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西安市二环道路东北角交通改善工程研究
2010-09-18 14:16 牛智昊 黄 昊 张承之 指导教师:李海林 刘全铭  点击次数:656

一、总论

 

1.1 项目概况

项目名称:西安市二环道路东北角交通改善工程研究

项目编制人:牛智昊 黄昊 张承之

项目研究阶段:设计并制定解决方案。

1.2  项目背景

近几年,西安的城市用地在城市向外拓展过程中不断调整变化,形成了一些新的交通点,使得现有的城区的交通结构有所改变,交通联系更加网络化和复杂化。城市用地与交通之间存在着相互促进而又相互制约的密切关系。例如浐灞生态区的修建,大大改变了城市的交通出入量,同时带动了东—北二环附近的物流服务业的快速发展,而物流服务业的发展又给东—北二环带来了巨大的交通压力。西安市三环路的建设,其南北线位与绕城高速路重合,大大增进了与城市外围地区的联系,促进城市用地规模的进一步扩张,加速了城市用地性质的变化。

该项目南起中国重型机械研究所门口,北止于东二环北延线与东湖路交叉口处,南北方向长963米;西起珠江新城东侧规划路路口,东止于现辛王路东约300m处,东西方向长1152米,控制二环路贯通的关键路段,也是解决西安东郊出城交通拥挤的重要交通道路。该路段地质条件复杂,线性变化多,设计立交桥十分困难。

 

1.3 项目提出过程

近年来,西安市投入了大量资金进行道路拓宽改造,经过多年的努力,我市的城市交通有了很大的发展,但由于诸多因素的制约,尚存在不少问题,难以适应城市社会经济发展的需求。在城市道路建设方面,不足之处主要表现在道路的建设速度相对滞后,难以满足快速增长的交通需求,城市部分区域道路交通负荷过重,交通拥堵现象时常发生。城市出入口不畅,与城郊高速公路的快速通畅极不匹配。如今不论上下班高峰期还是节假日,不论是繁华路段还是小巷,总能看到马路上车辆排成“长龙”阵。这令市民抱怨不已的交通拥堵问题依旧有很多需改善的地方,使其不再成为影响西安发展的一大瓶颈。

二环东北角十字为东、北二环、东二环北延线、北二环东延线四条快速路交汇处,交通流量十分大,目前为转盘解决交通流换向问题。

由于周边有较多物流中心,加之过境车辆多等原因,这个被司机称为“二环最堵的地方”,每天下午都拥堵严重,难以通行。

 

针对以上所述问题,我们研究小组特别选择了交通拥堵现象比较严重的东二环——北二环交叉口处作为研究对象,准备对其进行深入分析并提出解决的方案。

在整个研究过程中,我们得到了市政委等部门以及家长老师的大力帮助和支持,在此深表感谢。

我们利用Google Earth 仔细观察了该路段的周围环境分析发现,北边是东二环的延伸线一直到北三环,东边是北二环的延伸线一直到东三环,目前该地区尚未建好,所以周围很多地区依然是在建设中,所以导致来往车辆类型多样、数量很多。

 

1.1-1  Google Earth 卫星拍摄图


1.4研究结论

整个方案的制定通过行车原理、建设环境、城市经济水平等多方面的比较。经过路线与城市整体间的协调性分析后认为,该项目方案确定的建设规模和经济条件是可行的,符合实际情况,能满足区域经济发展和交通量增长一定时期的需求,特别是有利于完善城市二环交通运输体系、有利于提高周边的居民生活环境质量、有利于浐灞生态区附近新兴园区的发展建设,能够对周边的经济发展起重要的促进作用。

修建该工程的目的主要是结合城市的发展趋势,逐步完善路网结构,提高路网的通行能力,合理分配行人、非机动车和机动车三种交通流的通行权,以实现交通的安全性、畅通性、便利性和有序性。

 

1.5方案阐述

二环道路东北角立交工程

本方案为部分互通式立交,二环(西向南、南向西)交通、东西向、南北向直行。交通通过高架桥的方式解决,同时东向南、南向西、西向北、北向东左转均设置专用匝道解决。其中二环主线、东西向主线、南北向主线采用双向六车道布置,其余各转向匝道采用双车道布置。


二、项目建设的必要性

2.1西安市经济发展目标

西安市经济建设的总体目标是:发展成为以科技、旅游、商贸为先导的外向型城市。 “十一五”期间全市生产总值年均增长13%,到2010年,生产总值达到2580亿元左右,人均生产总值达到3600美元。

2.2 拟建项目对其周边地区经济发展能够起到推动作用

本项目的建设,不仅能满足了二环路与三环路之间的快速连接,而且对经济开发区、浐灞生态区、本来附近的地区等开发建设都有很大的推动作用,有利于城市东部、北部经济的发展,使西安北部地区迅速得到开发和发展。

2.3 拟建项目是完善城市综合交通运输体系的迫切需要

西安市道路建设速度远远慢于如今的需求与未来的增长趋势,2005年市区机动车保有量38万辆,2000年至2004年间平均增长率为9%。但西安的城市道路建设,因各种资金问题的原因,发展比较缓慢。

东—北二环地理位置特殊,向北至浐灞生态区,向西至经济开发区,车流量十分大,而道路的建设落后,严重地影响了交通的发展。因此拟建项目是完善城市综合交通运输体系的迫切需要。

2.4拟建项目在城市路网中的重要地位与作用

东二环--北二环立交位于东二环北端,是二环路与三环连接线的交通大枢纽,与之相连的在建东二环北延线与北二环东延线是城市二环、三环间快速联系通道,为城市快速路,这条延伸线与三环路交叉形式均为立交,该项目的建设对扩大城市范围、加强城市主中心与副中心的联系、以及促进浐灞生态区的开发建设有重要作用。

2.5 拟建项目是提高居民生活环境质量的需要

该项目所在地附近存在很多小区,人口居住密集,每日上下班堵塞严重,影响了人们的正常工作生活,阻碍了城市建设发展,因此拟建项目是提高居民生活环境质量的需要。

2.6拟建项目对浐灞生态区的发展起到推动作用

浐灞生态区是西安市重点发展区域之一,项目的建设能极大的推进周边的设施的发展,具体如下:

1、依托该流域水资源、生态资源和人文资源,建设一批重大生态和基础设施项目,保护利用生态资源,尽快成为环境优美的生态宜居、旅游、会展新区。

2、依托教育、科研和人才资源优势,推动高新技术产业和经济的建设,营造最佳创业环境,建设科技创新新区

3、依托区位优势,构建高效、便捷的交通网络体系。


三、设计方案及过程

3.1 问题的发现以及研究项目的确定

我们小组成员由于家离该路段较近,每次周末回家都要经过该二环交叉口,却总是遇到很严重的堵车现象,甚至会出现车祸情况。为了改善家住附近的交通环境和改善城市交通运输的不足之处,我们小组决定依靠自己的能力来为城市建设作出一些小小的贡献,来解决这个棘手的问题。

于是我们对二环交叉口的地理环境和车流状况进行了实地考察和研究,得到了一些珍贵的数据来帮助我们制定解决交叉口堵车情况的方案。

由于东二环北角地理环境特殊,该地区物流公司较多,使得在交通运输上给本来就不轻松的交叉口又带来很大的车流压力,我们在调查的过程中总是能看到来来往往的大货车或者是中小型运输车辆,这些车辆的行驶也给旁边的小车很大压力,有时小车需要拐弯而大车本身车就比较长,如果大车需要直走的话就让小车很难通行,导致交通短暂的堵塞,这样的现象反复发生,于是就出现了我们经常看见的一堵车就是半个小时的情况。(图)

3-1  车辆行驶混乱的现状


3.2          关于堵车问题的观察与分析

3.2.1原路段问题调查分析

调查目的

为了更好的分析项目的可行性和合理性,需要收集项目相关的资料,对现状交通情况和周边地区的用地进行调查,以便更准确地分析预测未来年项目所在地的交通情况,建立交通需求预测模型,并在该模型的基础上对不同的备选方案进行同深度的全面比选,以选择出最适合西安特点的方案,为项目实施提供科学的、可靠的依据。

调查方法

交叉口交通量调查:为反应交叉口现状交通情况和路段交通情况,拟采用人工计数法记录交叉口高峰时段的交通量。调查时在交叉口各进口道布置观测人员,分别记录各时段各种车型的直行、左转、右转交通量。

东二环与北二环交叉现为三路大型渠化环型交叉口,东二环和北二环均为城市快速路,北二环延伸线主要是连接辛王路及周围的一些工厂的生活性道路。东二环和北二环均为双向六车道,有中央分隔带,且道路两边均有绿化带将机非车道分离。

 

该交叉口机动车高峰小时为17301830,根据实际观测发现东二环左转至北二环机动车流量很大,由于北二环延伸线进口车流较少,但其交通量的变化对整个交叉的交通有一定程度的影响。整个交叉口非机动车流不大,但由于该路口为环型交叉,没有布设信号灯,二环上车速较高,存在安全隐患。由于调查期间,东二环的北延伸段正在进行全段施工,进行了隔离,因此交通量为零;北二环延伸线的东至西方向也在施工中,交通流受到了较大的影响,因此,东西方向的流量明显小于相反方向。

 

3-1东二环与北二环交叉口相关道路服务水平

道路名称

北二环延伸线

北二环

东二环

方向

东进口

东出口

西进口

西出口

南进口

南出口

V/C

0.06

0.72

0.67

0.87

1.14

0.54

从上表可以分析得出:东二环由南向北服务水平低,交通处于强制流状态,经常发生交通拥堵现象,由北向南服务水平较好,处于交通稳定流范围;北二环从西向东服务水平较低,交通流渐趋于饱和,交通量稍微增加就会引起交通拥堵;北二环延伸线由西向东服务水平为较低,交通流量趋于饱和,交通量稍微增加就会引起交通拥堵。


 

经过多次交通流量的观察与记录以及对相关部门进行访问后,得到交叉口现状交通流量如图(图)

3-2 现状东二环-北二环交叉口机动车高峰小时流量流向图

 

3-3 现状东二环-北二环交叉口非机动车高峰小时流量流向图


 

我们经过分析调查后发现,类似这种交叉口的交通拥堵主要问题是在于各方向的车辆在并车的时候,会发生不同方向的车辆在行驶过程中无意地挡住了右拐转弯的车辆等类似这种卡位的情况发生,这便是导致车辆滞留的重要原因之一。

例如:B线左转车辆与A线直行与D线左转在⑦路口发生矛盾,就会导致堵车。

3-4现阶段东二环——北二环分析图

 

为了解决该交叉口的交通拥堵现象,我们小组在经过思考讨论中考虑到地形、环境、经济以及未来该地区的发展,我们决定自行设计一座立交桥来更好地解决目前影响城市发展的这一瓶颈。


3.2.2 交通量预测

 

我们得到市政委的帮助,得到了有关东北二环交叉口未来几年的交通流量预测图:

3-5  2010年东二环-二环交叉机动车高峰小时流量流向图

3-6 2015年东二环-北二环交叉机动车高峰小时流量流向图

 

3-7 2020年东二环-北二环交叉机动车高峰小时流量流向图

 


 3.3资料收集

3.3.1网上资料收集

我们在网上查找一些各个地区的立交桥图片进行比较和研究,然后希望得到一些启发帮助我们设计真正适合我们的研究对象的立交桥。通过查找我们发现,立交桥的种类繁多,而应用最广泛的为互通式立交,而互通式立交桥又可以根据当地车流量的大小设计不同的层数。于是我们对目前该路段的机动车流量并且考虑到今后发展的各种因素,决定设计大小为中等规模的互通式立交作为初步的解决方案。

  通过图片的查找,我们了解到设计立交桥还要牵扯到该地区周边的自然环境、建筑布局、地质勘探、桥梁结构等复杂因素。所以我们在设计立交桥时,要尽量考虑到这些方面对方案的影响。

 

二郎立交                       福州湾边互通立交桥

 

谢家湾立交                     八匝道立交效果图

3-8 各地立交桥的照片或效果图

3.3.2对相关部门的采访以及采访稿

考虑到城市的建设发展,我们计划专门对市规划局进行电话采访,并写出了详尽的调研方案,但是几经周折都没有能够拨通规划局的电话。随后我们得到老师的帮助后决定亲自到有关部门去了解有关情况。

 

附稿:

采访地点:西安市市政管理委员会科技处

 

采访时间:2010217

 

采访目的:了解政府部门对该地区的解决方案,以及对我们方案的评价与建议

 

采访对象:负责该项目的技术管理 师先生 电话:87451964

 

采访记录:

 

一、工程概况:世界银行贷款项目

分为两期工程:

一期投资0.71亿人民币,一期于081023日开工建设,主要实施二环高架桥的基础部分。现进行西北角的匝道施工。有待完成的是周围民房的拆迁工作与清理废弃垃圾等工作。

二期投资2.10亿人民币,预计将于明年开工建设。

 

二、政府相关部门对此项目的解决方案:

设计为四层互通式立交桥:一层为地面辅道,二层为南北辅道,三层为匝道,四层为东西主线。

 

三、对我们方案的评价与建议:

    考虑到车辆的转弯半径、桥墩的设置地点、高架桥的桥梁高度等实际建设的问题的解决、匝道的设置会驶入快车道、紧急停车带等安全问题的解决。


3.4 方案设计及模型制作

根据初步的图纸设计规划,我们先用打印纸制作了一个草模(如图),并对其进行了简单的分析。在对模型的分析中我们发现其中存在不少问题,例如:模型高度设计过低、弯道的弧度设置太小、桥梁的坡度过大、转弯出入口角度过大,以及方向设计不合理等。

   

根据草模中所反映出来的问题,我们小组重新改进了设计方案和参数,并用卡纸制作了一个新的桥梁结构模型。

 

与原来的模型相比,新的模型结构更加的稳固、高度与坡度设计也更加的合理。于是我们最终确定了部分互通式立交桥的设计方案。


四、方案比较及方案的确定

                                  

设计立交桥,最大的困难就是在规模不大的前提下如何很好的解决各个路口的车辆向不同的方向行驶的流畅性与可行性。由于我们设计的原则是简单、实用、可行,而这就要求我们所设计的立交桥是与众不同的,比许多大城市的繁华路段所建造的大规模的立交桥要简单,能够让大多数司机朋友顺利地行驶在桥上而不会迷路或走错路线,节省了很多时间并且节约了成本。

经过几天的共同努力,我们从多个方面对立交桥有了具体的规划和要求,并且设计出相对合理的立交桥方案。

4.1有无项目比较

拟建项目在城市路网中的作用

本次拟建项目均为城市路网主骨架的重要组成部分,同时也是目前交通矛盾比较突出的位置,因此本项目的建设,不仅可以解决城市交通拥堵问题,而且对改善路网结构具有重要的意义。

二环路是城市中心市区的一条快速交通环线,是城市交通的一条主动脉,在绕城高速未通车前,二环路不仅承担市内交通、出入境交通,而且还承担大量的过境交通,自1993年南二环建成通车后的这十几年间,二环路上的交通量增长迅速,二环路对沿线土地的开发、城市规模的扩大、城市经济的发展、以及城市品位的提升等方面都起到了举足轻重的作用。随着交通需求的快速增长,二环路在贯通后不久就开始实施平交改立交工程,目前东北二环交叉口外,其余主要道路交叉口基本已改为立交,该处交叉口是现状二环路上的主要交通拥堵点。对于东、北二环交叉口,与之相连的在建东二环北延线与北二环东延线是城市二环、三环间快速联系通道,这两条延伸线与三环路交叉形式均为立交,这两项目的建设对拉大城市骨架、加强城市主中心与副中心的联系、以及促进浐灞生态区的开发建设有重要作用,按照城市路网规划,作为连接四条快速路的大型交通转换节点,应设置全互通式立交以满足各方向的交通转换需求。

4.2道路立交方案比选

1)各比选方案介绍

本工程位于东二环与北二环交叉口,相交的四条道路东二环和北二环、东二环北延线以及北二环东延线均为城市快速路,是城市快速路网中重要组成部分,故在此处设计互通式立交一座。

本次对该工程考虑了以下两个方案。其中设计技术指标为:主线计算行车速度60km/小时,匝道计算行车速度40km/小时;主线及各匝道车道净空:≥5m;地面辅道车道净空:≥3.5m

方案一:(推荐方案)

该方案为一座部分互通式立交。具体形式自下而上为:

第一层为南北向主线,以及四个定向匝道,用以解决四个方向的右转交通以及南北向调头。   

第二层为左转匝道。即东向南、南向西、西向北、北向东左转,均设置专用匝道解决。主线无平曲线,匝道平曲线最小半径为60m

第三层最上层为东西主线。

该方案东西、南北主线车道净宽均为12m,,其余各种转向匝道及地面转向辅道净宽均为7m

该方案的优点是立交紧凑,线形简捷、流畅,立交功能完全。根据主次交通量设置匝道,主流交通线形标准较高,立交通行能力较大。

该方案与其他规划项目基本无冲突。

立交形式美观;对地下管线的影响很小,占地较少,资金使用相对较少。
方案二:(对比方案)

该方案为一座完全互通式立交。具体形式自下而上为:第一层为地面辅道,解决行人和非机动车的通行,南北方向主线在第二层,北-东、南-西、西-北匝道在第三层,东西方向主线在第四层最上层;其中东-南方向的左转交通以苜蓿叶形式解决,其余几个方向的左转交通均以定向匝道的方式解决。立交最外侧设置四个定向匝道,用以解决四个方向的右转交通。主线无平曲线,匝道平曲线最小半径为50m

该方案主线设计最大纵坡为3.941%,最小纵坡为0.3%,最小竖曲线半径为1800m。各种转向匝道设计最大纵坡为3.940%,最小纵坡为0.311%,最小竖曲线半径为1000m

该方案东西、南北主线车道净宽均为11m,南向西和西向南匝道净宽均为11m,其余各种转向匝道净宽均为9m7m(单向),立交外侧地面辅道净宽为8.5m,内侧地面辅道净宽为12m

该方案的优点是立交紧凑,线形流畅,立交功能全,标准高。根据主次交通量设置匝道,主流交通线形标准高,立交总体通行能力大。

缺点是工程投资较大,占地较大。从外观上形式太过庞大,岔道过多,整体形式复杂,不够简洁明了。建设周期长,施工过程中更加严重影响了道路交通。


2)方案比选结果

各方案比选结果见表4-1

4-1   各方案比选结果

比选内容

方案一

方案二

工程投资

1.2亿左右

3亿左右

工程占地

施工期环境影响

比方案二小

比方案一大

 

3)方案确定

从工程和环境角度进行比选可知,两方案功能相当,但两方案工程投资相差很大。

方案二投资大、占地大。从外观上形式过于庞大,岔道繁多,整体形式复杂,不够简洁明了,且建设周期长,在施工过程中更加影响了道路的交通。

方案一相对于方案一,投资少,占地小,外观美观而简约,各个岔道作用明确,整体形势简单,建设周期短,利于快速改善此处交通问题。

方案二为政府部门设计,资金投入巨大,而若采用方案一,可以节约将近2亿元资金。在对市委的调研中,我们了解到在进行道路交通设施建设过程中,资金十分紧缺,阻碍了城市交通发展。而若节约出如此巨大的资金,可以建造更多人行天桥、地下通道,及交通基础设施。改善民生、福利人民。

因此,本项目选择第一方案。


4.3 最终方案呈现

根据交通流量统计及技术设计指标的规定我们决定采用第二种方案,即部分互通式立交。方案设计图如下:

  


4-2       东二环--北二环立交工程主要技术指标表

序号

        

  

技术指标

主线

匝道

1

立交形式

 

部分互通式立交

2

计算行车速度

km/h

60

35

3

小平曲线半径

m

 

60

4

最大纵坡

3.94

3.94

5

最小纵坡

0.3

0.333

6

机动车道净高

m

5

7

非机动车道净高

m

3.5

8

桥涵设计荷载

城-A

 


4.3.2附属环保设施建设

我们的立交桥设计特别注意了环保和可持续发展:在靠近路边处设置有隔音墙(图例),依据《中华人民共和国环境噪声污染防治法》的标准,该桥处于1类声环境功能区,白天噪声限值为55分贝,夜间45分贝。这样充分考虑到不影响附近住宅生活区的正常工作和生活。

图例:立交桥上的隔音墙

我们在设计方案中还特别考虑到环保和可持续发展,准备在立交桥下空余地带设置各种公共设施以及绿化带,使其不但能够美化周边环境,改善城市空气质量,为建设人文自然和谐的西安作出贡献。

在立交设计方案中特别设置了雨水收集装置,使之在雨天能够收集雨水,解决路面积水的情况,而且能够起到灌溉绿化带的作用,节约了水资源也减少了城市绿化所需的维护费用。

 

4.3.3工程地点及建设条件

自然条件符合工程项目实施要求

本次拟建项目均位于西安市主城区内,水文、地质勘测结果显示各实施点工程地质稳定,地下水分布形式符合项目实施要求。另外,项目所处的西安地区从以往的气象资料和工程实际实施情况看,区域气候条件良好,基本可全年施工。


五、研究过程相关照片、手稿及附件

5.1研究、采访、设计方案手稿

      

5-1 研究过程计划

5-2最初设计时的手稿

5-3最初的方案形成

 

5-4 调研计划的初稿


5-5 现场记录和整理


5.2调研采访、模型过程照片

5-6 制作模型的照片


5-7 对市政规划委员会的调研

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