城市互通式立交进出口匝道组合类型和间距对组合区平均速度影响分析

李远洋，黄筱龙

（中国市政工程西南设计研究总院有限公司，四川 成都 610000）

随着城市经济建设的快速发展，互通式立交在城市道路中的地位逐渐上升，成为完成道路与道路间交通转换必不可少的一部分。互通式立交进出口匝道起着连接主路与被交道路，转换两者间车流的作用，进出口匝道组合区是主线车辆与匝道车辆合流、分流、交织运行和交织冲突集中发生地，严重影响着城市道路的通行效率和服务水平。互通式立交间距在城市道路的建设过程中应尽可能达到规范要求的最小值，以保证相邻立交的进出口匝道合流和分流互不影响，形成单一的进出口匝道。但在实际设计过程中，由于受到各方面因素的制约，相邻两互通式立交间距太小，进出口匝道车辆往往相互影响，或一个互通式立交内道路一侧同时存在进出口匝道，形成进出口匝道组合区。相邻进出口匝道构成的组合区是城市道路快速通行的瓶颈路段，组合区车辆的平均运行速度受匝道组合类型和匝道影响最大[1]。

1 匝道组合的概念

对于城市道路，当相邻两互通式立交匝道相距较近时，上游出口匝道的分流或进口匝道的合流不仅会影响主线交通流的正常通行，降低运行速度，还会对相邻另一根匝道车流的正常汇入或驶出造成影响。此时，应将两匝道作为匝道组合来进行考虑，而非单独的出口匝道或进口匝道。匝道组合区指相邻匝道分合流点间的区域，该区域交通较为复杂，主线交通同时受上下游匝道的影响，是制约整条道路快速通行的重点路段[1]。

2 匝道组合类型

城市道路互通式立交匝道组合类型根据匝道布设的先后顺序，可分为连续合流、连续分流、先分流后合流及先合流后分流四种类型，即先进再进、先出再出、先出再进和先进再出四种组合构成类型。连续合流（先进再进）匝道构成类型是指相距较近的两相邻匝道均为进口驶入合流匝道的组合类型。连续分流（先出再出）匝道构成类型是指相距较近的两相邻匝道均为出口驶出分流匝道的组合类型。先分流后合流（先出再进）匝道构成类型是指上游匝道为出口匝道，下游匝道为进口匝道的组合类型。先合流后分流（先进再出）匝道构成类型是指上游匝道为进口匝道，下游匝道为出口匝道的组合类型[2]。其中先驶入后驶出的进-出组合类型对主线交通和相邻进出口匝道交通的影响最大。

3 进出口匝道间距

相邻两匝道相距较近是影响匝道组合区车辆平均运行车速的重要因素。因此，为避免匝道间距对城市道路车辆的正常通行产生影响，城市规范规定了四种不同匝道组合形式的最小间距要求。应研究相邻匝道进、出口间距小于规范要求最小值时，匝道间距对车辆平均运行车速的干扰。在实际设计过程中，当相邻两匝道相距较近时，设计者往往采用在主线最外侧设置辅助车道的方式连接两匝道，或将主线车流直行区与交织区通过硬隔离分隔，将交织区分隔至集散车道内，以减少对主线直行交通量的影响。《城市快速路设计规程》（CJJ 129-2009）规定：相邻两出入口匝道端部之间的最小间距应不小于规定的值，如表1 所示。

表1 出入口最小间距

《城市道路交叉口设计规程》（CJJ 152-2010）规定：相邻匝道出入口之间的最小净距L 应符合要求，如图1、表2 所示。

图1 匝道口最小净距

表2 相邻匝道口最小净距L

随着主线运行速度的增大，要求的相邻出进口匝道最小间距随之增大。相邻匝道的最小间距对先出再进的匝道构成影响最小，其次为对先出再出和先进再进的匝道组合的影响，并且对两者的影响程度相近；受影响最大的匝道组合形式为先进在出形式，其要求的最小间距远远大于先出再进的匝道构成。

4 平均车速影响分析

4.1 影响因素分析

城市互通式立交进出口匝道组合区车辆的平均速度不仅仅受到匝道组合类型和匝道间距的影响，还受到其他各种因素的影响，包括上游主线交通量、匝道交通量、驶入或驶出交通量、交通组成、主线车道数和匝道车道数等[3]。

图2 入-出匝道组合形式示意图

以先驶入后驶出的匝道组合形式为例，组合区内包括多种交通量，主要为上游主线交通量、上游进口匝道交通量和下游出口匝道交通量。其中上游进口匝道交通量还包括驶入主线交通量和从下游出口匝道驶出的交通量，下游出口匝道交通量还包括驶出主线交通量和来自上游进口匝道的驶出交通量。交通量越大，匝道组合区内车辆相互交织运行状况和交通冲突现象越严重，车辆的平均运行速度越低。交通组成越复杂，中型、大型车辆越多，则车辆驶入或驶出车速越低，且遮挡内侧小客车的行车视线，阻碍后方车辆的正常运行。组合区内主线车道数越多，包括主线直行车道和为减少对主线直行车流影响而设置的辅助车道或集散车道，可供车辆完成交通转换的横向空间越大，通行能力和服务水平越高。

4.2 间距对组合区平均车速的影响

根据目前国内外的研究和大量仿真实验表明，当城市道路交通量在合理范围内时，排除交通量极大和极小的情况，不同交通量条件下，针对同一匝道进出口组合类型，匝道间距与组合区车辆平均车速间的关系变化趋势基本相同。

（1）连续驶入（入-入）匝道组合形式。进口匝道对主线交流的主要影响范围为匝道合流点的下游，因此入-入匝道组合形式上游进口匝道同时对匝道组合区主线车流和组合区下游主线交通产生影响，而下游进口匝道仅对组合区下游主线交通产生影响，类似于单一进口匝道的影响。随着相邻匝道间距的增大，车辆用于汇入主线交通流的转换空间更大，进口匝道和进口匝道构成的组合区内车辆相互交织运行情况和干扰情况逐渐缓解，因此车辆的平均运行速度也不断增大。随着匝道间距的进一步增大，组合区内车辆平均速度继续增加，但增加幅度逐渐减缓，直至匝道间距为760m，对车辆平均速度基本不产生影响。相邻匝道相距过远，意味着互通式立交间距太大，不利于完成道路间车流的互相转化。

（2）连续驶出（出-出）匝道组合形式。连续驶出匝道构成类型中匝道间距与组合区平均运行车速的变化规律类似。先出再出匝道组合区车辆平均车速随着匝道间距的增加而增加，且增加的幅度由较大逐渐趋于平缓，直至匝道间距达到760m，车辆的平均速度基本不再发生变化。平均速度增加的幅度较先进再进匝道组合形式和先进再出匝道组合形式的变化要缓。

（3）先驶出后驶入（出-入）匝道组合形式。出口匝道对主线交通流的主要影响区是匝道分流点的上游，而进口匝道对主线交通流的主要影响区域为匝道合流点的下游，驶出车辆和驶入车辆间相互交织和干扰很少。因此先出再进匝道构成类型是四种匝道先出再进中对主线交通流影响最小的一种组合形式，对于匝道间距的要求也更低。当匝道相距超过260m 时，组合区平均车速随着匝道间距的增加而变化不大。同时，交通量对出-入匝道组合形式的影响最小，其组合区平均速度始终很高。

（4）先驶入后驶出（入-出）匝道组合形式。先驶入后驶出匝道组合形式是最为复杂的一种匝道组合形式，其组合区内驶入车辆、驶出车辆、主线直行车辆相互交织运行，交通冲突情况严重，因此，应严格控制保证进口匝道和出口匝道的间距，以减少对主线直行车辆高效运行的影响。先进再出匝道组合区车辆平均速度首先随着匝道间距的增大而快速增加，组合区内驶入车辆、驶出车辆和直行车辆交织运行状况逐渐减弱，交通冲突现象逐渐减缓；随后平均车速增加幅度逐渐减小，直至匝道间距达到1270m，匝道间距不再对组合区平均车速产生影响。

5 结束语

城市道路互通式立交相邻匝道组合类型和匝道间距对组合区车辆平均速度有很大的影响。四种匝道组合形式中，出-入匝道组合形式是对主线交通流影响最小的一种组合形式，组合区车平均车速最大，间距要求最低；而先进再出匝道构成类型是最为复杂的一种匝道构成类型，相邻间距要求最高。在主线交通量和匝道交通量合理的情况下，四种匝道组合区内车辆的平均速度均随着匝道间距的增大而增加，并且增加幅度由较大逐渐减缓，直至基本不再变化。实际设计过程中，设计者应根据具体实际情况确定匝道组合形式，尽可能使匝道间距满足要求。