第五章 交织区通行能力分析.ppt

第五章交织区通行能力分析 良好的交织区设计和组织管理 有助于降低或消除交通留在交织区处可能产生的瓶颈影响 使道路上的车辆更加安全 高效地运行 从而提高整个道路系统的通行能力和服务水平 第一节概述 一 交织区基本概念1 交织运行的定义两股或多股交通流沿公路相当长路段运行的总方向相同 且不借助于交通控制设施的情况下 相交而过的运行就叫交织 发生交织运行区域为交织区 2 交织长度和交织宽度 1 交织长度是指交织区入口处三角端宽度为0 6m处到三角端宽度为3 6m处之间距离 如图5 2 P68 交织路段限制了驾驶员必须进行所有车道交换需要的时间与空间 因此 当交织长度缩减时 其它所有因素为常量 则车道交换的强度和导致的紊流等级都要增加 2 交织宽度其不仅由车道总数目来度量 还由交织和非交织车辆使用这些车道的比例来度量 交织和非交织车辆使用这些车道的比例 由两者相对交通量和交织区构造型式确定 二 简单交织区的构型划分交织区可以分为简单交织区和多重交织区两类 简单交织区有一单个汇合点接着一单个分离点形成 多重交织区由一个汇合点接着有两个或两个以上分离点及汇合点接着一个分离点形成 简单交织区主要构型 A型 B型和C型依据当交织车辆穿过交织路段时必须进行的车道交换的最少次数来划分的 a b 1 A类交织区 P68 A类交织区要求每个交织车辆进行一次车道交换 一般示意图如下 一般a 图中 当匝道间的附加车道长度大于610m 将两匝道作为孤立匝道处理 A类交织区二多车道公路 2 B类交织区B类交织区是最主要的交织路段 1 一组交织运行无须进行任何车道交换就可完成 2 其它交织运行需要一次车道交换 图5 4 P69 是B类交织区的几种形式 出口三角区车道调剂 B类交织区二 入口三角区车道调剂 B类交织区三出入口都有车道调剂 3 C类交织区与B类交织区类似 对交织运程之一提供了一条或多条直通车道 1 有一种交织可无须进行车道交换就可以完成 2 其他的交织运程需要进行两次或多次的车道交换 C类交织区二从入口B到C的车辆必须穿过高速公路上的所有车道 涉及这类交织路段的运行情况是很少的 一般应设法避免采用 三 三种构型运行的特点构型A路段中能被交织车辆使用的最大车道数是最受限制的 交织车辆一般最多用到1 4车道 构型B路段对车道方面没有大的约束 交织车辆可以占据多达3 5车道 当交织交通量占总交通量的大部分时 这种形式的构造最为有效 构型C路段有一交织流需要两条或两条以上的车道变换 这就约束了交织车辆去使用路段的外侧车道 因此 交织车辆能用的车道数不大于3 0 有一例外就是双侧构造的交织车量可以使用全部车道而不受限制 构型A路段当交织路段加长 交织车速会变得很高 易发生约束运行 但构型B和构型C与此相反 增加路段长度对交织车速的影响比构型A路段小 不易发生约束运行 第二节分析方法 一 交织区交通特性分析交织区交织车辆必须在交织区长度范围内完成车道交换 所以交织车辆运行时往往不是为了追求最大的速度而保持前导车之间的最小车头时距 而是在行进过程中寻找相邻车道车流中适合的可插入空挡 交织车辆的这种特性导致了头车间距增大 交织区内的车道变换比基本路段上的操作约束性更强 交通流进入交织区 宏观上表现为 平均速度降低平均车头时距增大交通量减少 故车流运行紊乱 是交织区内的主要矛盾 一 交织区的分析步骤 1 确定道路条件和交通条件交织区进行分析应根据在考虑的小时内15min间隔的高峰小时流率 小时交通量必须以高峰小时交通系数进行校正 但交织区内4股交通流不可能在同一期间同时出现高峰 如有可能 交通流量应按5min间隔进行观测和记录 以便分析取得关键周期的一致 还应注意到 交织区内各组成交通流的运行不可能都有相同的高峰小时系数 如有可能 应对每股交通流及高峰小时流率特征分别加以考虑 2 将所有交通量换算为在理想条件下的高峰流率PHF 高峰小时系数fHV 中型车辆校正系数 fW 车道宽度和侧向净空fp 驾驶员总体特征校正系数注 以上系数与高速公路相同 3 作交织图并列出计算所需参数路段图交织图所有交通量均是理想条件下的交通量 单位为pcu h图中 Vw1 480pcu hVw2 250pcu hVw 480 250 730pcu hV 730 1000 3000 4730pcu hVR Vw V 730 4730 0 15R Vw2 Vw 250 730 0 32L 300mN 4 4 交织和非交织车辆的平均行驶速度 Sw和Snw 先以非约束条件下 根据已知的道路条件和交通条件 对在交织区内非交织和交织车辆预测其平均行驶速度 Sw和Snw 对各种构型 非约束和约束运行都有规定的公式 5 确定交织运行类型代入交织与非交织车辆对现有车道均衡使用公式 计算出均衡使用情况下交织车辆的使用道路数量Nw 以确定是约束还是非约束运行 如果是约束运行 再回第一步计算约束条件下的Sw和Snw 6 核查关键参数是否超限关于各类交织构型的一些关键参数极限值的定义 超过该值则公式不能直接应用 要作一些调整和分析 参考表5 7的各种限制 注意 当交通量超过交织通行能力时 就可能出现运行的中断 当超过VR或R的限制值时 车速将低于式 5 1 计算出来的值 长度超过限制值时就不能以交织段进行分析计算而要用匝道运行方式来计算 7 确定服务水平以交织和非交织车辆的平均行驶速度Sw为依据 确定通行能力和服务水平标准 Sw和Snw的计算值要与表5 6交织区服务水平表中的服务水平规定进行比较以确定通常的服务水平级别 二 交织运行的形式及类型的确定1 交织运行的形式一交织车辆比一非交织车辆需要占用车行道中更多的空间 交织车辆与非交织车辆相对的空间使用关系 由交织和非交织的相对交通量及交织车辆所必须进行的车道变换数来确定 交织运行分为约束和非约束运行两种形式 当交织构造不限制交织车辆去利用所期望使用的那部分车道时 交织运行就是非约束运行 反之 为约束运行 2 运行类型的确定前面已介绍过运行形式有约束和非约束两种 一指定的交织路段其运行状态究竟是处于约束运行还是非约束运行 着需通过对Nw和Nw max 的比较来确定 Nw的计算 P73表5 3 当Nw Nw max 时 是非约束运行 当Nw Nw max 时 是约束运行 式中 Nw 交织车辆为了取得均衡运行 指交织车和非交织车平均速度相同 或非约束运行必须采用的车道数 不一定是整数 Nw max 对于指定构造性 交织车辆可采用的最大车道数 不一定是整数 注 如果为约束运行 要重新计算速度Sw和Snw 三 交织区速度预测交织车辆运行速度Sw和非交织车辆运行速度Snw由下式 5 1 确定 式中 a b c d均为车速常数 见表5 7 P76 先以非约束形式计算Sw和Snw 带入表5 3中相应公式计算Nw与该表中Nw max 比较 确定约束或非约束 若为约束 则需重新计算约束运行的Sw和Snw 并且 计算过程中 需要将交通量换算成理想条件下的小客车当量交通量 四 服务水平的确定1 服务水平标准交织区的服务水平直接与交织和非交织车辆的平均行驶速度Sw Snw有关 表5 10交织区服务水平标准服务水平标准的描述 课堂阅读 2 设计采用的服务水平设计采用二级服务水平 当需要采取改进措施而有困难不得已时降低一级采用三级服务水平 当交织流和非交织流中有一个或两个均低于设计采用的服务水平等级时 就需采取改进措施 改进措施之一是改变交织构造形式 五 交织区通行能力确定1 可能通行能力值的确定 交通工程手册无 交织区通行能力和交织区构型 车道数 交织区长度以及交织流量比有关 因此 交织区可能通行能力可用下式计算 式中 CW 交织区通行能力 pcu h C0 一条车道的理论通行能力 pcu h rS 交织区构型修正系数 对 类区取0 95 对 类取1 0rN 交织区车道数修正系数 对具有2 3 4 5车道的交织分别取1 8 2 6 3 4和4 rL 交织区长度修正系数 用公式0 128Ln L 0 181计算rVR 交织流量比修正系数 按下表5 5交织流量比修正系数表确定 中间值内插 见表5 5 P74 2 设计通行能力的确定 确定基本设计要素给出交织构型及车道数N 交织区长度L和交通量各值 VR 确定预期行驶速度根据所采用的服务水平级别 从表5 6交织区服务水平表中查出最小平均交织行驶速度Sw及最小平均非交织行驶速度Snw 确定交通量V从表5 4中查出非约束运行所需的常数a b c d各值 分别计算出对应于Sw及Snw的V值 取两个V值中最小者 判断交织运行形式从表5 3中取相应于已给定构型的Nw计算式进行计算 得到Nw后与表中给出的该种形式的Nw max 相比 以决定运行是约束的还是非约束的 如果是非约束运行 则 所得的V值即为交织区的设计通行能力 分析计算就此结束 如果是约束运行 则取表5 3中对应的已给出构型的算式 此时取算式中的Nw等于相应的Nw max 即可算出Sw 形式A 或 Snw Sw 形式B或形式C 再进行第5步 确定设计通行能力对于构型A用第4步计算出的Sw代入式5 1 并用表5 4中相应的非约束运行的a b c d各常数值算出V值 并与第 步中得出的V值相比 取其小者为设计通行能力 计算就此结束 对于构型B或构型C则 的Sw值 并根据 算出的 Snw Sw 值算出Snw 用此值 Snw 代入式5 1并用表5 4中相应的非约束的a b c d各常数算出V值 此V值即为设计通行能力 分析计算就此结束 约束运行比起非约束运行 前者具有较低的交织速度和较高的非交织速度 B类交织段在处理大的交织交通量时最有效 而且B类交织速度高于相等的A类或C类的交织区段速度 C类交织区段内 由于有些交织车辆需要多次车道交换 当出现繁忙交织交通流时 交织和非交织的速度要降低 一些分析结论 增加VR时交织车速受到的敏感性在形式A中最大 而在形