交織區(qū)通行能力計算

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)目目 錄錄精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)第四章第四章 交織區(qū)交織區(qū)4.1 引言引言所謂交織區(qū)是指行駛方向相同的兩股或多股交通流，沿著相當長的路段，不借助交通控制設施進行的交叉。當合流區(qū)后面緊接著一分流區(qū)；或當一條駛?cè)朐训谰o接著一條駛出匝道，并在二者之間有輔助車道連接時，都構成交織區(qū)。任何類型的公路中都會有交織區(qū)：高速公路、多車道公路、雙車道公路或城市干道。交織區(qū)中駕駛員需要緊張地變換車道，導致交織區(qū)內(nèi)的交通受紊流支配，而且這種紊流的紊亂程度超過了道路基本路段上正常出現(xiàn)的紊流，表現(xiàn)出交織區(qū)運行的特殊性。由于紊流的出現(xiàn)，交織區(qū)常常成為高速公路中

2、的擁擠路段，因此，作為高速公路系統(tǒng)的一部分，如何確定其通行能力和服務水平成為高速公路研究的重點。本章在論述 A、B、C 三種交織構造型式的基礎上，講述了交織區(qū)通行能力和服務水平的分析方法和分析步驟。4.1.1 名詞術語名詞術語1. 交通流組成（1）交織流：圖 4-1 從 A 入口支路駛向 D 出口支路的車輛必須穿過從 B 入口支路駛往 C 出口支路車輛行駛的路徑形成交叉，因此將 A-D 和 B-C 的交通流叫做交織流。（2）非交織車流：在這段路上還有 A-C 和 B-D 車流，它們不與其它車流交叉，因而稱為“非交織車流” 。 圖圖 4-1 交織路段的結(jié)構交織路段的結(jié)構2. 交織區(qū)類型Q01或Q

3、02QW1或QW2Q01或Q02QW1或QW2精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)（1）簡單交織區(qū)：由一個獨立的合流點后接一個獨立的分流點構成簡單交織區(qū)。根據(jù)交織車輛通過交織路段必須進行的車道變換最少次數(shù)，將簡單交織區(qū)分為三種主要的交織構型：A 型、B 型和 C 型交織區(qū)，分別見圖 4-2，圖 4-3 和圖 4-4。1） A 型交織區(qū)型交織區(qū)A 型交織區(qū)中每輛交織車輛為了完成交織運行，至少要進行一次車道變換。圖 4-2 描述了 A 型交織區(qū)的兩種形式。其中，圖（a）中，不管是從匝道進入主線的車輛還是從主線駛?cè)朐训赖能囕v，都至少變換一次車道。圖圖 4-2 A 型交織區(qū)結(jié)構示意圖型交織區(qū)結(jié)構

4、示意圖圖 4-2（b）中，所有的交織車輛，不管它們進行交織的方向如何，也都必須進行至少一次車道變換。2） B 型交織區(qū)型交織區(qū)B 型的交織區(qū)是具有多車道的進口支路和出口支路的交織區(qū)類型，參見圖 4-3。B 型交織區(qū)的關鍵特征是：（1）一組交織車流無需進行任何車道變換就可完成其運行要求；（2）另外一組交織車流最多需要一次車道變換就能完成其運行。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)圖圖 4-3 B 型交織區(qū)結(jié)構示意圖型交織區(qū)結(jié)構示意圖3） C 型交織區(qū)型交織區(qū)C 型交織區(qū)與 B 型交織區(qū)類似，能為交織車流提供無需變換車道就能完成交織運行的車道。而 B 型與 C 型交織區(qū)之間的區(qū)別是交織車流所

5、要求的車道變換次數(shù)不同。C 型交織區(qū)的特征如下：（1）一組交織車流無需進行車道變換就能完成交織運行；（2）另一組交織車流則需要兩次或兩次以上的車道變換才能完成交織運行。參見圖 4-4。圖圖 4-4 C 型交織區(qū)結(jié)構示意圖型交織區(qū)結(jié)構示意圖圖 4-4 給出了兩種 C 型交織區(qū)。在圖 4-4（a）中，流向 B-C 不需要車道變換，而流向(a)(a)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)A-D 則需要變換車道兩次。這類交織區(qū)適用于不同方向交織流量有明顯差異的路段，此構型對“直通”交織流向比較有利。圖 4-4（b）為“雙側(cè)交織區(qū)”，在這種情況下，高速公路上直通交織無需變換車道，而從匝道到匝道的駕駛

6、員必須執(zhí)行三次車道變換。如果從匝道至匝道的交通量較大，應設法避免采用此構型的交織區(qū)。（2）多重交織區(qū)：由一個合流點后接兩個分流點，或者兩個合流點后接一個獨立的分流點所構成。在這種情況下，交織路段將出現(xiàn)多股交織流向，由車道變換引起的紊流變得相當復雜。4.1.2 影響范圍及影響因素影響范圍及影響因素1. 交織長度交織區(qū)長度是交織區(qū)的重要幾何參數(shù)，它決定了駕駛員完成所需要的全部車道變換可利用的時間和空間。交織區(qū)長度短了，用于執(zhí)行車道變換行為的空間小了，實現(xiàn)換車道行為車輛的密度和交通流的紊亂程度都會增加。交織區(qū)長度是從匯合三角區(qū)上一點，即從車道 1 右邊緣至入口（匯合）車道左邊緣的距離為 0.6m 的

7、那一點，至分離三角區(qū)車道 1 右邊緣至出口（分離）車道左邊緣距離 3.7m 那一點的距離。具體的交織區(qū)長度如圖 4-5。車道1車道2交織區(qū)長度0.6m3.7m圖圖 4-5 交織區(qū)長度示意圖交織區(qū)長度示意圖2. 交織寬度交織寬度是以交織區(qū)的車道數(shù)來計量，它不僅與交織運行的車道總數(shù)有關，而且還與交織車輛和非交織車輛能夠使用這些車道的比例有關。在交織區(qū)中，交織車輛總是希望在能夠進行車道變換的車道上運行，而非交織車輛則期望能夠遠離變換車道的車輛產(chǎn)生的影響，因此，交織車輛與非交織車輛所使用的車道數(shù)量和位置對不同型式的交織區(qū)有所不同。交織構型 A、B、C 中，可提供給交織車輛運行的交織寬度如圖 4-6 所

8、示。車流方向精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)1.4車道3.5車道3.0車道a.構造形式A交織區(qū)b.構造形式B交織區(qū)c.構造形式C交織區(qū)圖圖 4-6 各種構造型式的交織寬度示意圖各種構造型式的交織寬度示意圖關于交織寬度需要說明的是：1） A 型交織區(qū)中能被交織車輛使用的最大車道數(shù)是最受限制的。一般交織車輛被該類交織構造型式限制在鄰接路拱線兩車道之中來進行交織運行。而這兩條車道中還保留著部分非交織車輛，因此，不論交織區(qū)斷面包含多少車道，可供交織車輛使用的車道數(shù)最多為 1.4車道。2） 由于交織寬度的影響，當 A 型交織區(qū)的長度增加時，交織車速很快提高，如果要保持交織車輛的車速，則需要更多

9、的車道。因此，當交織長度增加時，A 型交織區(qū)容易發(fā)生約束運行；B 型和 C 型與此相反，增加交織區(qū)長度對交織車速的影響較 A 型交織區(qū)的影響小（這主要因為 B 型和 C 型交織區(qū)中交織車輛和非交織車輛的混合行駛），也就不易發(fā)生約束運行。3） B 型交織區(qū)對交織車輛使用車道方面沒有大的約束。由于交織車輛除了使用“直通”交織車道及其緊挨的兩條車道，還可能部分使用外側(cè)車道，故交織車輛可以使用的車道多至 3.5 車道。當總交通量中交織交通量的比例較高時，采用型式 B 能夠高效地組織交通。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)4） C 型交織區(qū)也有一“直通”的交織車道。但由于另一交織流需要變換兩條或

10、兩條以上車道，使交織車輛無法使用路段外側(cè)的車道，因此交織車輛能用的車道數(shù)不大于 3.0。只有雙側(cè)構造的交織區(qū)是一個例外，此型交織區(qū)中所有高速公路的車道都是“直通”車道，可全部被交織車輛使用。3. 影響交織區(qū)運行的參數(shù)1） 交織段長度，L，m；2） 交織段內(nèi)總車道數(shù)，N；3） 交通流處于非約束狀態(tài)時，被交織車輛占用的車道數(shù)，；wN4） 某交織構型中，交織車輛可以使用的最大車道數(shù)，；maxwN5） 某交織構型中，非交織車輛可以占用的最大車道數(shù)，；maxnwN6） 交織段內(nèi)總的交通流率，輛小客車/小時，也記作 pcu/h；Q7） 交織段外側(cè)或非交織流率中的較大者，輛小客車/小時，也記作 pcu/h；

11、01Q8） 交織段外側(cè)或非交織流率中的較小者，輛小客車/小時，也記作 pcu/h；02Q9） 交織段交織流率中的較大者，輛小客車/小時，也記作 pcu/h；1wQ10）交織段交織流率中的較小者，輛小客車/小時，也記作 pcu/h；2wQ11）交織段內(nèi)總的交織流率，輛小客車/小時，也記作 pcu/h；21wwwQQQ12）交織段內(nèi)總的非交織流率，輛小客車/小時，也記作 pcu/h；0201QQQnw13）流量比，交織段內(nèi)交織流率和總流率的比率，；QQQwR/14）交織比，交織段內(nèi)較小的交織流率和總交織流率的比率，；wwQQR/215）交織段內(nèi)的交織車速，km/h；wV16）交織段內(nèi)的非交織車速，

12、km/h；nwV17）交織段內(nèi)的所有車輛車速，km/h；V18）交織段內(nèi)所有車輛的車流密度，輛小客車/km/車道；K19）計算交織車速的所需交織強度系數(shù)，；wW精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)20）計算非交織車速的所需交織強度系數(shù)，。nwW4.2 通行能力分析方法通行能力分析方法4.2.1 通行能力計算方法通行能力計算方法交織區(qū)的通行能力分析是從理想通行能力出發(fā)的，其計算方法如圖 4-7 所示。 交織區(qū)理想通行能力 （分構型、分自由流速度） 交通組成修正 駕駛員總體特征修正 實際道路、交通條件 實際通行能力 圖圖 4-7 交織區(qū)通行能力計算方法示意圖交織區(qū)通行能力計算方法示意圖由于交

13、織區(qū)的交通流特征與交織構型、交織長度、設計速度、交織流量比、車道數(shù)量等眾多因素有關，因此通過分析交織區(qū)的實際通行能力能比較全面地進行規(guī)劃、設計和運營分析。而這些分析過程通常都按照“假設計算”的過程來分析服務水平，以全面了解交織區(qū)的運行狀況。4.2.2 服務水平計算方法服務水平計算方法由于交織區(qū)運行狀態(tài)比較復雜，因此在交織區(qū)的分析過程中，更多采用服務水平分析的方法。其具體的分析過程見圖 4-8。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè) 確定交織區(qū)交通運行參數(shù) 計算交通流率 確定交織區(qū)構型 確定交織區(qū)運行狀態(tài) 計算交織區(qū)效率指標 確定交織區(qū)服務水平 圖圖 4-8 交織區(qū)服務水平計算方法示意圖交織

14、區(qū)服務水平計算方法示意圖4.2.3 計算公式及參數(shù)計算公式及參數(shù)1 實際通行能力計算公式實際通行能力計算公式 式（4-pHVRffCC1）其中：實際通行能力值，pcu/h；RC理想條件下的通行能力值，pcu/h；C交通組成修正系數(shù)，根據(jù)高速公路基本路段或者多車道公路方法計算；HVf駕駛員修正系數(shù)，根據(jù)高速公路基本路段或者多車道公路方法計算。pf2. 交織區(qū)基本通行能力交織區(qū)基本通行能力交織區(qū)基本通行能力受交織構型、車道數(shù)和設計速度影響很大，因此，其基本通行能力也是按照不同的交織構型、車道數(shù)和設計速度分別列出的，詳見表 4-1。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)表表 4-1 交織區(qū)的理想

15、通行能力值交織區(qū)的理想通行能力值（A）A 型交織區(qū)設計速度為 120km/h交織段長度，m流量比RQ150300450600750a3 車道交織區(qū)，pcu/h0.10500056006000b6000b6000b0.2047005300560058006000b 0.30430048005200550057000.4040004400 c4700 c4900 c5100 c0.45d38004200 c4400 c4700 c4900 c4 車道交織區(qū)，pcu/h0.10680074008000b8000b 8000b0.2063007000750078008000b0.305700 c630

16、0 c6800 c7100 c7400 c0.35e5500 c6100 c6500 c6800 c7000 c5 車道交織區(qū)，pcu/h0.10860095001000010000100000.20g8000 c9400 c9400 c9800 c10000 （B）A 型交織區(qū)設計速度為 100 km/h交織段長度，m流量比RQ150300450600750a3 車道交織段，pcu/h0.10450053005700b5700 b5700 b0.20400047505200550055000.30350043004700500053000.403150380040004300 c4500 c

17、0.45d3000 3500 c 3750 c4000 c4300 c4 車道交織段，pcu/h0.10600070007600 b7600 b7600 b0.20530063007000740076000.3047005500 c6100 c6500 c73500.35e43005100 c5700 c6000 f6000 f5 車道交織段，pcu/h0.10750088009500 b9500 b9500 b0.20g66508000 c8700 c9300 c9500 b精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)表 4-1（續(xù)前表） 各種交織段的通行能力（C）A 型交織段設計速度為 80

18、 km/h交織段長度，m流量比RQ150300450600750a3 車道交織段，pcu/h0.10400045005000540054000.20350040004700480050000.30310037004000440046000.40280034003500c3700c4000 c0.45d25003000c3300c3500c3700 c4 車道交織段，pcu/h0.10530061506650700072000.20465055006000630066000.304250c4800c5300c5650c5900c0.35e3800c4400c5000c5250c5600c5 車道

19、交織段，pcu/h0.10700083009000 b9000 b9000 b0.20g61507500 c8200 c8800 c9000 b精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)表 4-1（續(xù)前表） 各種交織段的通行能力（D）B 型交織段設計速度為 120 km/h交織段長度，m流量比RQ150300450600750a3 車道交織段，pcu/h0.10580060006000 b6000 b6000 b0.20550060006000 b 6000 b6000 b0.30500055005700590060000.40470051005300550056000.50430047005

20、000510053000.60400045004700490050000.70390042004500460048000.80h340040004300430045004 車道交織段，pcu/h0.10780080008000 b8000 b8000 b0.20750078008000800080000.30680074007800800080000.40620068007100730075000.505700 c6300660070007000f0.605200 c5800580058005800f0.704800 c5000 c5000 f5000f5000f0.80 h4200 c430

21、04300 f4300f4300f5 車道交織段，pcu/h0.1010000100001000010000100000.209400970001000010000100000.30850092009400950097000.407800c85008750875087500.507000 70007000 f7000 f7000 f0.605800 c5800 f5800 f5800 f5800 f0.705000 f5000 f5000 f5000 f5000 f0.80h4300 f43004300 f4300 f4300 f精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)表 4-1（續(xù)前表）

22、各種交織段的通行能力（E）B 型交織段設計速度為 100 km/h交織段長度，m流量比RQ150300450600750a3 車道交織段，pcu/h0.1055005700 b5700 b5700 b5700 b0.2053005700 b5700 b5700 b5700 b0.304600520055005700 b5700 b0.40405046004900510054000.50360041004450465050000.60325037504050430047000.70270035003700410045000.80h250033003500 39004300f4 車道交織段，pcu

23、/h0.1073007600b7600 b7600 b7600 b0.2071007600b7600 b7600 b7600 b0.306100690073007600 b7600 b0.40540061006500700072000.504600 c550059006700 7000 f0.604200 c4800 5300 5800 f5800 f0.703800 c4400 5000 f5000 f5000 f0.80h3600 c4300 4300 f4300 f4300 f5 車道交織段，pcu/h0.1095009500 b 9500 b 9500 b9500 b0.2093009

24、500 b 9500 b 9500 b9500 b0.3077008600 9200 9500 b9500 b0.406700 7500 8700 f 8700 f8700 f0.506100 6500 7000 f7000 f7000 f0.605800 f5800 f5800 f5800 f5800 f0.705000 f5000 f5000 f5000 f5000 f0.80h4300 f4300 f4300 f4300 f4300 f精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)表 4-1（續(xù)前表） 各種交織段的通行能力（F）B 型交織段設計速度為 80 km/h交織段長度，m流量比RQ1

25、50300450600750a3 車道交織段，pcu/h0.1052005400 b5400 b5400 b5400 b0.204500500052505400 b5400 b0.30400044504700490051000.40350039004200440045000.50310035003800400041000.60280032503500370038000.70260030003250345036000.80h240027502900320034004 車道交織段，pcu/h0.1070007200 b7200 b7200 b7200 b0.206100670070007200 b

26、7200 b0.30530059006300650067000.40470053005600590061000.504350 c47005100535056000.604000 c4600490051505250 0.703650 41004700 5000 f5000 f0.80h3150 37504300 f4300 f4300 f5 車道交織段，pcu/h0.108775 9000 b 9000 b9000 b9000 b0.207650 83508750 9000 b 9000 b0.30665074007850815084000.406300 c70007150735075000.5

27、06100 c6800 7000 f7000 f7000 f0.605800 f5800 f5800 f5800 f5800 f0.705000 f5000 f5000 f5000 f5000 f0.80h4300 f4300 f4300 f4300 f4300 f精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)表 4-1（續(xù)前表） 各種交織段的通行能力（H）C 型交織段設計速度為 120 km/h交織段長度，m流量比RQ150300450600750a3 車道交織段，pcu/h0.10550058006000 b6000 b6000 b0.20550058006000 b 6000 b6000 b

28、0.30480051005300550057000.40440048005100530053000.50i410045004700490051004 車道交織段，pcu/h0.10750078008000800080000.20650073007600800080000.30620068007100730075000.405700 63006600650067000.50i5100 5400580060006000f5 車道交織段，pcu/h0.10930096001000010000100000.20850092009400960098000.307500c79008200860091000

29、.406800 73007500 f7500 f7500 f0.50i56006000 f6000 f6000 f6000 f精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)表 4-1（續(xù)前表） 各種交織段的通行能力（I）C 型交織段設計速度為 100 km/h交織段長度，m流量比RQ150300450600750a3 車道交織段，pcu/h0.1053005700 b5700 b5700 b5700 b0.204600520055005700 b5700 b0.30400046004900510054000.40360041004400460050000.50i320037004000430047

30、004 車道交織段，pcu/h0.1071007600b7600 b7600 b7600 b0.206100690073007600 b7600 b0.30540061006500700072000.404600 c550059006500 67000.50i4300 4900 5400 6000 f6000 f5 車道交織段，pcu/h0.10760083008700 9000 b9000 b0.20670074007900820085000.306500 c70007300780081000.406100 06500 7100f7500 f7500 f0.50i56006000 f6000

31、 f6000 f6000 f精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)表 4-1（續(xù)前表） 各種交織段的通行能力（J）C 型交織段設計速度為 80 km/h交織段長度，m流量比RQ150300450600750a3 車道交織段，pcu/h0.104500500052505400 b5400 b0.20400044504700490051000.30350039004200440045000.40310035003800400041000.50i280032003500370038004 車道交織段，pcu/h0.106100670070007200 b7200 b0.2053005900630

32、0650067000.30470053005600590061000.40435047005100535056000.50i4000 45004800510052005 車道交織段，pcu/h0.107600830087009000 b9000 b0.20660075008100830087000.306300 c70007800750078000.406100 c6700 7500 f7500 f7500 f0.50i6000 f6000 f6000 f6000 f6000 f注：a 長度超過 750m 的交織段看作分離的合流區(qū)和分流區(qū)，使用第 5 章匝道與匝道主線連接處中的方法；b 通行能

33、力受高速公路基本路段通行能力的約束；精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)c 約束運行狀態(tài)下出現(xiàn)的通行能力；d 在大于 0.45 的流量比條件下，3 車道的 A 型交織段運行不穩(wěn)定，這時可能會出現(xiàn)低效率的運行和一些局部車輛排隊；e 在大于 0.35 的流量比條件下，4 車道的 A 型交織段運行不穩(wěn)定，這時可能會出現(xiàn)低效率的運行和一些局部車輛排隊；f 通行能力受最大允許的交織流率限制：A 型為 2800pcu/h、B 型為 4000pcu/h、C 型為3500pcu/h；g 在大于 0.20 的流量比條件下五車道 A 型交織段運行穩(wěn)定，這時可能會出現(xiàn)低效率的運行和局部的車輛排隊；h 在大于

34、0.80 的流量比條件下 B 型交織段運行不穩(wěn)定，這時可能會出現(xiàn)低效率的運行和一些局部車輛排隊；i 在大于 0.50 的流量比條件下 C 型交織段運行不穩(wěn)定，這時可能會出現(xiàn)低效率的運行和一些局部車輛排隊。3. 高峰小時流率計算公式高峰小時流率計算公式表 4-1 中所有數(shù)值都采用以小時當量小客車數(shù)為單位的 15 分鐘高峰小時流率，其計算公式如式（4-2）。式（4-2）pHVffPHFQSF其中：15 分鐘高峰小時流率，輛小客車/h 或 pcu/h；SF觀測的小時流量，輛/h；Q分析路段的高峰小時系數(shù)；PHF其它參數(shù)的含義同式（4-1） 。4. 交織強度系數(shù)交織強度系數(shù)和和的計算公式的計算公式wW

35、nwW交織強度系數(shù)（與）是描述交織行為對交織與非交織平均車速影響的指標，計wWnwW算公式如式（4-3）。 式（4-dcbRiLNQQaW28. 3)1 (精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)3）其中： 交織車流（當 i=w 時）或非交織車流（當 i=nw 時）的交織強度系數(shù)；iW流量比；RQ交織區(qū)內(nèi)總流率，pcu/h；Q交織區(qū)內(nèi)總車道數(shù)；N交織段長度，m；L、標定的常數(shù)，具體取值可參見表 4-2。abcd表表 4-2 計算交織強度系數(shù)時的常量計算交織強度系數(shù)時的常量一般形式：dcbRLNQQaW28. 3)1 (交織速度 Vw的強度系數(shù)計算常數(shù)非交織速度 Vnw的強度系數(shù)計算常數(shù)abc

36、dabcdA 型構造非約束型70.800.00354.01.30.75約束型0.352.20.970.800.00204.01.30.75B 型構造非約束型0.082.20.700.500.00206.01.00.50約束型00.500.00106.01.00.50C 型構造非約束型0.082.20.800.600.00206.01.10.60約束型00.600.00106.01.10.605. 交織與非交織車速計算公式交織與非交織車速計算公式 式（4-iiWVVVV1minmaxmin4）精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)其

37、中： 交織車輛（當 i=w 時）或非交織車輛（當 i=nw 時）的平均車速，iVkm/h；交織區(qū)內(nèi)可能的最小車速，km/h；minV交織區(qū)內(nèi)可能的最大車速，km/h；maxV其他參數(shù)的含義同式（4-3）。經(jīng)觀測表明，最小車速通常為 24km/h，最大車速通常取交織區(qū)上游或下游高minVmaxV速公路基本路段的設計速度加 8km/h。由此，交織與非交織速度可表示為式（4-5）。 式（4-iFFiWVV116245）其中： 交織區(qū)上游或下游高速公路基本路段的平均自由流車速，km/h。FFV其他參數(shù)的意義同式（4-3）和式（4-4）。6. 交織區(qū)速度計算公式交織區(qū)速度計算公式 式（4-nwnwwwV

38、QVQQV6）其中：交織區(qū)內(nèi)所有車輛的區(qū)間平均速度，km/h；V交織區(qū)內(nèi)交織車輛的區(qū)間平均速度，km/h；wV交織區(qū)內(nèi)非交織車輛的區(qū)間平均速度，km/h；nwV交織區(qū)內(nèi)總流率，pcu/h；Q交織區(qū)內(nèi)交織流率，pcu/h；wQ交織區(qū)內(nèi)非交織流率，pcu/h。nwQ7. 車流密度計算公式車流密度計算公式 式（4-VNQK精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)7）其中，交織區(qū)內(nèi)所有車輛的平均車流密度，pcu/km/車道；K交織區(qū)內(nèi)車道數(shù)；N其他參數(shù)的含義同式（4-6）。8. 交織區(qū)服務水平交織區(qū)服務水平衡量交織區(qū)服務水平及劃分服務水平等級的關鍵性參數(shù)是交織區(qū)的車流密度，其服務水平標準見表 4-3

39、。表表 4-3 交織區(qū)服務水平標準交織區(qū)服務水平標準車流密度，pcu/km/車道服務水平高速公路交織段一級7.0二級7.018.0三級18.025.0上半部25.040.0四級下半部40.04.2.4 計算公式及參數(shù)的適用范圍計算公式及參數(shù)的適用范圍（1） 計算的交織區(qū)服務流率是交織區(qū)內(nèi)交織流量和非交織流量之和，其值不可能超wQnwQ過高速公路基本路段或多車道公路的通行能力。（2） 交織區(qū)的流量的上限值見表 4-4，超過表中極限值后，本手冊提供的計算公式將無wQ法適用。表表 4-4 交織區(qū)的流率極限值交織區(qū)的流率極限值交織構型交織流率的上限值（pcu/h）wQA 型2800B 型4000C 型

40、3500（3） 所有構型的最大交織段長度為 750m，超過該長度，就應按分合流點進行通行能力分析。（4） 交織區(qū)內(nèi)單車道最大流量為 1900 輛小客車/h。（5） 使用本手冊提供的計算公式時，各種構型的交織段交織流量比的適用范圍見表 4-RQ精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)5，超出此范圍，交織區(qū)的運行狀態(tài)將變得不穩(wěn)定。表表 4-5 交織流量比極限值交織流量比極限值交織構型交織流量比的適用范圍RQ2 車道1.03 車道0.454 車道0.35A 型5 車道時，交織區(qū)的運行為約束運行狀態(tài)。這里，是指交織車輛為達到非約束運wNmaxwNwN行狀態(tài)所必須使用的交織車道數(shù)；而是對于特定的交織構

41、造型式為交織車輛所能提供maxwN的最大交織運行車道數(shù)。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)表表 4-8 約束或非約束型運行狀態(tài)的確定標準約束或非約束型運行狀態(tài)的確定標準交織段構造非約束型運行所需的車道數(shù)wNmaxwNA 型0.438w0.2340.571R/VLQ1.21N1.4B 型)V-0.0112(V-(71.57/L)0.703Q0.085NwnwR3.5C 型)V-0.0031(V-0.00036-0.047Q0.761NwnwR3.0a注：a 對雙側(cè)交織段，交織車輛可以占用所有的車道。5）計算交織區(qū)狀況評價指標）計算交織區(qū)狀況評價指標A）計算交織區(qū)速度 V當?shù)玫浇豢椇头墙豢?/p>

42、車流速度及其運行狀態(tài)后，按照式（4-6）來計算交織區(qū)內(nèi)所有車輛的區(qū)間平均速度。B）計算車流密度 K按照式（4-7）計算交織段內(nèi)所有車輛的車流密度。6）確定服務水平）確定服務水平根據(jù)計算的車流密度 K，對照表 4-3，確定交織區(qū)的服務水平等級。4.3.2 規(guī)劃和設計分析步驟規(guī)劃和設計分析步驟（1）數(shù)據(jù)要求）數(shù)據(jù)要求交織區(qū)的規(guī)劃和設計分析的內(nèi)容基本相同，是按照確定的交通流率和期望的服務水平的等級，規(guī)劃和設計交織區(qū)的構造型式、長度和車道數(shù)。通常需要的數(shù)據(jù)如下：1）交織區(qū)長度限定范圍，各出入口的個數(shù)、分布、車道數(shù)；2）交織區(qū)交織車輛與非交織車輛的流率大小，期望的服務水平等級；3）在分析路段地形條件的基

43、礎上，假設車道數(shù)、車道寬度、側(cè)向凈空寬度和設計速度；4）設計小時交通量，假設交通流特性，如交通組成，15 分鐘高峰小時系數(shù)以及駕駛員總體特征。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)設計分析和規(guī)劃分析相比，規(guī)劃分析的數(shù)據(jù)要求相對較粗，通常使用手冊推薦的默認值或當?shù)氐哪J值；同時，常用年平均日交通量 AADT 計算某方向的設計小時交通量 DDHV，且利用預測的交通組成進行分析計算。（1）規(guī)劃和設計分析步驟）規(guī)劃和設計分析步驟規(guī)劃和設計分析的基本思路是按照假設、分析、對比的步驟來進行。首先，按照規(guī)劃和設計的基本條件，對交織區(qū)運行狀況的分析參數(shù)進行假設，特別是交織區(qū)構型、交織區(qū)長度和車道數(shù)，通常假

44、設多套分析參數(shù)；其次，利用交織區(qū)運行狀況分析方法，確定各假設條件下交織區(qū)的運行狀況；最后，對比分析各假設條件下的運行狀態(tài)，包括交織和非交織車輛的速度、交織區(qū)運行的受約束狀態(tài)、交織比、可能達到的服務水平等級、工程造價等，選擇最優(yōu)的運行條件，作為規(guī)劃和設計的結(jié)果。如果假設條件都不能達到期望的服務水平，則重新假設分析參數(shù)，直到達到期望的服務水平。值得注意的是，規(guī)劃和設計分析過程中，往往由于基本條件比較寬松，得到的規(guī)劃和設計結(jié)果不是唯一的，也就是得到了多種可行的規(guī)劃或設計方案。盡管沒有得到確定的答案，但是這樣的分析卻為決策者提供了一定的決策信息。4.4 算例分析算例分析4.4.1 算例算例 1匝道交織

45、區(qū)的運行狀態(tài)分析匝道交織區(qū)的運行狀態(tài)分析已知：有如圖 4-9 所示的鄉(xiāng)區(qū)高速公路上的匝道交織區(qū)，并且 AC 流量=4000pcu/h，AD 流量=300pcu/h，BC 流量=600pcu/h，BD 流量=100pcu/h；高速公路自由流速度=120km/h；交織段長度 L=300 m。FFVDCBBDC4000100300600L=300m圖圖 4-9 算例算例 1 的交織區(qū)結(jié)構形式及主要參數(shù)的交織區(qū)結(jié)構形式及主要參數(shù)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)問題：該交織區(qū)的服務水平與通行能力怎樣？分析：1）確定交織區(qū)交通運行參數(shù)：已知=300 m, =4, =120km/hLNFFV2）計

46、算交通流率：交織段內(nèi)總的交織流率 hpcuQQQADBCw/900300600交織段內(nèi)總的非交織流率 hpcuQQQBDACnw/41001004000總的交通流率 hpcuQQQnww/50004100900流率比 180. 050000/900/QQQwR交織比 333. 0900/300/2wwQQR3）確定交織區(qū)構型：由于 AD 和 BC 的交通流都需要 1 次車道變換，查表 4-7 可知，該交織區(qū)構型為 A 型。4）確定交織區(qū)運行狀態(tài)：A）計算交織強度系數(shù)和：根據(jù)公式（4-3），假設該交織區(qū)為非約束運行，查wWnwW表 4-2 可得，A 型交織區(qū)在非約束運行狀態(tài)下計算交織強度系數(shù)計算

47、常數(shù)為：a=0.15，b=2.2，c=0.97，d=0.80，則交織強度系數(shù)為：；計算非交織強度系數(shù)計算常數(shù)為：879.0)30028.3(4000, 5)180.01(15.080.097.02.2wWa=0.0035，b=4.0，c=1.3，d=0.75，所以，非交織強度系數(shù)為：。410.0)30028.3(4000, 5)180.01(0035.075.03.10.4nwWB）計算交織車輛運行速度和非交織車輛運行速度：已知高速公路自由流速度wVnwV=120km/h，按照公式（4-5），則FFV交織車輛平均車速 hkmVw/3 .79879. 011612024非交織車輛平均車速 hkm

48、Vnw/8 .97410. 011612024精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)C）確定運行狀態(tài)：由于所分析的交織區(qū)為 A 型交織區(qū)，根據(jù)表 4-8，首先計算非約束運行所需的車道數(shù) Nw，同時根據(jù)表 4-802. 13 .79)300()180. 0(421. 1/)(21. 1438. 0234. 0571. 0438. 0234. 0571. 0WRWVLQNN可知：A 型交織區(qū)所能提供的最大交織寬度。而，所以該交織4 . 1maxwNmax02. 1wwNN區(qū)確實處于非約束型運行狀態(tài)。5）計算交織區(qū)狀況評價指標：A）根據(jù)公式（4-6）計算交織區(qū)速度hkmVQVQQVnwnwww/

49、9 .938 .9741003 .799005000B）根據(jù)公式（4-7）計算交織段車流密度車道/3 .139 .9345000kmpcuVNQK6）確定服務水平：查表 4-3 可知：一級服務水平的臨界密度為 7.0pcu/km/車道，二級服務水平的臨界最大密度為 18.0pcu/km/車道，因此該交織區(qū)為二級服務水平。7）確定通行能力：由于該交織區(qū)為 A 型，4 車道，自由流速度為 120km/h，流量比為 0.18，查表 4-1，QR為 0.1 時，通行能力為 7400pcu/h/車道，QR為 0.2 時，通行能力為 7000pcu/h/車道，按 QR=0.18 內(nèi)插可得。hpcuC/70

50、8018. 02 . 01 . 02 . 0700074007000該交織段在高峰小時內(nèi)將運行二級服務水平，交織段內(nèi)的車流密度為 13.3 pcu/km/車道，估算通行能力為 7080 輛小客車/小時。4.4.2 算例算例 2匝道交織區(qū)的運行狀態(tài)分析匝道交織區(qū)的運行狀態(tài)分析已知：有如圖 4-10 所示的城區(qū)高速公路的匝道交織區(qū)，并且 AC 流量=975 輛/h，AD 流量=650 輛/h，BC 流量=520 輛/h，BD 流量=0 輛/h；該地區(qū)高峰小時系數(shù)PHF=0.85；司機為熟悉道路的職業(yè)司機；高速公路自由流速度=100km/h；交通組成中包FFV括 5%的中型車，3%大型車，1%拖掛車

51、，其余為小客車；交織段長度 L=300m。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)975L=300mB520650BDCCD圖圖 4-10 算例算例 2 的交織區(qū)結(jié)構形式及主要參數(shù)的交織區(qū)結(jié)構形式及主要參數(shù)問題：確定交織區(qū)的服務水平與通行能力。分析：1）確定交織區(qū)交通運行參數(shù)：=300m,=3。LN2）計算交通流率：A）由于司機為熟悉道路的職業(yè)司機，所以取。000. 1pfB） 由于交通組成中有 5%的中型車，3%的大型車和 1%的拖掛車，且=100km/h，查表 3-8 可知，不能直接得到自由流為 100km/h 條件下的小客FFV車當量值，但有自由流為 120km/h 和 100km/h

52、 條件下的小客車當量值，利用內(nèi)插公式很容易得到 E中型車=2.0，E大型車=2.5，E小型車=3.5。按照公式（3-3）計算交通組成修正系數(shù)，得。930. 0) 15 . 3 (01. 0) 15 . 2(03. 0) 10 . 2(05. 011HVfC） 根據(jù)公式（4-2），計算高峰小時流率：。；hpcuQhpcuQhpcuQhpcuQBCBCADAC/0/658/822/1233000. 1930. 085. 0975交織段內(nèi)總的交織流率 hpcuQQQBCADw/1480658822交織段內(nèi)總的非交織流率 hpcuQQQBDACnw/1233總的交通流率 hpcuQQQnww/2713

53、12331480精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)流率比 545. 02713/1480/QQQwR交織比 444. 01480/658/2wwQQR3）確定交織區(qū)構型：由于 AD 和 BC 的交通流都需要 1 次車道變換，查表 4-7 可知，該交織區(qū)構型為 A 型。4）確定交織區(qū)運行狀態(tài)：A）計算交織強度系數(shù)和：根據(jù)公式（4-3），設該交織區(qū)為非約束運行，查表wWnwW4-2 可得，A 型交織區(qū)在非約束運行狀態(tài)下計算交織強度系數(shù)計算常數(shù)為：a=0.15，b=2.2，c=0.97，d=0.80，則交織強度系數(shù)為：；計算非交織強度系數(shù)計算常數(shù)為：161. 1)30028. 3(32713

54、)545. 01 (15. 080. 097. 02 . 2wWa=0.0035，b=4.0，c=1.3，d=0.75，所以，非交織強度系數(shù)為：791. 0)30028. 3(32713)545. 01 (0035. 075. 03 . 10 . 4nwWB）計算交織車輛運行速度和非交織車輛運行速度：已知高速公路自由流速度wVnwV=100km/h，按照公式（4-5），則FFV交織車輛平均車速 hkmVw/5 .67161. 111611024非交織車輛平均車速 hkmVnw/5 .76791. 011611024C）確定運行狀態(tài)：由于所分析的交織區(qū)為 A 型交織區(qū)，根據(jù)表 4-8，首先計算非

55、約束運行所需的車道數(shù) Nw，同時根據(jù)57. 15 .64/)300)(545. 0)(3(21. 1/)(21. 1438. 0234. 0571. 0438. 0234. 0571. 0WRWVLQNN表 4-8 可知：A 型交織區(qū)所能提供的最大交織寬度。而，所4 . 1maxwNmax57. 1wwNN以該交織區(qū)處于約束型運行狀態(tài)。按約束型運行狀態(tài)下重復步驟 4 計算交織與非交織車速：精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)，710. 2)28. 3300(32713)545. 01 (35. 080. 097. 02 . 2wW452. 0)30028. 3(32713)545. 01

56、 (0020. 075. 03 . 10 . 4nwW，hkmVw/3 .49710. 211611024hkmVnw/7 .88452. 0116110245）計算交織區(qū)狀況評價指標：A）根據(jù)公式 4-6 計算交織區(qū)速度：hkmVQVQqVnwnwww/8 .617 .8812333 .4914802713B）根據(jù)公式 4-7 計算交織段車流密度：ln/6 .148 .6132713kmpcuVNQK6）確定服務水平：查表 4-3 可知：一級服務水平的臨界密度為 7.0pcu/km/車道，二級服務水平的臨界最大密度為 18.0pcu/km/車道，因此該交織區(qū)為二級服務水平。7）確定通行能力：

57、由于該交織區(qū)為 A 型，3 車道，自由流速度為 100km/h，流量比為0.545，查表 4-1 得自由流速度為 120km/h 時，C=4200pcu/h；自由流速度為 100km/h 時，C=3500pcu/h；所以，hffCCHVpR/3580000. 1930. 0235004200輛注意，該三車道匝道交織段的流量比為 0.545，超出了該類型設施的最大建議值 0.45。所以實際運行比這里預測的結(jié)果還要糟。A 型交織段不能有效承擔流量比為 0.545 的交通運行，因此改善交通運行的一種方法是在 D 引道出口匝道處增加一條車道從而將構造類型該為B 型。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注

58、-專業(yè)4.4.3 算例算例 3主線交織區(qū)的設計分析主線交織區(qū)的設計分析已知：兩條城區(qū)高速公路主要交叉處，考慮各種交織段。具有幾個設計限制。入口引道A（左側(cè)）有兩條車道；進口引道 B（右側(cè)）有三條車道；出口引道 C（左側(cè)）有三條車道；出口引道 D（右側(cè)）有兩條車道。交織段最大長度為 300 米。所有進出口引道的自由流速度為 120km/h 參見圖 4-11。問題：為了達到二級服務水平，應選用那種交織區(qū)構造類型，需要多少條車道？分析：需求流量以基本條件下每小時當量小客車數(shù)給出，故不需進行任何流量轉(zhuǎn)換。假設交織區(qū)構造和車道數(shù)，確定服務水平。如果服務水平低于二級，就重新假設一種構造類型，直到服務水平達

59、到或者優(yōu)于二級。1）如圖 4-11 所示，假設車道構造確定構造類型 C（A-D 方向需要兩次車道變換，B-C 方向不需要車道變換）。DCBBDC2000200014501500L=300m圖圖 4-11 假設算例假設算例 3 的交織區(qū)結(jié)構形式及主要參數(shù)的交織區(qū)結(jié)構形式及主要參數(shù)2）確定交織區(qū)交通運行參數(shù)：=300m,=5,=120km/h；LNFFV3）計算交通流率：交織段內(nèi)總的交織流率 hpcuQQQBCADw/295014501500交織段內(nèi)總的非交織流率 hpcuQQQBDACnw/400020002000總的交通流率 hpcuQQQnww/695040002950流量比 424. 06

60、950/2950/QQQwR精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)交織比 492. 02950/1450/2wwQQR4）確定交織區(qū)運行狀態(tài)：A）計算交織強度系數(shù)和：根據(jù)公式（4-3），設該交織區(qū)為非約束運行，查表wWnwW4-2 可得，C 型交織區(qū)在非約束運行狀態(tài)下計算交織強度系數(shù)計算常數(shù)為：a=0.08，b=2.3，c=0.80，d=0.60，則交織強度系數(shù)為：；計算非交織強度系數(shù)計算常數(shù)為：944. 0)30028. 3(56950)424. 01 (08. 060. 080. 03 . 2wWa=0.0020，b=6.0，c=1.1，d=0.60，所以，非交織強度系數(shù)為：765.