交織區(qū)通行能力計算

1、第三節(jié)交織區(qū)通行能力分析由NordriDesign提供道路通行能力道路通行能力交織區(qū)交織區(qū)一、交織區(qū)概述交織概念 交織流：A-D , B-C 非交織流 ：A-C, B-D 當(dāng)交通流在相同行駛方向上，沿著一定長度道路，不借助于交通控制設(shè)施運行時，兩股或多股交通流的交叉就叫交織。當(dāng)一合流區(qū)后面緊接著一分流區(qū)，或當(dāng)一條駛?cè)朐训谰o接著一條駛出匝道，兩者之間有輔助車道連接時，就構(gòu)成了交織區(qū)。交織區(qū)交織區(qū) 交織區(qū)中駕駛員需要緊張地變換車道，導(dǎo)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的擁擠路段。

2、交織區(qū)的構(gòu)型劃分 本章主要對幾種常見的交織構(gòu)型進行說明，分別簡稱為A型，B型和C型，這些構(gòu)型是依據(jù)當(dāng)交織車輛穿過交織路段時必須進行的車道交換最少次數(shù)來劃分的。一、交織區(qū)概述交織區(qū)交織區(qū)一、交織區(qū)概述 交織區(qū)存在的位置交織區(qū)交織區(qū)（1）A類交織區(qū) 為了實現(xiàn)要求的運程，A類交織區(qū)要求每個交織車輛進行一次車道交換，下圖表明A類交織區(qū)的兩種幾何形式。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。 臨近路拱線的兩條車道一般由交織車輛與非交織車輛共用。一、交織區(qū)概述交織區(qū)交織區(qū)（2）B類交織區(qū) B類交織區(qū)是最主要的交織路段，它在承受較大交織交通量時，是非常有效的。與其他類型交織區(qū)

3、相比，B類交織區(qū)有以下兩個特征： 一組交織運行無須進行任何車道交換就可以完成； 其它交織運行需要最多一次車道交換；在承受較大交織交通量時非常有效。一、交織區(qū)概述交織區(qū)交織區(qū)一、交織區(qū)概述交織區(qū)交織區(qū)（1）C類交織區(qū) C類交織區(qū)與B類交織區(qū)類似，對交織運程之一提供了一條或多條直通車道。C類不同于B類的特征如下： 有一種交織可無須進行車道交換就可以完成； 其它的交織運程需要進行兩次或多次的車道交換。一、交織區(qū)概述交織區(qū)交織區(qū)一、交織區(qū)概述交織構(gòu)型的確定 交織構(gòu)型由交織車輛在通過交織區(qū)段時所必須進行的最少車道變換數(shù)來區(qū)分的。一個交織方向要求的 車道變換次數(shù)另一交織方向要求的車道變換次數(shù)0120BAC

4、1BA-2C-交織區(qū)交織區(qū) 三種構(gòu)型運行的特點 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。一般交織車輛將它們限制在鄰接路拱線的兩車道之中，故不論有用的車道數(shù)是多少，交織車輛一般最多用到1.4車道車道。 構(gòu)型B路段對交織車輛使用車道方面沒有大的約束，交織車量可以占居多至3.5車道車道。當(dāng)交織交通量占總交通量的大部分時，這種型式的構(gòu)造最為有效。 構(gòu)型C路段由于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車道車道。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。一、交織區(qū)概述交織區(qū)交織區(qū) 構(gòu)造A路段當(dāng)交織

5、路段加長，交織車速會變得很高，易發(fā)生約束運行 構(gòu)型B和構(gòu)型C與此相反，增加路段長度對交織車速的影響比構(gòu)型A路段小，不易發(fā)生約束運行。交織區(qū)交織區(qū)例例交織構(gòu)型的判斷交織構(gòu)型的判斷交織區(qū)交織區(qū)例例交織構(gòu)型的判斷交織構(gòu)型的判斷交織區(qū)交織區(qū)例例交織構(gòu)型的判斷交織構(gòu)型的判斷交織區(qū)交織區(qū)例例交織構(gòu)型的判斷交織構(gòu)型的判斷交織區(qū)交織區(qū) 交織區(qū)參數(shù)一、交織區(qū)概述交織區(qū)交織區(qū) 交織區(qū)參數(shù)及影響因素 1. 交織長度交織區(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。交織區(qū)長度應(yīng)該在750m

6、以下，否則進出口之間的路段不再視為交織區(qū)。一、交織區(qū)概述交織區(qū)交織區(qū) 交織路段限制了駕駛員必須進行所有車道變換需要的時間與空間。 當(dāng)交織長度縮減時，車道變換的強度和導(dǎo)致的紊流等級都要增加。交織區(qū)交織區(qū) 交織區(qū)參數(shù)及影響因素 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(guān)，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(guān)。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(gòu)型A、B、C 中，可提供給交織車輛運行的交織寬度如下圖所示一、交織區(qū)概述交織區(qū)交織區(qū) 交織寬度一、交織區(qū)概述交織區(qū)交織區(qū)一、交織區(qū)概述 2、交織寬度 A型交織區(qū)中能

7、被交織車輛使用的最大車道數(shù)是最受限制的?？晒┙豢椳囕v使用的車道數(shù)最多為1.4車道。 當(dāng)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。 B型交織區(qū)對交織車輛使用車道方面沒有大的約束，交織車輛使用的車道多至3.5車道。 當(dāng)交通量中交織交通量的比例較高時，采用B型能夠高效的組織交通。交織區(qū)交織區(qū) 3、交織流量比Vw / V和總交通量V 交織流量比為交織流量Vw和總交通量V的比值 4、交織比Vw2 / Vw 交織比是指交織交通量中較小的交通量Vw2和交織交通量Vw的比值。 5、交織車輛的平均行駛速度Sw和非交織車輛的平均行駛速度 Snw 是衡量交織區(qū)服務(wù)水平及劃分服務(wù)水平級別的關(guān)鍵參

8、數(shù)。一、交織區(qū)概述交織區(qū)交織區(qū)4.2 交織區(qū)交通特性分析1、微觀特性 即對單個車輛在交通流中的操作特性進行分析。交織區(qū)內(nèi)的車輛必須在交織區(qū)長度限制內(nèi)完成車道變換。因此，交織車輛尋求相鄰車道車流中合適的可插入空檔。非交織車輛期望盡可能避免與交織車輛相互影響，追求盡可能大的直行速度。交織區(qū)內(nèi)的車輛變換車道時，操作約束性較強。交織車輛必須在交織區(qū)內(nèi)行駛過程中找到變化車道的可能性，否則就會在交織區(qū)內(nèi)被迫減速，從而造成交通擁堵。交織區(qū)交織區(qū)交織區(qū)交織區(qū)2、宏觀特性 即對交織區(qū)運行的車流之間的相互作用。交通流進入交織區(qū)，表現(xiàn)為平均速度的降低，平均車頭時距的增大和交通量的減小。交織區(qū)內(nèi)交通運行的關(guān)鍵是交織車

9、輛的車道變換。二、交織區(qū)交通特性分析交織區(qū)交織區(qū)3、 交織運行形式及其確定（1）交織運行形式 約束運行 非約束運行在交織區(qū)中的所有車輛一般總是在使所有交通流達(dá)到同樣平均行駛速度的方式下來利用可使用的車道。交織車輛只利用了可供使用的車道中比期望少的一部分，而非交織車輛則利用了比期望多的一部分。此時交織區(qū)的運行為約束運行約束運行。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，交織運行就是非約束運行非約束運行。二、交織區(qū)交通特性分析交織區(qū)交織區(qū)3、 交織運行形式及其確定（2）交織運行形式的確定 一個指定的交織段其運行狀態(tài)究竟是處于約束運行還是非約束運行，這需通過對Nw和Nw(max)的比較

10、來確定。 當(dāng)NwNw(max)時，是非約束運行； 當(dāng)NwNw(max)時，是約束運行。式中：Nw交織車輛為了取得均衡運行或非約束運行必須采用 的車道數(shù)（不一定是整數(shù)）。 Nw(max) 對于指定構(gòu)造性，交織車輛可采用的最大車道數(shù) （不一 定是整數(shù)）。二、交織區(qū)交通特性分析交織區(qū)交織區(qū)3、 交織運行形式及其確定（2）交織運行形式的確定二、交織區(qū)交通特性分析|VR為交織流量比， VR =VW / V|a、b、c、d均為常數(shù)，取值見P76表5-7交織區(qū)交織區(qū)三、通行能力分析方法（1）基本通行能力 交織區(qū)基本通行能力受交織構(gòu)型、車道數(shù)和設(shè)計速度影響很大。按不同交織構(gòu)型、車道數(shù)和設(shè)計速度列出基本通行能力

11、。見P77表5-8。 線性插值交織區(qū)交織區(qū)（2）可能通行能力 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算：三、通行能力分析方法類非約束型，類約束型L交織區(qū)交織區(qū)三、通行能力分析方法交織區(qū)交織區(qū)三、通行能力分析方法（3）高峰小時流率交織區(qū)交織區(qū)三、通行能力分析方法（4）交織強度系數(shù) W w 和 W nw是描述交織行為對交織與非交織平均車速影響的指標(biāo)。交織區(qū)交織區(qū)交織區(qū)交織區(qū)三、通行能力分析方法（5）交織與非交織車速Wi交織強度系數(shù)交織區(qū)交織區(qū)三、通行能力分析方法（6）交織區(qū)平均速度交織區(qū)交織區(qū)三、通行能力分析方法（7）車流密度交織區(qū)交

12、織區(qū)四、交織區(qū)服務(wù)水平（1）服務(wù)水平標(biāo)準(zhǔn) 衡量交織區(qū)服務(wù)水平及劃分服務(wù)水平等級的關(guān)鍵性參數(shù)是交織區(qū)的車流密度。交織區(qū)交織區(qū)四、交織區(qū)服務(wù)水平 服務(wù)水平描述| 一級服務(wù)一級服務(wù)水平代表不受限制的行駛，交織車輛對其他車流沒有什么影響，交織是為了相互錯開，只需略微調(diào)整車速即可平穩(wěn)地完成。| 二級服務(wù)二級服務(wù)水平代表交織過程中，合流的車輛需要調(diào)整速度，以插入相鄰車道的間隙；分流區(qū)的車輛不受任何明顯的干擾。| 三級服務(wù)三級服務(wù)水平下要順利交織是有困難的。所有交織車輛必須經(jīng)常調(diào)整他們的速度才能避免沖突。分流區(qū)附近的減速現(xiàn)象也很明顯。由交織運行引起的紊亂，會影響到相鄰幾條車道。 | 四級服務(wù)四級服務(wù)水平。交

13、織運動明顯引起混亂，但尚未造成顯著的整個斷面車輛排隊，所以交織還能繼續(xù)。然而，進口排隊明顯，所有車輛都受到紊亂的影響，任何微小的突發(fā)事件都可能引起交織區(qū)堵塞。交織區(qū)交織區(qū)四、交織區(qū)服務(wù)水平（2）設(shè)計采用的服務(wù)水平 設(shè)計一般采用二級服務(wù)水平，當(dāng)需要采取改進措施而有困難不得已時可降低一級采用三級服務(wù)水平。交織區(qū)交織區(qū)四、交織區(qū)服務(wù)水平（3）計算公式及參數(shù)的適用范圍計算的交織區(qū)服務(wù)流率是交織區(qū)內(nèi)交織流量 Q w 和非交織流量Q nw 之和，其值不可能超過高速公路基本路段或多車道公路的通行能力。交織區(qū)的流量 Q w 的上限值見下表，超過表中極限值后，提供的計算公式將無法適用。交織區(qū)交織區(qū)四、交織區(qū)服務(wù)

14、水平（3）計算公式及參數(shù)的適用范圍所有構(gòu)型的最大交織段長度為750m，超過該長度，就應(yīng)按分合流點進行通行能力分析。交織區(qū)內(nèi)單車道最大流量為1900 輛小客車/h。交織區(qū)交織區(qū)四、交織區(qū)服務(wù)水平四、交織區(qū)服務(wù)水平所有限制范圍匯總?cè)缦拢航豢梾^(qū)交織區(qū)四、交織區(qū)服務(wù)水平（4）服務(wù)水平的確定方法交織區(qū)交織區(qū)四、交織區(qū)服務(wù)水平（5）確定服務(wù)水平和通行能力的步驟確定交織區(qū)運行參數(shù)：L，N，VFF計算交通流率：流率比VR，交織比R確定交織構(gòu)型：查P70表5-1確定交織區(qū)運行狀態(tài) 算交織強度系數(shù) W w 和W nw 算交織車輛運行速度 V w 和非交織車輛運行速度 V nw 。 當(dāng)N w N wmax 時，交織

15、區(qū)運行處于非約束狀態(tài)； 當(dāng) N w N wmax時，交織區(qū)的運行為約束運行狀態(tài)。計算交織區(qū)狀況評價指標(biāo) 計算交織區(qū)速度V 計算車流密度K確定服務(wù)水平：查P79表5-10確定通行能力 查P77表5-8，表中沒列出的數(shù)值采用線性插值法交織區(qū)交織區(qū)五、規(guī)劃和設(shè)計分析五、規(guī)劃和設(shè)計分析 按照確定的交通流率和期望的服務(wù)水平的等級，規(guī)劃和設(shè)計交織區(qū)的構(gòu)造型式、長度和車道數(shù)。交織區(qū)交織區(qū)五、規(guī)劃和設(shè)計分析五、規(guī)劃和設(shè)計分析 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(wù)水平等級； 3）在分析路段地形條件的基礎(chǔ)上，假設(shè)車道數(shù)、

16、車道寬度、側(cè)向凈空寬度和設(shè)計速度； 4）設(shè)計小時交通量，假設(shè)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。交織區(qū)交織區(qū)五、規(guī)劃和設(shè)計分析五、規(guī)劃和設(shè)計分析 分析步驟 （1）對交織區(qū)運行狀況的分析參數(shù)進行假設(shè)，特別是交織區(qū)構(gòu)型、交織區(qū)長度和車道數(shù)，通常假設(shè)多套分析參數(shù) （2）利用交織區(qū)運行狀況分析方法，確定各假設(shè)條件下交織區(qū)的運行狀況 （3）對比分析各假設(shè)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(dá)到的服務(wù)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(shè)計的結(jié)果 （4）如果假設(shè)條件都不能達(dá)到期望的服務(wù)水平，則重新假設(shè)分析參數(shù)，直到

17、達(dá)到期望的服務(wù)水平| 值得注意的是，規(guī)劃和設(shè)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(shè)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(shè)計方案。交織區(qū)交織區(qū)本章知識回顧本章知識回顧交織區(qū) 行駛方向相同的兩股或多股交通流，沿著相當(dāng)長的路段，不借助交通控制設(shè)施進行的交叉。交織區(qū)分類交織構(gòu)型的判斷（見下表）交織構(gòu)型運行特點（限制車道數(shù)）交織運行形式的判定（約束、非約束）服務(wù)水平判斷 車流密度一個交織方向要求的 車道變換次數(shù)另一交織方向要求的車道變換次數(shù)0120BAC1BA-2C-交織區(qū)交織區(qū)本章知識回顧本章知識回顧確定服務(wù)水平和通行能力的步驟確定交織區(qū)運行參數(shù)：L，N，VFF計算交通流率：

18、流率比VR，交織比R確定交織構(gòu)型：查P70表5-1確定交織區(qū)運行狀態(tài) 算交織強度系數(shù) W w 和W nw 算交織車輛運行速度 V w 和非交織車輛運行速度 V nw 。 當(dāng)N w N wmax 時，交織區(qū)運行處于非約束狀態(tài)； 當(dāng) N w N wmax時，交織區(qū)的運行為約束運行狀態(tài)。計算交織區(qū)狀況評價指標(biāo) 計算交織區(qū)速度V 計算車流密度K確定服務(wù)水平：查P79表5-10確定通行能力 查P77表5-8，表中沒列出的數(shù)值采用線性插值法交織區(qū)交織區(qū)本章知識回顧本章知識回顧 規(guī)劃和設(shè)計分析步驟 （1）對交織區(qū)運行狀況的分析參數(shù)進行假設(shè)，特別是交織區(qū)構(gòu)型、交織區(qū)長度和車道數(shù)，通常假設(shè)多套分析參數(shù) （2）利

19、用交織區(qū)運行狀況分析方法，確定各假設(shè)條件下交織區(qū)的運行狀況 （3）對比分析各假設(shè)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(dá)到的服務(wù)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(shè)計的結(jié)果 （4）如果假設(shè)條件都不能達(dá)到期望的服務(wù)水平，則重新假設(shè)分析參數(shù)，直到達(dá)到期望的服務(wù)水平| 值得注意的是，規(guī)劃和設(shè)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(shè)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(shè)計方案。交織區(qū)交織區(qū)算例算例 1交織區(qū)的運行狀態(tài)分析交織區(qū)的運行狀態(tài)分析 如圖所示的鄉(xiāng)區(qū)高速公路上的匝道交織區(qū)，并且AC 高峰小時流率=4000pcu/h，AD高峰小時流率=300pcu/h，BC高峰小時流率=600pcu/h，BD高峰小時流率=100pcu/h；高速公路自由流速度VFF =120km