京港澳高速公路湖南段擴(kuò)容方案初步探討

陳 明, 張 曉2, 黃展翼

(1.湖南省交通運(yùn)輸廳規(guī)劃與項(xiàng)目辦公室, 湖南 長沙 410004; 2.湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院有限公司, 湖南 長沙 410200)

高速公路作為現(xiàn)代綜合立體交通網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，承擔(dān)了我國大部分公路客貨的中、遠(yuǎn)距離運(yùn)輸。近年來，我省部分建成年份較早的高速公路交通量趨于飽和、通行能力不足，導(dǎo)致交通擁堵、事故頻發(fā)、應(yīng)急保障能力下降，亟需進(jìn)行擴(kuò)容改造以適應(yīng)社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的需求?；诖耍疚囊跃└郯母咚俟泛隙螢槔?，開展高速公路擴(kuò)容方案研究。

1 京港澳高速公路湖南段現(xiàn)狀

京港澳高速公路湖南段于2002年全線通車，路段全長約532 km，設(shè)有30個(gè)一般互通立交、11個(gè)樞紐立交、13個(gè)服務(wù)區(qū)和3個(gè)停車區(qū)，全段無特殊構(gòu)造大橋，建設(shè)條件總體較好。其中臨湘至長沙、長沙至湘潭、湘潭至耒陽3段共計(jì)397 km，地處平原微丘區(qū)，設(shè)計(jì)時(shí)速120 km/h，雙向4車道；耒陽至宜章段135 km，地處山嶺重丘區(qū)，設(shè)計(jì)時(shí)速為100 km/h，雙向4車道。

2018年，京港澳高速公路湖南段全線年平均日交通量為63 538 pcu/d，整體表現(xiàn)為中間高，兩頭低，在長株潭區(qū)域達(dá)到峰值。對照各路段基本通行能力，除羊樓司—龍灣樞紐段可滿足三級服務(wù)水平外，其他路段道路皆擁堵、交通事故頻發(fā)，道路服務(wù)水平下降明顯。

車輛特征方面，京港澳高速公路湖南段貨車比例較高，各段貨車絕對數(shù)介于32%～56%之間，總體呈現(xiàn)“兩端高、中間低”特征。區(qū)段內(nèi)貨車并行超車現(xiàn)象普遍，對客車運(yùn)行干擾較大，具體數(shù)據(jù)見圖1。

圖1 2018年京港澳高速公路湖南段各觀測站車型比例圖(絕對數(shù))

2 需求分析

2.1 區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展預(yù)測

京港澳高速公路途徑岳陽、長沙、株洲、湘潭、衡陽和郴州6市，是湖南省最具發(fā)展活力的“一點(diǎn)一線”區(qū)域,6市經(jīng)濟(jì)發(fā)展預(yù)測結(jié)果如表1、表2所示。2018年該區(qū)域GDP總量為24 645.22億元，占全省GDP總量的67.66%。立足湖南省經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展特點(diǎn)，以各市歷年GDP增長率為基礎(chǔ)，結(jié)合國、省重大發(fā)展戰(zhàn)略與地方發(fā)展規(guī)劃，按京港澳高速湖南段十四五期進(jìn)行擴(kuò)容改造，工期按3～4 a考慮，預(yù)測到2044年(通車20 a)，“一點(diǎn)一線”區(qū)域GDP總量達(dá)到9.3萬億元，占全省GDP總量的78%左右。京港澳高速公路湖南段沿線區(qū)域既是全省經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重點(diǎn)，也是對外開放的熱點(diǎn)，發(fā)展前景大好。

表1 京港澳高速公路湖南段所處區(qū)域GDP增長率區(qū)域GDP增長率/%2010年2011年2012年2013年2014年2015年2016年2017年2018年岳陽14.8014.2012.2010.209.308.707.807.008.30長沙15.5014.5013.0012.0010.509.909.409.008.50株洲15.3014.1011.8010.5012.109.507.908.007.80湘潭15.2014.4012.3011.0010.709.608.208.907.80衡陽15.1014.2011.8010.209.908.707.908.508.3郴州15.2014.3012.4011.1010.908.508.207.908.30湖南14.512.811.310.19.58.67.98.07.8

表2 GDP增長率(按可比價(jià)格)預(yù)測函數(shù)區(qū)域預(yù)測函數(shù)R2岳陽y=-0.038ln(x)+0.156 60.929 2長沙y=-0.034ln(x)+0.162 60.967 1株洲y=-0.036ln(x)+0.159 50.898 1湘潭y=-0.036ln(x)+0.159 80.952 8衡陽y=-0.037ln(x)+0.157 20.951 9郴州y=-0.037ln(x)+0.160 40.936 8湖南y=-0.033ln(x)+0.147 30.987 6 注:x=年份-2009;GDP增長率(按可比價(jià)格)來自2010年至2018年各州市國民經(jīng)濟(jì)與社會發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)。

2.2 車道數(shù)需求預(yù)測

京港澳高速公路湖南段所處通道內(nèi)現(xiàn)有京港澳高速公路(雙向4車道)、許廣高速公路(除湘潭至衡陽段為雙向4車道外，其余路段為雙向6車道)和武深高速公路(雙向4車道)。許廣高速公路湖南段設(shè)計(jì)時(shí)速介于100～120 km/h，客、貨車絕對數(shù)比約為4.5∶1；武深高速公路湖南段設(shè)計(jì)時(shí)速以100 km/h為主，南部山區(qū)段為80 km/h，客、貨車絕對數(shù)比約為5∶1。2018年，京港澳、許廣、武深高速公路湖南段全線年平均日交通量分別為63 538、14 676、10 031 pcu/d，通道內(nèi)高速公路年平均日交通總量達(dá)88 245 pcu/d。借鑒區(qū)域內(nèi)交通量增長與社會經(jīng)濟(jì)增長間彈性系數(shù)的一般發(fā)展規(guī)律，結(jié)合通道區(qū)域內(nèi)GDP增長預(yù)測(見表3),預(yù)測得到2044年通道內(nèi)高速公路年平均日交通總量約為246 000 pcu/d 。

參照通道內(nèi)高速公路80～120 km/h的設(shè)計(jì)速度，取三級以上服務(wù)水平標(biāo)準(zhǔn)，采用《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTG B01—2014)提出的高速公路適應(yīng)交通量計(jì)算公式,如式(1)所示，計(jì)算得到2044年京港澳高速公路湖南段通道內(nèi)所需平均車道數(shù)為20?？紤]到通道內(nèi)各區(qū)域路網(wǎng)結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)布局、樞紐互通設(shè)置等差異性，預(yù)測通道內(nèi)全線車道數(shù)分布總體介于18～22之間。

表3 京港澳高速湖南境內(nèi)段所處區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展預(yù)測表時(shí)間預(yù)測彈性系數(shù)區(qū)域預(yù)測GDP平均增長率/%預(yù)測交通量平均增長率/%2019年—2023年0.96.786.102024年—2028年0.855.674.822029年—2033年0.84.843.872034年—2038年0.754.183.142039年—2044年0.73.642.55

(1)

式中：AADT為年平均日交通量，取通道內(nèi)預(yù)測年平均日交通總量246 000 pcu/d；CD為單車道設(shè)計(jì)通行能力，取100 km/h三級以上服務(wù)水平1 600 pcu /(h·車道)；K為設(shè)計(jì)小時(shí)交通量系數(shù)(見表4)，本項(xiàng)目處中南區(qū)域，取近郊和城間高速中間值0.1；D為方向不均衡系數(shù)，取0.55；N為單方向車道數(shù)，為通道內(nèi)單方向所需高速車道數(shù)；fw為車道寬度及側(cè)向余寬修正系數(shù)，取1.0；fp為駕駛員總體特征修正系數(shù)，取0.95；PHF為高峰小時(shí)系數(shù)(見表5)，本項(xiàng)目處中南區(qū)域，取平原微丘和山嶺重丘區(qū)中間值0.9。

通道內(nèi)交通量分配方面，許廣高速公路湖南段距離京港澳高速較近，沿線連接城市相似，對京港澳高速公路可產(chǎn)生較大分流；武深高速公路湖南段里程最短，但沿線重要城市人口較少，經(jīng)濟(jì)相對欠發(fā)達(dá)，地形條件較差，技術(shù)指標(biāo)偏低，雖然通過建設(shè)茶常高速、提高限速標(biāo)準(zhǔn)等措施完善路網(wǎng)，提升服務(wù)水平，但對京港澳高速公路分流的交通量規(guī)模仍較少。2021年左右，許廣高速公路廣東段的廣佛高速建成通車，屆時(shí)許廣高速公路湖南段將大量分流通道內(nèi)過境交通量，湘鄂段和湘粵段出入省界的交通量將與京港澳高速公路基本持平。

表4 設(shè)計(jì)小時(shí)交通量系數(shù)參考取值%公路位置設(shè)計(jì)小時(shí)交通量系數(shù)參考取值 華北東北華東中南西南西北近郊高速89.58.58.599.5城間高速1213.512.512.51313.5

表5 高峰小時(shí)系數(shù)參考取值地形條件高峰小時(shí)系數(shù)參考取值東部地區(qū)中部地區(qū)西部地區(qū)全國平均平原微丘0.9350.9260.9280.927山嶺重丘0.9010.8750.8460.874

考慮沿線區(qū)域的經(jīng)濟(jì)活力、駕駛員出行習(xí)慣、通行效率及收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)差異等因素，京港澳高速公路預(yù)計(jì)未來仍將承擔(dān)通道內(nèi)大部分的客、貨運(yùn)輸。根據(jù)2019年高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)數(shù)據(jù)，將各收費(fèi)站虛擬為交通小區(qū)，采用“四階段”法，運(yùn)用交通規(guī)劃軟件TransCAD，得到京港澳高速公路湖南段未來交通量預(yù)測值，如表6所示。

表6 京港澳高速湖南段未來各特征年路段交通量預(yù)測表(pcu·d-1)樞紐分段交通量2020年2025年2030年2035年2040年2044年羊樓司至龍灣50 04853 38763 85673 44781 77687 277 龍灣(新開)至板倉54 95958 62569 40780 65989 80695 950 板倉至廣福66 17670 59184 25499 755107 616115 620廣福至楊梓沖72 99277 86292 932110 030118 700127 632楊梓沖至星沙65 52569 89683 61896 174107 082114 624星沙至長沙東74 34679 30694 884109 130121 509130 218長沙東至雨花82 96188 495105 884121 780135 593145 443雨花至李家塘93 45599 690119 285137 190152 753163 992李家塘至馬家河90 60896 653115 647133 001148 088158 753馬家河至株洲西76 74081 86097 936112 621125 396133 847株洲西至王拾萬71 95176 75191 818105 586117 563125 367王拾萬至南岳東67 84772 40786 62199 610110 909118 214南岳東至大浦64 39068 68682 16594 484105 201112 019大浦至洪市70 77675 49890 325103 887115 670123 290洪市至耒陽49 42752 72463 06372 53580 76186 185耒陽至小塘44 31347 26958 92767 77975 46580 461(68 532)(73 106)(87 539)(101 104)(112 118)(119 931) 注:括號內(nèi)為平均交通量。

2044年，京港澳高速公路湖南段全線年平均日交通量將達(dá)到119 931 pcu/d。其中，雨花樞紐至李家塘樞紐段最高，耒陽至小塘段最低。采用原設(shè)計(jì)速度不變，取三級及以上服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算得到2044年京港澳高速公路湖南境內(nèi)各段所需車道數(shù)為：羊樓司至廣福段、王拾萬至小塘段為雙向8車道；廣福至雨花、馬家河至王拾萬段為雙向10車道；雨花至馬家河段為雙向12車道。屆時(shí)京港澳高速通道內(nèi)3條高速車道總數(shù)與通道預(yù)測值相吻合。

3 擴(kuò)容方案研究

3.1 影響擴(kuò)容方案因素

結(jié)合京港澳高速公路湖南段基本情況，影響高速公路擴(kuò)容方案選擇因素如下：

1) 區(qū)域位置及地形地勢。京港澳高速公路湖南段地處湖南省中東部，地形地勢較為平坦，路線起止點(diǎn)間自然阻隔少，路線增長系數(shù)小，現(xiàn)有高速公路平縱面技術(shù)指標(biāo)相對較高，原路改擴(kuò)建條件較好。

2) 路網(wǎng)規(guī)劃及建設(shè)政策。京港澳高速公路湖南段覆蓋了沿線絕大部分重要城鎮(zhèn)，除對長株潭、郴州2個(gè)區(qū)域的城市規(guī)劃存在一定干擾以外，現(xiàn)有高速路線多沿城市外圍布線，符合“近城不進(jìn)城”的建設(shè)理念，沿老路拓寬改造的方案對服務(wù)沿線地區(qū)城鎮(zhèn)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展較為有利。

3) 工程總量及成本造價(jià)。京港澳高速公路湖南段通道內(nèi)已建成許廣和武深2條高速公路復(fù)線，占用了較好通道資源。沿京港澳高速公路湖南段老路進(jìn)行改擴(kuò)建，相比于在通道內(nèi)新修第3條復(fù)線而言，總體征地拆遷和建設(shè)規(guī)模更小,工程造價(jià)更低，也更容易避開地形地質(zhì)限制，實(shí)現(xiàn)對“三區(qū)三線”的合理避讓。

4) 出行習(xí)慣及人口、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平。京港澳高速公路湖南段已建成通車多年，沿線區(qū)域城鎮(zhèn)化程度高，人口分布密集，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平高。沿現(xiàn)有高速公路進(jìn)行改擴(kuò)建，符合沿線居民的出行習(xí)慣，有利于吸引沿線交通流，項(xiàng)目建設(shè)的預(yù)期經(jīng)濟(jì)效益好，融資難度低，可操作性強(qiáng)。

綜合以上4個(gè)方面因素，本文建議京港澳高速公路湖南段擴(kuò)容方案的選取，在平縱指標(biāo)符合要求、兩側(cè)具備橫向拓寬空間的路段，原則上優(yōu)先沿原路采用單側(cè)拼寬(分離)、雙側(cè)拼寬(分離)或高架分離方式擴(kuò)建；在城市過境段、原路平縱指標(biāo)、地形地質(zhì)不滿足改擴(kuò)建標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)域考慮局部新修復(fù)線。

3.2 重點(diǎn)路段擴(kuò)容方案分析

根據(jù)交通量預(yù)測分析，京港澳高速廣福至王拾萬段所需擴(kuò)容車道數(shù)多，考慮到該段穿越長沙城區(qū)、面臨交通壓力大、環(huán)境敏感、擴(kuò)容空間受限等特殊條件，擴(kuò)容方案的選擇較為復(fù)雜，本文擬研究3種擴(kuò)容思路,見圖2。

圖2 京港澳高速廣福至王拾萬段擴(kuò)容思路示意圖

3.2.1思路一：沿京港澳高速老路擴(kuò)建

根據(jù)老路與周邊道路、建筑物間距統(tǒng)計(jì)情況，具備加寬條件路段采用單側(cè)或雙側(cè)拼寬(直接拼寬或分離加寬)為雙向10(12)車道高速；不具備加寬條件路段可考慮在老路上方新建雙向6(8)車道高架。新建高架在楊梓沖樞紐、長沙北樞紐和李家塘樞紐處設(shè)樞紐互通與G0401繞城高速、G6021長瀏高速高接高，另設(shè)若干簡易上、下匝道供行駛車輛在老路與高架間便捷轉(zhuǎn)換。

沿老路擴(kuò)建方案優(yōu)點(diǎn)主要為：車輛運(yùn)行效率高，沿線經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)較好，符合駕駛員原先駕駛習(xí)慣。缺點(diǎn)主要為：改擴(kuò)建工程對城區(qū)干擾較大，交通組織困難，高架橋每公里造價(jià)高，車輛尾氣排放及噪聲對長沙城區(qū)環(huán)境影響較大。

3.2.2思路二：在現(xiàn)有高速東側(cè)新建高速復(fù)線繞行長沙城區(qū)

京港澳高速公路廣福至王拾萬段老路維持原雙向4車道，考慮地形地貌與通行效率等因素，選取廣?；ネê屯跏叭f互通附近為起止點(diǎn)，按雨花至馬家河段車道需求標(biāo)準(zhǔn)，在長沙市繞城高速東側(cè)新建雙向8車道高速公路復(fù)線繞行長沙城區(qū)，與南北側(cè)的京港澳高速老路擴(kuò)建段實(shí)現(xiàn)8車道貫通。

該方案優(yōu)點(diǎn)主要為:避開了長沙城區(qū)高速擴(kuò)容面臨的復(fù)雜問題，加密了長沙市東側(cè)路網(wǎng)，可有效分流過境車輛，對環(huán)境影響較小，建設(shè)難度較低。缺點(diǎn)主要為:新建方案占地較多。

3.2.3思路三：折中方案

采用思路一、思路二的折中方案，有效利用既有道路對長沙市東繞城高速進(jìn)行擴(kuò)容改造，長沙市東繞城高速改造范圍內(nèi)老路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)維持現(xiàn)狀不變,并采取交通管制措施，將京港澳高速長沙城區(qū)段過境車流分配到長沙市東繞城高速上。

該方案優(yōu)點(diǎn)主要為：降低了長沙城區(qū)高速擴(kuò)容面臨問題的復(fù)雜程度。缺點(diǎn)主要為：長沙市東繞城高速既有交通量較大，隨著城市化進(jìn)程不斷加快，交通量增長迅速，本身面臨擴(kuò)容壓力，若再疊加京港澳過境交通量，其所需建設(shè)規(guī)模巨大(預(yù)計(jì)約需14車道)，改造難度大。

4 結(jié)論

本文通過分析京港澳高速公路湖南段現(xiàn)狀，預(yù)測沿線區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展趨勢，分析通道內(nèi)部及項(xiàng)目自身交通需求，綜合考慮建設(shè)條件，初步研究得出以下結(jié)論：

1) 京港澳高速公路湖南段全線均存在擴(kuò)容需求，宜盡早啟動(dòng)建設(shè)。

2) 擴(kuò)容工程各路段車道數(shù)的需求為： 羊樓司至廣福段、王拾萬至小塘段為雙向8車道；廣福至雨花、馬家河至王拾萬段為雙向10車道；雨花至馬家河段為雙向12車道。

3) 擴(kuò)容方式： 羊樓司至廣福段、王拾萬至小塘段優(yōu)先采用老路“4改8”擴(kuò)建方式；廣福至王拾萬段擴(kuò)容方案較為復(fù)雜，提出了3種擴(kuò)容思路，綜合考慮城市發(fā)展、環(huán)境保護(hù)、通行效率和施工難度等因素，優(yōu)先按新建復(fù)線方式考慮擴(kuò)容方案。