第七章城市道路交叉口设计讲述案例.ppt

第七章城市道路交叉口设计,7-1平面交叉口的基本形式及其交通分析7-2平面交叉口通行能力7-3一般平面交叉口几何尺寸设计7-4交叉口拓宽设计7-5环行平面交叉口设计7-6平面交叉口竖向设计7-7道路立体交叉的类型与选择7-8立体交叉几何设计7-9立体交叉设计步骤与方法7-10道路与铁路交叉,上一页,下一页,退出,7-1平面交叉口的基本形式及其交通分析,一、平面交叉口的形式有十字形、T形、Y形、X形、错位交叉、多路交叉和畸形交叉等。详见图6-1。,图6-1平面交叉口形式（一）,返回,上一页,下一页,退出,二、平面交叉口的交通分析,（一）交叉口对道路的影响（二）交叉口交通迹线交错分析交通迹线是指车辆行驶的轨迹线，即交通线。交错点大致可分为三种类型：分流点（分岔点）：同一行驶方向同车流的车辆不同方向分开的地点；合流点（汇合点）：来自不同行驶方向的车辆以较小的角度向同一方向同一车流汇合的地点；冲突点（交叉点）：来自不同行驶方向的车辆以较大的角度相互交叉，然后向不同方向行驶。,返回,上一页,下一页,退出,返回,上一页,下一页,退出,从以上图表可以看出：1在平面交叉口上，冲突点数量的增加与相交道路条数的增加成几何级数关系。其数量计算公式归纳如下：P=（6-1）式中：P为平面交叉口冲突点总数；为相交道路条数。2产生冲突点最多的是左转弯车辆。在交叉口设计中，关键问题之一是如何处理和组织左转弯车辆。3设置信号控制是减少交叉口冲突点的有效办法。,返回,上一页,下一页,退出,7-2平面交叉口通行能力,一、信号灯管制平面交叉口通行能力（一）停止线法原理及信号灯管制规定1停止线法原理停止线法的原理就是以停止作为基准线，凡通过停止线的车辆就被认为已通过交叉口，按照特定模式分别计算每个进口道路、每条侯驶车道的通行能力，然后总和使得到该信号灯管理平面交叉口的通行能力。2信号灯管制规定中华人民共和国道路交通管理条例（1988）有关指挥灯信号的规定如下：绿灯亮时，准许车辆、行人通行，但转弯的车辆不准妨碍直行的车辆和被行的行人通行；黄灯亮时，不准车辆、行人通行，但已越过停止线的车辆和已进入人行横道的行人，可以继续通行；红灯亮时，不准车辆、行人通行；绿色箭头灯亮时，准许车辆按箭头所示有方向通行；黄灯闪烁时，车辆、行人须在确保安全的原则下通行。,返回,上一页,下一页,退出,（二）十字路口设计通行能力,1直行车道,Ns=()/1（6-2）,式中：为直行车道的设计通行能力（pcu/h）；为信号灯周期时间(s)；为信号周期内的绿灯时间(s)；为绿灯初期第一辆直行车启动并通过停止线所需时间(s)，可采用2.3s；为连续直行车辆通过停止线的车头时距(s)；为综合折减系数，可取=0.9。,2直右车道,=（6-3）,3直左车道,式中：为直左混用车道中左转车所占比例。,返回,上一页,下一页,退出,4直左右车道,=（6-5）,5进口道设有专用左转和专用右转车道时,（6-6）,即：,式中：为本面进口道直行道的总通行能力（pcu/h）；为本面进口道转车所占比例（注意与不同）；为本面进口道右转车所占比例。,6进口道设有专用左转车道而未设专用右转车道时（如图6-8b），则进口道设计通行能力为：,（6-7）,返回,上一页,下一页,退出,7进口道设有专用右转道而未设专用左转车道时（如图6-8c）则，进口道总设计通行能力为：,（6-7）,图6-8常见候驶车道布置图,8关于的计算,在公式（6-4）中，需要用到直左车道中左转车所占比例的参数，该值与本面进口道左转车所占比例和右转车所占比例有关，计算模式分以下两种：,返回,上一页,下一页,退出,无专用车右转车道,（6-10）,有专用右转车道,（6-11）,式中：为直行车道数（不包括直右、直左等）；为本面进口道左转车所占比例；为本面进口道右转车所占比例。,返回,上一页,下一页,退出,（三）T形路口设计通行能力,要特别注意的有：直通方向道路的一面进口道直行车辆不受信号灯限制，因为没有与之相交错的动线；垂直方向没有直行车道，只有左、右转车道。,（四）算例,图a十字路口,图bT形路口,例1计算图a所示交叉口的设计通行能力。已知每个信号周期绿灯时间为55s，黄灯时间为5s，左、右转车辆各占本面进口道交通量的15%，=2.3s，=2.5s，=0.9。,返回,上一页,下一页,退出,解：（1）计算北面进口道设计通行能力,=（555）2=120（s）,即=2(1)=2(10.835)=0.33,=498pcu/h,返回,上一页,下一页,退出,计算总通行能力：,=596498=1094pcu/h,其中左转车：=10940.15=164pcu/h,（2）计算南面进口道设计通行能力由图a知南北面车道布置是对称的，因此其通行能力与北面一样。,=120pcu/h,即,南、北面直行车通行能力均应折减。折减后，南、北面通行能力各为：,=10942（164120）=1006pcu/h,（3）计算西面进口道设计通行能力,返回,上一页,下一页,退出,=0.802,即：=2(1)=2(10.802)=0.40,计算总通行能力：,=(596477)/(10.15)=1262pcu/h,（4）计算东面进口道设计通行能力因东、西面进口道通行能力与西面相同。,Nte=120pcu，,返回,上一页,下一页,退出,应对东、西面直行车通行能力进行折减。折减后，东、西面进口总通行能力各为：,12622(189120)=1124pcu/h,(5)图a所示信号控制十字路口设计总通行能力为：,=2100621124=4260pcu/h,返回,上一页,下一页,退出,例2计算图b所示T形交叉口的设计通行能力。已知：每个信号周期BC方向=40s,A方向=25s，左右转车辆各占本面的15%，=2.3s，=2.5，=0.9。,解（1）求A面的设计通行能力因A面左、右转车辆，在绿灯放行时不受任何干扰，通过停止线的设计通行能力相当于直行方向设计通行能力，采用下式计算：,=435pcu/h,(2)求B面的设计通行能力,返回,上一页,下一页,退出,（3）求C面的设计通行能力根据信号灯管制规定，C面进口道直行车辆可不受红灯信号制约。但交叉口设计通行能力受交通特性的制约，一般随机到达交叉口直行车道的车流C面与B面大致相等，因此C面的直行车流量可等于直行车流量。,=695/（10.15）=818pcu/h,（4）验算C面左转弯车是否超过每个周期34pcu，而需要折减B面的设计通行能力。,=8180.15=123pcu/h,=144pcu/h,不必折减B面直行车道的设计通行能力（5）该T形交叉口总通行能力为：435818818=2017pcu/h,返回,上一页,下一页,退出,二、环形平面交叉口设计通行能力（一）理论计算公式的建立1计算图式（图6-9）,2基本假设通过环形交叉的所有车辆均作交织运行，即人环一环行一出环；各进口道左转车、直行车、右转车交通量各自相等；各进口道的左转和右转车数量相等；没有考虑非机动车和行人的干扰。,3公式建立设N1s、Nil、N1r，N2s、N2l、N2r，N3s、N3l、N3r，N4s、N4l、N4r分别表示4个进口方向的直行、左转和右转交通量。在上述假设的基础上，环岛能行能力将取决于交织断面（如B-B断面）的最大理论值。若环道上仅布置一条机动车道，则所有通过B-B断面的左、直、右行车辆都必须顺序驶过汇合点A，正常情况A点的通行能力：,返回,上一页,下一页,退出,第4条道路进环的车辆通常不会经过A点，除非在该路口掉头的车辆，而这种情况是极少的，可忽略不计。所以：,式中：N2为各路口右转车交通量；Ns为各路口直行车交通量；Nl为各路口左转车交通量。,又因为整个环形交叉口通行能力可表示为：,即：,（6-12）,同理，对于5条道路相交的环形路口也将得出的结论。设通过A点的车流是均匀的，车头时距为，则A点的通行能力为：,（pcu/h）,即(pcu/h),返回,上一页,下一页,退出,实际上，当B-B断面2条车道时，右转弯车辆将不会与直行、左转默默进行交织运行，而是单独从右转车道通过交叉口的。设右转车辆占总通行能力倍，则：,即（pcu/h）（6-13）,公式（6-13）即为环形交叉口通行能力理论计算式。,返回,上一页,下一页,退出,（二）城市道路设计规范规定的通行能力城市道路设计规范根据我国主要城市内的现有条形环交叉口（中心岛直径4050m，环道宽1820m，交织道长度2530m）的实际调查资料，归纳整理得表6-2，供设计时参考。,表6-2环形交叉口通行能力,注：1、表列机动车车行道的设计通行能力包括15%的右转车，当右转车为其他比例时，应另行计算。2、表列数值适用于交织长度=2530m，当=3060m时，表中机动车通行能力应乘以修正系数，=3/(230),返回,上一页,下一页,退出,7-3一般平面交叉口几何尺寸设计,所谓一般平面交叉口是指既不拓宽，也不设环岛的这类平面交叉口。一、平面交叉口计算行车速度城市道路设计规范规定，交叉口内的计算行车速度应按各相交道路计算行车速度的0.50.7倍计算，直行车取大值，转弯车取小值。二、转角缘石半径为了保证各种右转车能以一定的速度顺利地转弯，交叉口转角处的缘石应做成圆曲线或复曲线为宜。圆曲线的半径R1称为缘石半径。,返回,上一页,下一页,退出,式中：R为右转车道中心线的半径（m）；B为机动车道宽（3.75m）；C为右转车道加宽值，由R值确定；W为非机动车道宽（m）；为横向力系数，取=0.15；为右转弯车道超高横坡度，计算可取=0.015。,城市道路设计规范给出了计算值（见表6-3）设计时可直接采用,表6-3交叉口缘石最小半径,注：非机动车道宽为6.5m时用小值，2.5m时用大值，其余宽度可内插。,交叉口缘石半径最小值的确定还应考虑设计车辆的最小转弯半径。表6-4给出了我国生产的几种主要车型的最小转弯半径，供设计时参考。,表6-4国产部分车型最小转弯半径(m),返回,上一页,下一页,退出,三、平面交叉口的视距,表6-5各设计车速对应的停车视距,由停车视距的最不利车位对视线所组成的三角形，视距三角形应以最不利的情况来绘制，绘制的方法如下：（1）首先确定交叉口计算行车速度，然后由表6-5查出相应的停车视距；（2）根据交叉口的具体情况，找出行车可能的最危险冲突点；（3）由冲突点向冲突两方向量取停车视距，得到车位点；（4）将两车位点连以直线便得视距三角形。,返回,上一页,下一页,退出,7-4交叉口拓宽设计,当一般交叉口侯驶车道不足时，为了提高交叉口的通行能力，常采用向候驶车道一侧或两侧拓宽的办法，以增加车道数来提高交叉口的通行能力。,交叉口拓宽设计，主要解决三个问题：（1）拓宽车道数；（2）拓宽道位置；（3）拓宽道长度。,第一个问题可以根据交通量与设计通行能力的关系来确定。第二个问题有两种选择，即向进口道的左侧拓宽（见图6-12）。第三个问题是拓宽道设计的关键问题，假如拓宽道长度不足，直行侯驶车队阻碍了右转车自由行驶和左转车顺利进入左转候驶车道，则拓宽是没有效果的。,返回,上一页,下一页,退出,由图知，进口拓宽道的长度值，应能使右转车辆或左转车辆从最长的直行车候车车列的尾车后顺利地右转或驶入左转侯候车道，则其长度应为：（m）（6-15）,式中：，为过渡段长度，采用3s横移一个车道来估算；为直行车一个信号周期的红灯和黄灯时间内到达交叉口的直行车排队长度，与直行车到达的车辆数和直行候驶车道数有关。=，亦可用数理统计方法确定；为平均每个信号周期到达的直行车辆数（）；为直行车候驶车道数；为信号灯周期（S）；为每个信号周期内的绿灯时间（S）；为车辆到达,返回,上一页,下一页,退出,不均匀系数，采用1.25；1为最右侧直行车道停车5长度的不均匀系数，可采用1；Sm为停候车辆的平均车头间距（m），与车型和停候间距不均匀性有关，应由实际调查值确定。,出口道拓宽长度系根据右转车辆转入相交道路以后，需要加速，待机并入直行车道，为了不影响相交道路直行车流的正常行驶，而在出口道拓宽一定的长度供加速用，其计算公式如下：（6-16）,式中：V为交叉中附近直行车行驶车速（km/h）；V。为右转弯行车速度（km/h）；a为车辆平均加速度（m/s2），与车辆性能有关。,在公式（6-15）中需要用到的一个信号周期内到达直行车数，或一个红、黄灯期内到达的直行车辆数（。关于这个问题的计算也可以采用数理统计的方法来进行，即将车辆到达交叉口的问题看作一随机事件，视具体情况用泊松分布、二项分布等函数来描述之，引入置信度概念。有关深入了解详见参考资料。,返回,上一页,下一页,退出,7-5环行平面交叉口设计,一、环形交叉口的适用性（一）适用条件1适用于多条道路（四条或四条路以上）交汇或转弯交通量较大的交叉口。2适用于相邻交汇道路中心线间夹角大致相等的情况，以便满足最小交织长度。3适用于规划需要修建立体交叉的地方，作为过渡形式。,（二）不适用条件1不适用于快速路或交通量大的主干路的交叉口，因为环形平交叉口通行能力不能适用。2不适用于非机动车和行人交通量大的叉口，因为它不仅增加了非机动车和行人通过交叉口的路程，而且使机动车辆进出环形交叉口很困难，容易产生交通阻塞。3斜坡较大的地形或桥头引道上，当纵坡3%时，不宜采用环形交叉，因为它使下坡的车辆走小半径的反向曲线，可能冲撞中心环岛，于行车安全不利。,返回,上一页,下一页,退出,不足：占地面积较大；通过能力有限，此同等规模的信号控制平面交叉小；再就是机动车与非机动车相互干扰大。,二、环形平面交叉口的设计（一）中心岛的形状及尺寸环形交叉口的主要设施是中心岛。中心岛的形态主要是圆形，也有椭圆形。（6-17）,式中：为环道计算行车速度（km/h）；为横向力系数，取0.140.18；为环道横坡，可取2%或1.5%，形成超高时为正，反超高为负；为靠中心岛内侧车道宽度（m），考虑加宽值在内可采用5.5m。,（二）最小交织长度计算方法有两种。一是设有导流岛时，按导流岛端部延长线与环道中心线交点之间的距离计算；二是环道上不设导流岛时，则按进口道机动车车行道边线的延长线的环道中心线相交的交点之间的距离来计算。,返回,上一页,下一页,退出,城市道路设计规范中有关中心岛最小半径和最小交织长度的规定如表6-6所示。,表6-6中心岛最小半径及最小交织长度,返回,上一页,下一页,退出,（三）环道的布置和宽度1根据交通流的情况，环道可布置为机动车和非机动车混合行驶或分道行驶，分道行驶时所设分隔带宽度应大于1.0m。2环道的宽度取决于相交道路的交通量和交通组织，环道上机动车道一般采用三条，靠近中心岛的一条车道作环绕用，最外侧车道供右转车辆用，中间一条供交织用。每条车道的宽度在直线路段的基础上加上变道加宽值。3中心岛上不应布置人行道，避免过街行人穿越环道。环道外侧的人行道宽度宜大于交汇道路中最宽的人行道。4环道最外侧缘石不宜设计成反向曲线（环岛特别大时可不受此限制），出口缘石半径的要求同一般平面交叉口（见表6-3）。5环道纵坡度不宜大于2%，横坡度宜采用两面坡，避免绕岛及进出岛车辆在反超高路段上行驶。6中心岛上绿化、雕塑小品应注意不要影响绕车辆的视距。,返回,上一页,下一页,退出,7-6平面交叉口竖向设计,所谓竖向设计（也称立面设计）其实质是对一个面的标高进行设计。,一、竖向设计的目的及原则（一）目的目的是合理设计交叉口公共面的标高，以保证汽车及非机动车安全平稳地通过交叉口，同时能迅速排除地面水，另外还协调交叉口附近建筑物的标高、地下管网、照明、绿化等问题。（二）原则1相交道路等级不同，主要道路通过交叉口，其纵坡维持不变。2相交道路等级相同，交通量差别不大，而且有不同的道路纵坡时，则一般不改变纵坡，而调整其横坡度。3为了保证排水，设计时至少应有一条道路的纵坡离开交叉口。4在交叉口处布置进水口，应不使地面水流过交叉口的行人横道，也不应使地面水在交叉口内积水或流入另一个道路。5交叉口整个面的坡度应平顺，不应有突变的情况。,返回,上一页,下一页,退出,二、竖向设计基本形式,返回,上一页,下一页,退出,三、交叉口竖向设计的步骤和方法交叉口竖向设计的方法主要有两种，即方格网法、设计等高线法。方格网法是在交叉口的设计范围内，以相交道路的中心线为基线打上方格网，方格网线一般用5m5m或10m10m平行于路中线，斜交道路应选择便于施工放样的网格线，然后根据道路纵坡度和横坡度用线性内插的方法算出网线结点标高，比较结点的原地面标高便可得出施工高度。设计等高线法是在交叉口的范围内，先确定路脊线和路缘街沟的设计标高，然后参照等高线基本形式勾绘等高线，并与路段等高线相协调，最后注明特征点的设计标高以便施工放样。,1按比例（1500或1200）将交叉口平面线形设计图画出来，并标上相交道路的纵坡、横坡度以及交叉点的控制标高、，打上方格网。,2推算各路口与缘石切点对应的道路中线上的标高,返回,上一页,下一页,退出,3根据路拱横坡度及推算E、F点标高,4像推算一样分别推求和。,5由、求出C点标高,6利用上述方法求算其他各网点标高。7实测各网点标高。8计算各网点施工高度,（正值为填方，负值为挖方）,以上所述便是方格网法的计算过程与方法，该方法简单明了，但设计效果不直观。,返回,上一页,下一页,退出,（二）设计等高线法1根据相交道路设计纵坡，参照图6-14、图6-15选定交叉口等高线的基本形式。2根据相交道路设计纵断面及路拱坡度定出路缘切点处路边及路中心的设计标高。3根据上述设计标高，验算转角处街沟的排水坡度是否合适，否则予以调整。4参照交叉口基本形式勾绘等高线（等高距视具体情况在0.050.20m范围内选定）。对于沥青路面可勾绘成圆顺的曲线（图6-17）；对于水泥混凝土路面，在已确定的交叉口分块图上勾绘等高线，由于每块混凝土板面多半是平面，此时的高等线应勾绘成直线或折线，折点在各板块接缝外（图6-18）。5路段等高勾绘的参数计算（图6-18）,返回,上一页,下一页,退出,7-10道路与铁路交叉,一、设计原则与规定1快速路与铁路交叉，必须设置立体交叉。2主干路、次干路与铁路交叉，当道口交通量大或铁路调车作业繁忙而封闭道口累计时间较长时，应设置立体交叉。3主干路、次干路与铁路交叉，在道路交通高峰时间内经常发生一次封闭时间较长时，应设置立体交叉。4行驶有轨电车的道路与铁路交叉，应设置立体交叉。5中、小城市被铁路分割，道口交通量虽然较小，但考虑城市整体的需要，可设置一、二处立体交叉。6地形条件不利，采用平面交叉危及行车安全时可设置立体交叉。7道路的机动车交通量不大，但非机动车交通量和人流量较大时，可设置人行立体交叉。8道路与铁路交叉宜采用正交，斜交时交叉角应大于或等于45。否则将影响汽车驾驶员对道口两侧火车的了望，不利于安全行车，并且自行车轮容易卡到铁轨中导致倾覆，另外斜交还将增大道口宽度，不利于道口管理。,返回,上一页,下一页,退出,二、道路与铁路平面交叉（一）道口道路的平面线形道路与铁路平面交叉时，道路线形应为直线。如为曲线，则视线不良，对驾驶车辆不利，是肇理的主要原因，直线段长度，从外侧钢轨外缘算起应30m，如图6-34。道口的位置不应设在站场范围内、道岔处，也不设在道路与铁路通视条件不符合行车安全要求的路段上。,（二）道口道路的纵断面线形道口两侧应设置一段平缓坡路段，俗称平台。它是指最外侧钢轨外缘到最近竖曲线切点间的距离。通行铰车和拖挂车的道口，平台长度应20m；通行普通汽车则应16m，如图6-