城市快速路互通立交设计优化与交通效率提升研究

城市快速路在现代交通体系中承担着大量中远距离机动车交通的集散任务，其运行效率与路网节点的顺畅衔接密切相关。作为关键转换枢纽，互通立交不仅是交通流组织与调度的核心，也是瓶颈与拥堵高发的敏感区域。近年来，随着机动车保有量激增与出行高峰叠加，传统互通立交设计在空间利用、交通安全与通行能力方面暴露出诸多短板，亟需从设计理念到技术手段进行系统优化，以适应新时期城市交通发展的需求。

一、现阶段互通立交设计存在的问题

目前城市互通立交在设计与运行中普遍存在以下问题：首先，几何线形设计受限于用地条件，导致匝道最小转弯半径不足，低于城市快速路标准（ R<60m ），造成大车通过困难、运行速度下降。其次，主辅路衔接设计混乱，常见过短的加减速车道（小于 60m ），无法满足车辆安全合流与变道要求。第三，部分立交匝道设置不合理，交通流交织严重，易形成瓶颈区。例如，在双回转匝道布置中，出口段未设置足够的缓冲区，导致跟车距离过短，增加追尾风险。此外，设计中普遍忽视交通组织层面的优化，未充分考虑高峰期交通流重分布特征，易导致某些方向流量集中而诱发拥堵。

二、互通立交设计优化策略研究

（一）几何设计优化

在几何形态设计中，应优先考虑单向定向匝道布设，通过立体交叉降低交织点[1]。匝道最小曲线半径应不低于 60m （城市快速路匝道），对重型车频繁通行路段可设 R=80-100m 的长缓弯道，提升舒适性与安全性。加减速车道应设置长度不小于 120m ，缓冲段长度 ⩾30m ，并考虑夜间视距，推荐设路缘带宽度 ⩾0.5m 。出入口间距设计应保证车辆变道空间，建议相邻出入口间距 ⩾300m ，满足通道标准。对于高差处理，宜采用双层交叉结构（上下分离通道），通过设置桥台与连续梁结构控制竖向净空在 4.55m 。

（二）交通组织优化

合理的交通组织是提升立交效率的关键环节。应依据 OD 交通量分布科学设定主导交通方向，优化交通流路径，调整匝道通行优先级，必要时设置禁转标志以约束次要或干扰性流向[2]。引导标识应提前 300m 设置，文字高度 ⩾30cm ，并结合地面导向标线、颜色引导系统，明确行车路径，增强可识别性与可预见性。在交织段可设置车道专用标志与导流岛进行物理隔离和流向引导，减少交错行为。对于交会频繁的立交出口，宜采用“定向匝道 + 过渡分流道”组合布设，使主线交通保持连续流动、避免回堵。若条件允许，可安装可变车道控制器，通过高峰与平峰时段动态调整匝道通行车道数，实现交通流适应性管理。

（三）智能交通与控制系统集成

互通立交的智能化改造是未来趋势。可通过部署 VDS 车辆检测器与高清摄像机，实现交通流量、平均速度与车道占用率的实时采集；数据上传至区域交通控制中心（ATCS），结合微观交通仿真模型进行流量预测。在匝道入口处安装动态限流信号灯系统（如Ramp Metering），控制车辆进入频率，缓解主线冲击。另可通过诱导屏引导绕行路线，并结合ETC 数据进行分段通行时间测算，提供实时出行建议。在复杂交通环境中，结合C-V2X 技术实现车路协同，提前下发匝道堵塞、施工预警等信息。

（四）基于交通仿真的设计评估

交通仿真在立交优化中具有不可替代作用。采用 Aimsun 仿真软件可建立微观模型，输入交叉口流量、车速分布、车种比例等参数，并根据不同设计方案模拟运行情况。以某互通立交为例，在方案一中设置普通匝道系统，平均通行时延为 112s ，主线最大排队长度达 245m ；而在方案二中，设置了双定向匝道并延长合流段，通行时延降至 84 s，排队长度减少至 140m ，主线通行能力提升13.5% 。仿真评估指标包括：通行能力（ ）、平均速度（ km/h ）、平均延误时间（s）、冲突率（次 / 小时）等，可作为优化设计的重要依据。

三、城市快速路互通立交优化对交通效率的提升

（一）缓解拥堵与提升通行能力

通过优化互通立交设计，可以有效缓解交通瓶颈带来的拥堵问题。以设置合理的定向匝道为例，可显著减少车流在交织段的冲突点数量，降低延误时间。定向匝道能够实现高强度交通流在不同方向上的分流，使得高峰时段的主线通行能力得到保障[3]。实际工程中，采用定向匝道替代苜蓿叶匝道后，平均车辆通行速度可提升15%～25% ，拥堵时段缩短 30% 以上。此外，合理控制合流段与分流段的车道长度，可保障车辆有足够空间进行换道操作，从而提升整体运行的连续性与安全性。

（二）改善交通组织与流向均衡

交通组织优化不仅包括标志标线配置的调整，更重要的是基于交通流特性进行流向权重分配与诱导路径优化。通过梳理快速路主线与各方向进出口匝道的 OD 流量关系，识别高负载通行方向，针对性设置主辅路引导措施。如在多方向互通节点处增加过渡缓冲段或设置导向分道，可以有效减少车辆在节点区域的交织行为。对于流向不均衡、局部过载的节点，还可通过交通诱导系统分散流量至其他次干路，实现通行压力的空间重构。

（三）推动交通智能化与管理精细化

在快速路立交系统中集成智能交通系统（ITS），可实现对交通状态的实时感知与动态响应。如在匝道入口设置交通检测器与可变信息标志，通过实时流量数据分析，动态调整车辆放行频率和主线通行优先级，形成“感知—决策—执行”闭环控制模式。同时，通过对历史数据的分析与建模，可预测未来某一时段的交通状态，从而提前进行诱导和调控。结合城市级大数据平台，还可实现区域交通流的协同调度，尤其在发生事故或突发事件时，提高应急处置的响应速度与效率。

（四）提升道路安全性与运行稳定性

优化后的立交系统通过减少冲突点、提高视距与引导性，有助于提升道路交通的安全性。在设计中引入防护隔离带、渐变式减速标线、光导标识与夜间诱导灯等设施，可以在不同能见度条件下保障驾驶员的操作预判。此外，通过设置事故缓冲区和紧急避险车道，可以在交通密集的换道区域提供风险缓释空间。从运行稳定性角度看，匝道系统与主线之间的良好衔接可显著降低流量波动幅度，防止交通冲击波蔓延至整个快速路系统。

（五）促进交通与空间协调发展

现代城市发展对交通基础设施提出更高的整合性要求。互通立交作为大型交通节点，不仅承担交通职能，也影响城市景观与土地利用格局。通过立交的紧凑化与多层立体布设，可节约用地资源，为周边城市功能发展提供空间支持。同时，结合绿化、隔音、防尘等综合性设计措施，可减少对周边居民生活环境的影响，实现交通与城市空间的融合。部分先进城市还将立交空间用于开发城市绿廊、公园平台或立体商业区，拓展城市空间利用的新形式。

总结：城市快速路互通立交的优化设计是提升城市交通效率、缓解节点拥堵的关键环节。通过科学的几何布设、合理的交通组织与智能控制系统的融合，不仅可提升通行能力，还能保障运行安全与系统稳定性。本研究表明，立交设计的系统性、精细化与智能化是未来城市交通发展的核心方向，具备广泛的实践推广价值。

参考文献

[1] 刘俊彦 . 互通立交设计中的典型问题分析及对策 [J]. 城市建设理论研究 ( 电子版 ),2023,(29):152-154.

[2] 李旭华 , 邝清娴 , 高雨田 . 基于交通仿真的互通立交优化设计 [J]. 广东公路交通 ,2024,50(01):50-54.

[3] 鉴海涛 , 吴纪达 . 互通立交方案设计比选及优化的研究[J]. 汽车周刊 ,2025,(01):55-57.