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1、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。第一节第一节 概概 述述一一. 交织区基本概念交织区基本概念1. 1.交织运行的定义交织运行的定义交织运行的定义交织运行的定义n n两股或多股两股或多股交通流沿公路相当长路段运行的交通流沿公路相当长路段运行的总方向总方向相相相相同同同同，且，且不借助于交通控制设施的情况下不借助于交通控制设施的情况下，相交而过相交而过的的运行就叫交织。发生交织运行区域为运行就叫交织。发生交织运行区域为交织区交织区。2. 交织长度
2、和交织宽度交织长度和交织宽度（1 1）交织长度）交织长度）交织长度）交织长度n n 是指交织区入口处三角端宽度为是指交织区入口处三角端宽度为0.6m0.6m处到三角端处到三角端宽度为宽度为3.6m3.6m处之间距离（如图处之间距离（如图5-25-2）（）（P6P68 8）。交织）。交织路段限制了驾驶员必须进行所有车道交换需要的时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。间与空间。n n因此，当因此，当交织长度缩减时交织长度缩减时（其它所有因素为常量），（其它所有因素为常量），则则车道交换的强度和导致的紊流等级都要增加车道交换的强度和导致的紊流等级都要增加。（2）交织宽度）交织宽度n
3、 n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。 n n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。二二. . 简单交织区的构型划分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：n n简单交织区有一单个汇合点接着一单个分离点形成；n n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。n n 简单交织区主要构型简单交织区主要构型A型、型、B型和型和C型型n n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。交交织车织车流流图图交交织车织车流流 a所需所需车车道道变换变换数数交
4、交织车织车流流b所需所需车车道道变换变换数数0120B型型B型型C型型1B型型A型型2C型型ab1.1. A A类交织区（类交织区（P68P68） 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：n n一般一般a) a)图中，当匝道间的附加车道长度大于图中，当匝道间的附加车道长度大于610m610m，将两匝道作为，将两匝道作为孤立匝道孤立匝道处理。处理。n nA A类交织区二类交织区二n n多车道公路多车道公路2.B2.B类交织区类交织区 B B类交织区是最主要的交织路段。类交织区是最主要的交织路段。n n1 1）一组交织运行无须进行任何车道交换就可完成；）一组交织运行无须进行任何
5、车道交换就可完成；n n2 2）其它交织运行需要一次车道交换。图）其它交织运行需要一次车道交换。图5-45-4（P69P69）是）是B B类交织区的几种形式；类交织区的几种形式；出口三角区出口三角区车道调剂车道调剂n nB B类交织区二类交织区二入口三角区入口三角区车道调剂车道调剂n nB B类交织区三类交织区三n n出入口都有车道调剂出入口都有车道调剂3.3. C C类交织区类交织区n n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 1）有一种交织可无须进行车道交换就可以完成；）有一种交织可无须进行车道交换就可以完成；（2 2）其他的交织运程）其他的交织运程需要进行两次或多
6、次需要进行两次或多次需要进行两次或多次需要进行两次或多次的车道交的车道交换。换。n n C类交织区二类交织区二n n从入口B到C的车辆必须穿过高速公路上的穿过高速公路上的所有车道所有车道。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三、三种构型运行的特点n n 构型构型A A路段中能被交织车辆使用的最大车道数是最路段中能被交织车辆使用的最大车道数是最受限制的。受限制的。交织车辆一般最多用到交织车辆一般最多用到1.41.4 车道车道。n n 构型构型B B路段对车道方面没有大的约束，路段对车道方面没有大的约束，交织车辆可交织车辆可以占据多达以占据多达3.53.5
7、车道车道。当。当交织交通量占总交通量的大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部分时，这种形式的构造最为有效。n n 构型构型C C路段有一交织流需要两条或两条以上的车道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，变换，这就约束了交织车辆去使用路段的外侧车道，因此，因此，交织车辆能用的车道数不大于交织车辆能用的车道数不大于3.03.0；有一；有一例外例外例外例外就是就是双侧构造双侧构造的交织车量可以使用全部车道而不受的交织车量可以使用全部车道而不受限制。限制。n n 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
8、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。 第二节第二节 分分 析析 方方 法法一、一、交织区交通特性分析交织区交通特性分析交织区交通特性分析交织区交通特性分析n n交织区交织车辆必须在交织区长度范围内完成交织区交织车辆必须在交织区长度范围内完成车道车道交换交换，所以交织车辆运行时往往不是为了追求最大，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行进过程中寻找相邻车道车流中适合的可插入空挡相邻车道车流中适合的可插入空挡相邻车道车流中适合的可插入空挡相邻车道车流中适
9、合的可插入空挡。n n交织车辆的这种特性导致了交织车辆的这种特性导致了头车间距增大头车间距增大头车间距增大头车间距增大。交织区。交织区内的内的车道变换比基本路段上的操作约束性更强车道变换比基本路段上的操作约束性更强。n n交通流进入交织区，宏观上表现为：n n平均速度降低平均速度降低n n平均车头时距增大平均车头时距增大n n交通量减少交通量减少。 故车流运行紊乱，是交织区内的主要矛盾。一一、交织区的分析步骤、交织区的分析步骤（1）确定道路条件和交通条件）确定道路条件和交通条件n n 交织区进行分析应根据在考虑的小时内交织区进行分析应根据在考虑的小时内15min15min间隔间隔的高峰小时流率
10、的高峰小时流率，小时交通量必须以高峰小时交通系，小时交通量必须以高峰小时交通系数进行校正。数进行校正。n n但交织区内但交织区内4 4股交通流不可能在同一期间同时出现高股交通流不可能在同一期间同时出现高峰。如有可能，交通流量应按峰。如有可能，交通流量应按5min5min间隔进行观测和记间隔进行观测和记录，以便分析取得关键周期的一致。录，以便分析取得关键周期的一致。n n还应注意到，交织区内各组成交通流的运行不可能都还应注意到，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。及高峰小时流
11、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）将所有交通量换算为在理想条件下的高峰流率峰流率n nPHFPHF高峰小时系数高峰小时系数高峰小时系数高峰小时系数n nf fHVHV中型车辆校正系数；中型车辆校正系数；中型车辆校正系数；中型车辆校正系数；n n f fWW车道宽度和侧向净空车道宽度和侧向净空车道宽度和侧向净空车道宽度和侧向净空n n f fp p驾驶员总体特征校正系数驾驶员总体特征校正系数驾驶员总体特征校正系数驾驶员总体特征校正系数注：以上系数与高速公路相同注：以上系数与高速公路相同n n（3）作交织图并列出计算所需参数）作交织图并列出计算所需参数路段图路段图交织图
12、交织图所有交通量均是理想条件下的交通量，单位为所有交通量均是理想条件下的交通量，单位为pcu/hpcu/h图中：图中：VwVw1 1480480 pcu/hpcu/hVwVw2 2250250 pcu/hpcu/hVwVw480+250480+250730730 pcu/hpcu/hV=730+1000+3000V=730+1000+300047304730 pcu/hpcu/h VR=Vw/VVR=Vw/V730/4730730/47300.150.15R= VwR= Vw2 2/Vw/Vw 250/730250/7300.320.32L=300mL=300m N=4N=4n n（4）交织和
13、非交织车辆的平均行驶速度）交织和非交织车辆的平均行驶速度Sw和和Snw （先以非约束条件下）（先以非约束条件下）n n根据已知的道路条件和交通条件，对在交织区内根据已知的道路条件和交通条件，对在交织区内非非交织和交织车辆预测其平均行驶速度交织和交织车辆预测其平均行驶速度SwSw和和SnwSnw。对各种构型、非约束和约束运行都有规定的公式。对各种构型、非约束和约束运行都有规定的公式。n n（5 5）确定交织运行类型）确定交织运行类型n n代入交织与非交织车辆对现有车道均衡使用公式，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计算出均衡使用情况下交织车辆的使用道路数量交织车辆的
14、使用道路数量 NwNw，以，以确定是约束确定是约束还是还是非约束运行非约束运行。（。（如果是约如果是约束运行，再回第一步计算约束条件下的束运行，再回第一步计算约束条件下的SwSw和和SnwSnw）n n（6）核查关键参数是否超限）核查关键参数是否超限n n关于各类交织构型的一些关键参数极限值的定义，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，要作一些调整和超过该值则公式不能直接应用，要作一些调整和分析。（参考分析。（参考表表5-75-7的各种限制的各种限制）n n注意注意注意注意：n n当当交通量超过交织通行能力时交通量超过交织通行能力时，就可能出现运行，就可能出现
15、运行的中断；的中断；n n当超过当超过VRVR或或R R的的限制值时，车速将低于式（限制值时，车速将低于式（5-15-1）计算出来的值；计算出来的值；n n长度超过长度超过限制值时就不能以交织段进行分析计算限制值时就不能以交织段进行分析计算而要用而要用匝道运行方式来计算匝道运行方式来计算。n n（7）确定服务水平）确定服务水平n n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。n nSw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。二二、交织运行的形式及类型的确定、交织运行的形式及类型的确定1.交织运行的形式交织运行的
16、形式n n 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。n n 交织运行分为约束和非约束运行两种形式。n n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.运行类型的确定运行类型的确定n n 前面已介绍过运行形式有约束和非约束两种。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，着需通过对还是非约束运行，着需通过对 NwNw 和和Nw
17、(max)Nw(max) 的的比较来确定。比较来确定。n nNw 的计算：的计算： P73 表表5-3n n当当 NwNw Nw(max)Nw(max) 时，是非约束运行；时，是非约束运行；n n当当 NwNw Nw(max)Nw(max) 时，是约束运行。时，是约束运行。式中：式中： NwNw 交织车辆为了取得交织车辆为了取得均衡运行（指交织车和均衡运行（指交织车和非交织车平均速度相同）非交织车平均速度相同）或非约束运行必须采用或非约束运行必须采用的车道数（不一定是整数）。的车道数（不一定是整数）。 Nw(max)Nw(max) 对于指定构造性，交织车辆可采用的对于指定构造性，交织车辆可采用
18、的最大车道数（不一定是整数）。最大车道数（不一定是整数）。n n注：如果为约束运行，要重新计算速度Sw和Snw三三、交织区速度预测、交织区速度预测n n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，见表表5-7 （P76）n n 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 。n n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。 四四、服务水平的确定、服务水平的确定1. 1.服务水平标准服务水平标
19、准服务水平标准服务水平标准n n 交织区的服务水平直接与交织和非交织车辆的交织区的服务水平直接与交织和非交织车辆的平平均行驶速度均行驶速度 SwSw 、SnwSnw有关。有关。n n表表 5-5-1010 交织区服务水平标准交织区服务水平标准n n服务水平标准的描述服务水平标准的描述（课堂阅读）（课堂阅读） 2. 2.设计采用的服务水平设计采用的服务水平设计采用的服务水平设计采用的服务水平n n 设计采用设计采用二级二级服务水平。服务水平。 当需要采取改进措施而有困难不得已时降低当需要采取改进措施而有困难不得已时降低一级采用一级采用三级三级服务水平。服务水平。n n 当交织流和非交织流中有一个
20、或两个均低于设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。计采用的服务水平等级时，就需采取改进措施。改进措施之一是改进措施之一是改变交织构造形式改变交织构造形式。五五、交织区通行能力确定、交织区通行能力确定1. 1. 可能通行能力值的确定（交通工程手册无）可能通行能力值的确定（交通工程手册无）可能通行能力值的确定（交通工程手册无）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通行能力和交织区构型、车道数、交织区长度以及交交织区构型、车道数、交织区长度以及交织流量比织流量比有关，因此，交织区可能通行能力可用下式计算：有关，因此，交织区可能通行
21、能力可用下式计算：式中：式中： C CWW 交织区通行能力（交织区通行能力（pcu/hpcu/h） C C0 0 一条车道的理论通行能力（一条车道的理论通行能力（pcu/hpcu/h） r rS S 交织区构型修正系数，对交织区构型修正系数，对类区取类区取0.950.95，对，对 类类 取取1.01.0 r rNN 交织区车道数修正系数，对具有交织区车道数修正系数，对具有2 2、3 3、4 4、5 5 车道的交车道的交织分别取织分别取1.81.8、2.62.6、3.43.4和和4 4； r rL L 交织区长度修正系数，用公式交织区长度修正系数，用公式 0.128Ln(L)+0.1810.12
22、8Ln(L)+0.181计算计算 r rVRVR 交织流量比修正系数，按下表交织流量比修正系数，按下表5-55-5交织流量比交织流量比 修正系修正系数表确定，中间值内插。见数表确定，中间值内插。见表表5-5 5-5 （P74P74） 2. 设计通行能力的确定设计通行能力的确定n n确定基本设计要素n n给出交织构型及车道数给出交织构型及车道数NN、交织区长度、交织区长度L L和交通和交通量各值（量各值（VRVR）；）；n n确定预期行驶速度n n根据所采用的服务水平级别，从表根据所采用的服务水平级别，从表5-65-6交织区服交织区服务水平表中查出最小平均交织行驶速度务水平表中查出最小平均交织行
23、驶速度SwSw及最小及最小平均非交织行驶速度平均非交织行驶速度Snw;Snw;n n确定 交通量Vn n从表从表5-45-4中查出非约束运行所需的常数中查出非约束运行所需的常数a a、b b、c c、d d各值，分别计算出对应于各值，分别计算出对应于SwSw及及SnwSnw的的V V值，取两值，取两个个V V值中最小者；值中最小者；n n 判断交织运行形式n n从表从表5-35-3中取相应于已给定构型的中取相应于已给定构型的NwNw计算式进行计算式进行计算，得到计算，得到NwNw后与表中给出的该种形式的后与表中给出的该种形式的Nw(max)Nw(max)相比，以决定运行是约束的还是非约束相比，
24、以决定运行是约束的还是非约束的。的。n n 如果是如果是非约束运行非约束运行非约束运行非约束运行，则，则所得的所得的V V值即为交织区值即为交织区的设计通行能力，的设计通行能力，分析计算就此结束分析计算就此结束。n n 如果是如果是约束运行约束运行，则取，则取表表表表5-35-3中对应的已给出构型中对应的已给出构型的算式，此时取算式中的的算式，此时取算式中的NwNw等于相应的等于相应的Nw(max)Nw(max)，即可算出，即可算出SwSw（形式（形式A A）或）或 （SnwSnwSwSw） ( (形式形式B B或形式或形式C)C)，再进行第，再进行第5 5步；步； 确定设计通行能力n n对于
25、构型构型An n用第用第4 4步计算出的步计算出的SwSw代入式代入式5-15-1，并用表，并用表5-45-4中相应中相应的的非约束运行的非约束运行的a a、b b、c c、d d各常数值算出各常数值算出V V值，值，并与第并与第步中得出的步中得出的V V值相比，值相比，取其小者为设计取其小者为设计通行能力通行能力。计算就此结束。计算就此结束。n n对于构型B或构型Cn n则则的的SwSw值，并根据值，并根据算出的算出的 （SnwSnwSwSw） 值值算出算出SnwSnw。n n 用此值（用此值（SnwSnw）代入式）代入式5-15-1并用表并用表5-45-4中相应的中相应的非非约束约束的的a
26、 a、b b、c c、d d各常数算出各常数算出V V值，此值，此V V值即为设值即为设计通行能力。分析计算就此结束。计通行能力。分析计算就此结束。n n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。n nB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。n nC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。一些分析结论一些分析结论n n增加VR时交织车速受到的敏感性在形式A中最大，而在形式B中最小。这就说明了交织交通量在总交通量中比例大的交通流用B类路段更为有效。当该比例小时，A类路段更为有效。n n交织速度受长度增加的敏感性在构型A中最大，在B及C中较小。因为车辆常常加速或减速通过构型A，而B、C两种构型至少有一个交织交通流不需车道交换。n n在构型B和构型C中，若干车道内实质上是交织和非交织车辆的混合行驶。n n当约束运行情况下，构型A构造上所受到的限制程度比B及C构型要大得多。 n n课堂阅读课堂阅读第三节第三节 计算示例计算示例课后练习课后练习n n习题习题 1 、2
