公路不规则交叉口交通组织设计及优化研究论文(PDF 73页).pdf

江苏大学 硕士学位论文 公路不规则交叉口交通组织设计及优化研究 姓名 崔益波 申请学位级别 硕士 专业 载运工具运用工程 指导教师 常玉林 20090603 江苏大学硕士学位论文 摘要 交通部在公路的 十一五 规划中重点强调 要加大国省干线的改造建 设力度 使国省干线公路技术等级 质量和服务水平进一步提高 在干线公 路的新建和改建过程中 将有成千上万的的交叉口需要重新设计和建设 不 规则交叉口 包括X Y 及多路交叉 是干线公路不可避免的存在形式 多 采用无信号控制 由于几何条件原因 这些类形交叉口的交通组织困难 存 在众多安全隐患 因此 对不规则交叉口进行优化设计是十分必要的 首先 本文分析了无信号交叉口控制类形的选择 并对无信号交叉口的交 通特性 车头时距 临界穿越间隙和车头时距 两条单车流相交下支路通行 能力进行了分析 接下来 分别对X 形交叉口 多路交叉口 Y 形交叉口进行分析 对x 形交叉口 本文分析了在视距三角形 小角右转 瓶颈 交通方面的问 题 提出了增设右转弯专用道和匝道 改停车让行控制 重新界定钝角缘石 半径的解决办法 并运用间隙接受理论推出x 形交叉口通行能力计算方法 对多路交叉口 以五路交叉为研究对象 从五路环交的通行能力入手 以环岛半径和交叉口实际环境为判断标准 分析改设环交的可行性 对Y 形交叉口从消除左转冲突点方面给出了优化建议 最后 选取一个具有典形特征的不规则交叉口 对它的几何条件 交通 状况进行分析 给出相应的渠化设计方案 关键词 不规则交叉口 斜交 X 形交叉口 Y 形交叉口 多路交叉口 五路交叉口 优化 改造 江苏大学硕士学位论文 A B S T R A C T I nt h eE l e v e n t hF i v e Y e a rP l a nf o rh i g h w a y t h eM i n i s t r yo fC o m m u n i c a t i o n e s p e c i a l l ye m p h a s i z e st h a to u rc o u n t r ys h o u l ds t r e n g t h e nt h ec o n s t r u c t i o no fa r t e f i a l h i g h w a y s D u r i n gt h en e wb u i l d i n ga n dr e b u i l d i n go fa r t e f i a lh i g h w a y s h u n d r e d sa n d t h o u s a n d so fi n t e r s e c t i o n sw i l ln e e dr e d e s i g n i n ga n dc o n s t r u c t i o n T h es k e w e d i n t e r s e c t i o n s i n c l u d ef o u r l e gs k e w e di n t e r s e c t i o n t h r e e l e gs k e w e di n t e r s e c t i o na n d m u l t i l e gs k e w e di n t e r s e c t i o n a r et i n v o i d e di na a e f i a lh i g h w a y s B e c a u s eo ft h e i r g e o m e t r y i ti sh a r dt oo r g a n i z et h et r a f f i ca n dt h e r ea r em a n yd a n g e r o u sf a c t o r s S o i t i sv e r yn e c e s s a r yt oo p t i m i z et h es k e w e di n t e r s e c t i o n A tf i r s t t h i sp a p e ra n a l y z e dt h ec h o i c eo fc o n t r o lm e t h o df o ru n s i g n a l i z e d i n t e r s e c t i o nT r a f f i cc h a r a c t e r i s t i c so ft i n s i g n a l i z e di n t e r s e c t i o ni sa n a l y z e d i n c l u d i n g h e a d w a y c r i t i c a lg a p f o l l o w i n gu pt i m e a n dt h em i n o rw a yc a p a b i l i t yw h e nt w o s i n g l et r a f f i cc r o s s T h e n w ea n a l y z e df o u r l e gs k e w e di n t e r s e c t i o n m u l t i l e gs k e w e di n t e r s e c t i o n a n dt h r e es k e w e di n t e r s e c t i o ni nt u r n F o rf o u r l e gs k e w e di n t e r s e c t i o n t h i sp a p e ra n a l y z e dt h e p r o b l e m so fs i g h t t r i a n g l e f i g h t t u r na tt h ea c u t ea n g l ea n dt r a f f i c b o t t l e n e c k A d df i g h t t u r nr o a da n d r a m p s t o pc o n t r o lm e t h o d n e wr a d i u so fc u r ba b o u to b t u s ea n g l ea r ea d v i s e dt os o l v e t h ep r o b l e m I na d d i t i o n t h i sp a p e rs u g g e s tt h em e t h o da b o u tt h ec a p a c i t yb a s e do n g a p a c c e p tt h e o r yo ff o u r l e gs k e w e di n t e r s e c t i o n F o rm u l t i l e gi n t e r s e c t i o n t h i s p a p e rc h o o s et h er e s e a r c ha b j e c to ff 沁e l e g i n t e r s e c t i o n T h e n i ta n a l y z e dt h ef e a s i b i l i t yo fa p p l y i n g r o u n d a b o u tb a s e do nt h e c a p a c i t yo ff i v e l e gr o u n d a b o u ti n t e r s e c t i o na n dt h ej u d g eo fr o u n d a b o u t Sr a d i u si n t e a li n t e r s e c t i o ne n v i r o n m e n t F o rt h r e e l e gi n t e r s e c t i o n t h ep a p e rg i v et h e o p t i m i z ea d v i s e i ne l i m i n a t i n g c o n f l i c tp o i n tb e c a u s eo fl e f t t u mt r a f f i c A tl a s t o n et y p i c a ls k e w e di n t e r s e c t i o nw a sc h o i c e dt oa n a l y z et h eg e o m e t r ya n d t r a f f i cc h a r a c t e r i s t i c sa n dt h e ng i v et h ec h a n n e l i z a t i o nm e t h o d s K e y w o r d s s k e w e d i n t e r s e c t i o n f o u r l e g i n t e r s e c t i o n t h r e e l e g i n t e r s e c t i o n m u l t i l e gi n t e r s e c t i o n f w e l e gi n t e r s e c t i o n o p t i m i z i n g r e b u i l d i n g 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 本人授权江苏大学可以将本学位论文的全部 内容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 描等复制手段保存和汇编本学位论文 本学位论文属于 保密口 在年解密后适用本授权书 不保密囤 学位论文作者签名 雀盏艘 p 7 年占月岁日 指导教师签名 沙夕年 月n 厶 矗甜 谚午 独创性声明 本人郑重声明 所呈交的学位论文 是本人在导师的指导下 独 立进行研究工作所取得的成果 除文中已注明引用的内容以外 本论 文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果 对本文 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 人完全意识到本声明的法律结果由本人承担 学位论文作者签名 帮敞 1 日期 卅年易月r 日 江苏大学硕士学位论文 1 1 研究背景 第一章绪论 2 0 0 6 年9 月5 日 交通部颁布了公路水路交通 十一五 发展规划 对公路 的规划中提到 到2 0 1 0 年 国家高速公路网骨架基本形成 国省干线公路技术 等级进一步提高 到2 0 0 7 年底 贯通 五纵七横 1 2 条国道主干线 到2 0 1 0 年 基本建成西部开发8 条省际公路通道 加大国省干线公路改造建设力度 使 国省干线公路技术等级 质量和服务水平进一步提高 国内公路建设在 十 一五 期间进入高峰期 全国干线公路网 高速公路建设以及乡镇农村公路建设 投资额都比 十五 期间有了进一步的增长 改革开放二十多年来 随着经济社会的全面 健康 持续发展 江苏省公路 建设进入了前所未有的快速发展阶段 陆续实施了高速公路联网畅通工程 国省 道干线公路网化工程 县乡村公路畅达工程等跨世纪战略工程 为更好地支撑和 引导江苏省经济社会又快又好的发展 按照 江苏公路率先基本实现现代化的总 体要求 江苏省启动了新一轮的干线公路建设工程 江苏省交通厅组织编制了 江苏省干线公路发展规划 并在此基础上编制了建设方案 来指导新一轮的 干线公路建设 实现干线公路的可持续发展 根据江苏省干线公路的发展规划 2 0 2 0 年全省干线公路总里程将达到1 8 0 0 0 公里 其中2 0 0 5 至2 0 1 0 年 新 改 建国省干线公路3 6 0 0 公里 新建7 0 0 公 里 改建2 9 0 0 公里 其中一级以上公路2 9 0 0 公里 二级公路7 0 0 公里 在省干线公路发展规划的统一指导下 十一五 期间镇江市将以互连互通 网络化为目标 加速推进新一轮干线公路建设 组织实施 1 6 1 工程 即 一 条国道 六条省道 一条机场路 新改建国省道3 0 0 余公里 到2 0 1 0 年要基本 形成规模适中 结构合理 密度适当 覆盖城乡的快捷的公路交通网络体系 江苏大学硕士学位论文 1 2 研究的对象和意义 在江苏省干线公路的新 改 建过程中 将有数以千计的交叉口需要重新设 计和建设 仅在省道2 4 1 和省道2 4 3 的镇江段 就有2 0 0 多个交叉口需要重新设 计和建设 如何因地制宜的对这些交叉口进行科学的选形和优化设计 将对提高 整个路网的通行能力 减少交通事故 增加路网与环境的协调一致性 具有重要 的意义担1 交叉口是道路系统中不可缺少的重要组成部分 交叉口的主要功能是供相交 道路上不同流向的交通流选择和变换运行方向 是交通流的集散点 而不规则交 叉口 包括X 形 Y 形 多路交叉 由于其本身的几何特性 决定了这些类形 交叉口的交通问题尤为突出 不但车辆运行速度慢 且极易发生交通事故 严重 影响了整个道路交通的运行效率 威胁了道路使用者的生命财产安全 因此 相 对于规则的交叉口而言 如何有效的因地制宜的改善不规则交叉口的交通运行状 况具有很重要的现实意义 不规则交叉口多因受地形 不同道路规划方案等因素影响而形成 一般出现 在国道 省道及城镇公路上 多采用无信号控制 故本文重点研究X 形 Y 形 及五路无信号交叉口的几何特征 交通运行特性和改善措施的实际应用及条件 国内对信号控制交叉口的交通组织优化已经有了认真细致的研究 对无信号 规则交叉口的通行能力和延误以及交通组织优化有部分相关的研究 但不规则无 信号的交叉口研究才刚刚起步 因此 本文的重点是利用无信号规则交叉口的研 究理论和成果在不规则交叉口中加以变通应用 以期寻得适合不规则交叉口的理 论成果 并利用这些成果加以指导实际的工程改造 充分发挥交叉口的通行能力 极大限度地减少交叉口的交通延误 本论文的研究成果将可用于指导干线公路不规则交叉口的交通组织优化 将 交通组织优化的概念引入到公路无信号不规则交叉口 对我国公路无信号交叉口 的微观交通组织研究将有一定的促进作用 2 江苏大学硕士学位论文 1 3 无信号交叉口的国内外研究概况 1 3 1 国外研究概况 国外对于无信号交叉口的研究主要集中在对无信号交叉口通行能力的 研究上 也有不少交叉口的设计和渠化方面的研究 美国 道路通行能力手 册 H C M 各版中 对无信号交叉口的通行能力均有研究 H C M l 9 9 4 中采用了许多新方法对无信号交叉口通行能力的计算加以修正 1 德国巫宁博士 1 9 9 8 提出了一种可以更精确计算不同优先等级车流对 通行能力影响的理论方法 纽约自行车协会从非机动车行人安全角度 给出了五路交叉口在规划和 改造时的人行道设置 交叉口的各项技术参数的取值等建议n 3 国外的交通组织设计研究较为成熟 对左转弯车道的设置崎 6 右转弯车 道设计 进口道宽度 进口道车道数等做了大量研究 另外关于交叉口渠化 交叉口交角 交叉口缘石半径也有相关的研究 M U T C D 瞳2 1 制订了较为详细 的设置信号灯的依据 同时也介绍了各种渠化措施以及设施的尺寸 颜色和 使用时需注意的问题 日本的 平面交叉路1 2 1 的规划与设汁 n 刀中对交叉口 的渠化设计作了很多的论述 认为渠化是很有效的交通改善措施 1 3 2 国内研究概况 我国从2 0 世纪8 0 年代开始对公路无信号交叉口进行研究 王炜 高海龙 李 文权 1 等对我国无信号交叉口的交通特性 通行能力及延误进行了认真细致的 研究 周蔚吾n 3 1 对无信号交叉口的渠化及交通组织的设计和施工做了较为全面的 总结和进一步的研究 徐家钰 梁新引刀介绍了x 形交叉口的形成原因 从视距 几何特点 交通 组织 立面设计方面分析了X 形交叉口的存在问题 最后从线路走向 缘石半径 取值等方面提出了改造方案 在其研究中 对x 形交叉口的小角产生的弊端没有 足够的认识 对小角处的改造也不够全面 且没能从通行能力和延误方面分析X 形交叉口的优化方式 3 江苏大学硕士学位论文 胡润雨陋1 以Y 形交叉口左转车流产生的冲突点为研究对向 从变左转为右转 弯后掉头 导流渠化 改建小形立交等方面提出了消除冲突点 规制交通流的方 法值得借鉴 孙家驷 朱晓兵阳1 详细介绍了平面交叉口具体的渠化设计和施工细节 如视 距 圆曲线半径 车道宽度 拓宽等 提到在交通量较大 且道路条件许可的时 候设置左转及右转专用车道 武汉市城市道路平面交叉口规划 设计 管理技术规定 试行 n 们规定了平 面各种类形交叉口的控制方式选择 通行能力计算方法 渠化方式 设计规范 施工方式 照明 管理等 对不规则交叉口也有少量规定 可作为参考依据和深 入研究的基础 1 4 主要研究内容 本文在总结现有研究成果基础上 以我省干线公路建设为研究背景 以公路 无信号不规则交叉口为研究对象 主要研究以下几方面的内容 1 无信号交叉口交通分析 先对无信号交叉口及交通组织优化进行简要的综述 然后对影响无信号交叉 口交通组织优化的交通特性 车头时距及其分布 临界穿越间隙及随车时距 通 行能力等进行分析 为下文对不规则交叉口的交通组织优化奠定基础 2 无信号X 形交叉口存在问题分析及解决方案 从X 形交叉口的几何特性入手 分析X 形交叉口可能存在的视距 右转车 流及交通组织等方面的问题 根据不同的条件限制 提出了的解决方案 最后分 析如何根据无信号十字交叉口通行能力的计算方法 来计算具有主路优先的x 形无信号交叉口的通行能力 3 无信号多路交叉口改造 先分析多路交叉口存在的弊端 然后以规则的五路交叉口为例研究改设环交 的可行性 考虑先求五路环交的通行能力 看能否满足当前交通量之需求 然后 求出满足交通量需求条件下的环岛半径大小 再根据交叉口所处环境分析改造的 4 江苏大学硕士学位论文 可行性 对于不能改设环岛的多路交叉口 可采用渠化 信控等方式 4 无信号Y 交叉口交通组织研究 Y 形无信号交叉口与x 形和多路交叉口有许多类似 可看做它们的其中一部 因此 对Y 形交叉口仅作简单的渠化和改造分析 5 结合实例进行验证 在论文的最后结合本文所依托的项目 江苏省交通科学研究计划项目 干 线公路交叉口选形及优化设计研究 选取典形的无信号不规则交叉口为研究对 向 对其存在的问题 加以分析 并运用前面的研究方法加以优化设计 5 江苏大学硕士学位论文 第二章无信号交叉口交通分析 要对不规则无信号交叉口进行交通组织设计及优化研究 需要清楚各类形交 叉口的优缺点和使用范围 同时也需清楚无信号交叉口车流的运行特性 本章将 对交叉口的各控制类形作简要分析 对交通组织优化进行简要的综述 然后对影 响无信号交叉口交通组织优化的交通特性 车头时距及其分布 临界穿越间隙及 随车时距 车辆在交叉口的延误等进行分析 在接下来的不规则交叉口中加以变 化运用 2 1 道路交叉口概述 交叉口按照控制方式不同可划分为无信号控制交叉口 信号控制交叉口 环 岛控制交叉口等 无信号交叉口又可以分为全无控制交叉口和主路优先控制交叉 口 主路优先控制交叉口又分为停车控制交叉口 减速让行控制交叉口 1 9 o 目前 在公路上全无控制的交叉口较为常见 交通量大的路口通常采用停车控制 减速 让行或者信号控制 不同的控制方式适用范围不同 其控制效果也有较大差异 2 1 1 交叉口的控制类形 1 全无控制交叉口 全无控制交叉口是指具有相同或基本相同的地位 从而具有同等通行 权的两条相交道路 因其流量较小 在交叉口上不采取任何管理手段的交 叉口 无控制交叉口通常没有明确的停车线 在车辆到达交叉口时 驾驶 员将在距冲突点一定距离处做出决策 或减速让路 或直接通过 驾驶员 所做出的决策 很大程度上取决于在接近交叉口前 对横向道路两侧的通 视范围 故无控制交又口的交通安全是靠交叉口上良好的通视范围来保证 的 2 主路优先控制交叉口 理论和实测都表明无控制交叉口的延误较小 即使流量增加 延误增 加也有限 但从安全角度考虑 无控制交叉口在低流量时就要加以管制 6 江苏大学硕士学位论文 由无控制改用信号灯控制 交叉口延误又会明显增加 降低整个路口得通 行效率 这就要求我们综合考虑各种相关因素 权衡利弊后做出决定 因 此 采用主路优先控制既能解决安全性问题 延误又不至于增加太多 相交的两条道路中 常将交通量大的道路称主路或干路 小的称次路 或支路 包括胡同和里弄 主路优先控制指的是规定主路车辆通过交叉口 有优先通行权 次路车辆必须让主路车辆先行的控制方式 主路优先控制 可分为停车让行标志控制和减速让行标志控制 1 停车让行控制形交叉口 停车让行标志控制也称停车控制 指的是进入交叉口的次路车辆必须 在停止线以外停车观察 确认安全后 才准许通行 停车让行标志控制按 相交道路条件的不同分有单向停车控制和多向停车控制 a 单向停车控制 单向停车控制简称单向停车或两路停车 这种控制在次路进口处画有 明显的停车交通标志 相应地在支路进口右侧设有停车交通标志 同时次 路进口处的路面上写有非常醒目的 停 字 适合采用单向停车的视距条 件是以车辆进入交叉口的安全速度为基础 交叉口转角视野内有障碍物 为确保行车安全 在视线过短时 就要减速行驶 当视线很差时 进入交 叉口进口道的车速需降到1 6 k m h 就需采用停车标志来控制 b 多向停车控制 多向停车控制又可简称多路停车 各路车辆进人交叉口均需先停车后 再通过 其中四路停车较多 其停车标志设在交叉口所有进口道右侧 已 适合用信号灯控制的交叉口 由于投资困难 采用多路停车作为临时性施 直至改用信号灯控制为止 2 减速让行控制形交叉口 减速让行控制又称让路控制 是指进入交叉口的次路车辆 不一定要 停车等候 但必须放慢车速左右观察 让主路车辆优先通行 寻找可穿越 7 江苏大学硕士学位论文 或汇入主路车流的安全 空档 机会通过交又口 让路控制与停车控制差 别在于后者对停车有强制性 让路控制一般用在与交通量不太大的主路交 叉的次路路口 其标志和标示的设置位置与单向停车控制相同 3 信号控制交叉口 信号控制交叉口指的是使用信号机控制交通流的交叉口 交通信号控 制的目的是在与交通量相适应的基础上 用时间比分配给相互交错的交通 流通行权 以形成畅通且有秩序的交通流 对交叉口实施信号控制的优点 是保证安全 缺点是增加延误和停车 4 环岛控制交叉口b 3 环岛控制交叉口 也叫环形交叉口 是平面交叉口中很特殊的平面交 叉口形式 在几条道路相交的交叉口中央 设置圆岛或圆弧状岛 使进入 交叉口的车辆均以同一方向绕岛环行 可避免车辆直接交叉 冲突和大角 度碰撞 其优点是车辆可以连续行驶 安全 无需管理措施 车辆平均延 误时间短 节约用油 噪音低 污染少 美化环境 缺点是占地面积大 绕行距离长 环形交叉口一般用于交通量不太大相交道路较多的不规则交 叉口 本论文主要涉及到的就是此类交叉口 故在本论文中将会重点考虑 此类交叉口 2 1 2 交叉口的控制类形的选择办法 上海 城市道路平面交叉1 2 1 规划与设计规范 2 0 0 1 n 在平面交叉 口规划阶段根据道路网规划的相交道路类别选择交叉口的 应用类形 即 控制类形 的规定见表2 1 表2 1 规划平面交叉口应用类形 支路 相关道路 主干路次干路 I 级I I I I I 级 主干路 AA A EE 次干路 AA A B E I 级 A B DB C D F 支路 I I I I I 级 B C D F 8 江苏大学硕士学位论文 表中 A 形一一交叉口展宽及信号控制交叉口 B 形一一设有让路标 志或停车标志的优先控制交叉口 C 形一一不设控制交叉口形 D 形一一 环形交叉口形 E 形一一千路中心隔离带封闭 支路只准右转通行的交叉 口 F 形一一交叉口不展宽及信号灯交叉口 美国根据道路条件和交通条件来选择交又口的控制方式 引 1 按照道路分类选择 美国一般先将道路分成三类 主干道 次干道和支道 然后根据相交 道路的分类 按表2 2 选择交叉口及其控制的方式 表2 2 按交义道路类形选择交通控制方式 j 交叉臼峨 建议的控制方式交叉口类形建议的控制方式 主干道与主干 信号灯 次干道与次干信号灯 多向停车 单向停车 道道或让路 主干道与次干 信号灯 多向停车或单向 次干道与支道单向停车或让路 道停车 主干道与支道单向停车 支道与支道单向停车或让路或不设管制 2 按照交通量和交通事故选择 根据调查交叉口各相交道路交通量 发生交通事故次数 行人稠密程度以及 今后的发展趋势等资料 按表2 3 选择 表2 3 按交通譬和交通事故次数选择交通控制方式 控制方式 煅 不设控制 让路 单向停车全向停车信号灯 主要道路 辆 1 1 3 0 06 0 0 交通 次要道路 辆 1 1 2 0 0 2 0 0 量 辆h a 1 0 01 0 0 3 0 0 3 0 0 5 0 08 0 0 合计 辆 h 1 0 0 0 3 0 0 0 3 0 0 05 0 0 08 0 0 0 每年直角碰撞事故次数 0 名一一为车流量 天 Q 3 6 0 0 Q 为小时交通量 车头时距指的是在同向行驶的一列车队中 相邻两辆车的车头之间用 时间表示的距离 是交通流的重要参数 它是进行交通模拟 应用间隙接 受理论进行通行能力分析及交通控制方法的基本因素 2 3 2 临界穿越间隙及随车时距晗 临界间隙或临界穿越间隙t o C r i t i c a lg a p 是指交叉口主路车流允许支 路一等待穿越的车辆通过主路的最小间隙 因此 临界间隙是指在主要车 流中出现的支路驾驶员能接受的最小间隙 一般情况下 驾驶员会拒绝一 些小于临界间隙的时间间隔而接受一个大于临界间隙的时间间隔 随车时距t f F o l l o w i n gu pt i m e 是指支路排队车辆连续通过交叉口时 江苏大学硕士学位论文 相邻两车之间的时间间隔 换句话说 t 是一个车头时距 即支路车流在 无其它车辆冲突影响下以饱和车流通过交叉口的车头时距 临界间隙和随车时距是间隙接受理论一个重要参数 此数值的大小对 通行能力的计算有着很大的影响 因此 在一定的几何 交通条件下 正 确的测量这两个参数是非常重要的 临界间隙并不是一个常值 在同一个地方对不同的驾驶员或是同一个 驾驶员在同一个地点而在不同的时刻 其可接受的临界间隙都会发生变 化 因此 无信号交叉口处驾驶员可以接受的临界问隙是一个随机分布量 它有如下特性 1 临界l 日J 隙是非负的 2 理论模形中 取平均的临界间隙为临界问隙 3 临界间隙具有标准差 4 临界间隙的分布并不一定是正态的 有可能是偏态的 它有一个 偏态系数 随车时距能被直接观测得到 而临界间隙不能直接测量 观测 不饱和条件下的临界问隙是非常复杂的 假定在一般情况下 对于支路车 辆的驾驶员 其临界间隙是大于最大的拒绝间隙且小于最小接受间隙的 这个假设与实际情况基本接近 大量的接受间隙数据可以用一个统计函数 来描述 因此 临界间隙必定位于接受间隙分布曲线的左侧 如图2 1 小于接受间隙 1 0 累 积 篓0 5 0 O 艮弋 J II O 2 4 6窘 1O 时弼 图2 1A s h w o r t h 方法的基本原理 1 4 江苏大学硕士学位论文 假设主路对向直行车流的车头时距服从负指数分布 乞 t 服从正态分布 即可得出了如下结论 f c f v o s 2 2 5 式中 乞 左转车流的临界间隙 s 乙 左转车流车辆接受主路对向直行车流间隔的平均值 s K 主路对向直行车的流量 辆 s 接受问隙的方差 S 2 t 和 2 都可以通过分析调查数据获得 不同交叉口的临界间隙各不相同 在有条件的情况下 建议进行临界间隙的交通调查 2 3 3 临界间隙与随车时距的建议值 公路交叉口通行能力分析方法 3 中指出 在进行了大量的实地观察和理 论分析后加以适当的圆整 给出了适合我国无信号交叉口的临界间隙乞和随车时 距 的建议值 表2 6 乞的建议值 2 2 相交 懈 小客车中形车大形车拖挂车 主路左转5 o6 o7 o7 0 支路左转5 56 57 58 0 支路直行 5 O6 o7 O7 0 支路右转 3 03 54 04 5 表2 7 t 的建议值 2 4 相交 牵辆娄形 小客车中形车人形车拖挂车 主路左转6 O7 O8 O 8 0 支路左转6 57 58 59 0 支路寅行6 o7 o8 o 8 0 支路右转4 04 55 O8 5 江苏大学硕士学位论文 表2 8 t 的建议值 牵撇形小客车中形车人形车拖择车 主路左转 2 02 53 o4 0 支路左转 2 53 o3 54 0 支路商行 2 o2 5 3 o4 0 支路右转1 62 22 53 O 2 3 4 两路车流的通行能力 在主路具有优先通行权的无信号交叉口处 支路车辆驾驶员必须尊重圭路优先通行 权 即在主路出现不小于临界间隙的可接受间隙时才能穿越 考虑单路车流情况如图 二2 JI 主路优先车流 媛 斗 妊 0 与 I 空缸 图2 2 简化的交叉口运行图 设g t 为主路车流间隔为t 时支路车流通过交叉口的数量 f t 为主路 车流间隙分布概率密度函数 为主路的交通量 则支路的通行能力为 C n f t g t d t 2 6 其中 当t n 1 t f t O 下坡i R 时 卉转车辆很有町能冲入车道3 甚至冲入入口乍道4 江苏大学硕士学位论文 3 3 形状狭窄 X 形交叉口由于其本身的几何不对称性 导致交叉口十分的狭长 如图 3 3 其长距C D 与短距A B 的比值随着道路等级的提高而不断增大 表 3 2 摘自 公路路线设计规范J T J 0 1 1 9 4 第8 5 页n 刚 表3 4 不同交角不同公路等级下的长短距及比值 潦 级公路 三级公路四缀公路 C DA BC D A Bc DC D A BC DA BC D A B 4 5 1 1 3 8 5l S S7 3 57 6 3 61 26 3 54 1 48 2 S 0 2 6 0 7 6Z O 2 93 7 55 01 5 23 3Z 7l O 2 3Z 6 由于交叉口过于狭长 导致直行车辆通过交叉口的时间增加 降低了交 叉口的通行能力 多股车流同时到达交叉口的瓶颈地带时 容易相互抢占交 通使用权而发生碰撞 追尾等事故 严重时 可能导致交叉口的瘫痪 因此 降低x 形交叉口的长短距之间的比值 对整个交叉口通行能力的 提高十分有利 3 4 改善措施及条件 对于X 形交叉口的改造根据具体情况主要有以下三种形式 1 彻底改变 相交道路的走向 2 当相交道路交角小于4 5 度支路车辆中间待行两步通过 3 交角大于4 5 度进行渠化设计 3 4 1 改变路线途径 公路无信号交叉口多位于城郊或乡镇地带 土地利用相对较为宽松 如 果交叉口周围没有大形的建筑或受保护的文物古迹等限制交叉口进行大的 变动因素 我们可以考虑改变道路线形的走向来解决问题 具体有以下几种 方式 1 改变其中一条线路的走向 使之与另一线路形成萨交 江苏大学硕士学位论丈 凹3 4 政变单线走向 该方法土要是改变支路的走向 这样可以节约工程量 节省材料费 缩 短T 期 2 同叫改变两条线路的走向 使之形成 F 交 图3 5 改变般线走向 该方法主要适用于相交道路没有明显士次之分 且相交的角度过于偏小 的交叉口 3 变交叉口的交叉方式为职 r 形 图3 6 变小角交叉为般T 形 该方法用于交叉口本身有条件限制 而距交叉口不远处用地宽松的交叉 l J 多见于城市交叉旧的改造 该方式须进行相邻般T 交叉口的 致性协调 设计 皿苏大学硕士学位论t 342 立路待行设计 在斜交f 字交义门内设置车辆待行l 膏的研究 一文推荐主路中n U 设置 待行区的解决办法 如 冬13 7 但作者是建立往一主路为绒公路的基础上 且中间排队车辆为4 辆小轿 车的溢出概率为1 时 该打法f 分适用 作者假设 不计上蹄肩 一绂公路的宽度为2 4 m 其中r p 问绿化带宽3 m 行车道为1 5 m 每条37 5 r n 共4 条 硬路肩6 m 两侧各3 m 在路段 硬蹄肩是供年辆紧急停午所用 接近交叉几 可以利用硬蹄肩和一半的绿化 带将两条行牛道扩展为三条车道 其巾直右4 三道3 7 5 m 卣行车道3 7 5 m 左转车道45 m 利用两条龙转车道 每条4 5 m 共9 m 宽的长方形区域 4 姒设计出次路通过交义口的待行 和手路 转的待行厩 如图3 7 日3 7 斜交十字路n 中间待行医的设计 根据中 H J 待行区的几何关系 图3 8 L 卜 7 蕊 t 固3 8 中间特行医停乍道K 度的几何芙系 上为q J 日J 待行区的宽度 m 胜足两条左转车道和中 自J 绿化带 D 为 个停车道的宽度 m 等十次路进口道的宽度 d 为次路与t 路的斜交角 度 厶为一条停车道的长度 m 由图3 8 中的几何关系 叮得 妻i一一2 鎏 絷羞一 江苏大学硕士学位论文 厶 上一旦 3 7 s i n 口t a n 口 取 为9 m 日为4 5 0 D 为3 m 可求得L j 9 5 m 此时只能容纳辆小 汽车 每辆5 m 2 5 此时两条待行车道也就2 条车道 根据M M 1 排队理论 待行区一个车道的存在车辆数目状态概率如下 1 2 6 1 只 1 一p p 3 8 式中 R 为存在拧辆车的概率 P 为到达率与服务率的比值 p v c 2 其 中y 童是支路一个车道的车辆到达率 p c e h 中间待行区尽量不发生排队溢出 对一条车道而言 即其系统中车辆 数尽量不大于2 即取概率P 1 一功一P J P 2 要尽量小 此时分别取P 为2 1 和0 5 计算主次路单向交通量的范围 不考虑转弯交通 得到如 下图 3 9 图3 9 中间待行区排队溢出概率与主次交通鼙的关系 由图表可看出 此时中间待行区在支路交通辆很少的情况下就会出现溢出 现象 且大于1 与2 的概率在支路交通量的差距上很小 低于1 的概率 极不稳定 因此上述的理论在交角大于4 5 度时 已不能很好的解决交通产 生的问题 3 4 3 控制与渠化设计 在交叉口受地形或周围环境等因素影响而无法进行线路走向变化且交 叉口的夹角在4 5 7 5 度之间时 可以在对原有交叉口进行渠化 并配合适当 的控制措施 来优化交通流的运行 以期达到未来一段时期内改善交通运行 2 6 江苏夫学硕士学位论文 状况 提高行车的安全性的日的 1 设置右转争用道 由丁交叉角度小 很难满足右转车辆转弯半径的需要 导致右转车辆直接冲入 对向直行车的出几道甚至冲入进u 道 发生事故 为了解决这个问题 可以采取 增设右转弯专用车道的方法来规范车流的运行轨迹 从而解决问题 2 运用合适控制方式 x 形交叉n 下角处的两个丰要问题都与车速的高低紧密相关 因此我们 建议 将支路的无控制方式改为停车让行控制方式 在支路进f 1 道设停车让 行标志与x 形变叉口小角提示标志 并辅以道路的减速装置 如 视觉减速 标线 物理减速带 来进步降低支路车辆的行车速度 从而达到缩短停车 视距长度 降低右转车辆转弯半径的效果 3 明确路权 为 进一步提高加强x 形交叉口的通行效率 减少延误 我们町以用交 通标志线标明各车道的路权 让各向交通备行其道 避免不必要的干扰 同 时 在交叉口内 用交通导流线明确各向车流的行驶轨迹 减少混乱 通过以上3 方面对x 形交叉口的改造 可以达到良好的效果 总的改造 见图 3 1 0 蚓3 一1 0 x 形交义r 的优化设计 江苏走学硕士学位论文 3 44 变平面交叉为立体交叉 改变x 彤交叉口的平而交叉方式为立交 在原则上可以彻底解决所有问 题 但由于立体交叉所 与用地范围庞人H 造价十分的昂贵 证体交叉的可通 行蹙通晕很大 一般的干线公路乍流量不足以达到改设立交的要求 因此 改设立变的方案在此不做推荐 35 渠化相关因素设计 351 右转车道缘石半径 为了满足右转弯车辆的运行需求 需要增设的右转车道缘石半径的不能小十式 3 6 的计算结果 相关的右转弯牛流速度计算参数可用调盎或设计车速带入 352 右转车道长度 右转车道的长度要同时满足车辆横移 减速以及停车视距的要求 田此右 转车道的长度应为减速车道长度L 和停车视距5 两者中的大者 十字交叉口的L 如下图 3 1 1 H3 1 1 增设右转堆进的十宁路u x 形交叉口弁转车道的K 度设计可参照十字交叉几的设训方法进行 具体的设 计参数见F 图 3 1 2 兰苎查兰竺 兰竺兰查 一 一 减 一 曲3 1 2 减速 r 道计算嘲式 如图所1 减述车道长度L 町以如下式汁算 L L t L j V 2 面2 v t 2 3 9 式中 L H 一一减速车道长度 m v 右转车完全进入到右转车遒晕时的速度 k m h K 右转乍丌好转弯的车速 k m h 4 一一右转车的平均减速度 m 肛2 此处取一2 m s 2 L 分流渐变段K 度 m 见表3 5 L 一一减速距离 m 表3 5 分流 台流渐变段k 的晟小傧 十线公路的设计车速一般路段为i 0 0k m h 或8 0 k m h 城镇路段为6 0 k m h 考虑车辆进入交叉u 速度的减慢 及相交道路的等级 分别取对应的V K 为表3 6 所小 袁3 6V K 的取值 k m h 在确定K K 的取值之后u I 以通过式3 9 计算得到减速年道需要的长度 如表3 7 所示 江苏大学硕士学位论文 表3 7 减速车道长度 设计车速 k m h 1 0 08 06 0 减速车道长度的计算值 i n 1 3 4 0 8 1 25 7 4 减速车道长度的采用值 m 1 3 58 56 0 将表3 3 中行驶车速为8 0k m h 6 0k m h 5 0k m h 的停车视距的采用值 与表3 7 中的三个采用值进行比较 取两者中的大者作为右转车道长度的取 值 结果如表3 8 所示 表3 8 右转车道的长度 设计车速 k m h 1 0 08 06 0 右转午道的长度 m 1 3 58 5 6 5 需注意的是 在设置右转车道的时候 为了防止其它车辆误入右转专用 车道并提高其运行效率 需在上游设置标志 标线 并在交叉口内画右转车 道线 3 5 3 钝角缘石半径的改善 前面分析过X 形交叉口的瓶颈及其弊端 而形成这个弊端的因素除了相 交角度大小 相交道路等级外与钝角处的缘石半径取值也有关 钝角缘石半 径越小 则交叉口越畸形 瓶颈越严重 因此可以适当增大钝角处的缘石半 径的大小来缓解相应问题 我们可以假设钝角缘石的圆曲线和相交道路的切点对应于小角改善后的 专用右转车道缘石圆曲线和道路的切点 设相交道路中心线夹角的小角口 交点为0 道路宽b 图3 1 3 图3 1 3 钝角半径计算简图 江苏大学硕士学位论文 洲 培i 2 2 百 可得 氏 i b 蟛 哦一 耻昭j 媳 尹b 一 用新的钝角值后短距A B 变成A B 瓶颈现象缓解 者 每 十 4 B j I 3 1 4 钝角缘 半径改善效粜比较 36 改善后的通行能力计算 3 1 0 3 1 1 3 1 2 对rx 形交叉口通行能力的计算 奉文采用计算十字交叉口通行能力的 方法在运用形式上加以改变 在小同限制条件和情况t 计算x 彤变义口的通 行能力 3 61 无信号交叉口车流的优先等级 无信号交义臼处车辆的运行状态如图3 1 5 所示 m 嘲3 1 5 交义口车辆的运行状态 C 江苏大学硕士学位论文 在具有主路优先的条件下 交叉口的各运动方式的优先等级规定如下 优先等级为1 的车流具有绝对的优先权 它不需要让行其它的车流 夺优先等级为2 的车流必须让行优先等级为1 的车流 优先等级为3 的车流必须让行优先等级为2 和1 的车流 优先等级为4 的车流必须让行优先等级为3 2 和1 的车流 在公路无信号交叉口处 各种车流的优先等级划分是这样的 等级1 主路直行与右转 即方向2 3 5 6 等级2 主路左转与支路右转 即方向1 4 9 1 2 等级3 支路的直行 即方向8 1 1 等级4 支路左转 即方向7 1 0 3 6 2 十字交叉口通行能力 3 l 根据车流等级划分 可以得出不同行驶方向车流各自的冲突交通流 对 于不同的交通流可转化为本交通流与其冲突的冲突交通量来计算 根据国外 经验 主路右转车流对其他车流有一定影响 为了保证计算准确 对加入冲 突的右转车流量增加一个修正系数 如下表3 9 所示 表3 9 不同行驶方式的冲突交通鼍 存黝送 标号冲突交通馒 1V 5 V 6 主路左转 4 V 2 V 3 9V 2 0 5 V 3 支路右转 1 2 V 5 O 5 V 6 8V 2 O 5 V 3 V 5 V 6 V 1 V 4 支路盲行 1 1V 5 O 5 V 6 V 2 V 3 V 1 V 4 7 V 2 O 5 V 3 V 5 V 1 V 4 V 1 1 V 1 2 支路左转 1 0V 5 O 5 V 6 V 1 V 4 V 2 V 8 V 9 注 0 5 为考虑土路右转对支路交通影响的加权系数 由此可见 第一优先等级车流不受任何限制 它的最大通行能力受道路 条件限制 对于第二优先等级车流 包括主路左转和支路右转 必须让行于主路直行 和右转 因此 第二优先等级车流的可能通行能力可简化为两路车流的相交 3 2 江苏大学硕士学位论文 情况 使用式 2 7 计算 则对于第二优先等级车流1 4 9 1 2 有 C 9 C 9C 1 2 C n 1 2 3 1 3 C c l C n 1C c 4 C n 4 3 1 4 第三优先等级车流不仅要让行第一等级交通流 还与第二等级的主路左 转车流冲突 所以 并非所有的可接受间隙对其都有效 因为这些间隙可能 被主路左转车流占用 因此 第三优先等级车流受到支路左转车流的制约 它的影响大小取决于在可接受问隙时段内主路左转车辆等待穿越的概率 对 于第二优先等级每一流向车流 设它进入交叉E l 时前面无排队的概率为P o 其大小可由排队理论精确地表达为 昂 2 1 一X 3 1 5 式中 昂 为第二优先等级车流进入交叉口无排队状态的概率 x 为第二 优先等级车流的饱和度 x v c c 为第二等级车流的通行能力 根据交通规则 第三优先等级车流只有在P o 即第二优先等级无排队 时才能通过 设第三优先等级车流的通行能力为C j 则在此条件下 其实 际通行能力e 为 C 3 e o 2 G 3 3 1 6 对于十字交叉口 第三等级车流对应的第二等级车流主路左转车流1 和4 因此 其阻抗为 e P o l e o 4 3 1 7 所以 第三优先级车流8 1 1 的通行能力为 c c 8 只x C 8 3 1 8 c c 1 l x C 州 3 1 9 对于第四等级车流来说 由于第二 三等级车流的相关性 很难将第二 三等级车流的无排队概率计算出来 因此 采用经验公式 G r o s s m a n n 通过 数值模拟给出了一条经