第五章-交織區(qū)通行能力分析課件

第五章交織區(qū)通行能力分析

良好的交織區(qū)設(shè)計(jì)和組織管理，有助于降低或消除交通留在交織區(qū)處可能產(chǎn)生的瓶頸影響，使道路上的車輛更加安全、高效地運(yùn)行，從而提高整個(gè)道路系統(tǒng)的通行能力和服務(wù)水平。1可編輯課件PPT第一節(jié)概述一.交織區(qū)基本概念1.交織運(yùn)行的定義兩股或多股交通流沿公路相當(dāng)長(zhǎng)路段運(yùn)行的總方向相同，且不借助于交通控制設(shè)施的情況下，相交而過的運(yùn)行就叫交織。發(fā)生交織運(yùn)行區(qū)域?yàn)榻豢梾^(qū)。2可編輯課件PPT2.交織長(zhǎng)度和交織寬度（1）交織長(zhǎng)度

是指交織區(qū)入口處三角端寬度為0.6m處到三角端寬度為3.6m處之間距離（如圖5-2）（P68）。交織路段限制了駕駛員必須進(jìn)行所有車道交換需要的時(shí)間與空間。因此，當(dāng)交織長(zhǎng)度縮減時(shí)（其它所有因素為常量），則車道交換的強(qiáng)度和導(dǎo)致的紊流等級(jí)都要增加。3可編輯課件PPT（2）交織寬度其不僅由車道總數(shù)目來度量，還由交織和非交織車輛使用這些車道的比例來度量。交織和非交織車輛使用這些車道的比例，由兩者相對(duì)交通量和交織區(qū)構(gòu)造型式確定。4可編輯課件PPT二.簡(jiǎn)單交織區(qū)的構(gòu)型劃分交織區(qū)可以分為簡(jiǎn)單交織區(qū)和多重交織區(qū)兩類：簡(jiǎn)單交織區(qū)有一單個(gè)匯合點(diǎn)接著一單個(gè)分離點(diǎn)形成；多重交織區(qū)由一個(gè)匯合點(diǎn)接著有兩個(gè)或兩個(gè)以上分離點(diǎn)及匯合點(diǎn)接著一個(gè)分離點(diǎn)形成。5可編輯課件PPT簡(jiǎn)單交織區(qū)主要構(gòu)型－－A型、B型和C型依據(jù)當(dāng)交織車輛穿過交織路段時(shí)必須進(jìn)行的車道交換的最少次數(shù)來劃分的。ab6可編輯課件PPT1.A類交織區(qū)（P68）A類交織區(qū)要求每個(gè)交織車輛進(jìn)行一次車道交換。一般示意圖如下：一般a)圖中，當(dāng)匝道間的附加車道長(zhǎng)度大于610m，將兩匝道作為孤立匝道處理。7可編輯課件PPTA類交織區(qū)二多車道公路8可編輯課件PPT2.B類交織區(qū)B類交織區(qū)是最主要的交織路段。1）一組交織運(yùn)行無須進(jìn)行任何車道交換就可完成；2）其它交織運(yùn)行需要一次車道交換。圖5-4（P69）是B類交織區(qū)的幾種形式；出口三角區(qū)車道調(diào)劑9可編輯課件PPTB類交織區(qū)二入口三角區(qū)車道調(diào)劑10可編輯課件PPTB類交織區(qū)三出入口都有車道調(diào)劑11可編輯課件PPT3.C類交織區(qū)與B類交織區(qū)類似，對(duì)交織運(yùn)程之一提供了一條或多條直通車道。（1）有一種交織可無須進(jìn)行車道交換就可以完成；（2）其他的交織運(yùn)程需要進(jìn)行兩次或多次的車道交換。12可編輯課件PPT

C類交織區(qū)二從入口B到C的車輛必須穿過高速公路上的所有車道。涉及這類交織路段的運(yùn)行情況是很少的，一般應(yīng)設(shè)法避免采用。13可編輯課件PPT三、三種構(gòu)型運(yùn)行的特點(diǎn)構(gòu)型A路段中能被交織車輛使用的最大車道數(shù)是最受限制的。交織車輛一般最多用到1.4車道。構(gòu)型B路段對(duì)車道方面沒有大的約束，交織車輛可以占據(jù)多達(dá)3.5車道。當(dāng)交織交通量占總交通量的大部分時(shí)，這種形式的構(gòu)造最為有效。構(gòu)型C路段有一交織流需要兩條或兩條以上的車道變換，這就約束了交織車輛去使用路段的外側(cè)車道，因此，交織車輛能用的車道數(shù)不大于3.0；有一例外就是雙側(cè)構(gòu)造的交織車量可以使用全部車道而不受限制。14可編輯課件PPT

構(gòu)型A路段當(dāng)交織路段加長(zhǎng)，交織車速會(huì)變得很高，易發(fā)生約束運(yùn)行；但構(gòu)型B和構(gòu)型C與此相反，增加路段長(zhǎng)度對(duì)交織車速的影響比構(gòu)型A路段小，不易發(fā)生約束運(yùn)行。15可編輯課件PPT第二節(jié)分析方法一、交織區(qū)交通特性分析交織區(qū)交織車輛必須在交織區(qū)長(zhǎng)度范圍內(nèi)完成車道交換，所以交織車輛運(yùn)行時(shí)往往不是為了追求最大的速度而保持前導(dǎo)車之間的最小車頭時(shí)距，而是在行進(jìn)過程中尋找相鄰車道車流中適合的可插入空擋。交織車輛的這種特性導(dǎo)致了頭車間距增大。交織區(qū)內(nèi)的車道變換比基本路段上的操作約束性更強(qiáng)。16可編輯課件PPT交通流進(jìn)入交織區(qū)，宏觀上表現(xiàn)為：平均速度降低平均車頭時(shí)距增大交通量減少。故車流運(yùn)行紊亂，是交織區(qū)內(nèi)的主要矛盾。17可編輯課件PPT一、交織區(qū)的分析步驟（1）確定道路條件和交通條件

交織區(qū)進(jìn)行分析應(yīng)根據(jù)在考慮的小時(shí)內(nèi)15min間隔的高峰小時(shí)流率，小時(shí)交通量必須以高峰小時(shí)交通系數(shù)進(jìn)行校正。但交織區(qū)內(nèi)4股交通流不可能在同一期間同時(shí)出現(xiàn)高峰。如有可能，交通流量應(yīng)按5min間隔進(jìn)行觀測(cè)和記錄，以便分析取得關(guān)鍵周期的一致。還應(yīng)注意到，交織區(qū)內(nèi)各組成交通流的運(yùn)行不可能都有相同的高峰小時(shí)系數(shù)；如有可能，應(yīng)對(duì)每股交通流及高峰小時(shí)流率特征分別加以考慮。18可編輯課件PPT（2）將所有交通量換算為在理想條件下的高峰流率PHF－－高峰小時(shí)系數(shù)fHV——中型車輛校正系數(shù)；fW——車道寬度和側(cè)向凈空fp——駕駛員總體特征校正系數(shù)注：以上系數(shù)與高速公路相同19可編輯課件PPT（3）作交織圖并列出計(jì)算所需參數(shù)路段圖 交織圖所有交通量均是理想條件下的交通量，單位為pcu/h圖中：Vw1＝480pcu/h Vw2＝250pcu/h Vw＝480+250＝730pcu/h V=730+1000+3000＝4730pcu/h VR=Vw/V＝730/4730＝0.15 R=Vw2/Vw＝ 250/730＝0.32 L=300mN=420可編輯課件PPT（4）交織和非交織車輛的平均行駛速度－Sw和Snw（先以非約束條件下）根據(jù)已知的道路條件和交通條件，對(duì)在交織區(qū)內(nèi)非交織和交織車輛預(yù)測(cè)其平均行駛速度－Sw和Snw。對(duì)各種構(gòu)型、非約束和約束運(yùn)行都有規(guī)定的公式。（5）確定交織運(yùn)行類型代入交織與非交織車輛對(duì)現(xiàn)有車道均衡使用公式，計(jì)算出均衡使用情況下交織車輛的使用道路數(shù)量Nw，以確定是約束還是非約束運(yùn)行。（如果是約束運(yùn)行，再回第一步計(jì)算約束條件下的Sw和Snw）21可編輯課件PPT（6）核查關(guān)鍵參數(shù)是否超限關(guān)于各類交織構(gòu)型的一些關(guān)鍵參數(shù)極限值的定義，超過該值則公式不能直接應(yīng)用，要作一些調(diào)整和分析。（參考表5-7的各種限制）注意：當(dāng)交通量超過交織通行能力時(shí)，就可能出現(xiàn)運(yùn)行的中斷；當(dāng)超過VR或R的限制值時(shí)，車速將低于式（5-1）計(jì)算出來的值；長(zhǎng)度超過限制值時(shí)就不能以交織段進(jìn)行分析計(jì)算而要用匝道運(yùn)行方式來計(jì)算。22可編輯課件PPT（7）確定服務(wù)水平以交織和非交織車輛的平均行駛速度Sw為依據(jù)，確定通行能力和服務(wù)水平標(biāo)準(zhǔn)。Sw和Snw的計(jì)算值要與表5-6交織區(qū)服務(wù)水平表中的服務(wù)水平規(guī)定進(jìn)行比較以確定通常的服務(wù)水平級(jí)別。23可編輯課件PPT二、交織運(yùn)行的形式及類型的確定1.交織運(yùn)行的形式

一交織車輛比一非交織車輛需要占用車行道中更多的空間，交織車輛與非交織車輛相對(duì)的空間使用關(guān)系，由交織和非交織的相對(duì)交通量及交織車輛所必須進(jìn)行的車道變換數(shù)來確定。交織運(yùn)行分為約束和非約束運(yùn)行兩種形式。當(dāng)交織構(gòu)造不限制交織車輛去利用所期望使用的那部分車道時(shí)，交織運(yùn)行就是非約束運(yùn)行。反之，為約束運(yùn)行。24可編輯課件PPT2.運(yùn)行類型的確定前面已介紹過運(yùn)行形式有約束和非約束兩種。一指定的交織路段其運(yùn)行狀態(tài)究竟是處于約束運(yùn)行還是非約束運(yùn)行，著需通過對(duì)Nw和Nw(max)的比較來確定。Nw的計(jì)算：P73表5-325可編輯課件PPT當(dāng)Nw≤Nw(max)時(shí)，是非約束運(yùn)行；當(dāng)Nw>

Nw(max)時(shí)，是約束運(yùn)行。式中：

Nw

—交織車輛為了取得均衡運(yùn)行（指交織車和非交織車平均速度相同）或非約束運(yùn)行必須采用的車道數(shù)（不一定是整數(shù)）。

Nw(max)

—對(duì)于指定構(gòu)造性，交織車輛可采用的最大車道數(shù)（不一定是整數(shù)）。注：如果為約束運(yùn)行，要重新計(jì)算速度Sw和Snw26可編輯課件PPT三、交織區(qū)速度預(yù)測(cè)交織車輛運(yùn)行速度Sw和非交織車輛運(yùn)行速度Snw由下式（5-1）確定;式中，a、b、c、d均為車速常數(shù)，見表5-7（P76）

先以非約束形式計(jì)算Sw和Snw，帶入表5-3中相應(yīng)公式計(jì)算Nw與該表中Nw（max）比較，確定約束或非約束，若為約束，則需重新計(jì)算約束運(yùn)行的Sw和Snw。并且，計(jì)算過程中，需要將交通量換算成理想條件下的小客車當(dāng)量交通量。27可編輯課件PPT四、服務(wù)水平的確定1.服務(wù)水平標(biāo)準(zhǔn)交織區(qū)的服務(wù)水平直接與交織和非交織車輛的平均行駛速度Sw、Snw有關(guān)。表5-10交織區(qū)服務(wù)水平標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)水平標(biāo)準(zhǔn)的描述（課堂閱讀）28可編輯課件PPT2.設(shè)計(jì)采用的服務(wù)水平設(shè)計(jì)采用二級(jí)服務(wù)水平。當(dāng)需要采取改進(jìn)措施而有困難不得已時(shí)降低一級(jí)采用三級(jí)服務(wù)水平。當(dāng)交織流和非交織流中有一個(gè)或兩個(gè)均低于設(shè)計(jì)采用的服務(wù)水平等級(jí)時(shí)，就需采取改進(jìn)措施。改進(jìn)措施之一是改變交織構(gòu)造形式。29可編輯課件PPT五、交織區(qū)通行能力確定1.可能通行能力值的確定（交通工程手冊(cè)無）交織區(qū)通行能力和交織區(qū)構(gòu)型、車道數(shù)、交織區(qū)長(zhǎng)度以及交織流量比有關(guān)，因此，交織區(qū)可能通行能力可用下式計(jì)算：式中：CW

——交織區(qū)通行能力（pcu/h）C0——一條車道的理論通行能力（pcu/h）

rS——交織區(qū)構(gòu)型修正系數(shù)，對(duì)Ⅰ類區(qū)取0.95，對(duì)Ⅱ類取1.0rN

——交織區(qū)車道數(shù)修正系數(shù)，對(duì)具有2、3、4、5車道的交織分別取1.8、2.6、3.4和4；rL

——交織區(qū)長(zhǎng)度修正系數(shù)，用公式0.128Ln(L)+0.181計(jì)算rVR——交織流量比修正系數(shù)，按下表5-5交織流量比修正系數(shù)表確定，中間值內(nèi)插。見表5-5（P74）

30可編輯課件PPT2.設(shè)計(jì)通行能力的確定①確定基本設(shè)計(jì)要素給出交織構(gòu)型及車道數(shù)N、交織區(qū)長(zhǎng)度L和交通量各值（VR）；②確定預(yù)期行駛速度根據(jù)所采用的服務(wù)水平級(jí)別，從表5-6交織區(qū)服務(wù)水平表中查出最小平均交織行駛速度Sw及最小平均非交織行駛速度Snw;③確定交通量V從表5-4中查出非約束運(yùn)行所需的常數(shù)a、b、c、d各值，分別計(jì)算出對(duì)應(yīng)于Sw及Snw的V值，取兩個(gè)V值中最小者；31可編輯課件PPT④判斷交織運(yùn)行形式從表5-3中取相應(yīng)于已給定構(gòu)型的Nw計(jì)算式進(jìn)行計(jì)算，得到Nw后與表中給出的該種形式的Nw(max)相比，以決定運(yùn)行是約束的還是非約束的。

如果是非約束運(yùn)行，則③所得的V值即為交織區(qū)的設(shè)計(jì)通行能力，分析計(jì)算就此結(jié)束。如果是約束運(yùn)行，則取表5-3中對(duì)應(yīng)的已給出構(gòu)型的算式，此時(shí)取算式中的Nw等于相應(yīng)的Nw(max)，即可算出Sw（形式A）或（Snw－Sw）(形式B或形式C)，再進(jìn)行第5步；32可編輯課件PPT

⑤確定設(shè)計(jì)通行能力對(duì)于構(gòu)型A用第4步計(jì)算出的Sw代入式5-1，并用表5-4中相應(yīng)的非約束運(yùn)行的a、b、c、d各常數(shù)值算出V值，并與第③步中得出的V值相比，取其小者為設(shè)計(jì)通行能力。計(jì)算就此結(jié)束。對(duì)于構(gòu)型B或構(gòu)型C則②的Sw值，并根據(jù)④算出的（Snw－Sw）值算出Snw。用此值（Snw）代入式5-1并用表5-4中相應(yīng)的非約束的a、b、c、d各常數(shù)算出V值，此V值即為設(shè)計(jì)通行能力。分析計(jì)算就此結(jié)束。33可編輯課件PPT①約束運(yùn)行比起非約束運(yùn)行，前者具有較低的交織速度和較高的非交織速度。②B類交織段在處理大的交織交通量時(shí)最有效，而且B類交織速度高于相等的A類或C類的交織區(qū)段速度。③C類交織區(qū)段內(nèi)，由于有些交織車輛需要多次車道交換，當(dāng)出現(xiàn)繁忙交織交通流時(shí)，交織和非交織的速度要降低。一些分析結(jié)論34可編輯課件PPT④增加VR時(shí)交織車速受到的敏感性在形式A中最大，而在形式B中最小。這就說明了交織交通量在總交通量中比例大的交通流用B類路段更為有效。當(dāng)該比例小時(shí)，A類路段更為有