（交通运输规划与管理专业论文）城市道路出入口间距确定的理论方法研究.pdf

摘要 论文针对目前我国城市道路出入口存在的一系列问题，借鉴美国出入口管理策略 ( a m ) 技术，结合我国城市道路的功能分级，综合运用交通工程学理论，交通流理论以 及交通心理学理论，在交通设计新理念的背景下，基于维护城市道路的设计功能的出发 点，提出了城市道路出入口间距确定的理论方法。论文主要完成了以下内容的研究： 综合考虑了城市道路系统三要素人、车、路的需求，研究了交叉口的作用区域 和出入口的影响区域，并在此基础上对出入口交通流特性进行了分析。 通过分别对城市道路出入口间距与交通冲突点数量、事故率、通行能力之间的关系 研究，确定了城市道路出入口间距影响因素和出入口间距设置的原则，在此基础上，对 我国城市道路出入口最小间距进行了理论研究，参考a m 策略中转角净空技术确立了出 入口与交叉口之间的最小间距，初步建立了在道路同侧设置的和对向设置的相邻两出入 口之间的最小间距模型，并根据这一研究成果结合其他约束条件提出了城市道路出入口 定位的步骤和方法。 在研究了城市道路出入口最小间距之后，以安全和运行效率为出发点，探讨了如何 将a m 策略相关技术应用到我国城市道路出入口控制管理上来，主要包括合理设置辅助 道路、左右转港湾车道设置等，具有一定的可操作性。 关键词：交通工程；城市道路出入口；交通设计；a m ；出入口间距；交通流理论 a b s t r a c t a tp r e s e n t ，s e d e so fp r o b l e me x i s t si nu r b a nr o a da c c e s so fo u rc o u n t r y , r e f e r i n gt ou s a a c c e s sm a n a g e m e n t ( a m ) t e c h n i q u e s ，c o m b i n i n gw i t hu r b a nr o a df u n c t i o n a lc l a s s i f i c a t i o ni n o u rc o u n t r y , u s i n gt h et h e o r yo ft r a f f i ce n g i n e e r i n g , t h e o r yo ft r a f f i cs t r e a ma n dt h e o r yo f t r a f f i cp s y c h o l o g ys y n t h e t i c a l l y , u n d e rt h en e wi d e ao ft r a f f i cd e s i g nb a c k g r o u n d ，a i m i n gt o p r o t e c tu r b a nr o a d sd e s i g n e df u n c t i o n ，t h i st h e s i sp r o p o s e st h et h e o r yo fa c c e s ss p a c i n g t h e t h e s i sh a sm a i n l ya c c o m p l i s h e dt h ef o l l o w i n gr e s e a r c hc o n t e n t s c o n s i d e r i n gt h en e e do fu r b a nr o a d ，p e o p l e ，v e h i c l ew h i c h a r et h et h r e ek e ye l e m e n t so f r o a ds y s t e ms y n t h e t i c a l l y , t h i st h e s i ss t u d i e dt h ef u n c t i o n a la r e ao fi n t e r s e c t i o na n da c c e s sa n d a n a l y z e dt h et r a f f i cc h a r a c t e r i s t i c si na c c e s sa r e a a f t e ra n a l y z i n gt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e na c c e s ss p a c i n ga n dt r a f f i cc o n f l i c t s ，a c c i d e n t r a t e ，t r a f f i cc a p a c i t y , t h i st h e s i sa s c e r t a i n e dt h ef a c t o r st h a ta f f e c t i n gu r b a nr o a da c c e s s s p a c i n ga n dt h ep r i n c i p l eo fs e t t i n gs p a c i n g t h e no nt h eb a s i s ，s t u d i e dt h em i n i m a ls p a c i n go f u r b a nr o a da c c e s sa n dt h e nr e f e rt oc o m e rc l e a r a n c et h e c h n i q u e se s t a b l i s h e dt h em i n i m a l s p a c i n gb e t w e e na c c e s so nt h es a m e s i d eo fr o a da n do nt h eo t h e rs i d e f i n a l l yt h i st h e s i sp u t f o r w a r dt h ea c c e s sp o s i t i o n i n gm e t h o dr e g a r d i n gt ot h ea b o v er e s e a r c hr e s u l t si nc o m b i n a t i o n w i t ht h er e s t r a i n i n gc o n d i t i o n a f t e rh a v i n gs t u d i e dt h em i n i m a ls p a c i n gm o d e lo fu r b a nr o a da c c e s s ，t h i sp a p e r d i s c u s s e dh o wt oa p p l ya m t e c h n i q u et oo u rc o u n t r yr o a da c c e s s ，m a i n l yi n c l u d i n gs h o u l d e r b y p a s sr i g h t t u r nb a yl e f t - t u mb a y ，e t c k e y w o r d s ：t r a f f i ce n g i n e e r i n g ；u r b a nr o a da c c e s s ；t r a f f i cd e s i g n ；a c c e s sm a n a g e m e n t ； s p a c i n g ；t r a f f i cf l o wt h e o r y u 论文独创性声明 本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行 研究工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的 研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论 文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成 果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：嗜芽漏2 p 刁年多月。日 论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归 属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请 专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的 学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) ， 论文作者签名： 嗜柬素 导师签名：1 霄力 k 印年月o 日 加7 年嘲口日 长安大学硕十学位论文 1 1 研究背景 第一章绪论 1 1 1 城市道路出入口呈现无控制建设局面 主干道建成初期，以其良好的道路环境和大通过量的优点，使得道路两侧土地具有 强大的吸引力，极易导致沿线开发带状发展，大量居住和商业发展开始沿着主干道两侧 展开，使得主干道不仅成了社区之间重要的联系通道，并且充当商贸旅游等的重要走廊。 然而，我国尚缺少相关的标准来控制主干道两侧开口的数量和速率，从而带来一系列问 题，如交通拥挤、安全问题、以及主干道改善的昂贵费用，包括增加车道数、增加转向 车道，增设辅助车道以及增加信号控制。道路沿线开发对交通造成的影响是逐渐积累的 过程，带状发展开始对交通的影响并不显著，常常被人们忽视。当带状发展成规模时， 主干道沿线开口数量开始急剧增加，中央分隔带随意开口、交叉口范围内用地直接通向 交叉口，造成通行能力、运行速度和安全性的降低，甚至交通阻塞。直到交通问题严重 到难以忍受的程度，人们才注意到路侧发展对交通造成的影响。这些不合理的开口有的 是未得到相关部门的允许，有的则是因为审批程序不严格，没有从安全、运营、经济等 方面综合考虑出入口设置的利弊。因此，出入口的建设基本上哪里需要哪里开，过多的 开口直接导致了主干道功能的破坏，主干道也成了移动的停车场。交通系统土地利用的 互动关系如图1 1 所示。在这种情况下简单地寄希望于对道路进行改造或重建，并不能 有效地解决问题，需要进行系统的出入口规整。 图1 1 交通系统土地利用互动关系图 1 1 2 城市道路出入口设置不合理引发一系列交通问题 城市道路出入口是为保证整个城市道路交通网络中各级道路或者同一级别不同道 路上车流的转换而设置的道路设施，它的设置必然会引起车辆的分流、合流、穿插和交 l 第一章绪论 织。城市道路出入口是城市道路网络的重要组成部分，可以说是城市道路交通中的“瓶 颈”部位，城市道路出入口设置的合理与否直接关系到相关线路乃至整个路网交通功能 的发挥，它对于城市道路的行车速度、通行能力、路网容量以及交通安全都有较大的影 响。因此如果出入口通行不畅，势必会影响整条道路系统的通行能力和服务水平。一旦 城市道路出口处发生堵塞，将不仅影响主路最外侧车道上的交通正常运行，还会影响其 他几条车道上的车辆的正常运行，甚至上、下游更远路段上的交通运行。 1 设计设置不合理的道路出入口影响主干道整体效益的发挥 不合理设置的出入口、间距过小的出入口导致了一系列不堪入目的交通现象发生， 就主干道来说，本应当承担中长距离的交通，但是主干道沿线过多的出入口、交叉口使 得大量短途车辆频繁进出，加大了进出口的压力，降低了主干道的整体效益，城市道路 的进出口不同程度的存在交织距离短、缺少进出诱导设施、进出口处交通混乱的现象， 影响主路车辆的正常行驶，也较容易引发交通事故。不合理设置的出入口有可能导致整 条主干道不能正常发挥其交通功能，例如西安市南二环路，文艺南路与其以t 型无控方 式接入，虽然二环路采用中央隔离，文艺南路的车辆只能右转汇入南二环路，但是因为 缺少必要的管理措施，在高峰小时，仍会发生长时间的堵塞，如果文艺南路路口发生堵 塞，整个二环的车流也就几乎不能正常运行。 不合理设置的道路出入口还存在以下弊端： 1 ) 车辆由于频繁的交叉和转向导致碰撞刮擦的机会大大提高： 2 ) 时走时停的交通环境使得乘公交车上下班出行受挫； 3 ) 商家可能因为难于进入道路沿线商业点而使得沿街商业产值受到影响； 4 ) 货物和运送货物的车辆因为交通拥堵被困在路上，不仅耽误正常的交易而且还 会损失大量的时间和金钱； 5 ) 不合理设置的出入口使得行人找不到安全过街地点等等。 2 道路出入口易引发交通事故 城市道路出入口也是交通事故多发区，该部位除了有直行交通外，还有转弯交通要 进行加速、减速、交织等复杂运行，容易引起交通紊乱。“目前我国道路交通事故死亡 人数居世界第一，当前的道路交通安全形势十分严峻。 3 道路出入口不合理设计加剧交通拥挤，降低车辆行驶速度，延长出行时间、加 重环境污染，从而引起不必要的时间和金钱的损失 据美国得克萨斯运输研究所对美国3 9 个主要城市的研究表明，美国人均一年堵塞在 2 长安人学硕十学位论文 公路上的时间高达3 6 个小时，美国每年因交通拥挤造成的经济损失约4 1 0 亿美元，1 2 个 最大城市每年损失均超过1 0 亿美元。日本仅东京圈严重拥堵地点就达2 1 9 处，在东京高 速公路拥堵严重的路段，其拥堵时间长达1 7 小时，拥挤长度达9 8 7 公里，东京每年因交 通拥挤造成的交通时间损失价值约1 2 3 0 0 0 亿日元。欧洲每年因交通拥挤所造成的经济损 失为5 0 0 0 亿欧元。我国2 0 0 3 年因交通拥挤造成的经济损失约为2 0 0 0 亿元，约占国民生产 总值的2 。同时，交通拥堵还增加能耗和污染物的排放。研究表明，当汽车的时速从 4 0 k m h 降j ! l j l o k m h 时，燃料消耗量增加一倍，环境负荷增2 1 ：1 2 - 4 倍。据统计，北京市汽 车排放的c o 、碳氢化合物、氮氧化合物已占总排放量的4 0 - - - 5 0 ，广州市与交通有关 的排放物中，c 0 占总排放量的8 7 ，二氧化氮占总排放量的6 7 眩1 。 1 1 3 出入口交通设计优化的迫切性 随着我国国民经济的高速发展和机动化进程的加快，我国机动车拥有量及道路交通 量急剧增加，预计到2 0 0 8 年，北京的机动车保有量将达到3 5 0 万辆左右，但是由于 城市用地的限制，新建道路的可能性越来越少，对有效的系统管理策略的需求显得越来 越迫切，因此，对现有道路或在建道路出入口进行有效的设计优化和管理便显得尤为重 要，若道路出入口的规划设计不合理，将造成大量的车流冲突点，影响城市道路的交通 安全与畅通，从而恶化城市交通的时空分布。 城市交通问题关系着城市居民的衣食住行，与居民的生活密切相关。有必要解决好 道路对各类开发地块的可达性问题，实现交通“以人为本 的目标。因此，城市道路机 出入口的布局及交通设计问题值得人们深入研究。 对于城市道路交通而言，出入口的存在对于道路交通功能的发挥有着正负两方面的 效应。一方面，由于出入口处存在交通汇集而引发交通冲突，交通流在此遭遇障碍 车速的变化、通行能力的降低、碰撞机会的增加，从而导致机动性的降低和安全隐患的 增加；另一方面，出入口是道路的交结点之一，交通可以在此完成方向的变化以及路径 的选择，以及一些路段的交通控制也可在此得以实现。不同道路的出入口具有不同的交 通特性，对城市交通的影响也不尽相同，因此，充分了解、认识和掌握各种道路出入口 的交通特性，研究他们对交通的影响程度，以便在城市道路出入口规划设计中能够找到 利弊关系的平衡点，扬长避短，使出入口的设计更为合理，应当是必要的。 为了缓解城市道路交通堵塞，提高交通效率，减少交通事故，各地无不从完善路网、 加强管理等方面入手来解决交通问题。特别是像北京、上海这样的特大城市，近年来在 3 第一章绪论 交通建设和管理方面投资更为巨大。为迎接2 0 0 8 年奥运会，北京市投巨资进行城市路 网改造和建设，根据北京奥运初步规划方案，仅市内交通部分就将新建和改建道路 3 1 7 8 2 k m ，其中快速路建设5 5 1 k m ，干线道路建设8 6 7 2 k m ，中心区路网加密9 6 k m ， 建设立交桥6 座，完善、改造立交桥1 5 座。在路网建设的同时，也将花大力气进行 城市交通管理b 。上海市为迎接2 0 1 0 年的世博会同样将在交通建设和管理方面投入 巨资。但是需要看到的是，尽管我国道路交通基础设施建设的步伐不断加大，城市间和 城市内部的道路网络已经初具规模，但是在目前的交通管理水平下，交通供给的增加仍 然无法满足交通流量增长的需要，交通供给与需求之间的矛盾依然十分突出。因此，当 道路交通基础设施达到一定规模时，单纯从扩大道路供给方面来解决交通问题效果并不 明显，而且也受到城市用地的限制。 以国外城市道路发展的过程来看，单纯的利用多建道路来解决交通拥挤只会带来更 多的交通拥挤，难以走出“交通拥挤一建造新路一车辆增加一再度拥挤 的怪圈，最终 导致严重的交通构成失衡，因此，做好城市道路出入口的规划、设计、改建和管理工作 无疑具有极其重要的意义。但是从我国目前的情况看，城市道路出入口交通规划设计方 面尚无完整系统的理论和方法，相关研究亦不多见，有必要对此方面进行系统研究。 保证行车安全和提高交通运行效率，始终是交通领域所要解决的核心问题。随着交 通需求的急剧增加，交通拥挤，交通事故以及随之而来的社会、经济、环境问题日益突 出，而由于交通硬件设施的高费用和长周期性，以及土地使用的紧张状况，使人们从交 通“软件 ，即高效的管理手段方面来考虑解决交通问题。美国提出的出入口管理策略 ( a c c e s sm a n a g e m e n t ，简称a m ) 便是其中之一。出入口设计管理目的是为土地规划 开发提供合理的车辆出入口，以减少由于出入口管理不善出现的安全和运行问题。 a m 技术研究的根本对象为各级道路的出入口，通过对开发地块通道和交叉口的有 效治理来保证道路出入口交通的安全与顺畅。美国明确提出这一概念之后，经过近2 0 多年的工程实践经验的累积以及理论上的研究整理，形成了比较系统的理论与实践体系 m 1 。鉴于目前我国城市道路系统交通拥堵日益严重的现状，完全有必要在借鉴国外成熟 管理经验的基础上，通过自身的系统研究，促进我国交通管理水平的提高。 1 1 4 交通设计新理念 “交通设计 的概念形成于2 0 世纪8 0 年代，完善于本世纪初，是近年来逐步被高 度重视的改善城市交通的方法和技术，它建立在道路几何设计( g e o m e t r i cd e s i g n ) 和 4 长安大学硕一l 学位论文 交叉口设计( i n t e r s e c t i o nd e s i g n ) 的基础上，以效率、安全为设计目标，对各类道路设 施进行整合设计、并对规划提出实时的反馈，最终实现交通的效率化、安全化及无瓶颈 化。交通设计的基本含义是巧3 ：基于城市交通规划的理念和成果，运用交通工程学的基 本理论和原理，以交通安全、通畅、效率、便利及其与环境协和为目的，以交通系统的 “资源 ( 包括时间、空间资源和投资水平) 为约束条件，对现有和未来建设的交通系 统及其设施加以优化设计，寻求改善交通的最佳方案，科学的确定交通系统的时间和空 间要素及通行条件。 交通设计贯穿于交通规划和交通管理之中，指导交通设施的土木工程设计与交通管 理，具有中微观的性质。“设计 有构思、优化、整合之意。以往也有误将“交通设计 变成“交通工程设计 或“交通设施设计 的情况。实际上，后者仍然定位在设施的设 计上，并没有突出“交通”的基本特征与目标，所以本文的设计不同于以往的概念。它 从更为全面的角度，结合交通出行特点，更为详细地探讨道路的合理使用和有效的交通 组织。简言之，交通设计是在交通工程学的基础上对交通系统的时空资源进行最优化组 合，其特点是本身具有的“系统最优性 和对交通设施的土木工程设计与管理的指导性。 城市道路出入口交通设计应当作为交通设计中一个非常重要的领域。出入口交通设 计就是基于全新的设计理念基础上的，目的在于为土地规划开发提供合理的车辆出入 口，以减少由于出入口设计不合理出现的安全和运行问题。 1 2 论文研究的意义 城市道路出入口交通设计和管理的目的是以保证道路交通系统的安全和运营效率 为前提，为土地的开发规划提供合理的车辆出入口。 从考虑道路出入口周边道路特征和出入口自身性质的角度出发，对待建及改建的道 路出入口提出系统性的交通设计方法，将有利于城市现有交通问题的解决，并对未来的 城市规划有所启发。 本论文研究的直接目的是针对我国城市道路的特点，结合出入口管理技术，研究适 合我国城市道路的出入口交通设计方法，从而达到改善城市道路的交通安全和减少延误 的目的，并希望通过此次研究，使从事规划、设计和管理的交通人员认识到道路出入口 交通设计管理的重要性，及其今后在我国城市道路管理工作中相应的必要性。 在本文中，城市道路出入口设计不同于传统的几何设计，它从更为全面的角度，结 合交通出行特点，更为详细地探讨道路的合理使用和有效的交通组织。通过系统全面的 5 j 第一章绪论 出入口设计管理，将使许多道路使用者从中获益，如：乘车者、骑自行车者、行人、中 途转车者、业务人员、货运业、政府机构、社会等等。 本论文研究的具体意义在于，通过本论文的相关研究，充分利用路面上的有限空间， 合理设计和设置城市道路出入口，减少主次干道上交叉口功能区内的交织、冲突与延误， 改善主次干道交通的安全与运行，从而减少城市道路交通堵塞。使城市道路交通安全、 道路通行能力以及道路的通达性三者与社会、经济、环境三者之间达到一个合理的平衡 点。具体意义将体现在如下几个方面： 1 改善交通网络，保证各级道路功能的发挥，延长道路寿命 在既有的城市道路网络结构的基础上，通过合理设计、设置道路出入口的间距，并 通过一定的交通流导入技术措施，改善交通流的运行网络，提高道路的通行能力，从而 最大程度地保证主要道路功能的发挥，尤其是主干道交通功能的发挥，同时道路的平均 寿命也将得到延长。 2 改善运行效率和安全 出入口管理策略是拥挤对策的重要组成部分。合理设计、设置和管理有效的城市道 路出入口，不仅能够保证主干道路通行能力的提高，使得道路的可达性提高的同时，减 少交通延误，也将大大减少居民出行的时间。与此同时，由于道路的功能的保证，保证 了车流的通行权，车流运行顺畅，行人也有安全过街的空间，因此居民的安全性将有很 大程度的提高，同时还可以降低交通事故率和事故严重程度。 3 出入口经过有效的设计处理后有望提高道路交通流的可控性 结合a m 策略的分级策略，结合我国城市道路交通特性，通过对我国城市道路出入 口功能分级，合理设置出入口交通流导入方式和接入的顺序，限制越级出入口的布设， 从而提高了城市道路交通流的可控性。 4 长远来看，有利于交通环境的改善，节约交通投资 美国近十几年的研究表明，通过合理管理道路出入口，可以提高人们出行的安全性， 延长道路使用寿命，改善社区安全，减少交通堵塞，改善现有环境的外貌和质量。出入 口管理不仅保证了道路的交通运输功能，而且还保证了临街开发的长期地产值和经济生 存能力。从环境的长远观点看，改善的交通流能使燃料更加有效的使用，并减少车辆排 放物。与此同时，加强出入口管理还可以减少对乡村风景或环境敏感区的破坏。 从美国成功的例子来看，合理组织、管理、设计道路出入口产生的改善交通、节约 投资的效益将是巨大的，因此具有重要的社会意义和实用价值。论文的预期成果将对于 6 长安大学硕： ：学位论文 提高道路通行能力、缓解道路拥堵状况、改善交通出行环境具有重要的实践价值和指导 意义，并将取得显著的社会经济意义。 1 3 国内外研究概况 1 3 1 出入口相关理论的研究 过去几十年内，在国外，尤其是在美国，对出入口管理进行了一系列实质性的、系 统的研究，并且得以实施。从规划开发、设计到实施运行以及管理阶段，都进行了全面 地系统地分析研究。 1 美国出入口管理策略( a c c e s sm a n a g e m e n t ) 【6 】 美国的城市道路交通问题一直十分突出，随着交通拥挤和交通需求的持续增长，人 们不断探索有效的交通管理策略。美国对出入口管理体现在出入口管理策略( a c c e s s m a n a g e m e n t 简称a m ) 中，美国交通研究委员会和美国联邦公路总署共同协作，在 2 0 0 0 年共同完成了a m 手册，成为a c c e s sm a n a g e m e n t 技术的策略、实践和标 准方面最全面的文献。 美国官方对a c c e s sm a n a g e m e n t 的定义是“为了向开发地块提供通道，并且保证 地块周边交通环境的交通安全、通行能力和行车速度而采取的一系列交通措施。 这些 措施包括对辅助通道、分隔带开口和立交的位置、设计和管理进行的系统性控制措施。 a m 技术研究的根本对象为各级道路的出入口，通过对开发地块通道和交叉口的有效治 理来保证道路出入口交通的安全与顺畅。美国研究a m 技术，为了实现可达性，已经 采取了a m 分类标准。他们对a m 管理策略进行分类，然后针对路网中不同区域的 交通特性，采用相应种类的a m 管理技术。在具体采用a m 技术时，他们对土地使用 和交通需求的关系、开发地块内部通道的模式、采用a m 技术的经济可行性和开发地 块出入口通道的规划与设计都进行了深入的研究。a m 对出入口间距、上游转角净空、 下游转角净空、u 形转弯的设置、联合通道、车种限制和沿街道路等关键技术研究， a m 技术在美国已经应用了多年，在佛罗里达、新泽西、俄勒冈州都得到了普遍使用。 a m 技术的效果显著，为区域的交通规划和土地规划做出了巨大贡献。美国专门成立了 a c c e s sm a n a g e m e n t 委员会，从交通流理论出发，综合考虑土地利用和经济分析， 不断完善a m 技术，努力提高a m 技术的知名度。 2 我国的出入口管理理论研究 第一章绪论 史玉娟【7 】在其硕士论文城市出入口管理研究中，结合美国出入口管理策略，对北京 市主次干道利用中央分隔带开口掉头以及连接道的管理进行了研究，张宁等1 4 l 在公路出 入口管理策略研究综述中，介绍了a m 策略的概念，实施原则、实施的效用等基本原理， 为我国合理借鉴提供了思路，陈恺等【8 】从我国道路环境出发，从中央分隔带开口布局、 中央分隔带设计和机非分离的交通组织方案等方面，对远引掉头技术研究思路作了系统 研究，并有针对性地提出了基于微观仿真的技术研究思路，卓曦【9 j 将a m 策略成功地应 用到大型公共建筑出入口上，提出了基于a m 策略的大型公建出入口布局和交通组织 方法等。道路交通组织优化【1 0 】中结合实践经验对城市道路开口设计组织等给出了一 些工程技术处理措施。随着快速路在我国城市的逐步发展，关于城市规划与设计的理论 研究开始逐渐引起学者重视，关于快速路节点( 立交设置、出入口匝道与其它道路的衔 接等) 研究，郝小妮对立交选型进行了分析，并给出了计算出入口合理间距的理论公式 【1 1 】，邓亚娟提出了快速路立交及其出入口绝对最小间距、一般最小间距、和最佳最小间 距的概念及确定方法f 1 2 j ，朱胜跃对城市快速路出入口设置进行了研究【1 3 】，孙有望对城 市快速路出入口设置进行了改进研刭1 4 1 ，贺玉龙等根据道路使用者的心理特性，考虑驾 驶员的最不利驾驶状况，并与交通条件相结合，根据实测数据，提出了城市快速路互通 立交的最小间距的计算方法1 1 5 】，张海军等从交通组织管理角度出发，对城市快速路的内 部及其周边路网之间的衔接组织问题进行了分析，提出了系统化的优化方法【1 6 j ，龙科军 等建立了不同匝道组合模式下的匝道最小间距模型【1 刀，金治富对确保城市快速路出入口 交通安全与畅通的渠化设计展开了研列1 8 j 。 由此看出，我国在这方面的研究相对集中在城市快速路出入口上，对城市道路其他 等级道路出入口的研究相对较少，缺乏系统性，远没有形成完整的系统理论应用体系。 1 3 2 出入口管理研究成果应用效果 系统的出入口管理对道路的安全、运行、土地使用和环境等的影响都不容忽视，以 下是已经实施出入口管理的地区经验： 1 ) 佛罗里达州福特劳德代尔堡市，奥克兰帕克大街通过减少无信号灯中央分隔带 开口的数量，限制转弯( 详见表1 1 ) ，而且通过抽样调查，6 4 的使用者对此改善表示 赞同。改善之后有以下效果： ： ( 1 ) 直行车辆与左转驶出车辆的冲突降低了2 9 ，从主要道路直接左转驶入连接 道路的车辆减少了3 7 ，增加了通行能力( 如表1 1 所示) 。 8 一 i 塞点芏璺主芏些堡苎 表l 1 臭克兰帕克大街特征叫 改善前改善后 道路类型取向六车道 双向六车道 日交通量( v d ) 3 4 , 6 7 03 6 , 5 舯 信号交叉口数量 无信号交叉口数 1 6 ( 其中1 5 个只允许左转驶入和u 型转弯( 图1 2 ) ，一个 量 只允许左转驶出( 图1 3 ) ) 街道照明 无有 附注1 ；其中所述驶入驶出都是相对于出入口而言的 一! 卜一， l r 芦二j 三书二二 l _ = 孓i _ 1k 厂 图1 2 左转驶入和掉头图l j 左转驶出 ( 2 ) 由于冲突减少，整条道路上的总事故率减少了2 6 ，虽然造成人员伤亡的事 故没有明显改善，但是造成财产损失的事故率降低了4 1 ( 如表1 2 所示) 。 表1 2 臭克兰帕克大街事就事1 1 9 1 平均事故数，年 】百万辆汽车事故率 艟e 笋 陛警书挚争警擎 造成人员伤亡i 帖 i 8 2 l - 3 7 l 2 6 7 l 2 6 2 i 0 0 只造成设施掼坏l 1 5 6 j 9 7 - 3 7 85 0 7l2 9 7- 4 1 4 跗注2 ：改善前的时间为1 9 8 4 1 1 9 8 5 4 ，改善后的时间为1 9 8 6 8 - 1 9 8 8 7 佛罗里达州交通部使用t r a f - n e t s i m 仿真的一项研究表明；出入口的间距过小、 不合理的设计、与不合理的位置会降低平均出行速度达5 1 0 英里，j 、时( 8 1 6 公里，小 时) 。 2 ) 加利福尼亚州 在乡村高速公路上的研究表明：设置连续的中央分隔带和进行系统的出入口控制可 减少事故率4 2 。主要原因有：出入口密度变小，使事故发生的可能性降低；设置实体 中央分隔带比不设置中央分隔带或设置取向左转待转车道( t w o - w a y l e f t - t e r n l n e s ) 要安全；掉头行驶比直接左转安全：中央分隔带的设置同时也改善了行人的安全。 9 第一章绪论 3 ) 科罗拉多州 比较丹佛地区所有道路的平均出行速度、每车道的平均日交通量、各种事故，研究 表明：出入口控制的道路与出入口不加控制的道路相比，每小时内的总车辆出行小时减 少了至少4 0 ，总延误降低了5 0 。 4 ) 其他 合理的信号灯间距，信号灯的多相位设置和附加车道的设置可以提高道路的交通量 和服务质量，而且还可以缩短出行时间。 德克萨斯州、佛罗里达州设置高度增加的连续中央分隔带，来进行左转限制，调查 表明：绝大部分商业活动没有受到负面影响，而且还促进了商业服务水平的改善。 综上，出入口管理的安全与出行效果表明：出入口管理可以减少事故的发生，提高 出行速度，并且有潜在的经济效益。 1 3 3 中央分隔带开口相关研究成果 在出入口管理手册中，利用整个一章的空间对中央分隔带进行比较详细的阐述， 阐述了在美国中央分隔带的类型及其适合的相应种类的道路。中央分隔带一般分为三 种：路缘式中央分隔带( r a i s e dm e d i a n ) 、双向左转待转车道t w l t l ( t w o w a yl e f t t u m l a n e ) 、中央无实体隔离( u n d i v i d e d ) 。其中双向左转待转车道t 、l t l 是指在道路中间 设置一车道，该车道专门为道路上两个方向的车流提供左转车辆等候区。并且在该手册 中，对于中央分隔带类型和设计的选择，总结了以下几个考虑因素【刀： 1 ) 道路的功能分级； 2 ) 设计交通量； 3 1 穿越道路的行人量； 4 ) 临街产业的期望与现有发展模式； 5 ) 道路和道路通道的期望可变性； 历年事故率； 7 ) 用于重建的资金可能性，以及路权获取的可能性； 8 ) 获得社区支持的能力。 其中，路缘式中央分隔带不仅起到了隔离双向机动车的作用，而且起到了导流的作 用，通过限制中央分隔带的开口( 如图1 2 与图1 3 所示) ，限制与出入口相关的转弯车 辆，有利于道路交通的安全、运行。而且t r b 中有很多都是关于路缘式中央分隔带的 1 0 长安大学硕士学位论文 相关研究，尤其是利用这种中央分隔带的开口型式来限制车辆的转弯，从而减少道路上 的冲突与延误，达到改善道路的安全与运行效果。 1 中央分隔带出入口管理对于提高安全与运行效率方面的效果 b o n n es o n ，m c c o y 2 0 】从操作性和安全性方面分别对无实体中央分隔道路、路缘式中 央分隔带道路以及双向左转待转车道进行了分析，研究结果表明：从安全的角度来看， 路缘式中央分隔带( r a i s e dm e d i a n ) 是首选的双向隔离的处理方式，并且与双向左转待 转车道( t w l t l ) 在运行特性上具有相似性，通过利用七个事故模型分析，路缘式中 央分隔带一年内具有更少的事故数。 e i s c l ea n df r a w l e y 2 1 】调查研究了出入口管理技术( 主要是连接道路的合并与路缘式 中央分隔带方面) 的安全与运行影响效果。他们利用v i s s i m 来观察路缘式中央分隔带 与双向左转待转车道( t w o w a yl e f t t u r nl a n e s ) 的安全与运行效果并对其进行比较， 发现路缘式中央分隔带代替了双向左转待转车道之后，出行时间、速度与延误只是有相 当小的增加，但是其所得到的价值远远超出了失去的价值，例如冲突点的减少与安全性 的提高。 g l u c k ，l e v i n s o na n ds t o v e r 2 2 】通过对同一道路前后效益分析以及同一个中央分隔带 不同的处理方式下的事故率的比较，分析了在无实体分隔道路上利用路缘式中央分隔带 代替双向左转待转车道后带来的安全效益，研究表明：在所做的1 6 组对比数据中j 有1 5 组数据表明路缘式中央分隔带替代双向左转待转车道后事故率明显降低。 l e v i n s o n ，p o t t s ，h a r w o o d ，g l u c k ，a n dt o r b i c f 2 3 】关于中央分隔带开口的安全性进行了 分析，研究表明路段中的中央分隔带开口的事故率要比交叉口处的事故率低得多，并且 通过城市与乡村地区的事故数据分析，在无信号控制的中央分隔带开口处，左转与掉头 的事故发生机率是很小的。在城市主干道上，平均每年每个无信号控制的中央分隔带开 口涉及左转与掉头的事故率是o 4 1 ；在乡村主干道上，平均每年每个无信号控制的中央 分隔带开口涉及左转与掉头的事故率是o 2 0 。基于这些事故频率资料，中央分隔带开口 没有安全方面的担忧。 2 中央分隔带出入口管理对于减少延误的效果 e i s e l c ，s c h r a n k ，l 0 m a x l 2 4 】描述了出入口管理的重要性以及如何将其融入研究中，研 究结果表明：路缘式中央分隔带( r a i s e dm e d i a n ) 可以减少路网的延误，其中以公路性 能监控系统( h i g h w a yp e r f o r m a n c em o n i t o r i n gs y s t e m ( h p m s ) ) 中8 5 个地区的路缘式中 央分隔带方面的数据资料为基础，利用信号密度与堵塞程度计算延误参数，进行的研究 第一章绪论 表明，路缘式中央分隔带的设置使主要干道的出行时间指数( t 1 r i ) 降低0 0 1 9 ( 5 8 ) ， 主要干道延误小时降低7 9 百万小时( 6 2 ) 。 3 利用中央分隔带掉头与左转的对于通行能力影响的研究 p a nl i u ，j i a nj o h nl u ，e t c 冽分析了掉头在左转交通流饱和的情况下的影响。左转与 掉头的运行影响是不同的。选择佛罗里达州坦帕湾地区的三个信号交叉口做数据采集与 处理，建立了二次多项式回归模型，此模型中利用了车辆的百分比做调整参数，随着掉 头车辆在左转车道中比值的增大，其对左转车辆的影响也越大，掉头调整参数就越大， 部分结果如表1 3 所示，清晰的表明了掉头车辆对左转饱和流率的影响，如掉头车辆占 排队车辆的4 0 时，掉头调整参数是0 9 2 ，即左转饱和流率降低了8 ，研究中所开发 的调整参数可以正确评估信号交叉口由于掉头车辆的数量引起的通行能力降低的程度。 表1 3 不同的掉头车辆百分比对应的掉头调整参数【2 4 j 掉头车辆百分比 51 02 03 04 05 06 07 08 09 01 0 0 掉头调整参数 0 9 90 9 8o 9 60 9 40 9 20 9 0o 8 70 8 40 8 20 7 90 7 6 掉头比左转的转弯速度要低，并且掉头会导致左转饱和流率的降低。j c a d a m sa n d j e h u m m e r 【2 6 】选定了四个信号交叉口调查掉头对左转饱和流率的影响，这四个交叉口 具有左转专用车道和保护型左转信号灯。研究结果表明，当掉头车辆占6 5 时，饱和流 率会大大降低，并且掉头比率不同，饱和流率降低指数也会随之不同。 在我国，对城市道路中央分隔带开口的设置、左转港湾式车道的设置也开始深入研 究，但实际应用还不多见，主要是结合交叉口禁左措施和远引掉头而利用中央分隔带开 口，但这些应用多以实际工程中的感性经验为主，至于微观设计要素如左转车道的长度、 中央分隔带开口的位置选择，缺乏细致研究。 1 3 4 国内外研究现状综述 目前，国内外对出入口都做过一些研究，过去几十年内，在国外，尤其是在美国， 对出入口管理进行了一系列实质性的、系统地研究，并且得以实施。从规划开发、设计 到实旌运行以及管理阶段，都进行了全面地系统地分析研究，成果多见于t r b 相关支 章中，有许多成功的经验和成熟的技术可以借鉴。 而我国在这方面的研究刚起步，相关的研究多是侧重某一个方面，系统完整的出入 口管理技术和方法还没有形成，尚未对城市道路出入口间距作出严格的规定，虽然城市 道路交通设计规范对城市道路交叉口间距给出了一些建议值，但是说明过于粗略，可操 1 2 长安人学硕 j 学位论文 作性也不强，对城市道路其他出入口的设置间距尚无定论。我国与国外的国情不同，交 通环境也显著不同，我国城市道路上的交通流是由机动车、非机动车、行人组成的混合 交通流，机动车与非机动车以及行人之间存在较大的相互干扰。而国外的交通组成以机 动车为主，不存在机非方面的冲突现象。因而，目前a m 技术不能在国内直接套用， 可通过对a m 技术深入的思考与分析，将其中的经典技术内涵融合到我国城市道路出 入口交通设计中，研究适合我国国情和交通环境的城市道路出入口设计管理的技术和理 论。 1 4 研究的内容和方法 1 4 1 研究内容 本论文正文由绪论、主题研究和结论三部分组成。 第一章绪论为正文的第一部分，主要对论文研究背景、研究意义、国内外研究现状、 研究的内容、思路和方法作以简要介绍。 正文的第二部分为主题研究部分，由第二章至第四章构成，本部分从论文重点参考 的出入口管理技术a c c c s sm a n a g e m e n t 详细介绍入手，结合我国实际分三个部分进行 分析论述： ( 1 ) 第二章详细介绍了本论文重点参考的技术出入口管理技术一a c c e s s m a n a g e m e n t ，并简单分析a m 相关技术在我国的适用性。 ( 2 ) 第三章首先对论文拟研究的城市道路出入口进行了界定。接下来分析了交叉 口的作用区域以及出入口的影响范围，并给出了交叉口作用区域和出入口影响范围的计 算方法。接下来研究了出入口影响范围内的交通特性，包括驾驶员的行为心理特征、交 通流到达的多重性，速度变化特性、停车排队特征、车辆的分流特性以及交通冲突特性， 为后面章节的研究作了铺垫。 ( 3 ) 第四章重点研究了城市道路出入口间距和定位。在第三章特性研究的基础上， 结合出入口间距影响因素，应用交通流的相关理论，给出了出入口最小间距的模型，包 括交叉口净距以及相邻出入口之间的最小距离模型。并给出了出入口定位的步骤。以安 全和运行效率为出发点，探讨了如何将a m 策略相关技术应用到我国城市道路出入口控 制管理上来。 论文正文的最后部分，总结本论文的主要成果及存在的问题和不足，并在此基础上 对后续的研究进行了展望。 1 3 第一章绪论 1 4 2 研究思路 本文将在总结和吸收前人研究成果的基础上，重点参考a m 策略思想，结合我国的 实际，对拟进行分析研究的道路出入口进行了较为明确的界定，在此基础上从分析出入 口影响范围内的交通特性驾驶员的行为心理特征以及道路交通流特性入手，研究出 入口最小间距的模型，依据此间距结合选址约束条件，给出出入口定位的步骤。如图 1 4 所示。 图1 4 论文思路与结构框架图 1 4 3 研究方法 本论文在研究方法上，既注重传统的研究方法的运用，有相对有选择地借助现代的 计算机工具，以科学的态度和严谨的工作作风自始至终贯穿论文的研究工作。其主要的 研究方法有： ( 1 ) 实际调研与文献阅读相结合 ( 2 ) 交通现状调查与资料分析相结合 ( 3 ) 定性与定量分析相结合 ( 5 ) 多学科研究方法综合运用 1 4 长安大学硕士学位论文 第二章出入口管理策略( a c c e s sm a n a g e m e n t ) 概述 出入口管理策略( a c c e s sm a n a g e m e n t ) 是对各级公路和城市道路的出入口 设置位置、设计和管理等方面进行研究的战略思想。本章对a m 策略的发展背景、实施 原则及实施方法进行简要地描述，为论文参考的技术和思想奠定理论基础。 2 1a m 策略发展背景 a c c e s sm a n a g e m e n t 并不是一个新概念，它经历了将近一个世纪的发展才实 现系统性的理论。美国a m 策略发展过程可分为四个阶段【4 1 。初期阶段大约从1 9 0