u a t en a m e s u p e r v i s o rn a m e ： u n i v e r s i t y ： a b s t r a c t r e s e a r c ho nf r e e w a yo f fr a m pl o c a t i o n s h a j i n g l uj i a n s o u t h e a s tu n i v e r s i t y f r e e w a yo f fr a m pi st h ed o o ro ff r e e w a y , a n d i ti sa l s ot h ee n t r a n c eo fc i t y t h el o c a t i o n o ff r e e w a yo f fr a m pi sv e r yi m p o r t a n t ，a n di th a si n f l u e n c eo ne c o n o m i cg r o w t h , t r a f f i c e f f i c i e n c yi m p r o v e m e n ta n d t r a f f i cs a f e t y s o ，b a s e do ne x i t i n gr e s e a r c hr e s u l t s ，f r o mt h ep o i n t o f u r b a n b u i l d i n g ，l o c a t i o ns e l e c t i o no ff r e e w a yo f f r a m pi sd i s c u s s e dh e r e f i r s t l y , f r e e w a yo f fr a m pl o c a t i o nm e c h a n i s mi sa n a l y z e d ，a n di tc o n c l u d e s ：a n a l y s i so f p r e s e n ts i t u a t i o na n dp r o b l e m so ff r e e w a yo f fr a m p ；a n a l y s i so fi n f l u e n c ef a c t o r si nl o c a t i n g a n da n a l y s i so fb a s i cs e t t i n gc o n d i t i o n so ff r e e w a yo f fr a m p t h em e c h a n i s ma n a l y s i si st h e f o u n d a t i o no ff r e e w a yo f fr a m pl o c a t i o ns e l e c t i o nm e t h o dr e s e a r c h s e c o n d l y , f r e e w a yo f fr a m pl o c a t i o ns e l e c t i o np r o c e d u r ea n dm e t h o da r e d i s c u s s e d t h e r ea r et h r e es t e p si nf r e e w a yo f fr a m pl o c a t i o ns e l e c t i o n ：t h ef i r s ts t e pi sc o n n e c t i o na r e a s e l e c t i o n , a n dt h em e t h o do fs i g n i f i c a n c ei su s e dh e r e ；t h es e c o n ds t e pi sc o n n e c t i o nr o a d s e l e c t i o n , w h i c hi se x p l a i n e df r o mt w os t a n d p o i n t s ：o n ei st h a ta c c o r d i n gt ot h er o a dg r a d e a n di t st r a f f i cc a p a c i t y , b a s i cp r i n c i p l eo fc o n n e c t i o nr o a ds e l e c t i o ni sg i v e n ；a n dt h eo t h e ri s t h a tw i t ht h ec o n s i d e r a t i o no fc i t yt y p e ，n a t u r eo fl a n du t i l i z a t i o na n ds t r u c t u r a lt y p eo fr o a d n e t w o r kt h e s et h r e ef a c t o r s ，d i f f e r e n tf r e e w a yo f fr a m pl o c a t i o ns c h e m ef o rc i t yo fd i f f e r e n t s c a l ei sg i v e na tl a s t t h et h i r ds t e p ，f u z z yc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o nm e t h o d ，c o m b i n i n gw i t h a n a l y t i ch i e r a r c h yp r o c e s s ，i su s e dt o e v a l u a t ef r e e w a yo f fr a m pl o c a t i o ns c h e m e s i nt h i s p a p e r , e v a l u a t i o ni n d e xs y s t e ma n de v a l u a t i o nm o d e l sa r eb u i l t w h a t sm o r e ，a l le x a m p l ei s g i v e nt oi l l u s t r a t et h i se v a l u a t i o nm e t h o d k e yw o r d s ：f r e e w a y ；o f fr a m p ；l o c a t i o ns e l e c t i o n ；s c h e m ee v a l u a t i o n 目录 目录 摘要。i a b s t r a c t i i 第一章绪论l 1 1 研究背景及意义1 1 1 1 研究背景l 1 1 2 研究意义l 1 1 3 课题来源2 1 2 国内外研究概况2 1 2 1 国外研究现状2 1 2 2 国内研究现状3 1 3 主要研究内容与技术路线4 第二章高速公路出口匝道选位机理分析7 2 1 高速公路出口匝道设置现状及存在的问题7 2 2 高速公路出口匝道选位影响因素分析8 2 - 3 高速公路互通立交间距研究9 2 3 1 互通立交间距影响因素分析1 0 2 3 2 互通立交最小间距分析1 0 2 。3 3 国内外关于互通立交间距的规定1 1 2 4 高速公路出口匝道设置条件：1 3 2 5 小结1 3 第三章高速公路出口匝道的选位方法1 4 3 1 高速公路出口匝道连接片区的确定1 4 3 2 高速公路出口匝道连接道路的确定1 6 3 2 1 连接道路选取的基本原则1 6 3 2 2 连接道路的确定1 7 3 2 3 交通影响分析。2 3 3 3 小结2 5 第四章高速公路出口匝道选位方案评价2 6 4 1 评价方法概述2 6 4 2 评价指标体系的建立2 7 i l i 4 3 评价模型与方法2 8 4 4 算例分析3 6 4 5 小结4 1 第五章结论4 2 5 1 主要研究结论4 2 5 2 主要创新点4 2 5 3 研究展望4 3 参考文献。“ 作者简介4 7 致谢4 8 i v 第一章绪论 1 1 研究背景及意义 1 1 1 研究背景 第一章绪论 随着我国国民经济的快速发展，高速公路的里程和规模不断地扩大，交通量也不断 地扩大，随之而来的交通问题也日益突出。目前高速公路交通方面的问题主要体现在： ( 1 ) 交通量的增加所带来的交通延误和拥堵，( 2 ) 交通量的增加和交通设施设计的不 合理所带来的交通安全问题。据统计，2 0 0 7 年我国高速公路交通事故死亡人数达6 0 3 0 人，占交通事故死亡人数的7 3 9 ，而同年高速公路里程仅占全国公路网总里程的1 5 ， 与此同时，因交通拥堵所带来的经济损失更是难以估量【1 】。 在通常情况下，交通拥堵和交通事故更多的发生在高速公路进出口匝道等特殊路 段。美国学者f i r e s t i n ec ta l 在研究中发现，高速公路上2 0 3 0 的卡车事故发生在匝道 上或匝道附近，而匝道的路线长度占整个高速公路长度不到5 ；在美国西部其它许多 州也存在相同的情况，如1 9 9 3 1 9 9 5 年，c o l o r a d o 州高速公路上总共大约发生2 4 0 0 起 卡车事故，而其中3 0 发生在匝道上【2 】【3 1 。这也在客观上要求对高速公路出口匝道的相 关研究更为全面、深入，以满足客货运输的安全、快速、经济的要求。 而由于我国高速公路的“历史”较短( 1 9 8 8 年我国第一条高速公路上海至嘉定高速 公路建成通车) ，和西方发达国家相比，高速公路相关领域的研究较为薄弱，且主要的 研究成果集中在普通路段和入口匝道上，如对通行能力、加速车道长度、合流区交通流 特征分析等，但针对高速公路出口匝道的研究，特别是对交通安全的研究几乎为空白。 1 1 2 研究意义 高速公路出口匝道是高速公路的门户，只有通过这些出口匝道才能进入城市。因此， 高速公路出口匝道处作为交通中心，运输十分方便，它往往能给所在地附近的地区带来 巨大的经济效益，且地区的受益程度随其与出口匝道的距离不同而变化，距离越近，受 益越大。据调查，日本有8 0 的先导产业分布在高速公路出口匝道附近，其产品和原材 料几乎全部通过高速公路运输。而且，因沿线产业以及配套设施的建立，也会促使区域 人口的就业问题得以解决，使经济发展更加活跃。因此，高速公路出口匝道的选位对城 市的发展有很大的影响，必须给与重视。 另外，高速公路出口匝道选址合理与否，对出口匝道通行能力的提高、交通的安全、 行驶时间的节省以及高速公路功能发挥有很大的影响。出口匝道的位置设置不合理，不 东南大掌硕士学位论文 仅会使得匝道车流不能快速离开出口区域，造成高速公路的拥挤和延误，而且还会对地 面交通产生严重干扰，使得匝道与地面交通的交汇处成为各种交通问题的集中发生区。 因此，为了保障主线及地面车流的安全与通畅，必须重视出口匝道的选位研究。并且， 在规划和布设高速公路的出口匝道时，应从全局出发，除了考虑整个公路网系统的功能 和要求外，还需充分考虑综合交通条件、自然条件及城市社会经济状况，经全面分析论 证后确定高速公路出口匝道的位置。 1 1 3 课题来源 论文依托国家自然科学基金项目高速公路出口匝道几何特征及控制方式对交通安 全和通行效率的影响研究( 项目编号：5 0 7 7 8 0 4 0 ) 以及交通部西部交通建设科技项目 高速公路出口匝道交通安全保障技术研究( 项目编号：2 0 0 8 3 1 8 0 0 0 0 8 ) 开展，以高 速公路出口匝道的交通安全为出发点，旨在大量观测的基础上，找出现有出口匝道设置 存在的主要问题，继而明确高速公路出口匝道设置时应遵循的普遍原则和选位方法，提 高出口匝道选位的合理性和可操作性，改善我国现有出口匝道处交通拥堵与安全问题。 1 2 国内外研究概况 高速公路出口匝道的选位问题历来受到高度重视，在国内外都开展了相当广泛而深 入的研究。国内外出口匝道选位的研究现状分析如下。 1 2 1 国外研究现状 多层立交交通系统空间发展模式的构想是由现代主义建筑的鼻祖、著名的城市 规划思想家勒柯布西埃( l e c o b r u s e i r ) 首次提出的。随着城市间道路运输的扩大，立交开 始在公路上兴起和发展。早在上世纪2 0 年代，美国就开始修建互通式立交，德国也在 二战前即开始修建高速公路互通式立交。而上世纪5 0 年代中期后，美、英、法、德及 日本等国开始大规模修建高速公路，同时修建了大量的互通立交，并使立交向多层化发 展。目前，这些发达国家正逐步把主要高速公路用立交连接起来，形成国际高速公路网。 随着各种形式立交的修建，国外发达国家的立交规划、设计理论也日趋成熟。对于 出口匝道的选位问题也做了大量的研究。目前的研究成果主要集中在美国、日本两国。 主要成果总结如下： ( 1 ) 美国运输研究院( t r b ) 编写的“h i g h w a yc a p a c i t ym a n u a l ”( h c m ) 1 4 ，美 国a a s h t o 公路与城市道路几何设计政策( 俗称“绿皮书”) t 5 1 ，日本高速公路设 计要领【6 】等，对于立交实际中的交通量预测，匝道通行能力分析，还有立交间距等都 作了大量的研究工作，并形成了相对完整的理论体系，对高速公路出口匝道的选位提供 了指导性意见。 2 第一苹绪论 ( 2 ) 对高速公路出1 ：3 匝道选位所考虑的因素主要包括【7 】：1 ) 公路网规划；2 ) 周边 交通需求；3 ) 技术可行性；4 ) 周边土地利用；5 ) 经济效益。 ( 3 ) 以事故数据为样本，采用统计学和多元回归的方法建立了互通立交匝道和变 速车道事故预测模型，主要就立交线形与运行安全关系等展开研究，对变速车道长度、 匝道合理间距等设计指标的研究做出定性分析【8 】【9 】【1 0 】【1 1 】【l2 】。 ( 4 ) 对高速公路出1 ：3 匝道的选位方案进行定量评价，常用的数学方法包括：d e l p h i 法、主成份分析法、层次分析法( a h p ) 、灰色关联分析法、模糊综合评价法等1 3 】【1 4 1 。 1 2 2 国内研究现状 我国的互通式立交起步较晚，1 9 5 5 年，武汉在滨江路上建成了第一座部分苜蓿叶型 互通式立交。进入8 0 年代后，随着我国改革开放政策的步步深入和经济的快速增长， 全国各地纷纷开始修建高速公路和环城高速道路，互通式立交也由此大量修建。相应的， 高速公路出口匝道的选位研究也有了一定的发展。 国内现有的标准规范中涉及到出口匝道的内容主要有：公路工程技术标准嘲对 匝道的设计车速、互通式立交之间的间距进行了规定，公路路线设计规范【1 6 】中对匝 道横断面的型式，匝道圆曲线的最小设计半径以及匝道出口匝道处的端部设计、变速车 道的设置、相邻出口匝道之间的间距等进行了较为详细的说明，城市道路设计规范【1 7 】 中对城市快速路出口匝道的最小圆曲线半径、匝道口最小狰距、变速车道的设置等所应 满足的条件也进行了相关规定，但国内现有的标准和规范中均很少涉及出口匝道选位问 题，只是定性的提出应结合公路网规划、匝道周围土地利用性质综合决策，而缺少具体 的可供操作的出口匝道选位方法。 在出口匝道选位理论研究中，目前主要是立交的选位研究，分析的内容多是探讨选 位的一般原则，包括互通立交设置的道路条件、交通条件和社会经济条件等，对立交间 距等内容做简要分析。主要成果有： ( 1 ) 罗霞从立交间距、立交具体位置确定和立交的交叉角、交叉路条数等总结了 高速公路立交的规划原则1 8 1 ；乔翔和蔺惠茹从路网和路线规划的角度总结了立交的规划 原则和规划步骤1 9 】；吴国雄、王伯惠等也在著作中列出了立交的规划原则2 0 1 。 ( 2 ) 东南大学的李文权教授运用数理统计、排队理论及间隙接受理论等多种方法， 对城市互通立交最小间距做出了相应的分析【2 l 】【2 2 】【2 3 】；贺玉龙对城市立交的最小间距做 了调查和研究【2 4 】。 ( 3 ) 凌九忠、张飘等结合相交道路的性质、相交道路的交通量、城市出入交通量、 相交道路的功能、人1 ：3 密度、合理间距、互通式立交的功能、经济效益、分期建设规划 等因素对互通立交的设置条件进行了分析和总结2 5 】；徐家钮和程家驹在编著的道路工 东南大学硕士学位论文 程中研究了立体交叉设置的技术条件。该书中主要从相交道路等级、交叉口的交通量、 地形以及道路与铁路的交叉这几个方面来研究立体交叉的设置条件；张敬淦于1 9 9 5 年 在城市立交的规划设计问题中对与主干道相交的路口是否应该设置立交进行了一定 的研究。 ( 4 ) 周荣沾在编著的城市道路设计中提及立体交叉设置的条件除了技术上的 要求外，还应该考虑到经济上的效益。 ( 5 ) 高宏对互通式立交的交通量对互通式立交设置的影响作了研究，他认为互通 式立交的交通量是互通式立交设置依据中最现实不过的依据【2 6 1 。 ( 6 ) 天津大学管理学院的王萍、贺国光等建立了立交选址问题的0 1 规划模型， 此方法考虑的因素比较简单，适合在公路网立交规划阶段，对城市立交布局规划存在许 多不足之处，此外此方法需要交通需求和交通分配方面的原始数据较多，在实际规划运 用中有一定难度；北京的和坤玲从“最短路径法”对城市快速路节点进行功能定位，对 城市立交规划提供了一个思路【2 7 1 。 总体来说，目前关于高速公路出口匝道选位的相关研究中，更多的是从公路网规划 的角度考虑问题，对立交与城市的总体发展形态、土地利用及所在道路的性质、在道路 网中的区位和造成交通堵塞的内在原因考虑得不够。事实上，如果不将立交作为城市系 统的一部分来考虑问题，一旦城市用地扩展或道路等级调整，原有的规划设计很可能会 出现新的交通问题。 1 3 主要研究内容与技术路线 从已有的研究成果可以看出，国内对高速公路出口匝道的选位研究还存在不足。本 论文旨在结合我国高速公路的实际情况，在了解出口匝道设置现状的前提下，系统考虑 出口匝道的选位方法研究，主要研究内容有： l 、高速公路出口匝道选位机理分析 ( 1 ) 我国高速公路出口匝道设置现状及存在的问题 根据大量观测及资料查阅，了解我国高速公路出口匝道的设置问题，如：高速公路 出口匝道的选位与城镇发展规划和土地利用规划的结合度不高；出口匝道的地面连接点 不合理，部分出口匝道距离城市中心过近，出口交通流对中心城区的干扰过大；与出口 匝道相接的地面道路通行能力不足，不能有效疏散高速公路出口交通流，造成地面衔接 段的拥堵与混乱，进而带来临近交叉口的相关问题等。针对已有问题，提出解决方法， 为以后的研究做铺垫。 ( 2 ) 出口匝道选位影响因素分析 4 第一苹绪论 进行高速公路出口匝道选位研究的首要工作就是确定影响出口匝道选位的各种因 素。在大量实际调研的基础上，结合已有研究，明确在设置高速公路出口匝道时应综合 考虑社会、经济、技术、环境和管理等各方面的因素。本文主要从技术影响因素入手， 即研究1 ) 城市功能定位及规模；2 ) 土地利用性质；3 ) 地面路网结构及道路等级；4 ) 立交间距；5 ) 交通性质及交通量分配；6 ) 高速公路的主线线形等因素，分析高速公路 出口匝道选位需遵循的一般原则及方法。 ( 3 ) 高速公路互通立交间距研究 高速公路互通立交的间距对出口匝道甚至整个立交的布局、数量、位置、投资、立 交形式选择都有直接影响。应综合考虑交通、经济、技术等条件，妥善处理高速公路互 通立交的间距。本文首先对互通立交间距的影响因素进行分析，然后从理论上分析互通 立交最小间距要求，最后列举国内外关于互通立交间距的规定，为高速公路出口匝道的 选位研究提供理论依据。 ( 4 ) 高速公路出口匝道的设置条件 在研究高速公路出口匝道的选位问题时，首先必须明确在什么条件下，需考虑设置 出口匝道。根据高速公路出口匝道选位的影响因素，并结合以往的研究，本文主要从相 交道路的性质，相交道路的交通量，相交道路的功能，地区人口数量以及互通立交间距 这几方面，分析高速公路出口匝道的设置条件。 2 、高速公路出口匝道的选位方法研究 ( 1 ) 高速公路出口匝道连接片区的确定 分析高速公路出口匝道的影响因素后，在系统分析城市或片区社会经济情况的基础 上，把握出口匝道的选位。本文采用节点重要度法，在全区域的综合交通体系中，综合 考虑各片区的规模、人口、交通需求等因素，选出相对重要的片区，然后结合考虑匝道 间距的要求，线形设计的可能性，以及经济效益等因素，最终确定高速公路出口匝道合 理的接入区域。 ( 2 ) 高速公路出口匝道连接道路的确定 本文从提高交通安全及通行效率的角度【2 8 】【2 9 】，首先对选择地面连接道路时应遵循的 基本原则进行研究；其次，结合考虑高速公路出口匝道选位的三个重要影响因素：城市 类型、土地利用性质、路网结构形式，研究连接道路的选择，最后按照城市规模的不同， 给出了相应的出口匝道连接道路选取方案，并且对高速公路出口匝道的布设所带来的交 通影响进行分析，增强选位的合理性。 3 、高速公路出口匝道选位方案决策 高速公路出口匝道选位方案决策就是在多个方案，多个决策指标下，选择出最佳方 东南大学硕士学位论文 案。这是一个自然、社会、技术和经济相结合的复杂工程系统的分析和评价问题，也是 一个目标决策优化问题。本文采用模糊综合评价与层次分析法相结合的方法，首先建立 评价指标体系，运用层次分析法确定各指标的权重，然后运用模糊综合评价法进行量化， 最终得到各个选位方案的评价值，从而得到最优方案。最后，本文以实例说明了模糊综 合评价法的应用。 为了保证各部分研究内容的顺利开展，论文制定了如下的技术路线，见图1 1 。 一_ 1 。 设 置 现 状 及 存 在 问 题 选 位 影 响 因 素 分 析 互 通 立 交 间 距 研 究 出 口 匝 道 设 置 条 件 图1 1 论文研究技术路线 研究基础工作 研究前提与基础 研究内容 和过程 上 方案决策 i 最终方案 第二章高速公路出口匝道选位机理分析 第二章高速公路出口匝道选位机理分析 在以往的高速公路网布局规划中，就己经对高速公路经过城市时的大致走向有了规 定：在区域主干线路网( 包括高速公路、一级公路、交通量大的二级公路) 的交叉口布局 规划中，对在城市附近的路网节点的位置也有了规定。但这种规划方法考虑的主要是公 路交通系统内部的合理衔接，而对城市空间扩展、城市自然生态环境和城市内部交通系 统等方面的考虑较欠缺，具有一定的局限性，对城市可持续发展的支撑作用不明确。本 章首先在整体公路运输网络中，综合考虑城市的发展因素，研究高速公路出口匝道的设 置现状及存在问题，选位的影响因素以及出口匝道的设置条件，为高速公路出口匝道的 选位方法的研究做好准备。 2 1 高速公路出口匝道设置现状及存在的问题 高速公路出口匝道的设置，应以沿线城镇、工矿企业、旅游景点等主要交通源的交 通吸引为依据，并在满足间距的要求下，综合考虑土地利用条件、线形设计等因素的影 响进行统筹考虑。但实际上，由于对出口匝道选位影响因素的考虑不够全面，导致了一 些出口匝道选位上的不合理，严重影响运输经济效益的提高。结合大量的现场观测，目 前我国高速公路出口匝道的布设问题主要体现为： ( 1 ) 高速公路出口匝道的选位与城镇发展规划和土地利用规划等相关规划的结合 度不高，导致一系列问题的产生，如因与相关规划有冲突，导致改扩建、返工；又或者 因为选择设置出口匝道的区域的土地开发程度较高，导致拆迁或土地征用费的不必要的 增大等。 ( 2 ) 出口匝道的接地点不合理，部分出口匝道距离城市中心过近，出口交通流对 中心城区的干扰过大。 ( 3 ) 与出口匝道相连接的地面道路通行能力不足，不能有效疏散高速公路的出口 交通流，造成地面衔接段的拥堵与混乱，进而带来临近交叉口的相关问题。 这些问题不仅影响了车辆的运行速度，造成车流运行的“不畅通”，同时也带来了 交通安全问题。针对以上我国高速公路出口匝道存在的问题，可能的解决方法有： ( 1 ) 全面考虑高速公路出口匝道选位的影响因素，尤其是注意与城镇发展规划和 土地利用规划等相关规划的结合。 ( 2 ) 尽量在远离市中心处设置出口匝道，减轻出口交通流对中心城区的干扰。 ( 3 ) 对于与出口匝道相衔接的地面道路，应尽量选择通行能力较大的道路，同时 采用合适的交通控制方式或交通组织方案，及时疏散出口交通流，避免引发拥堵和延误。 7 东南大学硕士学位论文 2 2 高速公路出口匝道选位影响因素分析 高速公路出口匝道选位的影响因素分析是选位研究的基础工作，对选位方案的提出 具有指导意义。本文在大量现场调查的基础上，综合考虑社会、经济、技术、环境和管 理等条件，明确在设置出口匝道时应考虑的主要因素，并以此为依据进行出口匝道的选 位。高速公路出口匝道选位的影响因素主要有： ( 一) 社会因素 高速公路出口匝道选位时，主要考虑的社会因素有： ( 1 ) 结合城镇发展规划，公路网规划等相关规划，全面、长远的考虑问题，避免 因与其它规划冲突，导致改扩建、返工等问题。通常地方公路网规划或城镇发展规划等 相关规划，在综合考虑社会、经济等诸方面的影响后，对当地公路网已有详细的规划， 而高速公路出口匝道作为公路网规划的重要内容，其与城市之间的连接过渡( 进出口匝 道的布设) 在路网规划中也会有所涉及。 ( 2 ) 为社会提供较好的综合服务。出口匝道是为城市服务的，出口匝道的布设需 满足城市的交通需求，保证和促进区域社会经济的可持续发展。 ( 二) 经济因素 高速公路出口匝道选位时，应考虑工程造价，并尽量减少拆迁成本或土地征用的成 本，提高经济效益。总的来说，主要考虑的经济因素有：效益成本比，投资回收期。 ( 三) 技术因素 高速公路出口匝道选位时，主要考虑的技术因素有： ( 1 ) 城市功能定位及规模。城市的功能定位及规模不同，对外联系的要求也不一 样，客观上会对出口匝道的设置产生影响，因此在考虑出口匝道选位方案时，应首先考 虑城市的功能定位及规模。 ( 2 ) 土地利用性质。高速公路出口匝道与城市相连，实际上是和城市范围内的某 - d , 区相连，出口匝道的布设会对当地的交通产生影响，必须考虑当地的土地利用性质。 例如，可考虑出口匝道与工业用地相连，或出口匝道的选位靠近工业用地，减小货运交 通对商业区、居住区的影响；应尽量避免将出口匝道设置在商业或金融区，否则大量的 出口交通流会给原本就繁忙的路段带来额外的交通压力。 ( 3 ) 地面路网结构的形式。城市内部的道路网络有多种类型，如方格网式、环形 放射式等，不同的地面路网结构对出1 ：3 匝道的设置会产生不同的影响，从而带来出1 2 匝 道选位方案的多样性。 ( 4 ) 互通立交间距的影响。为了保证高速公路交通流运行的稳定性、连续性以及 8 第二章高速公路出口匝遭选位机理分析 出于对交通安全因素的考虑，互通立交之间应有合适的距离。事实上，立交间距直接决 定了立交的数量、位置、布设形式、投资等，布设的密度过低，会使得进出口的数量过 少，不能满足运输的需要；布设的密度过高，又会使得主路车流受到的干扰过大，不利 用交通流运行的稳定性和高速公路快速、通畅的要求。另外，除了互通立交之间的距离 外，还需考虑互通立交与其它设施，如服务区、停车场等，之间的距离。 ( 5 ) 交通性质及交通量分配。高速公路出口匝道的选位，最终是要选择地面连接 道路。而地面连接道路选择的合适与否，直接影响到路网交通流的运行状况和出口匝道 功能的发挥。选择地面连接道路时主要需考虑：地面连接道路有足够的通行能力疏散 交通；与主要交通量发生源，如工业区、港湾、游览胜地等地的连接应便捷；设置 出口匝道后，分配到当地的交通流应适当，不应出现部分路段交通负荷过重的现象。 ( 6 ) 高速公路主线线形的影响。为了保障主线车辆运行的安全、通畅，在设置出 口匝道处，主线应具有良好的平面线形、平缓的纵坡以及开阔的视野，此外平曲线的半 径不应太小，且纵坡最好控制在3 以下，以利于主线车辆在出口匝道的顺利过渡。 ( 四) 环境因素 影响高速公路出口匝道选位的环境因素主要有：对资源的开发利用，对生态环境的 影响等。 ( 五) 管理因素 影响高速公路出口匝道选位的环境因素主要有：对分期修建的适应性，对收费体系 的适应性，施工的难易程度。 在社会、经济、技术、环境和管理五个因素中，本文重点关注的是技术因素对高速 公路出口匝道选位的影响。其中，技术因素中的( 1 ) ( 3 ) 比较宏观，本文主要从这 三个宏观因素出发，研究不同的城市规模、土地利用条件以及地面路网结构，对出口匝 道连接道路选择的影响，这是论文的重点研究内容。而技术因素中的( 4 ) ( 6 ) 关注 的更多的是微观设计方面，本文主要从这三个微观因素：立交间距、交通性质和交通量 分配、高速公路主线线形影响出发，分析高速公路出口匝道的设置条件。 2 3 高速公路互通立交间距研究 高速公路互通立交的间距研究是出口匝道选位研究的一个重要环节，互通立交的间 距对出口匝道甚至整个立交的布局、数量、位置、投资、立交形式选择都有直接影响。 合理的立交间距设置有利于整个道路系统的整体协调，反之则会产生一系列问题：若间 距过大，则不能满足交通需求，不利于交通流的转换及高速公路网功能的发挥；若间距 过小，则会影响高速公路通行能力和车辆运营速度，容易导致交通混乱，增加交通事故 的可能性，同时还会增加投资成本。因此，应综合考虑交通、经济、技术等条件，妥善 9 东南大学硕士学位论文 处理高速公路互通立交的间距。 2 3 1 互通立交间距影响因素分析 总体而言，在假定车辆性能均处于理想状况下，从道路交通环境及多因素综合作用 下的交通状况角度来看，高速公路互通立交间距的影响因素主要有以下5 大类： ( 1 ) 交通密度 互通立交的间距主要取决于交通密度。合理的立交间距应能均匀地分散交通，相邻 的互通立交应保持一定的间距，且相邻立交所担负的交通量应基本保持平衡，尽量避免 一处立交的交通量过分集中，而另一处立交的交通量稀少，导致整个干道和区域的交通 流量分配不协调。 ( 2 ) 相邻立交间的交织段要求 相邻互通立交间，必须保证有足够的交织段长度，以满足车辆进出高速公路时相互 交换车道所需的交织长度的要求。交织段长度应根据实际交通量的大小及服务水平而 定。 ( 3 ) 标志和信号的布置要求 相邻互通立交间应保证有足够的距离，以满足出口预告标志等指示标志的设置要 求。在野外高速公路上，一般要有2 k m 的视认标志距离。该距离主要根据车辆行驶速度 与驾驶员的反应时间等因素决定。 ( 4 ) 驾驶员驾驶舒适的要求 互通立交的匝道，尤其是多层式匝道的线形变换和纵断面起伏都很频繁，若立交间 距过小，则不利于车辆的运行及驾驶操作。 ( 5 ) 景观及环境要求 互通立交间距过小，则构造物和交通量就会更加集中，且线性变换变得复杂，导致 视觉景观和空气质量较差。尤其是在用地面积受限的情况下，匝道布置紧凑，上述情况 会更为严重。 2 3 2 互通立交最小间距分析 根据以上分析，互通立交最小间距的分析需综合考虑交织区长度、标志确认距离、 加减速车道长度、平稳运行距离等因素。目前，国内外对立交间距的研究已有很多，本 文主要从以下两方面进行总结： ( 1 ) 满足最小交织长度的互通立交间距 1 0 第二章高速公路出口匝道选位机理分析 日本在高速公路设计要领中规定：交织段长度应根据交通量而定，最少为 1 5 0 2 0 0 m ，如有可能，尽量加上与加减速车道之和相等的长度，即2 0 0 5 0 0 m 。这样再 加上匝道分、合流点至立交中心的距离，则相邻两个立交中心的最小间距约为1 0 0 0 m 左 右，即互通立交最小间距为： k = + 1 0 0 0 + k + 2 k ( 2 1 ) 其中，k 一互通立交最小间距( m ) ；加速车道长度( m ) ；上嘁一减速车道长度 ( m ) ；k 渐变段长度( m ) 。 北京工业大学贺玉龙等在研究城市互通立交最小间距时较为详细地分析了交织段 的长度。这个长度是指驾驶员在从上一互通立交的匝道入口驶入后，在不了解道路状况 的条件下，当直接变换到最内侧车道后，看到交通指示标志，并确定下一出口即为i f l 标 出口后，再次连续变换车道，在到达出口后完成车道变换，这个行驶距离即为最小交织 段长度厶，然后加上变速车道长度可得到互通立交最小间距： 血= 加+ k + 上碱+ 2 ( 2 2 ) ( 2 ) 满足标志和信号布置要求的互通立交间距 在高速公路上，一般要有2 k m ( 相当于以l o o k n g h 的速度行驶1 。2 分钟) 的标志视 认距离，城市道路约需3 0 0 5 0 0 m 。因此，为使标志设置不至于重叠，野外互通立交的 间距应在4 k m 以上，市郊2 5 k i n 以上，市内6 0 0 1 0 0 0 m 以上。 2 3 3 国内外关于互通立交间距的规定 ( 1 ) 国外关于互通立交间距的规定 日本关于立交间距的规定如表2 1 ，2 2 所示，同时规定了互通立交最小间距为4 k m ， 最大间距为3 0 k m ，并且互通立交与其它设施的距离原则上要大于2 4 k m 。 国外对于互通立交间距的规定总结如表2 3 所示： 表2 - 1 日本关于互通立交间距的设置标准 地区互通立交的设置标准间距( k m ) 大城市周围、主要工业区 5 1 0 小城市零星分布的平原区 1 5 2 0 地方市镇、山岭区 2 0 3 0 东南大学硕士学位论文 表2 2 日本关于互通立交与其它设施间距的设施标准 最小间距( k i n ) 设施名称 标准值 特殊值 互通立交之间 互通立交与服务区53 互通立交与停车区 互通立交与公共汽车停靠站 4 2 互通立交与隧道 表2 3 国外高速公路互通立交间距的设置标准 间距( k m ) 国家 平均最小最大 美国6 9 1 9 2 0 德国 2 7 + + ko 6 + + k 日本 2 3 2 7 加拿大38 荷兰3 5 英国6 5 注：、k 为加、减速车道长度，且包括了渐变段长度。 ( 2 ) 国内关于互通立交间距的规定 我国公路路线设计规范中对互通立体间距的建议值为：大城市、重要工业区周 围为5 一l o k m ；一般地区为1 5 2 5 k m 。 规范还规定最小间距为4 k m ，最大间距不超过3 0 k i n ，否则应在适当位置设置u 形 转弯设施，以供误行车辆、公路维修车辆和救援车辆调头之用。 规范中关于互通立交与其它设施之间的距离的规定如下表所示： 表2 4 互通立交与其它设置之间的间距 最小间距( k i n ) 设施名称 一般值 低限值 互通式立交与服务区 53 互通式立交与停车场 互通式立交与公共汽车停靠站 41 5 互通式立交与隧道 通常来说，经济越发达，城市化水平越高，互通立交的平均间距越短；反之，经济 相对落后，城市化水平低，则互通立交的平均间距相对较长。这是因为，经济发展水平 一定程度上影响和决定了城市化的水平以及城市对互通立交数量的需求，从而影响了互 通立交之间的距离。 因此，在进行出口匝道选位时，应充分考虑当地的经济发展水平，合理把握和控制 1 2 第二章高速公路出口匝道选位机理分析 立交间距。一般来说，对于经济发展水平较高的地区，互通立交间距可在规范建议值范 围内适当选取较小值；而对于经济发展水平较低的地区，互通立交间距可适当选取较大 值。 2 4 高速公路出口匝道设置条件 高速公路出口匝道的选位研究，首先必须明确设置出口匝道的基本条件。根据高速 公路互通立交的规划设置原则以及高速公路出口匝道选位的影响因素，出口匝道的设置 条件如下： ( 1 ) 相交道路的性质。当高速公路与高速公路，高速公路与其它干线公路，如城 市快速路、主干路、联络线等相交时，应设置互通式立交。 ( 2 ) 相交道路的交通量。高速公路与某一地面道路相交，当高速公路上的车辆进 入该地面道路的需求量较大时，则应设置出口匝道；如果进入该地面道路的需求量较小， 而设置收费管理的费用或建设费用高于营运收益，则不宜设置出口匝道，而应设置成分 离式立交或进行适当