（交通运输规划与管理专业论文）高速公路出口匝道衔接部交通组织与控制方式研究.pdf

t r a f f i c0 r g a n i z a t i o na n dc o n t r o l r ese a r c ho nt h eh i g h 恰ye x i tr a m p t e r m n 町a l at h e s i ss u b m i t t e dt o s o u t h e a s tu n i v e r s i t y f o rt h ea c a d e m i cd e g r e eo fm a s t e ro f e n g i n e e r i n g b y n i n gj i n g s u p e r v i s e dbysupervisedb y p r o f x i a n gq i a o j u n a n d p r o f l uj i a n t r a n s p o r t a t i o nc o l l e g e s o u t h e a s tu n i v e r s i t y j a n u a r y2 0 1 0 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过 的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我 一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 一iq 、 研究生签名：! 擞日期：塑f 旦：! ：兰圣 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印 件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质 论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括 以电子信息形式刊登) 论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布( 包括以电 子信息形式刊登) 授权东南大学研究牛院办理。 虢斟名：媪期：业必 摘要 摘要 高速公路出口匝道衔接部交通组织与控制方式研究 硕士研究生：宁静 导师：项乔君教授 东南大学 高速公路出口匝道衔接部是指出口匝道接入地面道路所形成的平面交叉口。与传统意义 上的平面交叉口不同，受高速公路出口匝道交通流运行特征的影响，衔接部的交通组织与控 制方式是否合理直接影响到高速公路出口匝道区域范围内的道路整体效益的发挥和交通安全 状况，不合理的设计会导致出口匝道衔接部通行效率的下降，延误和交通冲突的增加。本论 文依托国家自然科学基金项目高速公路出口匝道几何特征和控制方式对交通安全和通行效 率的影响研究和交通部西部交通科技项目高速公路出口匝道交通安全保障技术研究，在 借鉴国内外已有的甲交口几何设计理论和实践应用成果，分析我国自身高速公路出口匝道衔 接部的交通流特性的基础上，以交通安全分析为着眼点，以接入管理技术为理论依据，对衔 接部的交通组织与控制方式设计方法进行了研究，为高速公路出口匝道衔接部的交通设计与 交通安全管理提供依据。 论文根据衔接部几何形式对衔接部类型进行划分，确定论文研究的主要衔接部类型，以 现场观测结果为依据，分析了衔接部的交通流特性，明确衔接部与普通平面交叉口的区别， 接着对接入管理技术进行筛选，根据选择的接入管理技术，确定衔接部交通组织与控制方式。 在衔接部交通组织内容中，提出了衔接部落地点的选择依据，并运用可采取的接入管理技术 对衔接部的交通组织方式进行了设计。论文通过对路段型衔接方式的分类，确定路段型衔接 部的控制方式，并对单一出口匝道辅路控制以及出口匝道辅路与下游交叉口的联合控制方式 进行了研究，开发了相关理论模型。论文通过实例对上述过程进行了阐述。 本论文将“宽容设计”和“灵活设计 的理念应用于衔接部交通组织与控制方式的研究， 从而对潜在危险起到消除或者减缓作用，以尽量避免交通事故的发生或减轻交通事故的损伤 程度，体现了“以人为本”的设计思想。 关键词：出口匝道，衔接部，交通组织，交通控制 a b s t r a c t a b s t r a c t t r a f f i co r g a n i z a t i o na n dc o n t r o lr e s e a r c ho nt h eh i g h w a ye x i tr a m pt e r m i n a l n i n gj i n g s u p e r v i s e db yp r o fx i a n gq i a o j a n s o u t h e a s tu n i v e r s i t y f r e e w a yo f fr a m p c r o s s r o a dt e r m i n a l i st h e i n t e r s e c t i o nw h e r eo f f - r a m pi n t e r s e c t st h e c r o s s r o a d d i f f e r e n tf r o mc o m m o ni n t e r s e c t i o n s ，t h et r a f f i co r g a n i z a t i o na n dc o n t r o lo ft h eo f f - r a m p t e r m i n a li se s s e n t i a lt ot h et r a f f i ce f f i c i e n c ya n dt r a f f i cs a f e t yo ft h ew h o l ef r e e w a yn e td u et ot h e i m p a c to ft h ev e h i c l e sf r o mt h ef r e e w a y u n r e a s o n a b l et r a f f i co r g a n i z a t i o na n dc o n t r o ld e s i g nw i l l d e c r e a s eo ft h et r a f f i ce f f i c i e n c ya n di n c r e a s et h et r a f f i cd e l a y sa sw e l la sc o n f l i c t s t h ec u r r e n t t h e s i si sb a s e do nt h er e s e a r c hr e s u l t sf r o mt w or e s e a r c hp r o j e c t s t h ef i r s tp r o j e c t ( “s a f e t ya n d o p e r a t i o n a lp e r f o r m a n c ee v a l u a t i o no ng e o m e t r i ca n dt r a f f i cc o n t r o lo ff r e e w a ye x i tr a m p s ”) i s s p o n s o r e db yn a t i o n a ln a t u r a ls c i e n c ef o u n d a t i o no fc h i n aa n dt h es e c o n do n e ( “s a f e t yd e s i g no f f r e e w a ye x i tr a m p s ”) i ss p o n s o r e db yc h i n ad e p a r t m e n to ft r a n s p o r t a t i o n b a s e do nt h e s et w o p r o j e c t sa n d r e s e a r c h e so nt h ec o m m o ni n t e r s e c t i o n ，t h et h e s i sp r o v i d et h et r a f f i co r g a n i z a t i o na n d c o n t r o lm e t h o do ff r e e w a yo f f - r a m pt e r m i n a lt h a ti n c o r p o r a t e st h es a f e t y , a c c e s sm a n a g e m e n t t e c h n i q u e sa n dt h et r a f f i cf l o wc h a r a c t e r so ft e r m i n a li t s e l f t h em e t h o dp r o v i d e st h e o r e t i c a l g u i d a n c ea n dt e c h n i c a ls u p p o r tt ot e r m i n a li n t e r s e c t i o nd e s i g na n dm a n a g e m e n t t h et h e s i sc l a s s i f i e st h et e r m i n a lb yt h e i ra p p e a r a n c e ，a n a l y z e st h et r a f f i cc h a r a c t e r i s t i c so fa g i v e nt e r m i n a lb a s e do ns u r v e y r e s u l t sa n dc h a r a c t e r i z e st h ed i f f e r e n c e sb e t w e e nt e r m i n a l sa n d c o m m o ni n t e r s e c t i o n s t h ew o r ka l s od e t e r m i n e st e r m i n a lt r a f f i co r g a n i z a t i o na n dc o n t r o lm e t h o d b yp r o p e ra c c e s sm a n a g e m e n t s ，d e f i n e st h ep r o p e rp o i n ta tw h i c ht h et e r m i n a l i n t e r s e c t st h e c r o s s r o a da n dd e t e r m i n e st h eb e s tt r a f f i cc o n t r o lm e t h o do ft h et e r m i n a la n dt h ei n t e r s e c t i o n s b e s i d e st h et e r m i n a l i nt h et h e s i s ，t h et e r m i n a lt r a f f i co r g a n i z a t i o na n dc o n t r o lm e t h o dt o l e r a t e sd r i v i n ge r r o r st o s o m ed e g r e ea n dc r e a t e sas a f ee n v i r o n m e n tf o rt h ed r i v e r s ，p e d e s t r i a n sa n db i c y c l i s t st h a n k st ot h e t o l e r a n ta n df l e x i b l ed e s i g np r i n c i p l e s p e o p l ea r ep u tf i r s ta st h em e t h o di sd e v i s e d k e y w o r d ：o f f - r a m p ，t e r m i n a l ，t r a f f i co r g a n i z a t i o n ，t r a f f i cc o n t r o l i i f 1 录 目录 摘要i a b s t r a c t i i 第l 章绪论1 1 1研究背景与研究意义。1 1 1 1 研究背景1 1 1 2 研究意义2 1 2 国内外研究现状2 1 2 1 国外研究现状2 1 2 2 国内研究现状3 1 2 3 国内外研究现状总结4 1 3 研究内容及技术路线4 1 3 1 研究内容及研究重点4 1 3 2 研究技术路线及方法8 1 4，j 、结9 第2 章衔接部交通流特性分析及衔接部接入管理技术1 0 2 1衔接部交通流特性分析1 0 2 1 1 衔接部出口匝道车速分析1 0 2 1 2 衔接部出口匝道可接受间隙分析1 1 2 1 3 衔接部交通冲突分析13 2 1 4 衔接部出口匝道排队分析。l3 2 1 5 衔接部交通流特征分析结论1 4 2 2衔接部接入管理技术1 4 2 2 1 接入管理技术概念1 4 2 2 2 衔接部接入管理技术的作用及原则1 4 2 2 3 衔接部可采取的接入管理技术分析1 5 2 3 小结1 7 第3 章衔接部交通组织方式研究1 8 3 1衔接部落地点的选择1 8 3 1 1 出口匝道横向接地位置1 8 i i i 目录 3 1 2 出口匝道纵向接地位置1 9 3 2衔接部左转弯车辆组织2 2 3 2 1 直行掉头。左转设置方式2 2 3 2 2 右转掉头左转设置方式2 2 3 3衔接部弱势群体保护2 3 3 3 。l 弱势群体保护设施设置原则2 3 3 3 2 弱势群体保护设施分类。2 4 3 3 - 3 衔接部人行横道设计2 4 3 3 4 衔接部非机动车道设计2 7 3 4小结2 9 第4 章衔接部交通控制方式研究3 0 4 1衔接部交通控制的原则3 0 4 2路段型衔接部交通控制的分类3 1 4 3路段型衔接部单一出口匝道控制方式研究3 4 4 3 1 单一出口匝道控制方式特点3 4 4 3 2 出口匝道与辅路连接形式类型划分3 4 4 3 3 出口匝道辅路信号控制配时优化设计3 6 4 3 4 出口匝道辅路与支路信号协调控制配时参数优化设计4 0 4 4出口匝道辅路与下游交叉口信号协调控制方法研究4 3 4 4 1 出口匝道辅路与下游交叉口协调控制方法4 3 4 4 2 下游交叉口信号配时红灯时间参数设计4 4 4 4 3 下游交叉口信号配时绿灯时间参数设计4 5 4 4 4 下游交叉口信号配时参数优化4 7 4 4 5 辅路信号配时参数优化4 7 4 5 小结4 8 第5 章衔接部交通组织与控制方式改善实例分析4 9 5 1衔接部交通组织与控制方式改善流程4 9 5 2实例分析5 0 5 - 2 1 衔接部现状分析5 0 5 2 2 衔接部可采取的接入管理技术5 1 i v 目录 5 2 3 衔接部交通组织与控制方案5 2 5 2 4 衔接部交通组织与控制方案评价5 6 5 3 小结5 6 第6 章结论与展望5 7 6 1主要研究成果5 7 6 2 主要创新点5 7 6 3 展望5 8 致谢5 9 参考文献6 0 攻读硕士学位期间发表论文及参与科研情况6 2 v 第1 章绪论 1 1 研究背景与研究意义 1 1 1研究背景 第1 章绪论 随着我国国民经济的快速发展，高速公路的里程和规模不断扩大，交通量也不断地增长， 随之而来的交通安全问题日益突出。据统计，2 0 0 7 年我国高速公路交通事故死亡人数达6 0 3 0 人，占交通事故死亡人数的7 3 9 ，而同年高速公路里程仅占全国公路网总里程1 5 ，与此 同时因交通拥堵所带来的经济损失更是难以估量，全国历年高速公路死亡人数统计见图1 1 所示 1 】。 图1 1 全国历年高速公路死亡人数及所占的比例统计图 通常，交通拥堵与交通事故更多的发牛在高速公路出、入口匝道等特殊路段。美国学者 f i r e s t i n e e t a l 在研究中发现，高速公路上2 0 3 0 的卡车事故发牛在匝道上或匝道附近，而匝 道的路线长度占整个高速公路长度的不到5 ；在美国西部其它许多州也存在相同的情况，如 1 9 9 3 1 9 9 5 年，c o l o r a d o 州高速公路上总共大约发牛2 4 0 0 起卡车事故，而其中3 0 发生在匝 道上【2 】。同时，研究发现，匝道事故丰要集中在某些局部位置，c i r i l l o 利用i s a r 数据库分析 发现，不论在乡村还是城市，高速公路的出口匝道、变速车道( 加速和减速) 、交织区是很明 显的事故多发点【3 】。 在高速公路出入口匝道上，由于机动车驾驶员的操作复杂性会显著增加，机动车的行驶 速度变化率加大，车辆之间的速度差增加，从而导致交通流的不稳定性和机动车之间的交通 东南人学硕士论文 冲突量增加，因此会导致交通的拥堵和交通非安全行为的发生。这也是为何交通改善更多的 注重在这些特殊路段的主要原因。而目前高速公路出口匝道衔接部是车流交织情况严重、加 减速频繁、各向车流冲突较多的地方，也是出口匝道事故频发的地方。与此同时，衔接部控 制方式也在很大程度上影响了衔接部的通行能力和交通安全。 1 1 2研究意义 高速公路出口匝道衔接部是高速公路出口匝道中的一个重要节点，其组织与控制方式合 理与否直接影响到高速公路出口区域范围内的道路整体效益的发挥和交通安全状况，不合理 的组织与控制方式会导致匝道出口交通流的延误和交通冲突的增加。事实上在我国高速公路 现实运营中，出口匝道衔接部的组织与控制方式研究一直是一个较为薄弱的环节，交通流“溢 出”到主线的现象时有发生，是导致主线运行效率降低、通行安全下降、交通事故频发的主 要原因之一，尤其是在城郊高速公路或城市快速路上，这些现象尤为突出。因此，有必要对 高速公路的出口匝道衔接部的交通组织与控制方式进行研究，寻找合理的组织与控制方法， 为改善高速公路出口匝道通行效率和交通安全提供必要的理论支撑和技术依据。 目前，高速公路交通安全工作逐渐由“善后”向“预防转变，“预防”理念已得到广大 交通专家及道路使用者的共识。在国家大力发展西部地区的大背景下，西部的高速公路网建 设如火如荼，在建设初期若能充分应用出口匝道的安全保障技术，对于交通事故将能起到“未 雨绸缪”的预防作用。在此大环境下，本论文依托国家自然科学基金高速公路出口匝道几 何特征和控制方式对交通安全和通行效率的影响研究及西部交通科技项目高速公路出口 匝道交通安全保障技术研究，对高速公路出口匝道衔接部的交通组织于控制方式进行研究， 旨在为未来高速公路出口匝道交通组织与控制方式设计提供理论依据和技术支撑。 1 2 国内外研究现状 目前，国内外对衔接部的设计大多基于交义口相关研究成果，没有特别针对衔接部的交 通安全、交通组织与交通控制方式的设计，对路段型衔接部的研究更是少之义少【4 以0 1 。下面 将对国内外已有研究成果进行简单介绍。 1 2 1国外研究现状 以美国为例，高速公路出口匝道大多较长，且衔接部大多为直出式和限制式，对路段型 2 第1 章绪论 衔接部研究较少。 美国国家公路合作研究计划项目研究报告n c h r pr e p o r t4 2 0 i m p a c t so fa c c e s s m a n a g e m e n tt e c h n i q u e s ) ) 把出口匝道与地面道路的衔接部划分为信号控制衔接部和 无信号控制衔接部，将下游交叉口分为三类，即：一般信控路口、一般非信控路口和禁左的 非信控路口，认为从匝道落地点到这三类路口的距离应有所不同，并给出了各自的最小间距 【1 1 1 。该研究认为若衔接部和下游交叉1 2 1 均为信号控制时，则此间距标准应满足信号交叉口间 距标准，并给出了无信号控制衔接部的接入间距计算示意图，如图1 2 所示。 图1 2 无信号控制衔接部与下游交叉1 2 接入间距计算示意图 美国a a s h t o 出版的( ( ap o l i c yo ng e o 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 ) ) 【1 2 1 ( 以下 简称绿皮书) 与n c h r p r e p o r t 4 2 0 的对衔接部与上下游交叉口的间距也进行了相关的说明。 为解决立交与地面道路接入间距的问题，美国接入管理技术手册1 1 3 】1 1 4 1 ( a c c e s sm a n a g e m e n t m a n u a l ) 及各州的接入管理手册等相关设计规范中提出了一组相关技术，如十地利用规 划、制定立交匝道落地点与临近交叉口最小间距标准、保证转角净空、通过服务性道路改善 建筑物出入口布局等。有关视距、渠化、转弯缓冲区设计、弱势群体保护设施设计等方面， 在以上手册中均有体现。 1 2 2国内研究现状 目前我国关于高速公路出口匝道设计的依据主要有两类：一类是有关线形和几何设计的， 包括行业标准公路工程技术标准( j t gb 0 1 2 0 0 3 ) 【l5 1 、公路路线设计规范( j t gd - - 2 0 0 6 ) 【1 6 】、城市道路设计规范( c j j3 7 9 0 ) 【1 7 】：另一类是交通控制设计，包括国标道路交通 标志和标线( g b 5 7 6 8 - - 1 9 9 9 ) 1 8 】、道路交通信号灯安装规范( g b l 4 8 8 6 - - 9 4 ) 【l9 1 。这些 规范几乎没有涉及衔接部专有内容，虽有些条款和标准考虑到互通式立体交叉中的平面交 叉的几何安全设计，但也仅仅作了原则性的说明，对实际应用条件并未具体和细化。对国内 东南大学硕上论文 的研究而言，国内历来比较重视高速公路主线和入口匝道的研究及快速路出口匝道的研究， 高速公路出口匝道的研究方面主要侧重于出口匝道上游段通行能力和加减速车道的研究及中 游段匝道线形设计的选择，而匝道衔接部的交通组织与控制方式设计的研究长期处于一种未 受重视的状态。 而对城市快速路出口匝道衔接部的研究相对较多。上海同济大学杨晓光等认为为保证快 速路下匝道下游交叉口的畅通，匝道出口距离下游交叉口的距离应至少大于排队长度和交织 距离之和【2 0 】；陈恺，张宁，黄卫在出入口管理技术改善立交与地面道路的交通衔接一文中提 到了高速公路立交匝道布局目前存在的问题，并借鉴国外的研究成果给出了改善对策【2 l 】。目 前国内相关研究大多集中在平交口的渠化、转弯缓冲区设计、渠化、弱势群体保护、交通控 制方式等方面【2 2 刁7 1 ，缺乏基于衔接部交通流特性的衔接部交通组织与控制方式的相关研究。 1 2 3国内外研究现状总结 综观国内外研究现状与动态，国内外相应的标准规范和相关研究多集中在平面交叉口、 高速公路入口匝道和城市快速路出入口匝道等方面，而高速公路出口匝道衔接部交通组织与 控制方式的研究长期处于一种未受重视的状态，且研究较为零散，往往只局限于解决单一问 题，且基于交通安全性能和通行效率综合考虑的高速公路出口匝道衔接部的交通组织与控制 方式研究基本处于空白状态。由于国内高速公路相关设计规范在衔接部研究方面缺乏必要的 且经得起检验的技术和理论依据，有些设计参数在实践中已证明是不合理的，在长期的高速 公路实际运营中已发现出口匝道的设计对高速公路的交通流效率和交通安全是有显著影响 的。如果能够针对高速公路出口匝道各类型进行有针对性的研究，可为出口匝道交通组织与 控制方式的选择提供一定的依据。 1 3 研究内容及技术路线 1 3 1研究内容及研究重点 高速公路根据所处地域位置，可大致分为两种类型：城际高速公路，城郊高速公路。城 际高速公路大多处于城市与城市之间，而城郊高速通常位于城市边缘近郊地带。二者的功能 也不尽相同。城际高速公路主要承担城市问出行，而城郊高速多承担车辆从城际高速与城市 快速路的过渡功能。城郊高速与城际高速、快速路既有相同之处，也有不同之处。 本论文首先对衔接部进行类型划分，确定本论文研究的重点，然后对论文重点研究的衔 4 第1 章绪论 接部交通流特性进行分析，然后在介绍接入管理技术的基础上，针对衔接部的交通流特性， 采用相应的接入管理技术，从衔接部的交通组织方式与交通控制方式两个方面进行分析和研 究，给出路段型衔接部可采取的组织与控制方式。 1 3 1 1 衔接部类型划分 高速公路出口匝道衔接部是指出口匝道接入衔接道路所形成的平面交叉口，其可以看作 是特殊的平面交叉口，与普通平面交叉口既有共性又有差异。不同的出口匝道与地面道路衔 接所形成的衔接部的形式不同，且从不同的划分角度，衔接部的类型也不同。通过g o o g l ee a r t h 地图软件对全国众多地区的高速公路出口匝道进行了观测，本论文将衔接部按出口匝道在衔 接道路上的落地点的位置、衔接部交通流运行特性的差异把衔接部初步划分为三类。 ( 1 ) 直出式衔接部 这种衔接部大多是由定向式、半定向式及组合式立交的出口匝道与衔接道路所形成，如 图1 3 所示。此类衔接部特点是匝道出入口设在与高速公路相交的道路上，从匝道出来的车 辆直接右转汇入衔接道路，不需在衔接道路进行分流或者转弯运行，对地面交通影响较小， 交通组织简单。 根据出口匝道的车道数日，直出式衔接部的出口匝道主要包括单向单车道匝道和单向双 车道匝道两种形式。单向单车道匝道是城际高速公路常用的出口匝道形式，当转弯交通量较 小未超过单车道匝道通行能力时采用。转弯交通量较大时为避免其排队长度影响到匝道中游 段的交通，出口匝道需要采用双车道，适用于转弯交通量超过单车道匝道设计通行能力的情 况，其交通组织和单车道交通组织相似。 图1 3 直出式衔接部 5 东南人学硕i ：论文 ( 2 ) 限制型衔接部 这种衔接部是由部分互通式立交与地面道路衔接所形成的平面交叉，如s p u i ( 单点立 交) 、菱形立交、部分苜蓿叶形立交、环形立交。这种形式的衔接部的特点是由于地形、用地 或者交通量的限制等，出口匝道左右的转弯车辆共享一条匝道，在衔接部进行左右转弯或者 直行的重新分流，同时，衔接部通常包含高速公路入口匝道，从而导致平面交叉存在冲突点。 限制i 型衔接部 限制i i 型衔接部 图1 - 4 限制型衔接部 限制型衔接部按出入口匝道是否布置在一起又可分为限制i 型衔接部( 单方向限制型衔 接部) 和限制i i 型衔接部( 双方向限制型衔接部) ，如图1 4 所示。在城郊高速公路中由于用 地的限制，此类衔接部应用较多，而在城际高速公路中，由于采用集中收费这类衔接部也较 多，其布置形式是出入口匝道在收费站合并，与地面道路形成双方向的衔接部。当同方向不 同转向的车流共享匝道时，两个方向的车行道之问采用划线或者中央分隔带的隔离，分别适 用于用地紧张和用地允许的情况f 3 8 1 。不同方向的车流共享一条匝道时，两方向的车行道之间 采用立体中央分隔带分隔，其交通组织的重点是交通流接入方式，即出口匝道的交通流如何 驶入地面道路，以及地面道路的交通流如何驶入入口匝道。 ( 3 ) 路段型衔接部 在高速公路沿线重要集散点而独立开设的平行式出口匝道，其与辅路相交所形成的节点， 如图1 5 所示。此衔接部的特点是匝道与地面的连接点设在与高速公路上下平行的地面道路 上或与之平行的地面辅路上，从出口匝道出来的交通流需要和地面交通流交织后再在前方交 叉口进行分流。这类衔接部在我国城郊高速公路与承担高速功能的城市快速路出口匝道较为 常见。 6 第1 章绪论 -。卜_-lo卜 一= 一一一一一一一一二二一一一一- = 二= - 一一一一一一主路 i 一一一一一一一；一一一一二二= _ 一一一一一 图1 - 5 路段型衔接部 辅路 对我国国内的北京、上海、天津、广州、南京、杭州、济南等多个城市的城郊高速公路 及发挥城郊高速公路作用的城市环路的衔接部进行了大量的观测，同时观测了美国、日本、 英国、法国、新加坡、澳大利亚等国家的衔接部类型，对衔接部的类型进行了验证，观测结 果见表1 1 。 表1 - 1 调查结果中不同类型衔接部的所占的比例 衔接部的类型直出式衔接部限制形衔接部路段形衔接部 国内样本量8 9 ( 2 5 1 )1 8 6 ( 5 9 1 )4 0 ( 1 5 8 ) 国外样本量6 2 ( 2 2 8 )1 2 6 ( 6 3 2 )3 8 ( 1 4 ) 类型一、类型二常见于城际高速公路出口匝道，而类型三常见于城郊高速公路。目前国 内外对直出式以及限制式衔接部已经进行了很多相关的研究，对路段型衔接部却鲜有报道， 而目前城郊高速中已有的路段型衔接部通行效率及交通安全问题更为突出，因而本论文以路 段型衔接部为例进行交通组织与控制方式研究。下面首先将对此类型衔接部交通流特性进行 分析。 1 3 1 2 研究内容 本论文的研究内容主要包括以下几个方面： ( 1 ) 衔接部交通流特性：包括衔接部的车速分析、可接受间距分析、交通冲突分析、排 队分析四个方面，通过对以上内容的研究，找出衔接部与平交口的不同之处，为后续研究奠 定基础。 ( 2 ) 衔接部接入管理技术：包括接入管理技术的定义、作用、相关技术介绍，以及衔接 部可采取的接入管理技术手段，从而为衔接部可采取的交通组织与控制方式进行分析。 ( 3 ) 衔接部的交通组织方式：本论文将针对衔接部落地点的选择，与上下游匝道及交叉 口的距离、车道设计、衔接部渠化、弱势群体保护等方面对衔接部的交通组织方式进行阐述。 7 东南人学硕士论文 ( 4 ) 衔接部的交通控制方式：本论文将对衔接部不同控制方式的应用条件进行分析，并 对路段型衔接部的控制方式中的辅道控制进行深入分析。 ( 5 ) 衔接部交通组织与控制方式应用：在以上分析研究的基础上，本论文通过具体的出 口匝道实例对以上技术进行实例应用，并给出效果图及相关数据分析。 1 3 1 3 研究重点 本论文的研究重点是衔接部的交通流特性分析，以及在接入管理技术基础上的交通组织 与控制方式。对于衔接部交通流特性的研究，关键在于通过大量数据观测、分析，选择车速、 可接受间隙、交通冲突、排队长度等多个指标作为衔接部交通流特征的关键影响因素。在此 基础上，针对衔接部采用与普通平交口不同的组织与控制方式。 1 3 2研究技术路线及方法 ( 1 ) 技术路线 本文的研究技术路线如图1 - 6 所示。 1 ) 通过实际调研和文献资料收集与整理，针对衔接部存在的问题，确定研究目标、研究 内容、以及拟解决的关键问题； 2 ) 确定所采用的研究方法和技术工具； 3 ) 运用接入管理技术知识、交通冲突技术、间隙接受理论、交通设计理论，提出衔接部 的交通组织与控制方法。 ( 2 ) 研究方法 论文主要研究方法为： 1 ) 文献阅读与实际调研相结合； 2 ) 理论分析与交通模拟仿真相结合； 3 ) 现场调查与统计分析相结合。 根据衔接部的交通特点，针对衔接部目前存在的问题，本着有利于交通工程技术人员实 用化为研究宗旨，提出基于安全考虑的衔接部交通组织与控制方式。 8 第1 章绪论 1 4 小结 图1 _ 6 论文研究技术路线 研究基础 工作 工 明确研究对象和 研究范围 上 研究内容和 研究过程 i 方案评价 i 最终方案 本章首先介绍了论文的研究背景与研究意义，在详细分析国内外研究现状的基础上，提 出了本文对衔接部的研究思想、研究内容和研究方法及技术路线，明确了本文的拟解决关键 问题及解决方法，为后续的研究奠定了基础。 9 东南人学硕l ：i 2 义 第2 章衔接部交通流特性分析及衔接部接入管理技术 2 1 衔接部交通流特性分析 衔接部交通流特征包括衔接部各进口道车流量、密度、大型车比例、左右转比例、车辆 速度、加减速、变换车道、超车行为等，本论文为找出衔接部与普通平面交叉v i 的异同，针 对以下四个方面对衔接部进行交通流特性分析。 2 1 1衔接部出口匝道车速分析 高速公路出口匝道在进入衔接部时的行驶速度较普通交叉口进口道而言通常较大，尤其 在出口匝道无收费站卡e l 的情况下，驾驶员往往在匝道上仍保持较高的速度行驶，尤其是出 口匝道车辆下坡进入衔接道路，此时车辆的运行速度更高，这是衔接部较为显著的交通流特 性之一。本论文对衔接部进行研究调查中发现，通常限速4 0 k m h 的出口匝道，进行调查的各 断面( 见图2 1 ) 的行驶速度都较高，如图2 2 、图2 3 所示。 图2 - 1 衔接部各调查点布设位置不意图 图中断面l 车辆的8 5 位行驶车速为5 0 k m h ，断面2 为3 5 k m h ，断面3 为3 0 k m h ；而 在衔接道路( 辅道) 上，车辆往往在接近衔接部时无明显的加减速行为，其行驶的速度也较 高，达到6 0 k m h 。就整个衔接部而言，出口匝道的转弯车辆和地面道路车辆的运行速度较高， 这也是与普通平面交叉口有较大区别的地方。从这点也可以看出，衔接部的驾驶环境较为复 杂，对驾驶员要求较高，要求驾驶员有较短的感知反应时问，同时要求其警觉性较高。【3 9 】 4 0 】 1 0 第2 章衔接部类型划分及交通流特性分析 i u u 一、- 。 一一 一 9 0 ， - f 1 d 一 8 0 7 ：夕孑1 y 7 0 厂。 6 0 5 0 4 0 i 3 0 爿 2 0 1 0 r p v 一 1 石 2 0 2 53 03 54 04 55 05 56 06 5 i 一断面l 一断砬一断面3 图2 - 2 衔接部各断面小汽车行驶速度累计分布频率 图2 3 衔接部周围地面道路车辆行驶速度 2 1 2衔接部出口匝道可接受间隙分析 通过调查观测发现，由于衔接部的行驶速度较高，且平行辅道以及相交道路的交通流量 较大，衔接部的车流可穿越间隙较小，此时出口匝道的车辆往往表现为强行穿插进入平行辅 道或衔接道路，车辆交织情况严重，若辅道车流量过大，出口匝道车辆更难汇入辅道，从而 引起下游交叉口排队车辆较多。与普通平面交叉口不同的是，衔接部的车流的可接受间隙较 小，外在表现为驾驶员比较激进，在普通平面交叉口中不可接受的可穿越问隙，在衔接部被 大多数驾驶员接受，如表2 1 所示。衔接部较小的可接受间隙易导致车辆的追尾和刮擦事故， 因此，应通过衔接部合理的交通组织与控制方式设计，使之安全的分流和合流。 表2 1 出口匝道车辆转弯进入地面道路可接受临界间隙的大小 车型小客车 中型车 大型车拖挂车 出口匝道右转t c r ( s ) 2 53 04 05 5 出口匝道左转t c i ( s ) 3 04 05 o6 0 在数据采集中发现驾驶员接受的间隙会随等候时问的变化而变化，长时间的排队等候会 东南人学倾i ：论文 使得临界可接受间隙减少，高峰小时接受的可穿插i 日j 隙比低峰时的可穿插问隙要小得多。主 要原因是等候时间越长，有可能使得驾驶员改变最初期望的可接受间隙，而接受较小的临界 间隙【4 1 1 。 为了更好地探讨接受间隙与等候时间的关系，根据驾驶员等候时间的长短可分为四个阶 段：理想等候时间、正常等候时间、超长等候时间和漫长等候时问。有关文献进行了多样本 统计分析，发现随等候时间的增加，其可接受间隙的数据点也在减少( 见图2 4 ) ，同时接受 间隙的值也是随等候时间的增加呈现下降的趋势。这就说明驾驶员的等候忍耐力是有限的， 当等候时间超过其期望值时，驾驶员将会改变其最初期望的可接受间隙，选择比较小的间隙 来作为当前环境下的临界间隙。 图2 4 驾驶员可接受间隙与等候时间的关系 由于驾驶员期望的可接受间隙会随等候时间的变化而变化，如果辅道或衔接道路上交通 量较小，则出口匝道车辆驾驶员将容易找到较大的间隙安全穿越衔接部进入辅道或衔接道路； 反之，如果辅道或衔接道路的车流量很大，驾驶员通常不会等到安全的可接受的间隙时通过， 或冒险接受较小的间隙穿越衔接部，在紧张的穿越中，不能准确判断间隙的大小、车流的速 度、冲突车辆距离，因此存在着安全隐患，如果出现失误必然会导致严重的后果。因此，当 辅道或衔接道路和出口匝道的车流量达到一定比例的时候必须给出1 ：3 匝道驾驶员适时提供通 行权，避免驾驶员遥遥无期的等候以及抢先通过的状况，因此如何根据间隙接受理论来选择 合适的组织与控制方式十分重要。 1 2 第2 章衔接部类型划分及交通流特性分析 2 1 3衔接部交通冲突分析 衔接部交通冲突可依据车流行为的不同分为交叉、并入及分出冲突三大类【4 2 】【4 3 】【删： ( 1 ) 交叉冲突：交叉冲突为通过衔接部的不同方向车流因交叉穿越等行为所产生的冲突。 ( 2 ) 并入冲突：并入冲突为由穿越衔接部的各个不同方向车流，加以合并成一新车流的 行为所产生的冲突。 ( 3 ) 分出冲突：分出冲突为车流由原来的车流中分离，以进行穿越衔接部或转向的行为 所产牛的冲突。 其中出口匝道接平行辅路产牛的交通冲突以并入冲突为丰，在经过与辅道车辆充分交织 后，新的车流在下游交叉口则于普通交叉口相同，三种类型冲突分布在整个衔接部内。因而， 出口匝道接辅道的交通冲突类型与普通平交口是不同的。 图2 - 5 十字型衔接部( 交叉口) 冲突点及冲突形态 2 1 4衔接部出口匝道排队分析 排队车辆数的测量有着很强的理论和科学基础，对衔接部的通行能力与交通安全研究很 有意义。排队受到下列因素直接或问接的影响：车、人、非机动车的相互影响；交通流进入 衔接部的困难程度；可接受间隙的大小和当地条件；不同比例左右转车辆的影响；车道数及 是否有中间带行人避护岛；几何条件，例如坡度、视距等；不适当的车辆间隙( 易引起潜在 东南入学硕上论文 的事故发生) ：辅道及衔接道路车辆的速度；交通流中大型车辆的比例；衔接部的控制方式等。 出口匝道与辅道相连时，通常距离下游交叉口较近，假如辅道与衔接道路车流量较大， 交通组织与控制方式设计又不尽合理( 如辅道无附加车道、出口匝道辅道下游交叉口渠化 组织不合理、辅道车辆不受控制、辅道控制与下游交叉口无协调控制等) ，则有可能导致出口 匝道车辆在下游交叉口排队，若排队不能及时消散，排队车辆会延伸至出口匝道，甚至高速 公路主线。该类型衔接部排队长度与衔接部至下游交叉口的交织长度以及该区域内的组织与 控制方式有密切的关系。普通交叉口在交通流组织与控制方面考虑的因素 2 1 5衔接部交通流特征分析结论 通过对衔接部交通流特征的延误、可接受间隙、