交织区1

第四章交织区----通行能力分析4交通工程教研室内容一、交织区以及类型二、交织区交通特征以及运行形式三、交织区参数和服务水平四、交织区通行能力分析五、算例一、交织区及其类型1、交织区所谓交织区是指行驶方向相同的两股或多股交通流，沿着相当长的路段，不借助交通控制设施进行的交叉。当合流区后面紧接着一分流区；或当一条驶入匝道紧接着一条驶出匝道，并在二者之间有辅助车道连接时，都构成交织区。2.交通流组成交织流：从A入口支路驶向D出口支路的车辆必须穿过从B入口支路驶往C出口支路车辆行驶的路径形成交叉，因此将A-D和B-C的交通流叫做交织流。非交织车流：在这段路上还有A-C和B-D车流，它们不与其它车流交叉，因而称为“非交织车流”。Q01或Q02QW1或QW2Q01或Q02QW1或QW23、交织区类型（构型）（1）简单交织区：由一个独立的合流点后接一个独立的分流点构成简单交织区，将简单交织区分为三种主要的交织构型：A型、B型和C型交织区A型交织区中每辆交织车辆为了完成交织运行，至少要进行一次车道变换。每辆交织车辆的车道变换必须横过一条连接入口三角区端部和出口三角区端部的一条车道分界线，称这条车道分界线为“路拱线”。1）A型交织区（a）匝道交织不管是从匝道进入主线的车辆还是从主线驶入匝道的车辆，都必须经过辅助车道，都至少变换一次车道。(b)主要交织，当有三条或四条进口和出口支路，且各有多条车道时，所有交织的车辆，不管交织方向如何，都必须至少进行一次横过“路拱线”的车道变换。2）B型交织区B型的交织区是具有多车道的进口支路和出口支路的交织区类型，参见下图。B型交织区的关键特征是：（1）一组交织车流无需进行任何车道变换就可完成其运行要求；（2）另外一组交织车流最多需要一次车道变换就能完成其运行。B型交织区担负大量交织交通量是非常有效的，主要是为交织运行至少规定了一条“直达车道”。从邻接“直达车道”的车道上的车辆仅变换一次车道，就能完成交织运行。交织运行是在出口三角区提供一条分流车道。从分流车道，车辆不需进行车道变换就能在任何一个出口支路前进。这种设计也称为“车道平衡”，也就是驶出分流点的车道数比驶入的车道数多一条。在出口三角区有车道平衡的主要交织在进口三角区形成交汇的主要交织在进口三角区，一条由支路A来的车道与一条来自B的车道合流，形成同一变换车道。这种类型的交织效率比在出口三角区设平衡车道的交织效率略低。在进口三角区形成交汇、在出口三角区有平衡车道的主要交织表示一种不常见的结构形式，既在进口三角区有两条车道形成交汇，又在出口三角区提供了车道平衡。在这种情况中，两种交织运行都无须变换车道。这样的结构在立体交叉区的集散道路上经常出现。C型交织区与B型交织区类似，能为交织车流提供无需变换车道就能完成交织运行的车道。而B型与C型交织区之间的区别是交织车流所要求的车道变换次数不同。C型交织区的特征如下：（1）一组交织车流无需进行车道变换就能完成交织运行；（2）另一组交织车流则需要两次或两次以上的车道变换才能完成交织运行。3）C型交织区B—C不需要车道变换，而流向A—D则需要二次车道变换。这类交织区既没有进口三角区的合流车道，又没有出口三角区的车道平衡，同时也没有“路拱线”。这样的区段虽对高速公路车流方向上的交织流向比较有效，但不能有效地处理其它方向上繁重的交织车量。双侧交织区是由一个右侧驶入匝道接着一个左侧驶出匝道构成，反过来也是这样。在这种情况下，高速公路上直通交通流在功能上就是交织运行。匝道至匝道的车辆必须横过高速公路的所有车道，实现期望的运行。(2)多重交织区由一个合流点后接两个分流点，或者两个合流点后接一个独立的分流点所构成。在这种情况下，交织路段将出现多股交织流向，由车道变换引起的紊流变得相当复杂。交织构型由交织车辆在通过交织区段时所必须进行的最少车道变换数来区分的。一方向要求的车道变换次数另一交织方向要求的车道变换次数01=20BBC1BA-=2C--二、交通流特征交织车辆的跟驰特性交织区内交织车辆必须在交织区长度限制内完成车道变换，所以交织车道运行时往往不是追求最大的直行速度而保持和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合适的可插入空挡。交织车辆的这种特性导致了当与前导车间的车头时距大时，也不急于加速行驶，甚至在一定程度上反而因等候相邻车道中间的可插入空挡而减速。非交织车辆的跟驰特性交织区中的非交织车辆期望尽可能避免与交织车辆相互影响，而追求尽可能大的直行速度，因而非交织车辆与前导车之间的跟驰行为与公路基本路段相似，有保持最小车头间距的趋势，但由于总会受到交织车辆的影响，致使有效行驶空间损失，车头间距增大。换道特性：强制性由于各车道交通流中的交织车辆需要转向期望的行进方向，因此必然进行车道变换操作，而且必须在交织区长度内完成。受到交织区长度的限制，交织车辆必须在交织区内行驶过程中找到变换车道的可能并操作，否则就只好在交织区内被迫减速等候这种可能性的出现，从而造成交织区拥堵；一定条件下，驾驶员还有可能牺牲一定的安全水平而冒险进行车道变换。所以交织区内的车道变换操作约束性较强。宏观特性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，交通量的减少。从微观和宏观交通特性分析可知，交织区内交通运行的关键是交织车辆的车道变换，是交织区运行的主要操作，造成运行速度降低，车流运行紊乱，是交织区内的主要矛盾。运行形式在交织区中所有车辆一般总是在使所有交通流达到同样平均行驶速度的方式下来利用可使用的车道约束运行：交织构造会限制交织车辆充分利用车道来达到上述的平衡，此时交织车辆只利用可供使用的车道比期望少的一部分，而非交织车辆则利用了比期望多的一部分。非约束运行：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运行。二交织区参数1.交织长度交织区长度是交织区的重要几何参数，它决定了驾驶员完成所需要的全部车道变换可利用的时间和空间。交织区长度短了，用于直行车道变换行为的空间小了，实现换车道行为车辆的密度和交通流的紊乱程度都会增加。交织区长度是从汇合三角区上一点，即从车道1右边缘至入口（汇合）车道左边缘的距离为0.6m的那一点，至分离三角区车道1右边缘至出口（分离）车道左边缘距离3.7m那一点的距离。（美国通行能力手册认为长度不超过760m）具体的交织区长度如图交织区长度示意图车道1车道2交织区长度0.6m3.7m2.交织宽度交织宽度是以交织区的车道数来计量，它不仅与交织运行的车道总数有关，而且还与交织车辆和非交织车辆能够使用这些车道的比例有关。A型交织宽度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，一般交织车辆将他们限制在邻接路拱线的两车道中，故不论有用的车道数是多少，交织车辆一般最多用到1.4车道。1.4车道3.5车道3.0车道a.构造形式A交织区b.构造形式B交织区c.构造形式C交织区B型交织宽度构型B路段对交织车辆使用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。1.4车道3.5车道3.0车道a.构造形式A交织区b.构造形式B交织区c.构造形式C交织区C型交织宽度构型C路段由于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，交织车辆的车道数不大于3.0。双侧构造的交织车辆可以使用全部车道而不受到限制。1.4车道3.5车道3.0车道a.构造形式A交织区b.构造形式B交织区c.构造形式C交织区各种构造型式的交织宽度示意图1.4车道3.5车道3.0车道a.构造形式A交织区b.构造形式B交织区c.构造形式C交织区3、交织流量比VR交织流量比为交织流量与总交通量的比值。4、交织比R交织比是交织交通量中较小的交通量Qw1和交织交通量Qw的比值。5、交织车辆的平均行驶速度Sw和非交织车辆的平均行驶速度Snw6、交织强度系数W（与）是度量交织行为对交织与非交织车辆平均速度的影响。符号含义交织区长度（m）交织区内总车道数非约束运行状态时的交织车辆占用的车道数某构型交织区中交织车辆可以占用的最大车道数非交织车辆占用的车道数交织区内总流率（pc/h）交织区外侧两股交通流中的大者或非交织流率（pc/h）交织区外侧两股交通流中的小者或非交织流率（pc/h）交织区交织流率中较大者（pc/h）交织区交织流率中较小者（pc/h）交织区内交织总流率（pc/h）交织区内非交织总流率（pc/h）流量比，交织区内交织流量和总流量的比交织比，交织区内较小的交织流量和交织总流量的比交织区内的交织车速（km/h）交织区内的非交织车速（km/h）交织区内的所有车辆车速（km/h）交织区内所有车辆的车流密度（pc/km/ln）预测交织车速的交织强度系数预测非交织车速的交织强度系数服务水平服务水平密度（小客车/km/ln）高速公路交织区多车道公路和集散路交织区A≤6.0≤8.0B6.0—12.08.0—15.0C12.0—17.015.0—20.0D17.0—22.020.0—23.0E22.0—27.023.0—25.0F27.025.0我国交织区服务水平标准服务水平运行速度km/h）最小平均交织速度最小平均非交织速度一8086二7277三6467四5656交织区的服务交通量交织区车道数不同服务水平下的服务交通量ABCDEA型交织区317103010392047405490422804010523063207330528505010654079309260B型交织区3178032904430549063204238043905900732084305297054907380914010540C型交织区317903280438054006320423804370584072008430四、通行能力分析1、内容：1、运行状态分析：服务水平2、规划设计：车道数、交织区长度和构型2、步骤：通行能力分析方法交织区理想通行能力（分构型、分自由流速度）交通组成修正驾驶员总体特征修正实际道路、交通条件实际通行能力服务水平计算方法确定交织区交通运行参数计算交通流率确定交织区构型确定交织区运行状态计算交织区效率指标确定交织区服务水平输入-几何数据-交织流量和非交织流量-交织区前后高速公路路段自由流速度流量修正-高峰小时系数-重型车修正系数-驾驶员总体特征修正系数计算流率确定交织区构造类型计算非约束状态的交织和非交织车速约束运行条件检验当处于约束运行状态时计算约束状态的交织和非交织车速当处于非约束运行状态时计算交织区内区间平均车速计算交织区内的车流密度确定服务水平3、国内计算公式及参数实际通行能力计算公式交织车辆的运行速度和非交织车辆的运行速度dcbRdnwWLNVVaSS/)/()1()3048.0(147.801.24或PHFffCCpHVR构造形式交织车速常数非交织车速常数abcdabcdA非约束0.2262.21.000.900.0204.01.301.00约束0.2802.21.000.900.0204.00.880.60B非约束0.1001.20.770.500.0202.01.420.95约束0.1601.20.770.500.0152.01.300.90C非约束0.1001.80.850.500.0151.81.100.50约束0.1002.00.850.500.0131.61.000.50nwn、HCM2000的计算公式sNvDiFFiWss11624dcbiLNvVRaW28.3/)1(PHFffccpHVb计算交织速度的常量计算非交织速度的常量abcdabcdA型非约束型0.152.20.970.800.00354.01.30.75约束型0.352.20.970.800.00204.01.30.