快速路出入口布置原则及适应性浅议

俞 臻

（无锡市城市重点工程建设办公室，江苏无锡214031）

0 前言

城市快速路是国际上诸多用地密集型大都市汽车干道道路扩容的重大交通设施，它通过匝道出入口与地面道路网衔接。匝道密度与位置不但在很大程度上决定着快速路主线的通过能力和疏解、分流地面交通的能力，而且决定了主线、匝道地面交叉口与匝道服务区交通流受冲击的程度。

从国内一些城市快速路系统实际运行中所反映出的问题来分析，大多与出入口有关。由于城市快速路系统不同于高速公路，交通源相对比较密集，出人口设置的数是较多，间距较近，因此，合理设置系统的进出口，对于保证系统的正常运行至关重要。为确定与城市形态、交通网络、经济条件相适应的合理匝道密度、合适的匝道位置提供理论依据，进而对指导我国大城市的快速路的规划与设计、改善生态环境、促进城市交通系统的可持续发展具有重大意义。

1 快速路出入口总体布置

目前普遍认为，对于快速路出入口相邻交叉口设计，应最大限度拓宽交叉口路口宽度，增加交叉口车道数，并根据预测交通量布置转向专用车道；对于有出入口匝道路段，拓宽长度应满足匝道接地布设长度要求。尤其对于出口匝道的布设提出更高的要求，出口匝道接地点与相邻交叉口进口渠化段之间应具备足够长度的交通缓冲段（或衔接段）。根据出入口匝道与地面道路的相对位置（纵向位置和横向位置）对地面道路衔接段（交叉口）进行分类研究。

1.1 匝道与相邻道路衔接类型分析

根据快速路出入口匝道接地点在地面道路上的位置不同可分为两个方面：纵向位置分类和横向位置分类。

1.1.1 纵向位置分类

匝道的纵向位置即匝道落地点在路段纵断面上的相对位置。纵向位置表征了匝道接地点与交叉口的间距，是决定匝道关联平面交叉口车流运行的重要参数。根据匝道纵向位置，可将匝道分为路段型和交叉口型两类。

1.1.1.1 路段型

当进口匝道布设在交叉口进口道上游，出口匝道布设在进口下游，车辆能够在路段上完成车道转换和上下匝道的过程时，认为匝道对交叉口产生的影响可以忽略不计，该类匝道便是路段型匝道，不会对交叉口带来附加影响。

1.1.1.2 交叉口型

当出（入）口匝道落地点与下（上）游交叉口距离较短，上下匝道车流主要通过交叉口进口道或出口道进行集散，交叉口车流运行明显收到匝道车流的影响时，匝道便成为交叉口型。

1.1.2 横向位置分类

匝道的横向位置即匝道落地点在道路横断面上的相对位置，不同的匝道横向位置对应不同的匝道关联交叉口。根据横向位置，匝道可分为下列三类。

1.1.2.1 内侧式匝道

即匝道接地位置对应平面道路靠近中央分隔带的1～2条车道，如图1a.所示（图中仅表示出了下匝道，上匝道情况类似）。

1.1.2.2 中间式匝道

即匝道接地位置在道路横断面中部，两侧均有平面道路机动车道可以通行。如图1b.所示（图中仅表示出了下匝道，上匝道情况类似）。

1.1.2.3 外侧式匝道

即匝道接地位置位于机动车道外侧，与非机动车道或人行道相邻，如图1c.所示（图中仅表示出了下匝道，上匝道情况类似）。

匝道的横向位置与交织构型和衔接路段的交通组织方式密切相关。当不采取禁行和分隔措施时，外侧式匝道和中间式匝道都可对应左转交织区或混合交织区，内侧式匝道对应右转交织区和混合交织区。具体的交织构型应当视具体的路段和交叉口情况而确定。

1.2 匝道接地点上游或下游道路等级及路网要求

城市高架道路一般沿城市主干道修建，其匝道或直接与高架道路下面的主干道连接（如平行式匝道），或与高架下面主干道相交的道路连接（如定向式匝道）。城市高架道路作为城市快速路，对与其相接道路的功能等级存在一定要求，不可随意用匝道将快速路与低等级的道路相接。

一般地，就平行式匝道而言，上匝道接地点对上游相交道路等级及路网存在要求，下匝道接地点对下游相交道路等级及路网存在要求（上、下游相交道路均指主线与高架下面道路相交的道路）；就定向式匝道而言，对匝道本身连接的地面道路存在要求（见表1所列）。

表1 匝道接地点上游或下游道路等级要求表

1.3 匝道接地点距交叉口距离的要求

匝道距离相邻交叉口停车线的距离是匝道定位的一个关键因素。过长则道路用地面积增加，拆迁量和投资增多；过短又会不满足交织段和红灯排队长度的需求而影响到该段内车流的正常运行。

出口匝道与邻近交叉口的间距应不小于停车段长度和规范交织段长度之和，据国内外经验一般不宜低于150 m；入口匝道与邻近交叉口间距应不小于规范交织段长度，据国内外经验一般不宜低于80 m。日本东京高架道路中央环状线等高架道路100多条匝道中，下匝道至路口的平均距离为200 m。

1.4 匝道横向位置适应性分析

匝道横向位置的确定首先应考虑快速路和地面道路的几何条件。平行式匝道的横向位置多为外侧式及中间式，内侧式相对较少。定向式匝道落地点一般设置在与快速路相交的横向道路上，不受高架道路高度的限制，因此横向位置的选择较为自由。

1.4.1 出口匝道

外侧式匝道适用于有大量下匝道右转车流量而地面右转流量不大的情形；当同时有大量下匝道左转车流量时，由于左转车需要与地面车流的直行车和右转车进行交织，适用性受到限制；中间式匝道横向位置的适用性较广，采取此种横向位置布设方式可将地面转向车流提前分流至指定停车段，有较大的机动性，适用于多种车流组成情况。

1.4.2 入口匝道

对于进口匝道，采取内侧式横向位置将存在相交道路右转上匝道车流与去地面各转向车流的冲突，采取外侧式横向位置将存在相交道路右转去地面车流与上匝道各转向车流的冲突。通过对相交道路右转车进行相应的信号控制可以较好地解决以上冲突。而中间式横向位置可避免此类冲突点的存在。

2 出口匝道衔接段交通组织适应性分析

城市快速路出口匝道衔接路段指高架下匝道接地点至前方交叉口车辆排队队尾的一段距离。车流相互之间的交织是衔接段的核心交通问题，一般城市道路路网密度高，车流量较大，交织段长度难以达到要求，目前采取的交通组织方式多为避免或减少交织。

2.1 出口匝道衔接段交通组织方法分类

绝大部分出口匝道衔接路段在匝道右侧设置地面右转车道，在交织段之前将地面右转车流引入此车道，避免右转车与其它车流的交织。方便起见，本文中讨论的交通组织主要指直行车和左转车的情形。管理者在进行交通组织时主要任务是协调这两股车流，常用做法是：（1）下匝道车流和地面车流经过交织后通过交叉口；（2）物理分隔下匝道车流和地面车流；（3）禁止某流向车流在该交叉口的通行权，简化进口道的车流运行方式。对衔接路段交通组织方式的研究主要是从交通流理论和交通设计角度分析交通问题。

2.1.1 组织方式I

组织方式I是指在衔接路段不采取禁行和分隔等措施，下匝道车流和地面车流经过充分交织后通过交叉口，如图2所示。在这种情况下，匝道和地面车流都需要进行变换车道到达停车道，衔接路段划分为车辆因前方交叉口红灯的停车段和交织段，即Lw=L-LP。

2.1.2 组织方式II

组织方式II指分隔出口匝道车流地面车流，如图3所示。这种组织方式避免了交织对衔接路段造成的影响，尤其在交织段长度不能满足交通需求的情况下，有利于维护系统的有序，提高服务水平，是一种较为有效的组织方式。

2.1.3 组织方式III

同样为了避免交织，组织方式III通过禁行地面或下匝道的某向车流，简化进口道车流运行，等同于与一般交叉口进口道。被禁行的转向车流通过在上游或下游交叉口绕行或者在前方交叉口调头到达目的点。这种组织方式同样避免了交织对衔接路段造成的影响，适用于交通压力大，交织段长度不能满足需求，同时周边路网有分流条件的情况。

2.2 出口匝道交通组织形式适用性分析

为了保证出口匝道衔接段的通畅，交通管理者应根据道路交通的实际情况选取衔接路段组织方式。合理的交通组织形式的选取是实施有效的交通控制方案的前提。

2.2.1 组织方式Ⅰ的适用情况

2.2.1.1 通行能力匹配性考虑

允许出口匝道衔接段车流交织运行时，设地面到达流量为Qg，下匝道流量为Qr，Cw为交织段通行能力，CA为进口道通行能力，则应满足：

当上式不能满足时，交织区通行能力不足以容纳地面和匝道的车流量，系统平衡的临界状态被打破，开始出现排队和阻塞。因此，确定衔接路段的组织形式时，应保证交织段通行能力与地面和匝道到达车流量的匹配。

2.2.1.2 服务水平的考虑

此外，对于新建或改建交叉口，交织段需满足一定的服务水平。根据最小平均变换车道车速和非变换车道车速将其服务水平分为A—F级。其中A、B级服务水平满足足够的交织段长度，驾驶能够顺利进行；C、D、E级不能满足自由交织，车速逐渐降低，但是车流基本稳定运行；F级不能满足正常车流运行。对于采取允许交织的交通组织形式的新建和改建的交叉口，为了保证系统的稳定性，建议交织段服务水平不宜低于C级。当客观情况不能满足以上两个条件，建议考虑其它的交通组织形式。

如果客观条件可以满足以上要求，交织段的存在仍能使进口道保持较好的运行秩序，连续流和间断流能够顺利转换。对于大城市，一般情况下路网密度大，交叉口间距小，从而能够提供作为交织段的资源不容易满足。同时，出口匝道衔接路段多为交通流的吸引点和转换点，交通量大，挤压了可作为交织的空间。因此交通管理者在选择组织方式时倾向于避免交织。

2.2.2 组织形式Ⅱ的适用情况

2.2.2.1 流量不均衡系数的影响

“无交织”设计的进口道衔接路段，由于分离了下匝道车流和地面车流，衔接段无交织区存在，可缓解由于交织造成的交通无序和阻塞。由于分离了下匝道车流和地面车流，与一般进口道相比，进口道收到每个车道同向车流的不均衡度的影响。在此引入流量不均衡系数σ（σ＞0），令：

出口匝道交叉口衔接段的无交织设计隔离了需进行交织的两股车流，交叉口设计时可以不计交织段的要求。这样解决了由交通压力大而Lj不足之间的矛盾。但是由于不均衡系数σ的存在，单位绿灯时间内能够通过的车辆数却降低了，在不均衡系数偏离1较大时候，折减了现有设施的利用率。在总流量相等的情况下，该方向的车流需要更长的绿灯时间来通过交叉口，变相增加了交叉口压力。当σ→0或+∞，相对于浪费了一条车道的通行能力。如果以折减30%作为限制条件，当σ＜0.4或σ＞2.5时，此种交通组织方式的适用性需综合其它因素加以权衡。上述分析针对于当Lj不能满足交织段长度要求的情况。在交织段长度足够的情况下，是否选择无交织设计的交通组织形式对车流运行不会产生大的影响。同时σ不可能总是等于1，因此在交织段长度满足要求时，使用Ⅱ型的无交织设计的交通组织形式不利于充分利用现有道路资源。

2.2.2.2 车行轨迹的影响

除了流量不均衡系数对车流行驶产生影响，绿尾车辆驶过停车线时存在潜在的冲突点，如图4所示。以一般较普遍的情况来分析，车道宽度为3.5 m，左转车转弯半径为30 m，绿尾左转车驶过停车线的车速为的8 m/s。

则外侧左转车驶过B点需时14.64/8=1.83(s)，驶过C点需时20.91/8=2.61(s)，均能保证在黄灯3 s时间之内，但是当左转车流间隔3条直行车道以上时，外侧左转车道的车辆易与绿初的直行车发生冲突，故左转车道不宜间隔两条以上直行车道。

对于组织形式Ⅰ和Ⅱ都不能满足的情况，可以考虑对禁行或实施交通控制方案。对于禁行的左转车的出路，可以考虑让其在前方路段调头，或者在下游交叉口左转。目前我国有相当多的出口匝道衔接路段采取禁左或禁右的交通组织方式，有利于简化复杂的交通状况，提高该点的通行能力和服务水平。这种交通组织方式牺牲了一向车流的通行权利，将矛盾分散转移至周边的道路。此外，对于过饱和交叉口，应对衔接交叉口上游实施流入控制，对地面道路系统进行信息诱导。

3 结语

随着城市快速路的规划建设投入使用，城市交通建设管理者逐渐认识到，做好快速路出入口衔接道路（主要为相连交叉口）设计对快速路的可靠运行极为重要，假如处理不好，极易造成快速路相邻道路（交叉口）发生常发性交通拥堵。本文从出入口匝道布置形式、原则、交通适应性等几方面总结了快速路出入口设计的几点经验。望能起到抛砖引玉之功效。