互通式立交通行能力分析

1、<p>　　互通式立交通行能力分析</p><p>　　摘要：互通式立交是重要的道路基礎(chǔ)設(shè)施，,城市快速路互通立交的選型對(duì)整個(gè)立交的交通功能、投資、占地、景觀及社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益等起較為重要的作用。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：交通工程;互通式立交；通行能力 </p><p>　　Abstract: The interchange is an importa

2、nt road infrastructure,, the lectotype of the city expressway interchanges for the whole of interchange traffic function, investment, covers an area of, landscape and social and economic benefit plays an important role.

3、</p><p>　　Keywords: traffic engineering; interchange; traffic capacity </p><p>　　中圖分類號(hào)：U491文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)： </p><p>　　互通立交是快速路廣泛采用的設(shè)計(jì)形式，一般參照 《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》 (JTG D20—2006)、《城市道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ 3

4、7－2012)等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。但是，《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》的一些指標(biāo)值較高，城市快速路互通立交受城市用地限制較難達(dá)到要求；《城市道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范》缺乏對(duì)快速路互通立交分、合流和交織的分析和計(jì)算方法。國(guó)外資料也較難符合我國(guó)國(guó)情。因此，對(duì)快速路互通立交的通行能力進(jìn)行研究，尋求其可行的分析、計(jì)算方法，從而合理確定互通立交的規(guī)模和形式，對(duì)提高互通立交的交通適應(yīng)性、節(jié)約城市用地、減少交通噪音和改善城市環(huán)境等都具有十分重要的意義。 </p>

5、<p><b>　　1交通流特性 </b></p><p>　　1.1互通立交的形式千差萬(wàn)別，但都是由立交主線，分、合流區(qū)，交織區(qū)，匝道(左轉(zhuǎn)定向、半定向匝道、環(huán)形匝道、右轉(zhuǎn)匝道)組成。不同的立交形式，其交通流運(yùn)行特性也不同。 </p><p>　　1) 直行(主線)。 </p><p>　　從互通立交主線雙向斷面流量可見(jiàn)，交通流高

6、峰均在早晚出現(xiàn)，潮汐交通很明顯，早晚高峰時(shí)段車輛速度最低，但全天速度變化不大。 </p><p><b>　　2) 分流區(qū)。 </b></p><p>　　分流區(qū)的存在使車輛必須在一定長(zhǎng)度限制內(nèi)，選擇相鄰車道上可以接受的間隙進(jìn)行加減速操作，完成車道變換，以使車輛受到的干擾最小。駕駛?cè)祟l繁地進(jìn)行速度調(diào)整，導(dǎo)致交通流由基本路段上的平順、穩(wěn)定運(yùn)行，轉(zhuǎn)變?yōu)榉至鲄^(qū)的紊流運(yùn)行。

7、</p><p><b>　　3) 合流區(qū)。 </b></p><p>　　在合流區(qū)上游，駕駛?cè)丝吹胶狭鳂?biāo)志后，為降低合流車輛對(duì)自身的影響，會(huì)有意識(shí)地?fù)Q到內(nèi)側(cè)車道行駛，致使合流區(qū)上游各車道車流量重新分配；進(jìn)入合流區(qū)，合流車輛的駛?cè)雽?dǎo)致路肩車道的車流量逐漸增加，迫使一部分車輛向內(nèi)側(cè)車道轉(zhuǎn)移，因此內(nèi)側(cè)車道上的流量逐漸增大，直到在合流區(qū)下游形成新的平衡。 </p>

8、;<p><b>　　4) 交織區(qū)。 </b></p><p>　　各車道因受交織的影響不同而表現(xiàn)出完全不同的交通流特性。內(nèi)側(cè)1，2車道速度—流量曲線散點(diǎn)較接近，但相同流量下，1車道速度比2車道要高。3車道流量較小，原因是車輛大部分在檢測(cè)器前換到了交織車道(4 車道)。5 車道為集散車道，交通量最小，速度受4車道交織流量的大小控制，4車道交通量大，則5車道車輛尋找4車道車流間隙

9、駛?cè)胫骶€，所以速度較低。4車道作為交織車道，在較大的流量范圍內(nèi)，車輛速度呈下降趨勢(shì)。 </p><p>　　5) 左轉(zhuǎn)半定向匝道。 </p><p>　　根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)，車輛速度為45~56 km·h-1，變化幅度普遍較小。速度受流量的影響不大，而主要受定向匝道線形條件的影響。自由流狀態(tài)下，車輛在上坡路段的速度總體呈下降趨勢(shì)。大中型車速度平均下降15 km·h-1，小型車

10、速度平均下降 </p><p>　　10 km·h-1。坡度為4%、坡長(zhǎng)為600 m時(shí)，貨車速度降低15 km·h-1。另外，由于半定向匝道較長(zhǎng)，匝道延誤主要發(fā)生在有貨車混入的情況下。 </p><p><b>　　6) 環(huán)形匝道。 </b></p><p>　　車輛在進(jìn)入匝道前車速就已降低。這是由于車輛之前的行駛環(huán)境是快速

11、路基本路段，設(shè)計(jì)速度為 60~80 km·h-1，之后駛?cè)朐O(shè)計(jì)速度為 35~40km·h-1的環(huán)形匝道，環(huán)境的巨大反差給駕駛?cè)诵睦碓斐奢^大的壓力，所以車速提前下降很大。車輛進(jìn)入匝道后，并未保持最低速度行駛，在適應(yīng)線形的變化后開(kāi)始緩慢提速。表2是不同線形的環(huán)形匝道平均自由流速度對(duì)比，3個(gè)不同半徑環(huán)形匝道的小型車速度相差較 </p><p>　　小，大、中型車速度相差較大。上坡匝道速度略高于下坡匝

12、道速度。環(huán)形匝道半徑取值為50~55 m時(shí)對(duì)車輛速度的影響不大。在滿足車輛安全通行的前提下，環(huán)行匝道設(shè)計(jì)速度取40 km·h-1時(shí)，匝道半徑可取50m。 </p><p>　　2 桂林市的城市交通 </p><p>　　桂林市是一座享有聲譽(yù)的世界級(jí)旅游城市、國(guó)家級(jí)歷史文化名城。同時(shí)也是一座視環(huán)境和資源為生命線的生態(tài)旅游城市。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái),隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,桂林市機(jī)動(dòng)車數(shù)量以

13、高于經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率的速度飛躍增長(zhǎng)。機(jī)動(dòng)車數(shù)量的增加和城市交通管理的滯后給城市管理帶來(lái)了不可避免的難題:交通擁堵、交通事故、交通對(duì)城市生態(tài)環(huán)境的破壞、交通對(duì)資源的消耗等等。雖然城市道路面積也有所增長(zhǎng),但仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于車輛的增長(zhǎng)速度。隨著城市用地規(guī)模的擴(kuò)大,城市人口的增長(zhǎng),機(jī)動(dòng)化交通的快速發(fā)展,城市道路交通供求矛盾進(jìn)一步加劇,交通狀況日益惡化。 </p><p>　　2.1交通擁堵基本概況 </p><

14、p>　　桂林市交通擁堵?tīng)顩r主要呈現(xiàn)以下兩個(gè)特點(diǎn)： </p><p><b>　　地點(diǎn)固定性。 </b></p><p>　　固定的交通擁堵地段主要包括：交通要道、商業(yè)集中區(qū)路段（如鐵西下穿鐵路橋、上海路立交、十字街、北極廣場(chǎng)、屏風(fēng)菜市路口、六合路口、師大與朝陽(yáng)鄉(xiāng)路口、漓江橋與穿山橋交匯口等）、紅綠燈設(shè)置的路段、人行道較多穿行機(jī)動(dòng)車道路段、以及事故多發(fā)地段。 &l

15、t;/p><p><b>　　時(shí)間規(guī)律性。 </b></p><p>　　交通擁堵主要的幾個(gè)時(shí)間段為：每天上下班高峰期和黃金周長(zhǎng)假期間。特別是在旅游旺季期間，到桂林旅游以及外出旅行的自駕車輛愈來(lái)愈多?？土髁俊④嚵髁康亩虝r(shí)間內(nèi)迅速增加給桂林市交通帶來(lái)了巨大困擾。 </p><p>　　2.2造成交通擁堵的原因 </p><p>

16、;　　機(jī)動(dòng)車數(shù)量增長(zhǎng)速度過(guò)快，道路車流量日益增大。隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，桂林市區(qū)道路上車輛數(shù)量逐漸增多，特別是私人用車。據(jù)市車管部門(mén)統(tǒng)計(jì)：桂林市現(xiàn)有在冊(cè)機(jī)動(dòng)車近10萬(wàn)輛，上海路車流高峰時(shí)，車流量達(dá)到2800輛/小時(shí)；環(huán)城北路達(dá)2400輛/小時(shí)；中山北路達(dá)2300輛/小時(shí)；上海路立交橋達(dá)6100輛/小時(shí)。數(shù)據(jù)表明，桂林市區(qū)主要地段道路交通已經(jīng)極容易形成擁堵。 </p><p>　　道路建設(shè)在結(jié)構(gòu)和功能上無(wú)法滿足交通需

17、求。雖然桂林市在2000年前后進(jìn)行了大量的城市改造和道路建設(shè)，但是依舊無(wú)法滿足經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展對(duì)道路交通的需求。主要體現(xiàn)在一下幾個(gè)方面： </p><p>　　城市缺少快速、便捷的環(huán)城高速道路。很多來(lái)往各個(gè)城區(qū)的機(jī)動(dòng)車被迫進(jìn)入城市中心區(qū)。雖有東西環(huán)的基本路網(wǎng)，但已經(jīng)不能適應(yīng)市區(qū)交通的需求。萬(wàn)福路的通車雖然分流了不少由桂海高速、321國(guó)道、322國(guó)道開(kāi)往珠江三角洲的車流，但明顯分流依然不足。 </p>&

18、lt;p>　　一些交通道路功能不清，路網(wǎng)結(jié)構(gòu)欠合理。由于城市規(guī)劃區(qū)域劃分的不合理，單一追求各種規(guī)劃區(qū)域功能劃分，而沒(méi)有考慮其所在區(qū)域交通道路能否承受相應(yīng)的客流量和車流量，從而導(dǎo)致道路功能混亂，造成了市區(qū)交通擁堵。桂林市90%城市道路均為平面交叉，使得城市車輛分流問(wèn)題凸顯不足。對(duì)于中心城區(qū)，如正陽(yáng)路、中山中路、解放東路、解放西路等商業(yè)街集中區(qū)域，交通擁堵尤為嚴(yán)重。 </p><p>　　一些人流量很大的道路沒(méi)

19、有設(shè)置人行道、地下通道或者人行天橋。大量行人來(lái)往于機(jī)動(dòng)車道之間，勢(shì)必造成車輛通行緩慢。 </p><p>　　市區(qū)道路交通管理不合理 </p><p>　　主要表現(xiàn)在，交通秩序疏導(dǎo)基本依靠民警和紅綠燈崗?fù)ぃ芾砹α坎蛔?，交通管理科技手段落后；部分路段交通燈設(shè)置不合理，出現(xiàn)了車流量大的路段，交通燈過(guò)多，造成車輛通行緩慢；以及非法占用交通道路的現(xiàn)象和行為較多。 </p><

20、p>　　4）公共交通發(fā)展緩慢 </p><p>　　3 立體交叉通行能力分析 </p><p>　　關(guān)于立交通行能力的研究主要分為兩類基于可穿插間隙模型和基于服務(wù)水平。為了分析互通立交分/合流區(qū)以及交織區(qū)車輛的運(yùn)行規(guī)律，本文從交通流運(yùn)行的物理過(guò)程入手，詳細(xì)分析車輛在通過(guò)分/合流區(qū)以及交織區(qū)時(shí)變換車道操作實(shí)施的可能性和相鄰車道上空檔接受的概率，本文建立了基于可穿插間隙模型的通行能力理論

21、分析。 </p><p>　　3.1分流影響區(qū)基本通行能力 </p><p>　　對(duì)分流影響區(qū)，由于駛出車輛等因素的干擾，使得跟馳狀態(tài)的車隊(duì)中的車頭時(shí)距增大（尤其在外側(cè)的分流車道上），使通行能力降低。因此可以采用“統(tǒng)計(jì)通過(guò)分流影響區(qū)的成跟馳狀態(tài)的車輛之間的飽和車頭時(shí)距進(jìn)行計(jì)算，并對(duì)照速度-流量關(guān)系曲線的方法”來(lái)確定分流區(qū)的通行能力。實(shí)測(cè)分流區(qū)內(nèi)跟弛狀態(tài)的車隊(duì)中車輛的飽和車頭時(shí)距，用公式（3

22、-1）進(jìn)行計(jì)算。 </p><p>　　其中：C=通行能力pcu/h; </p><p><b>　　- </b></p><p>　　t=平均最小車頭時(shí)距，s。 </p><p>　　根據(jù)上式，經(jīng)過(guò)實(shí)測(cè)，共得到 370 個(gè)車頭時(shí)距數(shù)據(jù)。將上述數(shù)據(jù)進(jìn)行分組，組間距 0.5s，共分為16 組，各組數(shù)據(jù)出現(xiàn)的頻率如表 3.1

23、 中所示。 </p><p>　　表3.1 各組車頭時(shí)距數(shù)據(jù)出現(xiàn)的頻率 </p><p>　　從表 3.1 可以看出，車頭時(shí)距在 0.5～4.0s 的數(shù)據(jù)占全部數(shù)據(jù)的 94.6%。所以將頻率4.0s 的數(shù)據(jù)）作為異常值和非飽和的車頭時(shí)距來(lái)處理，不進(jìn)入數(shù)據(jù)分析。 </p><p>　　3.2合流影響區(qū)基本通行能力 </p><p>　　在合流區(qū)

24、，車輛行駛狀態(tài)受匯入匝道車輛的影響較大，從而導(dǎo)致車輛之間的車頭時(shí)距增大，車速下降，通行能力降低。 </p><p>　　3.3交織區(qū)基本通行能力 </p><p>　　交織區(qū)通行能力的影響因素眾多，如車道數(shù)、交織區(qū)長(zhǎng)度、交織區(qū)類型、以及交織流量比等，因此交織區(qū)交通流處于非理想狀態(tài)，所以，要用統(tǒng)計(jì)的方法得到交織區(qū)的通行能力的基本信息。主要針對(duì)相鄰車道上有效車頭時(shí)距的接受能力和交織車輛對(duì)相鄰車

25、道上有效車頭時(shí)距利用的充分性兩方面建立模型。交織區(qū)類型劃分 行駛方向大致相同的兩股或多股車流，沿著相當(dāng)長(zhǎng)的路段，不借助于交通控制設(shè)施進(jìn)行的交義運(yùn)行，定義為交織。根據(jù)設(shè)施構(gòu)造進(jìn)行調(diào)查研究得到交織區(qū)的類型劃分?？梢詣澐譃閮深悾孩耦惡廷蝾悾孩耦惤豢梾^(qū)的特征是：進(jìn)出口之間有輔助車道相連，有完整的冠線，在出口處無(wú)車道平衡構(gòu)造。這種構(gòu)造在天津立交系統(tǒng)中較為常見(jiàn)。Ⅱ類交織區(qū)的特征是：進(jìn)出口之間有輔助車道相連，并且在出口處實(shí)行車道平衡措施，出口車道數(shù)總

26、和比進(jìn)口車道數(shù)總和大 1，同時(shí)，交織區(qū)內(nèi)沒(méi)有完整和典型的冠線。兩類交織區(qū)的構(gòu)造型式見(jiàn)圖 3.6 所示。 </p><p>　?、耦惤豢梾^(qū) Ⅱ類交織區(qū) </p><p>　　圖3.6 快速路交織區(qū)類型劃分 </p><p>　　小結(jié)：互通式立交較之常規(guī)的平交口具有通行能力大、交通轉(zhuǎn)換快、造價(jià)高、占地大等特點(diǎn)，是區(qū)域經(jīng)濟(jì)和交通發(fā)展的必然產(chǎn)物?；ネㄊ搅⒔贿x型的因素有很多，