漳州互通增加出入口方案研究及交织区通行能力验算实例

2016-10-09林志斌

福建交通科技 2016年4期

关键词：龙岩交织交通量

■林志斌

(福建省交通规划设计院，福州　350004)

漳州互通增加出入口方案研究及交织区通行能力验算实例

■林志斌

(福建省交通规划设计院，福州350004)

随着我国经济的快速发展，早期高速公路互通节点因功能缺失无法满足交通量急剧增长的转换需求，需进行改造。本文以漳州互通增加出入口为实例，从区域路网结构、交通量预测、交织区验算等关键问题分析研究漳州互通改造方案，对今后类似互通的改造设计具有一定的借鉴和参考意义。

互通改造区域路网分析环形匝道交织区验算方案研究

上世纪90年代末21世纪初建设的高速公路，因当时交通量较小，互通出入口的布设从节约投资、服务主城区、归并节点等方面考虑，省略了交通量较小方向的匝道设置，造成了互通节点功能不完善。近年来，随着我国经济的快速发展和城市化进程的加快，交通量成倍式增长，城市交通日益拥堵，部分方向互通出入口的缺失，已给该互通节点区域内居民的出行造成了极大的不便，对互通功能进行改造完善是十分必要的。漳州互通新增出入口工程就是一个很好的案例，本文将对该案例设计中遇到的关键问题及主要解决方法进行介绍。

1　工程概况

沈海高速漳州互通于1998年建成通车，原设计为一般性互通，只为进出漳州市交通服务。随着漳州北联络线的通车，此互通成为漳州北联络线与沈海高速公路连接的枢纽互通，同时又要保留作为漳州出入口的功能。因此，对其进行改造增设了江东互通，并将原漳州互通收费站与漳州北联络线合建，以解决福州及诏安方向出入漳州的交通流转换。目前该互通没有布设上下龙岩方向的匝道，因此漳州市再次提出改造漳州互通，以满足漳州龙海市长洲村附近区域通过漳州互通实现往返龙岩方向的交通流需求。

2　区域路网分析

根据漳州互通周边区域路网分布图（图1）显示，原福州、诏安往返龙岩方向的交通流都需经过漳州互通进行转换。但随着G76厦蓉高速海沧至天宝段、漳州南联络线的通车，福州往返龙岩方向交通流可通过G76厦蓉高速海沧至天宝高速公路进行分流，诏安往返龙岩方向交通流可通过漳州南联络线进行分流。

根据漳州高速公路出入口调查数据，预测未来2036年相关高速出入口交通量（见图2），本项目漳州互通增设出入口的交通量为2125辆/日（小客车）。

计算单方向匝道设计小时交通量为DDHV=2125× 0.55×0.115=134pcu/h；增设出入口上下高速的合计设计小时交通量为268 pcu/h，交通量较小，因此可在江东互通与漳州互通之间增设共用的定向环形匝道，予以解决漳州来往龙岩方向的交通流转换问题。

3　增设环形匝道方案拟定

通过对漳州互通现状交通组织（图3）的分析，新增环形匝道必须在漳州互通与漳州北联络线上的主线收费站之间设置，再通过收费站达到落地的功能。考虑漳州互通与主线收费站之间存在交织区，因此对环形匝道提出两种布设方案。

3.1方案一（见图4）

根据预测未来2036年交通量，福州→龙岩交通流量为974pcu/h，诏安→龙岩交通流量为298pcu/h，合计的交通量为1272 pcu/h，交通量较小。该段漳州北联络线目前为双向四车道，能满足未来年交通量增长的需求，无需进行拓宽改造。方案一考虑以漳州北联络线不进行拓宽改造为基础，避开漳州互通，在漳州北联络线主线收费站与江东互通之间设置环形A匝道上跨主线，实现漳州←→龙岩方向的交通流转换。再紧贴A匝道两侧布设B、C匝道，拆除旧收费站，将新收费站往龙岩方向平移，使原高速公路的交织段加长至500m，为未来沈海高速拓宽及交织段的改造预留空间。

3.2方案二（见图5）

方案二主要考虑利用漳州互通原有收费站及原有交织区段，增设环形匝道。具体布设方案为从龙岩→诏安方向的C匝道右侧分流新增E匝道，并入福州→龙岩方向的B匝道，实现漳州←→龙岩方向的交通流转换。此方案遇到两个需同时考虑的问题：（1）漳州互通A、B匝道汇流鼻端至主线收费站与出主线收费站的分流鼻之间存在交织段，交织段长仅为300m，需验算能否适应远期交通量的需求。（2）沈海高速目前为双向四车道，随着交通量的增长，未来可能拓宽为双向八车道。针对存在的问题，在进行方案比选时，对交织区未来的适应性进行了验算。

4　交织区验算

4.1交织区交通流量预测

分析2012年漳龙高速公路出入口调查数据，预测未来2036年漳州互通出入口的A-C交通流量为298pcu/ h，A-D流量为391pcu/h，B-C流量为974pcu/h，B-D流量为1318pcu/h，其漳州互通A、B匝道汇流鼻端至主线收费站主线与出收费站的分流鼻之间交织区流量示意图及交织结构图如图6～7所示：

4.2交织区通行能力验算

根据美国道路通行能力手册（HCM）来验算该交织区的通行能力。

（1）分析原互通现状确定交织区交通运行参数：交织段长度L=300m，交织车道数N=3，漳龙高速设计时速为VFF=100km/h。

（2）计算交通流率

①交织段内总的交织流率

Qw=QBC+QAD=391+974=1365pcu/h

②交织段内总的非交织流率

Qnw=QAC+QBD=298+1318=1616pcu/h

③总的交织流率

Q=Qw+Qnw=1365+1616=2981pcu/h

④流率比

QR=Qw/Q=1365/2981=0.458

⑤交织比

R=Qw2/Qw=391/1365=0.286

（3）确定交织区构型

由于A-D方向需要两次车道变换，B-C方向不需要车道变换，该交织区构型为C型。

（4）确定交织区运行状态

①计算交织强度系数Ww和Wnw：假设该交织区为非约束运行，查表得C型交织区在非约束运行状态下计算常数为a=0.08，b=2.2，c=0.8，d=0.6，则交织强度系数为：

计算非交织强度系数计算常数为：a=0.002，b=6.0，c=1.1，d=0.6，非交织强度系数为：

②交织车辆运行速度Vw和非交织车辆运行速度Vnw：

③确定运行状态：由于所分析的交织区为C型交织区，非约束运行所需的车道数为

Nw=N［0.761+0.047QR-0.00036L-0.0031（Vnw-Vw）］=3［0.761+0.047×0.458-0.00036×300-0.0031（76.2-72.5）］=1.99，而C型交织区所能提供的最大交织宽度Nwmax=3.0，NW= 1.99＜Nwmax，所以该交织区确实处于非约束型运行状态。

（5）确定通行能力：由于该交织区为C型，3车道，自由流速度为100km/h，流率比为0.458，查表得，QR为0.4时，通行能力为 4100pcu/h，QR为 0.5时，通行能力为3700pcu/h，按QR为0.458内插可得

由此可得每车道通行能力为1289 pcu/h。

（6）反算交织路段所需的车道数N

已知较大的交织交通量Qw1=974 pcu/h，较小的交织交通量Qw2=391 pcu/h，交织影响系数K=3.0，每车道的通行能力C=1289 pcu/h，非交织交通量Q01=298pcu/h；Q02= 1318pcu/h。

=2.92＜现有的3车道。从结果N=2.92分析，该数值已接近现有的3车道，若考虑加入龙岩←→漳州的交通量后，Qw1=974+134=1108pcu/h，Q02=1318+134=1452pcu/h。再由公式计算所需车道数为：

大于现有的3车道，因此若考虑加入龙岩←→漳州方向的交通量后，由公式验算得该交织区段车道数至少需4车道，需对交织区进行改造，具体改造方案是增加交织区段车道数或者加长交织区段长度。

5　方案的选定

5.1方案一

在利用漳州互通和江东互通的基础上，原主线收费站与江东互通之间利用空地进行改造，基本无拆迁，土地利用率较高。通过收费站的改造，将原高速公路交织段加长至500m，有效缓解了交织区的交通压力，也为未来沈海高速拓宽改造预留出空间。方案实施影响范围小，对现有环境破坏小，工程投资也最省。

5.2方案二

根据交织区验算结果，方案二在漳州互通增设环形匝道，通过对交织区段进行改造，改造的方案主要为：（1）拓宽车道数；（2）增加交织区段长度。此方案在漳州互通增设环形匝道的同时，交织区段增加一个车道，便可满足现状需求，但是随着交通量的不断增长，沈海高速未来可能拓宽至双向八车道，沈海高速改扩建工程实施时则需再次对漳州互通进行改造，会造成二次浪费，并且漳洲互通周边房屋密集，拓宽空间小，拆迁量大，工程实施难度大，工程造价高。

为从根本上解决漳州互通存在的问题，经以上多方面因素综合比选，推荐方案一为最终方案。