第八章道路平面交叉口设计

第八章 道路平面交叉口设计第一节 交叉口设计概述一、基本要求和内容平面交叉：道路与道路（或铁路）在同一平面上相交的地方称为平面交叉，又称交叉口。基本要求：（1）保证车辆和行人在交叉口处能以最短的时间顺利通过，通过能力满足行车要求。（2）正确设计交叉口的“立面”，保证行车稳定，且符合排水要求。主要内容：1. 正确选择交叉口的形式，确定各个部分的几何尺寸2. 进行交通组织，合理布置各种交通设施。3. 验算交叉口行车视距，保证通视条件。4. 交叉口“立面”设计、布置雨水口和雨水排水管道。二、交叉口的交通分析交叉口的车辆来自不同方向，又向不同方向行驶，车辆之间会产生不同的交错方式，交通性质也不同。分流点：同一行驶方向的车辆向不同方向分离行驶的地点称为分流点。合流点：不同方向行驶来的车辆以较小的角度向同一方向汇合行驶的地点称为合流点。冲突点：来自不同方向行驶的车辆以较大的角度相互交叉的地点称为冲突点。这三种交错点的存在是影响交叉口通行能力和引发交通事故的主要因素。影响程度的大小依次为：冲突点，合流点，分流点（无交通管制措施）特点： 1. 交叉道路条数越多，交错点越多，其中冲突点增加的最快。各条路均为双车道时：分流点=合流点=n(n-2)冲突点=n 交叉口相交道路的条数2. 产生冲突点的大多是左转弯车辆（处理好左转车辆至关重要）减少或清除冲突点的方法：（1）交通管制（信号）（2）渠化交通（设交通岛，标志线，增设车道，环岛）（3）交体交叉三、交叉口的类型及其适用范围1. 加铺转角式：交叉口用适当半径的圆曲线将各条道路平顺连接。优点：简单，造价低，设计方便不足：车速低，通行能力低适用：交通量小，车速低，转弯车辆少的三、四级公路和城市次干路、支路。2. 分道转弯式采取设导流岛、划分车道等措施，使转向车流以较大半径分道行驶。优点：右转车辆速度快，提高通行能力（不乱挤）不足：占地多，造价较高适用：交通量较大，转弯车辆较多的道路3. 扩宽路口式 在交叉口处增设变速或转弯车道。优点：减少转弯车辆对直行车的干扰，车速高，事故低，通行能力大。不足：占地多，造价高适用：交通量大，转弯车辆多的二级路和城市主干路4. 环行交叉优点：车辆单向运行，没有冲突点，只有交织点（分流，合流），无信号，车辆可自我调整，中心绿岛美化环境。不足：占地大，在城区改建困难，有饱和交通量约束（5003000辆/小时）（与环岛半径和道路条数有关）四、交叉口的计算行车速度交叉口的几何尺寸取决于计算行车速度，而交叉口的计算行车速度又与路段计算行车速度有关，速度差太大会影响交通安全，太小也不安全（在交叉口处的车速过高），一般取（0.5-0.7）路段计算行车速度（直行车取大值，转弯车取小值）。第二节 交叉口的交通组织设计一、车辆交通组织方法有意安排车辆如何行驶限定车流行驶方向设置专用车道渠化交叉口信号管理1. 设置专用车道a) 三个方向车辆分布均匀，分别设b) 直行多，左、右也不少，设2条直行c) 左转多，右转少 设左转，直行和右转合一d) 右转多，设右转，直左合一e) 左、右转均较少，设二直，左直和右直合一f) 车道窄，不设单独转向车道g) 更窄时，机动车和非机动车不分道2. 左转车辆的交通组织左转车辆造成冲突点(1) 设置专用左转车道(2) 实行交通管制(3) 变左转为右转 环形交通 街坊绕行3. 组织渠化交通渠化交通车辆在划定的车道线内行驶4. 调整交通组织限制行驶控制方向单向交通封闭5. 自动控制信号二、行人及非机动车交通组织第三节 交叉口的车道数和通行能力一. 交叉口的车道数车道数：应根据交通量的大小，交通控制方法，车道通行能力及交叉口处的其它条件而定。（城市道路还应考虑非机动车的通行问题）确定方法：1 确定交叉口的形式（根据规划，交叉口处的道路情况，建设用地情况）2 根据设计年限的高峰小时交通量和不同行驶方向的交通量比例，进行交通组织设计，初定车道数3 按照所设计的交通组织方案，进行通行能力验算4 尽可能使交叉口的通行能力与路段上的通行能力相当。二交叉口的通行能力1有信号控制的交叉口的通行能力 用“停车线断面法”计算通行能力（绘图）前提条件：车道使用规定，信号灯显示周期及配时一定通 过：凡通过道口停车线的车辆即认为其通过交叉口。通行能力：计算通过进口停车线不同方向车道上的小时最大通过量（车道通行能力），所有进口车道通行能力之和即为交叉口通行能力（1）一条直行车道的通行能力N直 （辆/小时）式中：T信号周期(一般T=6090s)Tg一个周期内的绿灯时间(s)vs直行车辆通过交叉口时的车速(m/s) a平均加速度(m/s2)(小车 0.60.7 m/s2,中型车0.50.6m/s2，大车 0.4 0.5 m/s2)Ts直行车平均车头时距(s)(车多2.22.3s，车少2.72.8s，平均小车2.2s，大车3.5s)（2）一条右转车道的通行能力N右（辆/小时）式中：tr 右转车的平均车头时距（s）tr =3.03.5s (受过街人流的干扰，通行能力降低)（3）一条左转车道的通行能力N左 有左转专用信号时（辆/小时）式中：T1一个周期内的左转信号时间（S） v1左转车通过交叉口时的车速（m/s） t1左转车平均车头时距（s） 无左转专用信号时a. 利用绿灯时间穿越对向直行车流实现左转绘图实测：可穿越时距为8s，直行车头间距为3.54s（两者相比2倍关系，设两辆直行车的空档供一辆左转车穿越） （辆/周期）n1 每个信号周期可穿越的左转车辆数（辆/周期） 每个信号周期实际到达的直行车相当于空出多少个“车位”供穿越b. 利用黄灯时间黄灯亮的时间内通过的车辆数 n2 (辆/周期)式中：Ty每周期黄灯时间一条左转车道的道行能力（辆/小时）（4）一条直左混行车道的通行能力N直左 （辆/小时）混行时，因行驶方向不明会产生干扰，甚至会停车，乘折减系数K。据观测，左转车通行时间是直行车的1.5倍式中：直左混行中左转车所占比例K 折减系数 K=0.70.9（5）一条直右混行车道的通行能力=直行车道的通行能力（6）一条直左右混行车道的通行能力=一条直左的通行能力2. 无信号控制交叉口的通行能力第四节 交叉口的视距与圆曲线半径一. 交叉口的视距1. 视距三角形以最不利情况绘制（1）计算停车视距（2）找出行车最危险冲突点（例）（相当于找最不利情况障碍物的地点）（3）从最危险冲突点向后沿行车轨迹线各量取或计算停车视距ST（4）连接三个点构成视距三角形2. 识别距离驾驶员在交叉口之前，能看到交叉口及交通信号时，距交叉口的最短距离。（1）无信号控制的交叉口道路等级低，交通量小，车速低，采用停车视距（2）有信号控制的交叉口（m）式中：Ss交叉口的识别距离（m）V路段计算行车速度（km/h）a减速度（m/s2）,取a=2m/s2t识别时间（s）（驾驶员反应时间+制动生效时间，公路10s，城市6s）（3）停车标志控制的交叉口用上式，t=2s二交叉口的圆曲线半径包括：交叉口处道路本身的平曲线半径、分道转弯式圆曲线半径和加辅角式圆曲线半径。1. 相交道路的最小圆曲线半径V取正常路段的0.7倍0.150.20ih一般2%，极限6% 2. 分道转弯式交叉口最小圆曲线半径3. 加铺转角式交叉口转角半径 （m）（机动车道未加宽）式中：B机动车道宽度（右转车道）（m）F非机动车道宽度（m）R右转车道中心线半径（m）第五节 交叉口的拓宽设计目的：提高通行能力拓宽车道：右转和左转车道一. 设置条件1. 设置右转车道的条件（1）平面交角小于600，且右转车较多时（2）右转车多，且为主要交通方向时（3）右转车需保证较高车速时（4）有特殊需要时2. 平面交叉除下列条件外应设左转车道（1）不允许左转弯时（2）交通量小时（3）相交道路计算行车速度低于40km/h，设计小时交通量低于200辆时（4）无对向直行交通，且进口道车道数较路段多一条时二. 设置方法1. 右转车道设置方法2. 左转车道设置实际设置时变化多三. 拓宽车道的长度1.右转车道的长度（1）渐变段长度ld（m） （从行驶车道中心线移到右转车道中心线，按每秒钟横移1来计算）VA路段平均车速（km/h）B 右转车道宽度（m）（2）减速或加速所需长度lb或la式中：VA路段平均速度（km/h）VR减速后的末车速或加速前的初车速（km/h）a加速度或减速度（m/s2）（3）等候车队长度LS式中：ln 一辆直行等候车辆所占长度（m）, 612m（小车取低值，大车取高值）n 一次红灯受阻的直行车辆数n= 平均每个信号周期到达停候车辆的数量（辆）信号灯周期（s）绿灯时间（s） 一个周期绿灯和黄灯所占比例（放行后剩下的车的比例，等下一个绿灯通过）每个信号周期到达车辆的不均匀分布系数（1.25）右转车道长度： lr = ld + max(lb, lS) (m)出口加速车道长度lPlP = ld + la (m)2. 左转车道的长度ll = ld + lb + lsls 左转车排队长度无信号控制时，车辆随机到达，按每分钟左转车辆数的2倍计算lS=2nln第六节 环行交叉口设计一. 中心岛的形状和半径1. 中心岛的形状一般为圆形，有时为有圆角的方形或有圆角的菱形，主次干道相交时宜采用椭圆形。主要是：结合地形，地物和交角确定合适的形状，有利于行车。2. 中心岛的半径要求：满足计算行车速度要求；满足车辆交织行驶长度要求。（1）按计算行车速度的要求中心岛半径R： （为何 -）式中：R中心岛半径（m）b紧靠中心岛的车道宽度（m）h横向力系数，大客车=0.100.15，小客车=0.150.20ih环道横坡度，可取1.5%V环道计算行车速度（km/h）,一般取路段行车速度的倍数，公共汽车0.5，载重车0.6，小客车0.65（2）按交织长度的要求交织：两条车流汇合又分开的过程。进出环道的车辆在环道行驶时相互交织。交织长度：车辆交换一次车道位置所行驶的距离（见图）交织段长度：给进出环道的车辆留有一定的距离，供其顺利交织而不影响连续行驶，该段距离称为交织段长度。交织段的起始点：大致取相邻道路机动车道外侧边缘延长线与环道中心线的交叉点之间的弧长（用图说明）中心岛半径R （见图8-17）式中：n相交道路的条数l相邻路口交织段的长度（m）B环道宽度（m）BP相交道路的平均路宽由上式可知：环岛周围的路越多（应不多于6条），Rd就要越大二环道的宽度B一般34条车道最内一条绕岛行驶用最外一条右转用中间交织用实线证明：再多会造成交通混乱，车道2条增加到3条时，通行能力明显增大，四条以上效果不明显，一般采用用3条为宜（R大可4条，无地方可2条），每条车道宽3.53.75m。三. 交织角交织角：进环车辆轨迹与出环车辆轨迹的交角（四个1.5m线的交角）大 小：环道越窄，交织段长度越大，则交织角越小，行车越安全。一般控制在20300之间（经验之谈）四. 环道外缘线形及进出口曲线半径五. 环道的横断面六. 环形交叉口的通行能力（作好拆的准备，规划）1. 如果环道上只设一条机动车道：此时通过任意交织断面BB的直、左、右车辆都必须顺序驶过A点。该点的通过量NA为： （辆/小时） （8-21）一般各进口道驶入的车辆相差不大，假设各进口道的左、直、右行交通量均相等，则：若再假设各进口道的左转和右转交通量大致相等，即，则：而整个环道的通过量为则： （辆/小时） （8-22）同理，对五路相交的环形交叉口，其环道的总通行能力也是（8-22）式。2. 如果环道上的机动车道数2条：其中有一条为右转车道，其余为绕岛和交织行驶车道。由于右转车不参与交织，则环形交叉口的总通过量为 （辆/小时） （1）式中：各交汇道路进口道的直行和左转车通过量（辆/小时）； 各交汇道路进口道的右转车通过量（辆/小时）。当交汇道路驶入环道的交通量基本相等，且左、右转车辆比例基本相同时，则有（辆/小时） （2）式中：ti直行和左转车辆通过交织断面的车头时距（s）。据观测，正常行驶时为3.6s；机动车高峰时为3.1s；非机动车高峰时为3.63.9s。设右转车辆占总交通的百分比为，则：解此，得：（辆/小时） （3）将（2）、（3）式代入（1）式并整理，得环形交叉口的总通行能力为：（辆/小时） （8-23）3. 对的修正系数（1）交织段长度影响系数A：交织段长度的大小对通过量的影响较大，据观测，如以交织段长度等于30m（环道平均车速为17km/h）时的通过量为1，而交织段长度等于60m（环道平均车速为20km/h）时的通过量为1.2，则当交织段长度在3060m之间的交织段长度影响系数为：式中：l交织段长度（m）。当l60m时，上式计算结果只能作参考。（2）车辆分布不均匀影响系数B：由于环道上车流的不均匀性，应考虑车辆分布不均的影响。根据经验，B0.750.85为宜。4. 环形交叉口的可能通行能力 （辆/小时） （8-24）此式中的系数A和B是按大型车占60%、小型车占30%、挂车占10%的比例求得的。第七节 交叉口的立面设计交叉口立面设计（又称竖向设计）：是指设计交叉口范围内的行车道、非机动车道、人行道及附近其它地面的合理标高，以及这些“面”的合理形状，达到行车舒适、排水迅速、与周围建筑物协调和自身建筑美观的目的。（绘一个图）一、交叉口立面设计的要求和原则相交道路的等级 交通量影响交叉口立面设计的因素 横断面形状 纵坡的大小和方向 周围地形和建筑基本要求： 主要道路行车方便，兼顾次要道路行车需要 满足交叉口排水要求设计原则：1、相同等级道路相交时，纵坡不变，只改变横坡，改纵坡小的横断面的形状；2、主要道路与次要道路相交时，改变次要道路的横断面；3、至少有一条道路的纵坡方向背离交叉口，以利于排水；4、交叉口范围内布置雨水口时，一条道路的雨水不应流过人行横道，或流入另一条道路，也不能使交叉口内积水；5、交叉口内横坡要平缓，一般不大于路段横坡（利于行车）纵坡2%，不超过3%；6、交叉口立面设计标高应与周围建筑物的地坪标高相协调。二、交叉口立面设计的基本类型相交道路的纵坡相交道路的横坡地形交叉口立面设计的形式取决于基本类型：a）（交叉口处于凸型地形时，）相交道路的纵坡均背离交叉口（水流方向）；b）（交叉口处于凹型地形时，）交叉口的纵坡方向都指向交叉口。（水流方向，排水困难，尽可能避免，）中间抬高；c）（处于分水线地形上，）有三条道路的纵坡背离交叉口，一条指向交叉口；d）（处于汇水线地形上，）三条指向，一条背离（常见）；e）（处于斜坡地形上，）两条指向，两条背离（常见）；f）（处于马鞍型地形上），两条指向，两背离。普通交叉口水泥路面沥青路面三、交叉口立面设计的方法与步骤 方格网法方法： 三种 设计等高线法方格网一设计等高线法 大型、复杂的交叉口和广场方格网一设计等高线法的设计步骤：1、收集资料（1）测量资料：交叉口的控制标高和控制坐标，收集或实测1：500或1：200地形图， 应标有附近地坪及建筑物标高。（2）道路资料：相交的道路等级、宽度、半径、纵坡、横坡等。（3）交通资料：交通量及交通组成。（4）排水资料：区域排水方式，已建或拟建地下、地上排水管、渠的位置和尺寸。2、绘制交叉口平面图（1）按比例绘出：道路中线 车行道（机、非机） 人行道 分隔带 转角曲线 交通岛 其他（2）以相交道路中心线为坐标基线打方格图，方格尺寸551010，测方格交叉点的地面标高。（斜交道路方格网线选择方便施工测量的方向）。3、确定交叉口的设计范围设计范围：转角园曲线的切点以外510m（一个方格），主要用于横坡、标高的过渡。4、确定立面设计图式和等高距 相交道路的等级根据： 纵坡方向 确定立面设计图式（图8-22中的）地形情况排水要求根据纵坡大小和精度要求选择等高线间距h, h0.10m,(取偶数为宜)5、勾绘设计等高线（1）路段设计等高线的计算和绘法图中： i1行车道中心线的设计纵坡（%） i3行车道边线的设计纵坡（通常i3=i1） i2行车道的路拱横坡（%） B行车道宽度（m） h1行车道路拱起高度（m）中心线上相邻等高线的水平距离为l1 在行车道边线上的等高线间距为l2又：用l1和l2绘出等高线（设计等高线表示的路段立面设计图）（若路拱为抛物线型，等高线应是曲线）（2）交叉口上设计等高线的计算和绘法 选定路脊线和控制标高选路脊线： 行车平顺，交叉口看上去均衡美观。一般为行车道的中心线。控制标高： 路脊线交点处的标高（有时也有不同）（斜交丁字路口，应做适当调整） 确定标高计算线网仅靠路脊线上的设计高尚不能反应“面”上的立面形状，借助它勾绘交叉口的等高线较困难 增加辅助线标高计算线网。 方格网法 标高计算线网有： 圆心法 等分法 平行线法a、方格网法（适用于道路正交的交叉口）相交道路脊线交叉点的控制标高为hA，其它点的标高可以计算。G点的标高：E2、E3点的标高：C3点的标高：D3点的标高： 的平均坡度其它点的标高可用插值的方法求得。其它路口相应位置点标高的计算亦同。b、圆心法（图8-26）在路脊线上按施工要求每隔一定距离或等分出若干点，并与转角处曲线的圆心连成直线，即得到圆心法标高计算线网。c、等分法将路脊线等分为若干份，转角处的曲线也等分为相同份数，连接对应点即可得到一个等分法的标高计算线网。d、平行线法先将路脊线交叉点与转角曲线圆心连直线，再按施工要求在路脊线上分若干点，过这些点作该直线的平行线并相交