互通式立交交织区段通行能力及服务水平探析

互通式立交交织区段通行能力及服务水平探析

孙芬

北京市市政工程设计研究总院有限公司广东省深圳市518000

摘要：交通运输道路足够发达、高效，才能够发展壮大国家的经济水平，为了增强城市与城市之间的沟通感，必须将传统的高速公路再次进行改善，利用互通式立交的设计理念，建造高速公路匝道出入口，尤其是极为考验高速公路通行能力的主线交织区段，本篇论文对互通式立交交织区段的服务水平做出了简单的阐述，对今后相关设计者在建造高速公路、提高高速公路通行能力等方面有一定的参考意义。

关键词：互通式立交；公路通行能力；交织区段

引言：建造互通式立体交通的意义，是为了在同一时间段内车辆较多的位置进行分流，以疏通车辆为设计核心。中国政府相关部门对当下高速公路所批示的设计规范及技术标准中明文规定过，要严格按照三级服务水平的设计要求去建造互通式立体分合流、交织区段或匝道，且高速公路的通行能力和服务水平要与各大城市一级公路的指标完全一样。

第一，互通式立交交织区段的介绍

在道路固定的终点和起点之间有许多股交通流，我们将这些道路统称为公路的交织区段，在交织区段的设计理念上是不依赖交通控制设施而达到交叉目的的，公路的交织区段有许多种类型，本篇论文将这些公路交织段的类型归类为A、B、C三种，详情见下图1：

图1为现代交通中三种交织段的构型

本篇论文对公路交织区段的分类是基于车辆在此段路上的车道变换次数为基础做出的分类，根据上图，我们可以明显的看到，在A版交织区域构型的车道中，车辆进行变道次数不低于一次；在B版交织区段的模型中，车辆在行驶的过程中不必变换车道；在C版的交织区段中是将A、B两板的优势结合起来，将道路分成无需变道和至少变道两次的设计，提高了道路通畅感及通行能力。

本篇论文在模拟了公路交织区域的设计构型后，也对出现在该交织区域的车流进行了简化，我们将交织区域出现的流量分为非交织车流量和交织车流量两种模式，如下图2所表：

QO1和QW1分别是指非交织车流量较大者和交织车流量较大者，QO2和QW2分别是指非交织车流量较小者和交织车辆较小者。计算交织流量与非交织流量的公式是将每一种类别中的车流量的较大者和较小者相加即可；同理，计算整段交织区域的车流量，是将交织车流量和非交织车流量的结果再次相加即可。计算这些变量，是为了在后续研究交公路交织区域通行能力和服务才水平，提供可供参考的数据。

第二，评价交织区段通行能力的方案

在对公路的交织区域进行研究的时候，由于建筑结构具有一定的复杂性，多多少少会受到地理因素的影响，所以我们可以通过模型分析法，对该交织区域段路的通行能力进行评价分析。

在我国公安部门设计公共路线的过程中并未对高速交通路段交织区域进行特别的规定，目前分析交织路段通行能力的公式，依旧是沿用分析整体公共公路通行能力的公式，在计算公路实际通行能力CR的工程过程中，需要先假设出该公路的设计通行能力Cd，整体的运算公式如下：

fHV代表交通组成修正系数，fp则代表驾驶者修正系数，将这些变量全部相乘，则得出该公路交织段区域内的实际通行能力，在计算的过程中要保证相关数据的真实性及严谨性。

为了能够提高互通式立交交织区段的通行能力，还可以多设置分隔带，对直行车流和交织车流的运行状态进行分离，影响道路通行能力的主要因素是混合型交通的车流状况，道路的运行效率受到负面影响后，就会拉低整条道路的通行能力，这十分考验相关高速道路、一级公路建造者对匝道、交通主线、互通式立交交织区域的设计。在不同区域地理特色里，不同车辆的大小、车辆的运行平均速度，车辆的加速度，都会对该交织地段的通行能力造成一些干扰。

第三，评价交织区段服务水平的方案

公路的服务水平考核是指对公路的基础设施、车辆的运行状态进行评价的体系，具体的考核数据有车辆在道路中行驶的平均速度与时间、及相关民众在该交通道路上驾驶的体验感等等，都被列为影响该公路服务水平的因素之内，基于车流量较为密集的国情，政府在有限的道路建筑资源下，对中国道路的服务水平划分了4个等级，具体的服务水平评价划分方式也十分严格。

当车流量的密度K≤7pcu/（Km·In）的时候，该段路则被评为一级服务水平；当该段路的车流量密度7<K≤18pcu/（Km·In）的时候，该段路则被评为二级服务水平；当车流量的密度18<K≤25pcu/（Km·In）的时候，该段路则被评为三级服务水平；当车流量的密度25<Kpcu/（Km·In）的时候，该段路则被评为四级服务水平。

（一）车流量平均密度K值的算法

K表示在高速道路中交织区域的车流量密度，将整条道路交织区域段内的车辆总流量，除以交织段内的总车道数量所得到的结果，再次除以交织段内车辆区间的平均时速，则可以得出在该时间段内、该交织区域段内的车流量平均密度，即为K的值，公式详情见下：

（二）交织段内所有车辆区间速度V值的算法

在计算交织段内所有车辆区间速度的过程中，我们所运用到的公式如下表：

在这条公式中，QW和QNW分别代表在该互通式立交交织区域段内的交织流量和非交织流量，同理，V所代表的值也会随着是否为交织流量而变换，在计算的过程中所使用的计量单位一般都是Km/h。

二、VW和VNW的计算方式

VW和VNW分别代表平均交织速度和平均非交织速度，在计算的过程中所计量的单位同样是Km/h，所采取的变量还包括作为已知量路段的平均自由流速度，及未知量交织强度的系数，具体的计算公式如下：

i是决定交织速度或非交织速度来回变换的值。

（四）Wi的计算方式

作为交织强度系数的Wi也会根据交织流或非交织流产生变化，在计算的公式中需要用到互通式立交交织区域的交织流量比、该交织段区域的长度，还需要在非约束交织区运行状态下择优确定，a，b，c，d，的常数值，具体的计算方式如下所示：

只有在非约束运行状态对a，b，c，d进行取值，才可以得出更加精准的车流密度K值，确定是否为非约束运行状态的公式如下：

max是在特定交织区域中车辆流量极为充沛的峰值，Nwmax简称为约束运行状态，该值是在建设道路前就是已知的量值，存在的意义是作为参照值，评判该互通式立交交织区域段内的车流量是否达到约束运行状态。

（五）交织区域车辆运行状态Nw值的计算方式

在计算实际的交织区域车辆运行状态Nw的值的过程中所运用的公式具体如下：

综上所述的5种计算公式，都是为求出车流密度K值而推演出来的公式，车流密度K值是决定道路服务水平等级的重要因素，所以在计算的过程中，一定要保证所有的常数值与已知量的真实性、全面性，这样所取出的k值则会更加严谨，对互通式立交交织段区域道路进行服务评价的结果也更加贴合实际。中国政府曾出台过对高速道路及一级道路通行能力和服务水平评测的基本参照数值，在《公路路线设计规范》这本指示中曾明确表示过，如果该交织区段的交通量每小时超过800pcu，则表示该条道路的规模已无法再满足民众对其的需求，必须扩大规模、增建匝道、增减车道等改善车流现状。

第三，总结

在某些高速公路及一级公路的设计中，最重要的组成部分便是互通式立交交织区段，这是整条经济运输枢纽上的建设重点，所以中国政府相关部门也十分重视对交织区段道路通行能力及服务水平的测评，希望通过一系列的考核体系，督促相关的建筑设计者完善对高速公路交织区段的设计，在互通式立交道路中充分发挥交织区段存在的作用，为改善我国特殊国情贡献出力量。

参考文献：

[1]美国交通研究委员会、北京工业大学交通研究中心.翻译.道路通行能力手册（第4版）.北京人民交通出版社，2017

[2]谢寒，蒋阳升，蒋若曦等.城市快速路交织区换车道次数与车速、密度的关系实证研究[J].武汉理工大学学报，2015，（8）：75-81

[3]陈金川，刘小明，任福田等.道路交织区运行分析研究进展[J].公路交通科技.2016.（1）：46