（交通运输规划与管理专业论文）城市快速路出入口设置相关问题研究.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 摘要 为缓解越来越大的城市交通压力，近年来，我国很多大城市开始了快速路的建设； 然而，随着快速路交通量的增加出现了很多问题，这些问题主要集中在快速路的出入 口处；另外，目前国内对于快速路规划与设计标准还有许多不完善的地方，这严重影 响了城市快速路系统整体效益的发挥。因此，对城市快速路出入口设置相关问题的研 究对城市快速路的建设有重要的指导意义，对城市快速路路网系统效益的发挥也起到 了很大的作用。 论文首先对快速路出入口处存在的各种交通问题进行整理，然后从车辆运行轨迹 及衔接段交通流线的角度来分析这些交通问题产生的机理，然后对出入口设置的内容 做了归纳，从三个方面来分别研究快速路出入口的设置。 在快速路出入口位置的选定方面，对于节点立交的位置，论文以定性和定量相结 合的方法确定互通立交的位置。定性分析是以交通区位理论为基础，定量分析则引入 了重要度的概念，两者互相补充；对于路段出入口，则根据各种组合类型的出入口的 最小安全问距来确定两相邻互通立交之间出入口的最大数量，然后分析了主线交通量 与路段出入口数量的关系。 快速路出入口立交型式的选择上，首先分别介绍了常用的四种立交型式的优缺点 及其适用条件，然后从相交道路等级的不同、交通流量流向大小的不同和用地限制等 方面来确定立交的型式。论文还根据互通式立交i u j 距的合理与否提出了组合式立交的 使用，并举例加以论证。 快速路出入口处交通设计主要包括车道的设计和交通组织设计两个部分，论文中 针对不同的交通组合类型，对其出入口处交通组织方式进行了分析，并对衔接段处的 交通组织进行了研究。 论文最后以北京二三坏为例，从二三环的区位位置、二三环上交通| u j 题及分析、 二三环上出入口的数量及出入口处的交通组织方法等方面来说明本文所论述内容的合 理性。 关键词：城市快速路；互通式立交；出入口；立交型式；交通组织设计；衔接段 西南交通大学硕士研究生学位论文第l l 页 a b s t r a c t i nr e c e n ty e a r s ，m a n yl a r g ec i t yb e g a nt h ec o n s t r u c t i o no fu r b a ne x p r e s s w a yt or e l e a s e t h ei n c r e a s i n gp r e s s u r eo nt h eu r b a nt r a n s p o r ti nc h i n a ；i nt h eo t h e rh a n d ，t h e r eh a v eb e e n l o t so fp r o b l e m sa r i s i n gd u et ot h ep r e s s u r eo ft h ei n c r e a s i n gt r a f f i cf l o wi nt h eu r b a n e x p r e s s w a yn e t w o r k ，a n dt h e s ep r o b l e m se x i s tm o s t l yi nt h e a r e ao ft h ee x i ta n de n t r a n c e ；i n a d d i t i o n ，b e c a u s eo ft h es p e c i f i c a t i o nw h i c hi si m p e r f e c t i o n sa b o u tt h eu r b a ne x p r e s s w a y ， r e s u l t i n gi nm o r ea n dm o r ep r o b l e m sa tt h ee x i ta n de n t r a n c e ，i ts e r i o u s l yi m p a c t st h e e f f i c i e n c yo ft h eu r b a ne x p r e s s w a yn e t w o r k t h e r e f o r e ，i t ss i g n i f i c a n c e t os t u d yo n e s t a b l i s h m e n tw i t hr e l a t e di s s u e sa tt h ee n t r a n c ea n de x i to fu r b a ne x p r e s s w a ya n dw i l lp l a y al a r g er o l et ob e n e f i tf r o mt h eu r b a ne x p r e s s w a yn e t w o r k f i r s t ，t h ep a p e rs o r t st h ee x i s t i n gp r o b l e m sa tt h ee n t r a n c ea n de x i t ，a n dt h e na n a l y s i s t h es o u r c eo ft h e s ep r o b l e m sb yv e h i c l et r a j e c t o r ya n dt r a f f i cf l o wl i n e t h e n ，t h ec o n t e n t so f t h i sp a p e rw e r es u m m a r i z e d a n dt h ea r t i c l ei sd i v i d e di n t ot h r e ep a r t st ob es t u d i e d i nt h ea s p e c to ft h el o c a t i o no fe n t r a n c ea n de x i t ，f o rt h ei n t e r c h a n g en o d e s ，t h ep a p e r s t u d i e dt h el o c a t i o no fi n t e r c h a n g ew i t hac o m b i n a t i o no fq u a l i t a t i v ea n dq u a n t i t a t i v em e t h o d t od e t e r m i n et h el o c a t i o no fi n t e r c h a n g e q u a l i t a t i v ea n a l y s i si sb a s e do nt h et r a f f i cl o c a t i o n t h e o r y ，a n dq u a n t i t a t i v ea n a l y s i si st h ei n t r o d u c t i o no ft h ec o n c e p to fa ni m p o r t a n td e g r e e f o rt h ee n t r a n c ea n de x i tw h i c hi sa tt h er o a ds e c t i o n ，t h ep a p e rq u a n t i f yt h ee n t r a n c ea n d e x i ta c c o r d i n gt ov a r i o u sc o m b i n a t i o n so ft y p e so fe n t r a n c e sa n de x i t s ，t h e nt r y i n gt ob u i l d t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt r a f f i ca n dt h eo p t i m a lq u a n t i t yt oc a l c u l a t eo p t i m a lq u a n t i t y i nt h ea s p e c to fs e l e c t i o n so fi n t e r c h a n g e s ，t h ep a p e ri n t r o d u c e dt h ea d v a n t a g e sa n d d i s a d v a n t a g e s a n dt h e a p p l i c a t i o n c o n d i t i o n so fs e v e r a l c o m m o n l y u s e d t y p e so f i n t e r c h a n g e s ，a n dt h e nd e t e r m i n e dt h ei n t e r c h a n g et y p ef r o mt h ef o l l o w i n ga s p e c t ：t h el e v e l o ft h ei n t e r s e c t i n gr o a d t r a f f i cf l o w sa n dl a n d - u s er e s t r i c t i o n sa n ds oo n t h ep a p e ra l s o d e m o n s t r a t e dt h ea p p l i c a t i o no fc o m p o s i t ei n t e r c h a n g ea c c o r d i n gt ot w oe x a m p l e s t h ed e s i g no ft h ee n t r a n c ea n de x i tm a i n l yi n c l u d et h ed e s i g no ft h el a n e sa n dt h et r a f f i c o r g a n i z a t i o nd e s i g n ，t h ep a p e ra n a l y z e st h et r a f f i co r g a n i z a t i o nd e s i g na t t h ee n t r a n c ea n d e x i tf o rd i f f e r e n tt y p e so fe n t r a n c ea n de x i tc o m b i n a t i o n s a tl a s t ，t h ep a p e rt a k e sr i n gr o a do fb e i j i n ga sa ne x a m p l ef r o mt h el o c a t i o no ft h er i n g r o a d ，t h ep r o b l e mo ft h ee n t r a n c ea n de x i t ，t h et r a f f i co r g a n i z a t i o nd e s i g nt op r o v et h e p r e v i o u sc o n t e n t sf e a s i b l e k e yw o r d s ：u r b a ne x p r e s s w a y ；i n t e r c h a n g e ；e n t r a n c ea n de x i t ；i n t e r c h a n g et y p e ；t r a f f i c o r g a n i z a t i o nd e s i g n ；t h ec o n n e c t i o n 西南交通大学 学位论文版权使用授权书 、本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借 阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行 检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 保密口，在年解密后适用本授权书； 2 不保密使用本授权书。 ( 请在以上方框内打“扩) 学位论文作者虢蛹 日期：1 刀j 口易、 日期： 指导老师签名： f0 6 砂 西南交通大学硕士学位论文主要工作( 贡献) 声明 本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下： ( 1 ) 首次将交通区位理论应用于对快速路立交出入口的位置确定上，并结合重要 度法来确定节点的位置( 定性与定量相结合) 。 ( 2 ) 作者认为快速路路段出入口的数量与主线交通量有关。主线交通量的大小影 响到快速路路段出入口的数量及布置。 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成 果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰 写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。 本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。 学位论文作者躲湘 同期：砂石 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 1 1 研究背景 第1 章绪论 随着我国国民经济的发展，城市化进程不断加快，城市的人口、面积不断增长， 对城市交通提出了更高的要求。在此背景之下，城市快速路作为承担城市重要客运和 货运的高等级干道，随着城市交通系统的发展而迅速发展起来。 目前，世界上许多城市都已经建成一定规模的城市快速路系统，如纽约、伦敦、 东京、莫斯科等，这些发达国家中路网骨架已经基本定型，快速路系统已经形成规模， 当f j 订很少有大规模的城市快速路建设。在困内，如北京、上海、广州等城市也己形成 快速路系统。北京继修建了二、三、四环之后，将五环从高速公路改造为快速路。现 在六环已于2 0 0 9 年十月全线贯通，七环也纳入城市未来规划中。同时在五环内修建1 7 条快速路放射线和2 条快速路联络线，连接北京周m 的组阴城市。上海的“申”字形高 架系统由内坏线高架、南北高架、延安路高架、逸仙路高架、沪闵路高架等构成，现 全长6 4 1 9 k m ，总投资1 8 2 6 2 亿元。建设时间从1 9 9 2 年9 月一1 9 9 9 年9 月，动迁居民3 5 9 7 2 户，单位2 8 5 1 家，整个高架系统的出行量占市中心区出行总量的3 0 i 。另外，天津、广 州、南京、石家庄、南宁、话安等城市也f 在实施快速路的建设，还有许多城市已完 成快速路系统的规划设计，f 积极准备实施。成都的三坏路于2 0 0 2 年1 0 月2 8r 通车， 总长5 l k m ，路宽8 0 m 。三坏路的建成为缓解成都市交通压力作出了很大贡献。 但是目前，快速路出入口处由于道路设计的失误或足交通量的增加等使出入口处 的通行能力不够，造成快速路出入口处频繁出现拥堵，影响了快速路大运量快速交通 服务的功能的发挥。如上海南北高架沿线的北京路与威海路两对相邻进、出口匝道之 间的距离仅1 5 0 m 庄右；上海南北高架部分匝道接地点距相邻交叉口停车线仅3 0 m 左右； 成都三环路川减立交内侧一出入口( 先入后出) 柑隔仪3 0 m 左_ 右，并且视距不良。出入 口狭窄且其视距包络线内绿化带高度均高于1 2 m ，使得出入主线的车辆互相看不到， 影向车速并易引发事故1 2 l 。出入口处交通拥堵的另一个问题足沿线土地丌发强度增加， 导致交通量的逐年增加，使部分路段超过其通行能力，如成都西三环的部分路段。 1 2 研究意义 快速路的出入口足快速路与其他等级道路沟通的晕要衔接点，起到平衡快速路与 其他道路网之l h j 交通流的重要作用。通过与其他道路的衔接，周闱路阀为快速路提供 集散服务，快速路则为城f f 中长距离的交通服务，缩短城市路网中交通出行时f h j ，以 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 实现快速路网系统效益的最大化，从而使整个城市道路网系统最优。据调查可见，快 速路系统的交通问题几乎都出现在出入口处，主要出现的问题如下1 3 j ： ( 1 ) 车辆排队问题；当交通量高于出入口的通行能力时，主路车辆会出现列队进 入辅路现象。当辅路车流接近饱和时，即辅路没有足够的可接受间隙时，主路驶离车 辆会于主路上形成排队。 ( 2 ) 行驶及乘坐的舒适性问题；出入口交通设计不当，会造成车辆频繁加减速， 无论行驶还是乘坐都不舒服。 ( 3 ) 交通安全问题；速度差是交通事故发生的根本原因。分流减速行驶过程中， 容易发生追尾事故，出口端和匀变速段的曲率半径最小点附近，容易发生翻车事故， 等等。快速路出入口处，需要设置附加车道，对分合流车辆进行恰当的引导，实现其 安全有效的汇入或驶出。变速车道对消减车辆速度差进而减少事故隐患有很大作用， 同时提供足够的1 1 j j 隙供车辆汇入。 出入口处车辆运行表现为交通流的紊乱运行，出入口处车辆的汇入汇出使出入口 处通行能力比快速路基本路段通行能力降低的多。因此，出入口处往往是整个道路系 统的瓶颈。对于单个出入口：对于入口，匝道上的车辆速度较低，进入主线需要加速， 并寻找l 、h j 隙汇入主线，如果没有加速车道，匝道车辆以低速汇入或停车等待间隙汇入 主线，这都会影响到主线车辆的高速不问断的运行。对于出口，驶出主线车辆需减速 再驶出主线，如果没有减速车道，驶出主线车辆会在主线车道上减速，也会影响到主 线车流的运行。高架快速路的不同于其他断面形式的特点足，土地丌发强度很高，交 通用地更加受限制，衔接段的流线复杂，交织长度往往不能够满足，车辆不能经过完 全交织后通过交叉口，只能借助简化流线的方法来达到目的。 此外，在国外设计规定在快速路设计中，要用6 0 的时问做好出入口设计。可见出 入口在整个系统中的重要性，而我国城市快速路设计规范( c j j l 2 9 2 0 0 9 ) 中也指 出：要重点做好出入口位置、间距、形式的综合设计。因此，对出入口的设置问题进 行研究足很有必要的。 1 3 国内外研究现状 1 3 1 国外研究现状 快速路的概念源于国外，它是2 0 世纪城市化运动兴起的产物。目前，国外发达国 家大城市路网骨架已经基本定型，当f ； 很少有大规模的城市快速路建设，因而其研究 重点已经转向快速路的智能交通控制方面。国外有关出入口的理论已成体系，主要理 论综述如下： 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 m a r cab u t o r a c 等著的a c c e s sm a n a g e m e n to nc r o s s r o a d si nt h ev i c i n i t yo f i n t e r c h a n g e s l 4 l 这本书总结出了立体交叉附近的交叉1 ：3 的规划、设计、运行管理等内容。 然后很具体的介绍了现存的政府管理机构对立交附近交叉口的管理规范，包括调查问 卷的设计、各种机构或组织所采用的措施或技术的总结，以及这些措施或技术之间的 对比。主要包括立交附近交叉口的间距标准、在交叉口所采用的出入口管理技术、以 及新建或改建立交的规划和设计实践。并给出了美国各个交通管理机构中所采用的立 交与最近的出入口的距离标准。 由t e x a sd e p a r t m e n to ft r a n s p o r t a t i o n ( t x d o t ) 编著的a c c e s sm a n a g e m e n tm a n u a l l 5 j 一书中共有三个内容：第一章说明了本手册的实用性以及使用后会给经济、安全、交 通管理等方面带来的益处；随后一章主要是出入口管理的规范，针对快速路及其辅路 ( 前沿道路) 及其他等级的道路中布置出入口时应注意的问题，如中央分隔带的丌口， 转角净距、牛h 邻立交的距离等等。最后一章主要讲了该手册中的规范制定的流程。 i m p a c t so fa c c e s sm a n a g e m e n tt e c h n i q u e s l 6 l - 书主要讲了各种出入口管理技术对 交通安全、交通流鼍、通行能力等的影响，并给出各种出入口的设计及规范要求。有 关出入口的内容有： ( 1 ) 信号灯控制出入口。该内容论述了灯控交叉口的l 日j 距对交通安全和延误的影 响，并分析了时| f j j 和空l i j j 的关系对绿波带宽的影响。 ( 2 ) 非信号灯控制的出入口。给出了出入口的数量与交通事故的关系；出入口的 影响长度范围；每千米出入口数目与自由流速度降低的关系；有无右进专用车道的通 行能力大小比较等。 ( 3 ) 出入口处的转角净距。保护交叉口功能区，不允许在功能区边界内部接入其 他道路( d r i v ew a y ) 。转角净距的不够，会造成交织段长度的不够，进出支路的车辆 无法进入左转车道，或无法经过交彩l 进入支路。文中给出转角净距与最小转角净距的 关系，m c c i = i m c c l i f t ，其中m c c i 为最小转角净距，i m c c 为转角净距，l i f t 为修j f 系 数，与设施类型、支路宽度、支路交通最、中央分隔带的类型等有关，一般在0 8 到1 5 之间耿值。 ( 4 ) 中央分隔带的丌口设置。主要分析了左转专用车道和掉头车道的设置情况及 设置中央分隔带开【j 对行人交通的影响。 ( 5 ) 左转车道的设置情况。车辆的左转行为会带来延误、事故等交通问题，因此， 支路或是交叉口的左转交通一般情况下都会采用禁止、转移或与其他车辆进行时空上 的分离等措施。本章介绍了左转车道的设置对直行交通及通行能力的影响。 ( 6 ) 两个立交之间的距离及立交出口匝道距最近的交叉口之间的距离。认为下游 地面道路受控距离包括：等待汇入到最外侧车道的距离+ 准备汇入到最内侧车道的距离 + 汇入到最内侧车道的距离+ 过渡到屈转争用午道的距离+ 左转专用车道上的排队长度 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 以及停车线到路口中心的距离。并把前三段距离之和定义为交织距离。进一步地给出 了各段的建议长度。 ( 7 ) u t u r n 的设置和前沿道路上出入口的设置。 w i l l i a m e f r a w l e y ， w i l l i a m l e i s e l e 在文献a c c e s sm a n a g e m e n t g u i d e b o o kf o rt e x a s l 7 1 中给出了出入1 2 1 管理的一系列方法。包括设置专用转弯车 道；主干道上不允许直接接入出入口；车道宽度要符合道路等级的要求；信号灯控制 的交叉口最小间距要保证；车辆行驶速度变化大时应设置辅助车道；抬高中央分隔带 和关闭主干道上的出入口以减小安全隐患；多路相交时可采用坏岛形式以减少信号灯 的设置，从而减少延误；以及路段上中央分隔带的开口提供掉头机会以简化信号灯控 制路口的车流线及交通压力等内容。最后又提供了t e x a s 出入口管理规范制定的流程。 a p o l i c yo ng e r m e t r i cd e s i g no fh i g h w a y sa n ds t r e e t s ( g r e e nb o o k ) 1 8 1 一书中，认为对下 游出入口控制的程度取决于立交所联系二f 道的类型和重要程度。此外，预期的未来土 地利用状况也是一个决定性的影响凶素。该文献提出从下匝道终点到下游交叉口f j 订停 车线的距离可以划分为5 部分：车辆汇入最外侧车道的距离，准备汇入到最内侧车道的 距离，汇入到最内侧车道的距离，过渡到左转专用车道的距离以及在左转专刚车道上 的排队长度。另外，对于匝道控制出入的立交型式，地面道路需要受控的距离，还需 要考虑给予预告标志以充分的视认、反应距离。 其他的研究有：j a c k el e i s c h m a s c e 1 9 j 对城市快速路互通立交i 日j 距进行研究。 a a i k a i s y l l o l 详细分析了匝道流量、通行能力、主路流量、减速车道长度及车道数之问 的关系。m u “n o z ，j c 等对高速公路出口上游瓶颈地段的车辆运行进行了细致描述。 r j a y ak r i s hn a n i 也】等人曾对城市道路加以仿真，提出城市道路与高速公路存在很多差 别，尤其是城市道路中的多种车型之问的十h 互影响。b i r a k a y a l aa bi d j 分析了高速公路 入口对高速公路拥挤的影响。k o s h im 1 1 4 l 对快速路交通特性进行了研究。m a s a h i r o k o j i m a l l 5 l 等选取一个x 型交叉的高速公路作为模拟仿真对象，来研究单个车辆的交织 行为，分析交织车辆在交织段的哪个地方丌始交织，研究所用模型是由三个基本方程 组成：简单的前行运动( t h es i m p l ef o r w a r dm o v e m e n t ) ，跟驰运动( t h ef o l l o w i n g m o v e m e n t ) 和t h es t o p p i n gm o v e m e n t 由这些内容可以看到，对于出入口的设置，西方国家已经有了系统的分析，主要 集中在专用转弯车道、中央分隔带的利用、转角净距即交叉口的功能区以及出入口问 的i 日j 距这些方面。值得提出的是，以上几本书中介绍的出入口不仅仅是各等级道路的 节点，还包括各等级道路沿线地块或大型吸引人车流的建筑物的出入口。但是，对于 本文所针对的快速路出入口的设置问题能借鉴的仅仅是部分内容，并且国外大城市与 我幽城市无论从形念、布局还是经济文化都有很大差异，因此只能借鉴其有关理论与 经验，在此基础上去寻找符合本凼城市交通情况的理论，以为交通基础设施的改善提 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 供技术支撑。 1 3 2 国内研究现状 城市快速路首次出现在1 9 8 5 年制定的“城市道路交通设计规范”讨论稿中，1 9 9 5 年9 月1 同丌始实施的城市道路交通规划设计规范正式将快速路纳入我国城市道 路体系，直到2 0 0 9 年l o 月城市快速路设计规范的发布实施，城市快速路的设计 y j 有自己的规范可依。可见我国对快速路相关内容的研究起步晚，且研究理论相对较 少。国内对快速路的研究主要有：快速路的规划设计、规模、布局n 6 叫9 l ，出入口交通管 控技术阻2 3 1 ，交通流特性乜4 吨刚等几个方面。 出入口设置相关研究如下： ( 1 ) 出入口设置研究的必要性汹3 ，其影响因素分析及对通行能力的影响。詹琳霞 在其硕士学位论文中。m 1 系统分析归纳出了影响城市快速路出入口设置的四方面因素： 即快速路出入口设胃基本影响因素、道路网交通需求影响因素、公共服务设施设置影 响因素、交通管理及控制方式影响因素。 ( 2 ) 立交型式的选择。张飘，刘小明i ”】阐述了高速公路立交选型中应考虑的因素： 交通条件、自然条件、社会环境条件和经济效益、是否实行收费制系统及交通安全性 方面的要求等。徐玉莲【1 8 】在硕士论文中分别从三个层次中不同的影响因素对立交布局 的影响，建立了宏观、中观、微观三个层次的分析方法，最终得出城市道路网立交布 局规划方法。刘敬华1 3 7 j 以系统的观点从道路网络角度阐述组合式立交舰划设计应考虑 的因素，并用实例加以论证。 ( 2 ) 互通立交| 、i | j 最小i 日j 距的研究。陈小鸿，周商吾。州分析了平行式匝道设置处， 允许设置上匝道或下匝道的交叉口最小间距，即设置下匝道的交叉口之州的距离最小 值为下匝道落地点到停车线的距离与下匝道长度之和。朱胜跃。给出城市道路设计 规范( c j j 3 7 - 9 0 ) 规定的匝道口之f h j 的最小净距，但是这数值是根据国外资料，驾 驶员辨认标志引起反应所需时间及汽车移向临近车道所需时问按的综合计算而得，与 我国实际情况相比数值偏小。李爱增，李文权，王炜等。婿。盯1 分别用概率论和微分法相结 合，动力学原理，可接受问隙理论等建立了互通立交最小间距模型。在模型巾最小间 距都是有三个部分来组成：加速车道长度+ 互通立交基本路段长度( 两立交净距) + 减 速车道长度。 ( 3 ) 变速车道的设置情况。石小法，李文权等1 3 8 。9 j 利用概率论方法，从理论上研 究高速公路加速车道的设置方法，提出了一种设置加速车道长度和算法。 ( 4 ) 高架路下匝道连接段的研究。陈峻，於吴等圳将不同联结段按车流交织分类， 并分别给出相关的模型；文献中般将高架道路下匝道连接段长度分为三个部分：下 匝道 f ：几祚j 接段k 度+ 交织长度+ 平交广j 停乍线f 1 7 手t 队长度。周商_ 咩指m 下陌道平面 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 交叉口前车辆排队长度的计算应考虑三种情况：一是进口道上的车流量不饱和时，二 是进口道流量饱和，三是交叉口处于饱和与不饱和的混合状态；小鸿。川采用波动理 论计算车辆排队长度。肖忠斌，王炜等h 争4 3 1 分别采用道路设计上的方法，临界安全间隙 理论，概率论及运动学方法，回归分析技术及可接受间隙理论等分别构建衔接段最小 长度模型和通行能力模型。孙明正，杨晓光h 钔利用信号配时，提出基于时间和空间的 避免交叉口范围内交通流交织与冲突的对策，提出高架匝道的合理设置方法。 ( 5 ) 高架路下匝道至平面交叉口之间的交通组织。杨晓光，狄姗础对大城市高架 道路出口匝道衔接路段的交通组织方法进行了研究，分析了不同的交通组织方式对交 通运行的影响，提出了各种衔接路段交通组织方式的适用情况。高奖，过秀成6 1 针对 高架路上下匝道设置的合理性，以常见的平行式匝道设置为对象，提出了五种匝道优 化设计方法：改变匝道落地点位胃；改变交叉口进口道车道功能；设置远引转；辅 路提d ，变更车道等。孙有望列提f ：应将快速路出入口设胃在集敞道路上，以减少主干 道的压力。 1 4 论文内容及思路 1 4 1 论文研究目标 本文对快速路出入口设置的相关理论进行系统的总结分析，并将这些理论应用于 实践，力图从快速路出入口的位置析i 设到出入口立交的选型、组合类型的选择，到出 入口处车道宽度、辅助车道的长度、加减速车道的设置，到出入口处的交通组织及公 交站点设置对出入口设置的影响等等方面来对快速路出入口的没置进行详细的论述， 为相关研究补充新的理论内容，为快速路的建设提供一些实用的理论支撑。 1 4 2 研究内容 快速路出入口( e n t r a n c ea n de x i t ) 是供车辆驶出或进入快速路的咆向交通路口， 设置于快速路右侧，一般通过互通式立交匝道、高架路匝道、辅路匝道连接1 4 。快速 路的设计应重点做好出入口位置、f j 距、型式的综合设计，达到系统通行能力的均衡。 论文内容如下： ( 1 ) 快速路出入口设置系统分析。本节对快速路的功能进行了定位，又给出快速 路及出入口的定义并对快速路出入口进行了分类，然后，从交织、交通运行轨迹和衔 接段处交通流线分析三个方面对出入口处的交通特性进行了全面的分析。并根据出入 口处的交通运行特点对快速路出入r l 处日前所存在的问题加以整理，从车辆运行轨迹、 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 交通流线方面进行分析，以图从根本上寻找出入口处存在这一系列问题的原因，最后 针对快速路出入口设置内容很多、很琐碎的特点，本节中对这些内容加以整理，理出 本论文以下研究的方向及重点。 ( 2 ) 快速路出入口的位置。本节采用定性与定量相结合的方法对出入口的位置进 行了研究。定性方面运用交通区位论中的环射线的产生及位置理论、交通线吸引特性 理论和环射线衔接的理论从宏观上对节点出入口的位置进行了定位，然后通过梯度递 减理论和蛛网理论对节点出入口的数量进行了优化。定量分析则引入相对重要度的概 念，两者相互结合，从宏观上对节点出入口的位置进行了选择； 对于路段出入口，大量资料的整理得出路段出入口布置的条件约束：即符合出入 口的最小安全问距。由此得出相邻两立交问的路段出入口的数量。另外通过资料整理 分析，认为主线交通量大小足影响路段出入口的另一关键因素，分析了主线交通量大 小与路段出入口的关系。 ( 3 ) 快速路出入口型式选择。快速路路i 删中的节点均为立体交叉。本节分别研究 了几种常用的立交型式的优缺点及其适用条件，总结出立交选型的关键因素，并分别 给出立交型式选择的结果。针对快速路拥有城市道路路网密度高的特点，对于出入口 间距不符合要求的情况，提出了组合式立交的使用，分析研究了组合式立交的关键技 术及一实例米论证。 ( 4 ) 快速路出入口交通设计。包括出入口处辅助车道的设计和交通组织设计。车 道设计主要内容为出入口处加减速车道的设置，车道宽度及车道功能划分。交通组织 设计包括不同组合类型的出入口的交通组织和衔接段的交通组织，其中不同组合类型 的出入口交通组织中还考虑了有无公交站点时的交通组织方式及主要立交型式出入口 处的交通组织。 ( 5 ) 案例分析。就本文的主要研究内容对北京市快速路的骨架、二三环出入口处 存在的问题、应对措施及某种立交型式的交通组织进行了分析研究。 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 第2 章快速路出入口设置系统分析 2 1 快速路的功能作用 在我国城市规模不断膨大，私家车丌始快速进入城市居民家庭的今天，城市快速 路作为城市路网结构的核心，辅以其它普通等级道路，形成一个快速交通集散系统， 这对城市交通运输系统结构的变革，对城市发展空间的引导，对城市形念的布局，对 土地利用的强度，乃至对城市景观，城市文化生态等都有巨大的影响。大城市快速路 的功能主要体现在以下几个方面圳： ( 1 ) 联络城市各个功能分区或组团，满足较k 距离的交通需求 随着城市的发展及用地功能的再调整，城市在向分散的功能组团方向发展。生活 居住、商业、机关办公、科技教育、工业等不同功能的分区或组团，分布在城市的各 个方位，具有较长的空间距离。为保证城市的诈常功能，提高城市的运行质最和效率， 必须通过快速路系统，使城市各个组团之问的空m 距离，从时问上加以缩短，使城市 的概念从时空上得到统一。另外一些城市由于地理条件所限或历史的原因，被铁路、 河流甚至山脉分隔成若干区域在这些区域问建设高标准、大容量的快速路系统是消除 地域分隔不利影响使城市连接更紧密的重要措施。 ( 2 ) 分离快慢交通和长短出行 城市交通需求是多元化的，特别是现代化城市，不同群体对交通速度的要求不同， 居民出行距离也长短不一，且出行方式也趋于多样化。这就要求城市交通供给方面提 供一个具有不同交通特性的运输系统。事实证明，那种快慢混杂，机非混行的交通系 统对于各交通参与群体而言都足低效和难以容忍的。所以针对不同交通需求，提供不 同交通设施，是现代城市发展的趋势。对我国大城市，既要保尉适合慢性交通和近距 离出行的自行车路网、步行系统，也要建立适当规模的适合快速交通和长距离出行的 快速路网。 ( 3 ) 屏蔽过境交通，提高交通安全 过境交通的混入，是造成许多城市路网特别是中心区交通压力增大，交通混乱的 重要原因。通过采取适当的管理措施，将过境交通引入快速路系统之中，使之由城市 外围快速通过，可以大大提高城市交通的运输效益和运行质量。因此，快速路系统可 以起剑城市中心区交通保护圈的作用。另外，高速公路与一般城市道路的设计速度差 距很大，高速公路直接导入城市道路网系统，既给衔接道路带来巨大交通j 益力，也发 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 生由速度差而导致交通事故，因此快速路作为高速公路与城市道路之问的缓和与过渡， 也起到提高交通安全的作用。 ( 4 ) 调节城市路网交通量 按照现代交通观点，目的地不再单纯是空问距离的概念，而应体现在所选择交通 工具的可达性、便利性和快捷性上，即时空的统一。卣于快速路系统能够提供高效率 和较高服务水平的交通环境，作为驾驶员出行的首选路径，必然会吸引大量的交通， 即所谓的“磁性吸引”。随着现代化动态交通管理水平的提高，每一位驾驶员可以按 照交通指挥中心的指挥，根据路网交通负荷的变化情况，及时调整自己的行驶路线， 选择能够快速到达快速路系统的路径，以避开整个系统中比较拥挤的路段。从而使路 网的交通量分配更为合理，路网负荷更趋于平衡，交通运行更为有序。 ( 5 ) 快速疏解 j 城交通 大城市因为中心集聚作用很强，往往产生很大的对外交通量，当城市对外交通通 道与城市自身交通主通道藿合或棚近时，内外交通的交织混杂i t 往带来交通的混乱和 堵塞。在此情况下，可修建快速路，以分离城市内部交通与对外交通，快速疏解出城 交通。 ( 6 ) 形成城市建设的风景带，带动沿线的土地丌发 快速路在城市交通体系中所起到的特殊作用，必将引导和制约沿线的城i ，建设布 局及土地的综合开发利用。从而体现与快速路系统配套的城市设计风貌，形成城市建 设一道亮丽的风景带。 ( 7 ) 对城市土地发展起强烈的诱导作用 作为大运最的交通系统，城市快速路的出现会在很大程度上提高地区的交通供给 水平，由此刺激交通需求的增长，服务地区呈现人口增加、土地丌发强度增大的状况。 往往是快速交通系统延伸到哪里，城市就随着发展到哪j 氇。因此无沦国内外的城区 改造或新城区发展项目，往往需要修建快速路或快速轨道交通进行支持，这已经成为 实现城市觑划发展意图的一种有效手段。 ( 8 ) 快速道路同时具有防灾作用 对大城市而言，城市快速道路是联系临近各个城市及连接市内主要地区的道路， 一般路面宽阔。作为防灾功能，在发生火灾和地震时，对保证消防活动防止火灾蔓延， 作为避难及运输救援物资起着有效的作用。 2 2 快速路及出入口的定义及分类 1 快速路的定义及分类 2 0 0 9 年1 0 月lh 实施的城市快速路没计规范给出了快速路( e x p r e s s w a y ) 的 定义1 4 9 】：布：城市内部修建的，中央分隔、令部控制 入、摔制卜n 入f - i 阳j 足h 及形式，具 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 0 页 有单向双车道或以上的多车道，并设有配套的交通安全与管理设施的城市道路。 城市快速路系统可分为两大类：一是环线快速路，如北京的二、三、四和五环， 上海的内环、外环，成都的三环。这类快速路主要是分离过境交通流，减少进入市中 心的车辆数，避免堵塞；二是射线快速路，如北京的阜石路、丰北路、莲花池西路、 京承二期等等。这二类主要为增加市区和城市近郊区的重要交通联系通道。环线和射 线快速路共同承担城市各片区间、组团问的中长距离出行的交通流。 我国城市道路设计规范中对城市环路的设置有以下规定： ( 1 ) 内环路应设置在老城区或市中心区的外围： ( 2 ) 外环路宜设置在城市用地的边界内1 - 一2 k m 处，当城市放射的干路与外环路 相交时，应规划好交叉口上的左转交通； ( 3 ) 大城市的外环路应是汽车专用道路，其它车辆应在环路外的道路上行驶； ( 4 ) 环路设置，应根据城市地形、交通的流量流向确定，可采用半环或全坏； ( 5 ) 环路的等级不宜低于主干路。 2 出入口的定义及分类 出入口( e n t r a n c ea n de x i t ) 是供车辆驶出或进入快速路的单向交通路口，设置于 快速路右侧，一般通过互通式立交匝道、高架路匝道、辅路匝道连捌4 引。 根据快速路出入口所处的位置及功能不同，可以分为两类：节点出入口( 立交匝 道) 和路段( 辅路) 出入口。这罩所指的节点出入口，不仅指那些转向交通通过匝道 以连续流型式运行的大型立交，也包括高架道路通过上下匝道与灯控平交路口连接的 立交，如简易的菱形立交。城市道路没置立交时由于用地限制和其他因素影响，菱形 立交足选用最多的一种立交型式，使得城r f t 快速路出入口类型主要是互通式立交( 立 交匝道) 出入口，只有在两个立交| 开j 距特别大的城市郊区才会有路段出入口。也可以 理解为，辅路出入口是作为对节点出入口的补充而存在的。 2 3 快速路出入口交通特性分析 在出入口处，车流运行主要表现为车辆的分合流运行，但是当分合流点距离少于 约6 1 0 m 1 5 0 】时，出入口处的交通特性就会表现出交织特性。对于城市快速路来说，由于 土地利用强度很高，城市快速路上大部分的出入口间距很难超过6 1 0 m ，因此，出入口 处的交通运行特性主要表现为交织。 2 3 1 交织的有关理论 1 交彩：的定义、分类及特点 交织指行驶方向大致十目同的2 股或多股午流，沿着相当长的路段，不借助交通控 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 1 页 制设施进行的交叉运行【5 l l 。当1 个合流区后面紧接着1 个分流区，或者l 条驶入匝道 紧接着1 条驶出匝道，并在二者之问有辅助车道连接时，就构成了交织区。 美国道路通行能力手册2 0 0 0 中将交织区分为三类： ( 1 ) a 类。每辆交织车辆为了完成运行，都需要进行一次车道变换。 ( 2 ) b 类。交织车辆中一组交织运行无须进行任何车道变换就可完成，而其他交织 运行只需要1 次车道变换。 ( 3 ) c 类。交织车辆中一组交织运行无须进行任何车道变换就可完成，而其他交织 运行则至少需要2 次车道变换。 a 型交织区又分为匝道交织区和主要交织区，在我国的a 型交织区中最常见的是匝 道交织区。b 型和c 型交织区更适合交织流量比较大的情况，而且在交织区长度和宽度 相同的条件下，b 型交织区在交织量大时的车速桐对较高；a 型交织区内的交织与非交 织车辆更容易分离，这样更有利于提高车速，b 和c 型交织区能容纳更高比例的交织车 辆，所以非交织车辆更可能于交织车辆分享车道。 交织区的车流运行关键在于车辆运行的交织操作，它影响到行驶的车速，车头时 距以及行车安全等问题，交织氏度与交织断面车道数关系是交织运行效率的两个主要 参数，另一方面随着交织流量增加，操作困难，速度大降，时距大增，会导致交织区 运行效率的下降。 2 交织的长度 根据国外研究，认为交织区长度足从入口段三角端部宽0 6 m 处至出口三角端宽度 3 6 m 处之问的一段距离。如图2 1 所示。交织区长度不应小于5 0 m 也不应大于6 0 0 m ， 太短则操作困难，速