孫 釗，周 忻,梁洪濤,王 萌

(湖北省交通規(guī)劃設(shè)計院股份有限公司，湖北 武漢 430051)

0 引言

隨著我國公路路網(wǎng)和鐵路路網(wǎng)密度逐年增大，公路與鐵路交叉問題時有發(fā)生，交叉方式的選擇直接影響著建設(shè)期的工程造價以及運營期的安全問題[1]。

交叉方式可分為平面交叉和立體交叉2種，平面交叉交通轉(zhuǎn)換較為方便，立體交叉運營安全性較好，交叉方式的選擇由交通量、公路技術(shù)等級、后期運營安全性等方面綜合決定[2]。

在同一節(jié)點出現(xiàn)公路與近距離平行的公路、鐵路同時交叉時，不僅需要考慮公路與公路之間的交通轉(zhuǎn)換問題，還需要考慮公路與鐵路之間的運營安全問題。通過工程實例探討該交叉情況下所需解決的工程問題，以及可以采取的各種工程方案， 并利用模糊優(yōu)選法選擇最優(yōu)方案。

1 工程概況

某項目老路現(xiàn)狀為路基寬12 m的二級公路，擬擴建為路基寬25.5 m的一級公路。

項目老路自東向西先后與211省道T形平交、長江埠附屬線鐵路十字平交，211省道與鐵路相互平行，呈南北向，兩者之間水平間距僅40 m。節(jié)點現(xiàn)狀如圖1所示。

圖1 節(jié)點現(xiàn)狀圖

擬將項目老路提升為一級公路，根據(jù)相關(guān)規(guī)范：“一級公路與鐵路交叉。 必須設(shè)置立體交叉。”[3]，由于211省道與鐵路相距過近，導(dǎo)致此節(jié)點的平交變?yōu)榱⒔粍t老路無法與211省道進行交通轉(zhuǎn)換。

2 工程相關(guān)問題分析

根據(jù)區(qū)域路網(wǎng)規(guī)劃及交通量預(yù)測結(jié)果[4]，該工程主要存在以下2個問題：① 盡管有路網(wǎng)的分流影響，但該交叉口與211省道的交通轉(zhuǎn)換需求仍然很大;② 項目與211省道之間轉(zhuǎn)換的大貨車及拖掛車交通比例較高(見圖2)。

圖2 運營末年交叉口流量流向示意圖

針對以上2個問題，首先要解決項目在改為立交后如何與211省道銜接，其次，考慮到與211省道之間轉(zhuǎn)換的大型車較多，在方案選擇時轉(zhuǎn)彎半徑需滿足大型車的需求。

3 方案擬定

結(jié)合工程現(xiàn)場情況，擬定出了3種解決方案，分別為改移211省道、互通式立交、橋上環(huán)形立交方案。

3.1 方案1：改移211省道

考慮到211省道西側(cè)為鐵路，該方案將211省道向東改線，改線后與項目平交(見圖3)，改線里程長1.2 km，拆遷880 m2，新增占地2 667 m2，初步匡算投資約1 572萬元。

圖3 改移S211省道方案示意圖

該方案優(yōu)點為：① 可以優(yōu)化路網(wǎng)布局，211省道原走向由北向南，與項目老路共線向西，而后再折向南，改移后211省道相對順直，該城市規(guī)劃路網(wǎng)中也考慮將211省道拉直，因此該方案與規(guī)劃路網(wǎng)相適應(yīng)；② 工程規(guī)模小，拆遷工程少。該方案缺點在于西轉(zhuǎn)北方向的車輛需向東行駛約400 m后，再折向北，會存在一定的繞行。

3.2 方案2：互通式立交

根據(jù)不同互通形式，可將互通式立體交叉方案分為2種(見圖4)。

方案①：設(shè)置A型單喇叭互通，北側(cè)連接211省道。該方案拆遷工程約1 300 m2，新增占地56 667 m2，初步匡算投資4 710萬元。

該方案優(yōu)點是通過設(shè)置互通式立體交叉，可有效解決交通轉(zhuǎn)換問題，且不影響G347主線交通運行。缺點是工程規(guī)模相對較大，新增占地多，且存在一定繞行。

方案②：保持211省道原位不動，設(shè)置AB型部分苜蓿葉互通。該方案產(chǎn)生拆遷約6 600 m2，新增占地68 667 m2，初步匡算投資2 980萬元。

該方案優(yōu)點為：① 不存在沖突點，不影響主線交通，能較好解決擁堵問題；② 該互通橋梁規(guī)模較小，相對造價較低。其缺點為拆遷量相對較多。

3.3 方案3：橋上環(huán)形立交

該方案將項目改建為橋梁的同時,將211省道局部改線段同樣設(shè)置為橋梁，在空中形成環(huán)形立交(見圖5)。該方案拆遷規(guī)模約16 200 m2，新增占地約8 000 m2，初步匡算投資約9 653萬元。

a)方案①

b)方案②

圖5 設(shè)置環(huán)形交叉方案示意圖

該方案優(yōu)點是新增占地較少。缺點為：① 該環(huán)形交叉口距鐵路較近，對鐵路運營存在一定安全隱患；② 設(shè)置環(huán)形交叉口，其轉(zhuǎn)彎半徑相對較小，而本項目大型車通行比例較高；③ 經(jīng)過環(huán)形交叉口處車輛須采用較低速度運行，使該路段項目主線通行服務(wù)水平相對較低。

各方案的工程量和優(yōu)缺點對比如表1所示。

3種方案均能解決改立交后所帶來的問題，方案1側(cè)重于優(yōu)化路網(wǎng)布局、控制投資規(guī)模；方案2側(cè)重于解決交通擁堵，滿足交通流；方案3側(cè)重于節(jié)約占地。

表1 各方案工程量及優(yōu)缺點對比表方案名稱拆遷 /m2新增占地 /m2造價/萬元優(yōu)點缺點方案188026 6671 5721、優(yōu)化路網(wǎng)布局;2、規(guī)劃路網(wǎng)相適應(yīng);3、工程規(guī)模小,拆遷工程少存在一定的繞行方案2①1 30056 6674 710有效解決交通流的交通轉(zhuǎn)換問題1、工程規(guī)模相對較大,新增占地多;2、存在一定繞行②6 60068 6672 9801、有效解決交通流的交通轉(zhuǎn)換問題;2、橋梁規(guī)模要小,相對造價較低產(chǎn)生拆遷量相對較多方案316 2008 0009 653新增占地較少1、該環(huán)形交叉口對鐵路運營存在一定的安全隱患;2、拆遷規(guī)模較大,協(xié)調(diào)難度大;3、考慮到經(jīng)過環(huán)形交叉口半徑過小,通行服務(wù)水平相對較低

4 基于模糊優(yōu)選法的方案選擇

4.1 模糊優(yōu)選法簡介

模糊優(yōu)選法可以有效地將各指標(biāo)量化處理。它采用“特爾斐(Delphi)法”取得調(diào)查數(shù)據(jù)，然后以“二元對比權(quán)重分析法”處理調(diào)查數(shù)據(jù)，再通過計算各方案的貼近度大小，進而確定各方案的相對優(yōu)劣[5]。

貼近度反映了方案與基準方案的接近程度，只要合理確定基準方案的指標(biāo)集合，就可根據(jù)貼近度的大小，排出備選方案的優(yōu)先順序。

貼近度計算式可寫為：

式中:ωj為第j個評價指標(biāo)的權(quán)重；aij為模糊向量值，其取值為方案指標(biāo)值與基準方案指標(biāo)值的比值。

4.2 方案選擇

首先利用“特爾斐(Delphi)法”取得調(diào)查數(shù)據(jù)，再擬定意見征詢表，反復(fù)征詢專家后，計算得各樣本關(guān)于方案的權(quán)重(見表2)。

表2 各樣本關(guān)于方案選擇的權(quán)重一覽表樣本編號建設(shè)規(guī)模與工程投資建設(shè)條件與實施難度對鐵路運營影響解決擁堵能力路網(wǎng)布局地方意見118.1128.57512.36817.53225.26518.148217.78810.06811.42122.34521.85316.525326.98912.43515.52514.23614.54416.271412.41311.53717.53517.54720.48420.484520.68712.55414.43917.35617.84417.12626.00112.45811.85815.39517.09117.197721.53315.44512.32618.87719.82511.994821.75514.9313.02115.45420.68314.157920.2812.39412.02417.55822.85514.8891021.3614.86514.25615.24518.04816.226平均20.60212.52613.4 7717.15519.84916.301

根據(jù)計算所得各指標(biāo)權(quán)重，可分別計算出該工點3個方案的相應(yīng)評價指標(biāo)和貼近度Ne大小，如表3、表4所示。

表3 各方案的各項指標(biāo)值類型建設(shè)規(guī)模與工程投資建設(shè)條件與實施難度對鐵路運營影響解決擁堵能力路網(wǎng)布局地方意見權(quán)重0.2070.1250.1350.1720.1980.163方案11110.9811方案20.950.98110.990.99方案30.930.960.980.970.970.98基準111111

表4 各方案的模糊向量aj與貼近度Ne方案a1a2a3a4a5a6Ne方案11110.98110.997方案20.950.98110.990.990.983方案30.930.960.980.970.970.980.963

由于貼近度Ne(方案1)0.997>Ne(方案2)0.983>Ne(方案3)0.963，本階段選定方案1為項目的推薦方案，即211省道向東改線?？梢姡x擇該方案時更側(cè)重于路網(wǎng)布局的優(yōu)化和投資規(guī)模的控制。

5 結(jié)論

通過工程實例研究了一級公路與近距離平行的公路鐵路同時相交問題，相關(guān)結(jié)論如下：

1)對于特殊類公鐵交叉問題，通過交通量預(yù)測分析，可得出該交叉口類型應(yīng)該解決的相關(guān)問題。

2)對于擬定的3種方案，進行了定性分析比較，同時采用模糊優(yōu)選原理定量化比較，從而得出最佳方案。

3)通過特爾斐(Delphi)法取得調(diào)查數(shù)據(jù)，被征詢的專家根據(jù)特定工程的功能需求、所在地的經(jīng)濟實力等方面進行了打分，以此確定相應(yīng)權(quán)重。其他類似項目應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貙嶋H情況重新確定權(quán)重、優(yōu)選方案。