基于冲突点的城市道路平面交叉口设计

文章编号　100426410(2007)S120037203基于冲突点的城市道路平面交叉口设计王乃嵩(广西工学院土木建筑工程系,广西柳州　545006)摘　要:从城市建设中道路交通规划出发,重点分析探讨了城市道路平面交叉口设计中有关冲突点、通行能力、进口车道设置及其平面几何设计等方面的设计理论和方法。

关　键　词:城市道路;平面交叉;冲突点中图分类号:U412133 文献标识码:A收稿日期22作者简介王乃嵩(8),男,湖南邵东人,广西工学院土木建筑工程系助教。

0　前言城市道路系统相比于公路系统,其主要特点是道路网密度高,道路吸引点多,路网节点———交叉路口数量多。

城市普遍存在着交通混乱、交通阻塞、道路交通事故频发等交通问题,很多是由于交叉路口交通干扰严重及交叉路口通行能力极度下降所造成。

如何充分发挥现道路系统的交通功能,提高道路交通效率,是各城市应重点关注和解决的问题。

这项工作的重点是对道路实行科学有效地交通组织管理,而组织管理的重点又是对道路交通能力起控制作用的道路交叉结点的处理,尤其是城市干道系统的主要交叉路口。

对这些主要路口规划设计实施科学的交通组织手段能够最大限度地提高主要交叉口的通行能力,从而提高路网的整体容量。

为此在交叉口渠化的基础上,充分利用自动化、信息化、智能化等科技手段,并充分考虑交通网络的系统性,提出科学的交通组织管理手段及其实施方案。

1　平面交叉口车辆冲突点分析111　平面交叉口车辆冲突点分析及计算与路段上顺流交通截然不同的平面交叉口范围内,其交通流由进口分流、路口内交叉(或交织)、出口合流所组成。

交通流线进入交叉口时,由于车辆在分流时往往先要减速,以便观察行进方向的交通情况,并判断分流的可能性,这样就影响车辆进入交叉口的通畅性,从而干扰交通,分流方向越多,干扰就越严重;交通流线从出口道路引出时产生合流,此时车辆加速和插行,也会对交通产生干扰;相互穿行时会形成交叉,交叉时车辆可能发生互相碰撞,碰撞点处则为冲突点,冲突点越多,对交通安全及交叉口通行能力的影响就越大。

从产生冲突点的交通状态分析可知,冲突点对交叉口的行车安全和交通影响远比分流点和合流点要大。

若相交道路均为双车道时,全转向道路交叉口冲突点数可按(1)式计算: P n =n 2(n -1)(n -2)/6(1)式中:P n —冲突点个数;n —相交道路条数。

由(1)式可知,交叉口冲突点随相交道路条数增加而成几何级数增加。

由此可见,在交叉口设计中正确处理和组织好左转交通,减少冲突点,能大大提高交叉口的通行能力和减少交通事故。

112　设计采用的措施常见的处理方式有如下几种:()在交通量大或主要平面交叉口采用信号灯管制是目前普通采用的路口交通组织方式。

第18卷　增刊1 广西工学院学报 Vol 118　Sup 12007年6月　JOURNAL OF GUANGXI UNIVERSI TY OF TECHNOLO GY J une 12007:20070427:191-183广西工学院学报 第18卷　(2)对交叉口适当进行渠化设计。

通过合理布设交通岛、交通标志、地面标线,以引导车流按一定方向或路径行驶,也可达到减少和控制冲突点的效果。

(3)限制道路交通流向。

如采用立体交叉或采用单行线及采用街坊绕行方式。

2　信号管制平面交叉口通行能力分析计算211　直行车道的通行能力参考多种有关研究资料,其通行能力建议采用(2)式: N直=3600n K〔(t绿-t首)/t间+1〕/t周(2)式中:N直—直行车道的通行能力,辆/h;t绿—信号周期内绿灯时间,s;t首—绿灯亮,第一辆车起动通过停止线的时间(s),按有关统计一般采用212s～214s;t闸—车辆通过停止线的平均间隔时间(s),据观测,小型车为215s,大中型车为315s,城市交叉口按已换算小型车采用215s;K—考虑通行的不均匀性和其它一般干扰因素的修正系数,一般取0186～019;n—直行车道数。

式(2)中,(t绿—t首)为信号周期内有效绿灯时间,(t绿—t首)/t闸为绿灯内通过停止线的时间间隔数,〔(t绿—t首)/t闸+1〕为绿灯时间内通过车辆数,再乘以每小时周期数(3600/t间)和修正系数,即为车道通行能力。

212　左转车道的通行能力设置有专用左转车道的入口,当设有无交叉冲突的信灯相位时,其通行能力计算与直行车相同,即可采用N左=N直。

若左转车与对面直行车共用同一信灯相位,按前述分析,一个信号周期内左转车小于等于4辆,可不受影响;若大于4辆而小于10辆,则需对对面直行车通行能力进行折减计算;若左转车数大于10辆,或左转车流量相对对面直行车流量占较大比例(如大于40%),一般应设左转专用信号,以避免造成交叉口内交通混乱和阻塞。

213　右转车道的通行能力右转车辆一般在交叉口内不与各向车辆交叉而产生干扰,即无交叉冲突点,而按我国交通管理规则,大多数城市不对右转车辆进行信号灯管制,仅用交通标志限速缓行。

此时,右转车辆可按连续车流考虑,故右转车道通行能力一般按(4)式简单计算: N右=3600K/t间(4) 式(4)中符号意义与前述同。

其中车辆平均间隔时间t间考虑到路口缘石半径大小对车速的影响,其取值范围为215s～310s,缘石半径大时取小值,缘石半径小时取大值。

此外,目前国内已有个别城市对右转车辆设置信号控制以避免右转车与过街行人的冲突和相互干扰,增加行人过街的安全性。

此时,右转车道通行能力计算与直行车相同,即: N右=3600K〔(t绿-t首)/t间+1〕/t周(5)式(5)中符号意义与前述同。

214　交叉口各入口通行能力和总通行能力综上所述,交叉口一个入口处的通行能力为该入口各车道通行能力之和,即: N入口=N直+N左+N右+N直左+N直右+N左直右(6) 交叉口总通行能力为各入口通行能力之和,即: N总=ΣN入口(7)3　无信号管制平面交叉口几何设计311　进口车道数及其功能划分平面交叉口进口车道数若与路段相同,则在信号控制下,一般其通行能力只有路段的一半,故一般有条件时交叉口进口车道数应大于路段车道数。

只有在道路等级较低(如次干道以下等级),或其拓宽用地受限或其通行能力有富余时才可不考虑增设车道。

进口车道一般分直行车道、左转车道、右转车道及其混行车道。

增设车道主要是左转和右转专用车道。

据国外研究统计资料,对于城市道路交叉口,包括次干道以上的各等级道路相交,其交叉口某进口道左转流量大于200辆/h 或一个信号周期左转车辆数大于4辆,且路口拓宽车道不受限时,一般均应设置左转车道,左转车道优先于右转车道设置。

但对于单向单车道,进口只增设一车道,且直行车和右转车较左转车比例很大时(如≥90%),为使进口车的利用更为均衡,左转车可不考虑占用专门车道,而与直行车混合为直左车道。

此外,次要道路交叉口进口道左转车流量小于(150～180)辆/h ,或一信号周期内进口道左转车辆不足4辆时,也不设置左转专用车道,而采用直左混合车道。

右转车辆对交叉口的通行能力和干扰影响相对较小,故一般可采用直右混行车道。

但当右转车流量较大,如其流量比例大于进口总流量的1/n (n 为进口车道数),则应考虑设置右转专用车道。

此外,在新设计的城市主要交叉口,为右转行驶和行人过街方便,有条件时可配合交通岛将右转设计成单独右转专用车道。

312　进口车道的几何设计(1)进口车道路口拓宽交叉口范围内直行设计车速一般为平直路段的017倍,转弯车为015倍。

在较低车速下,进口车道宽度较路段可相应缩小。

但对于右转及道路设计的平直,进口道则可采用拓宽,增设车道设计一般可采用下述几种方式:有较宽中央分隔带时,压缩分隔带宽度;有中央分隔带,但宽度较小时,可将驶入段车道线适当向中心线偏移以增设左转车道;无中央分隔带,必要时可用向内拓宽路口方式增设左转车道。

右转车道一般采用向外拓宽路口的方法设置。

(2)进口拓宽车道的长度确定目前国内外关于拓宽车道长度L 2有各种计算方式,设计中一般采用(8)式确定拓宽车道长度: L 2=0175N 粗S 绿L 间/3600(8) 上式中:N 组—进口车道的饱和流量,建议值为(1200～1400)辆/h ;S 绿—一个信号周期内的有效绿灯时间S ,与信号配时相关;L 间—平均车头号间距(m ),取车身平均长加210m ～215m 间隔,一般为7m ～9m 1N 组×S 绿/3600为进口每车道一信号周期的通行能力;0175值的意义是指采用75%的饱和度作为计算依据。

根据国外研究资料,75%的饱和度是信号交叉口进口车道不产生溢流的上限。

(3)拓宽车道的渐变段长度确定车辆进入左、右转拓宽车道需设置渐变段以使车辆平稳顺利地变换车道并减速。

渐变段长度L 1建议采用(9)式计算: L 1=0119V (B/μ)1/2(9) 式中:V —进口车速(km/h ),取路段设计车速的015～017倍。

B —拓宽车道宽度(m );μ—横向系数,取011～01151横向系数μ值与设计车辆大小有关。

设计车辆为大型车时,为保证车辆渐变行驶的舒适性,μ取小值(如1)为好;设计车辆为小型车时,μ取大值(如15)为佳。

(下转第6页)93　增刊1 王乃嵩:基于冲突点的城市道路平面交叉口设计0101464广西工学院学报 第18卷　滚球是否与避雷带接触,如图3所示,计算出当将滚球与地面相切时,避雷针在屋面所在平面上的保护半径r1,如果r1<b,就说明滚球与避雷带接触,这时就应用21211中的方法来计算;反之,则应用21212中的方法来计算;如果r1=b,则在两种方法中任选一种,这时两种方法所得的结果是一样的。

3　结论通过以上的论述和计算可以看出,在计算建筑物屋面上避雷针的保护范围的时候,不能简单按照《建筑物防雷设计规范》中给出的公式直接计算,由于建筑物屋面情况复杂,地面地形也很发杂,应根据实际情况认真分析,选取适合的特征点和适合的方法来计算,才能得出正确的结论。

参　考　文　献:[1]G B5005721994,建筑物防雷设计规范(2000年版附录4)[S]1(责任编辑　赖君荣) (上接第36页)参　考　文　献:[1]樊　博,孟庆国1空间客户智能的决策支持框架研究[J]1图书与情报,2006,(2):68～711[2]樊明辉1空间数据挖掘及其可视化系统若干关键技术研究[D]1北京:中国科学院出版社,20061[3]李海军1数据挖掘在GIS中的应用[D]1北京:北京化工大学出版社,20041(责任编辑　李　捷) (上接第39页)4　结束语总之,城市道路平面交叉口进口车道的合理设置对改善交叉口的通行条件,提高交叉口的通行能力起着重要作用。

交叉进口车道的合理几何设计是保证各进口车道正常发挥作用,避免各道相互干扰不可或缺的因素。