第8章-匝道及匝道连接点通行

ß道路一般由三部分组成Þ基本路段：不受匝道附加合流、分流及交织流影响的路段；Þ交织区：沿一定长度的道路，两条或多条车流穿过彼此的行车路线的路段；Þ匝道与匝道主线连接处：进口匝道和出口匝道与道路连接处。由于连接处汇集了合流或分流的车辆，因而形成一个紊乱区。基本路段是相对于高速公路、一级公路和城市快速路而言。对以上三者来讲，路段一般是由基本路段、匝道和交织区三部分组成。ß高速公路的基本路段处于任何匝道或交织区的影响区域之外。一般来说，除以下“匝道连接处或交织区的影响范围”以外的主线路段：ß进口匝道：从匝道连接处起，其上游150m，下游760m的范围为进口匝道影响范围；ß出口匝道：从匝道连接处起，其上游760m，下游150m的范围为出口匝道影响范围；ß交织区：表示交织区开始的汇合点上游150m，至表示交织区终端的分离点下游150m。第8章匝道及匝道连接点通行能力ß匝道简介ß匝道车行道通行能力ß匝道与主线连接点通行能力ß匝道与主线连接点服务水平ß1．匝道的定义Þ匝道是专门用于连接两条公路的特殊路段，多用于立交及封闭公路进出口。Þ匝道设立的目的是为了避免车辆的平面交叉，使车辆行驶顺适，进而提高车速，增大通行能力，减少发生交通事故的危险。8.1匝道简介Þ匝道与高速公路的连接点Þ匝道行车道Þ匝道与普通公路的连接点Ø通常将匝道与高速公路的连接点设计成允许高速合流和分流运行，使其对高速公路上立线交通流产生的影响最小。大多数运行问题出现在匝道的起终点上。2．匝道的组成Þ⑴匝道的长度和宽度是有限的；Þ⑵匝道的设计车速低于与之相连接公路的设计车速；Þ⑶在不可能超车的单车道匝道上，货车和其他慢速车辆带来的不利影响比基本路段上严重得多；Þ⑷匝道上车辆加减速现象频繁；Þ⑸在匝道与被交路的连接处，会引起匝道上车辆排队。Ø由于我国大部分高速公路上的互通立交交通量较小，所以匝道基本上都是单车道。3．匝道与高速公路基本路段相比不同之处Þ立体交叉的类型有多种形式，作为立体交叉重要组成部分的匝道相应也有多种形式。Þ就匝道的设计目的和功能，无非是使进入立体交叉的车辆能完成左转或右转。Þ匝道有左转匝道和右转匝道两种最常用的形式。由于具体条件的限制，左转匝道还常采用一些特殊形式。Þ因此，匝道大致可分为两大类：基本形式和特殊形式。4．匝道的类型u⑴匝道基本形式u①右转匝道u特点是：车辆右出右进，方向明确，线形顺适，车速高，行程短，匝道曲率半径可采用较大值。ß②左转匝道ß如图所示，车辆驶过跨线桥或地道，从右侧分流，左转270°，再从右侧进入。此种匝道的特点是：车辆右出右进，符合驾驶习惯，如果线形设计合理，使曲率半径适应车速变化，车辆就可以行驶顺适。但右转270°使车辆绕行距离较长，为了减少占地，匝道曲率半径较小。所以车速较低，其通行能力也较小。u⑵特殊形式u由于地形、地物以及交通需求千差万别，交通流的特点也不尽相同，因此，左转匝道常采用一些特殊形式，以满足车辆运行需要。u①定向匝道u定向匝道随立体交叉的形式不同而不同，常用的有以下几种类型：苜蓿叶式匝道ß按匝道横断面车道类型划分•（1）单向单车道匝道•（2）单向双车道匝道•（3）双向双车道匝道•（4）对向分离双车道匝道ß单向单车道匝道上一般情况下不允许超车，单向双车道匝道上可以超车。ß双向双车道匝道有两种：一种有分隔带，不允许超车；另一种没有分隔带，车辆运行类似于双车道公路。ß匝道车辆运行方式包括车辆在匝道出入口的运行及车辆在匝道上的行驶。车辆在匝道出入口的运行有三种方式：ß（1）分流ß同一行驶方向的车流向两个不同方向分离行驶的过程。如正线出口处的行驶过程即为分流。ß（2）合流ß两个行驶方向的车流以较小的角度向同一方向汇合行驶的过程。如正线入口处的行驶过程即为合流。ß（3）交织ß两个方向行驶的车流因去向变化需要先合后分的交通运行状态。例如环道车流进出交叉线。5．匝道车辆运行特性•互通式立体交叉匝道的通行能力，由以下三个数字中的最小值决定：①匝道与主线连接部分的通行能力；②匝道本身的通行能力；③匝道与被交道路连接部分的通行能力。•匝道出口和入口处的通行能力与匝道本身通行能力相比甚小，故匝道的通行能力主要受匝道出口或入口处通行能力的控制，并受正线的通行能力、车道数、设计交通量等的影响。8.2匝道车行道通行能力ß匝道通行能力分析内容ß⑴自由流速度(Fv)Þ车辆在匝道上的自由流速反映了在可比条件下（如同样的长度、转角等）匝道的线形是否流畅，以及相同的行驶速度下，乘客的乘坐舒适度。Þ匝道自由流速度在理论上定义为驾驶员在特定匝道上不受其它车辆干扰时所采取的行车速度。这里的匝道自由流速度指车辆在匝道上行驶的最小速度，我们认为这个最小速度出现在匝道的最不利行驶处，即曲率半径最小处。ß⑵通行能力(C)ß匝道通行能力定义为特定条件(一定时间、地点、交通、管制条件)下，匝道上某一断面能通过的最大小时交通量。分为基本通行能力、实际通行能力和设计通行能力。ß⑶服务水平ß选取饱和度作为服务水平分级的评价指标。饱和度定义为实际匝道交通量和通行能力的比值。1.匝道自由流速度FV分析ß确定匝道半径、行车道宽度、视距、纵坡、分隔条件、驶入道路等六个修正系数。ß匝道上车辆行驶的自由流速度的计算公式为：ß（1）基本自由流速度FV0ß设计速度FV0与匝道最小圆曲线半径有关，计算利用如下公式：|横向力系数Þ汽车在平曲线上行驶时会产生离心力，其作用点在汽车的重心，方向水平背离圆心。将离心力与汽车重力分解为平行于路面的横向力和垂直于路面的竖向力。ß⑵行车道宽度修正系数FFVWß匝道通行能力分析将小型车的自由流速作为衡量交通运行状况的一个重要指标。故行车道宽度修正系数FFVW主要是对小型车自由流速的修正。参考路段通行能力研究中有关行车道宽度对自由流速的修正，考虑到匝道的布设形式及行车特点，确定匝道的FFVW取值如表6-2所示：ß⑶视距修正系数FFVvß匝道必须保证一定的视距，否则由于车辆进出主线时车速过快，很容易发生事故。ß确定匝道的最小停车视距如表6-3所示:ß由于匝道一般长度较短，且依托线形良好、视距充分的高速公路主干线，因此，匝道的视距要求大多都能得到满足。对于极个别的匝道由于地形特殊或是线形特别而使视距无法满足，可视情况对自由流速进行酌减。考虑到一般驾驶员在视距不良时的反应，根据不同的视距环境对行车速度的折减的试算，建议单向单车道匝道的视距修正值FFVv取值如表所示：ß匝道一般为单向单车道，个别为单向双车道的应禁止超车，所以可采用停车视距。至于双向双车道匝道，满足分隔条件的采用停车视距，否则采用行车视距，行车视距为停车视距的2倍，修正如表6-5所示：ß⑷纵坡修正系数FFVSLß匝道连接了不同方向的主线，其所连接的主线之间往往存在高差，这在立体交叉中尤为突出。因此，势必造成某些匝道纵坡较大，特别是一些跨线桥。ß⑸分隔条件修正系数FFVSß绝大多数匝道均为单向单车道，不存在分隔带。一般出入高速公路主线的匝道路口间往往间隔有一定的距离，以消除出入车流对主线车流的影响。但是，如果由于有收费站或特殊地形等客观因素的限制，不得不将出、入两条匝道合而为一时，就产生了双向匝道。ß分隔条件修正系数FFVS只针对双向匝道而言，分有无分隔带两种情况来确定：•有分隔带时：在其他条件为理想时，分隔带的设置会使车辆以近于自由流速的速度行驶，故FFVS取值为1.00。•无分隔带时：在其他条件为理想时，匝道上的车辆将受到对向车流的干扰，速度减慢。ß⑹驶入道路修正系数FFVUDß当车辆由高速公路驶入匝道时，由于驾驶员的惯性操作，刚开始仍会保持较高车速，逐渐过渡到与匝道相适应的速度。如果车辆连续由高等级公路驶入匝道，则势必会提高整个匝道上的车流速度。由于匝道长度较短，所以驶入车辆会在较短的时间内减速，因此，从整个车流流速来看修正值不大。2.匝道通行能力ß理论通行能力定义为：在道路、交通、环境和气候均为理想条件时，由技术性能相同的一种标准车辆，以最小的车头间距连续行驶，在单位时间内通过道路的某一断面的最大车辆数。这是一种理想状态下的通行能力。ß匝道路段的理论通行能力计算是建立在最小车头时距的基础上的，计算公式如下：⑴匝道理论通行能力ß⑵实际运行状况通行能力ß匝道通行能力定义为在一定的道路交通状况和环境下，良好的天气情况下，单位时间内匝道的一条车道上能够通过的最大车辆数量，以辆/h为单位。ß就匝道而言，其长度较短，绝大多数均为单向单车道，车流运行状况较为单一，交通流量较高速公路主线要小得多。影响匝道实际通行能力的主要因素有两个：行车道宽度和大车混入率。不同公路通行能力影响因素公路等级影响因素实际条件下的通行能力计算高速公路车道宽及侧向净宽修正系数fw交通组成修正系数fHV驾驶员条件修正系数fp一级公路车道宽及侧向净宽修正系数fw交通组成修正系数fHV驾驶员条件修正系数fp横向干扰fe双车道公路车道宽及侧向净宽修正系数fw交通组成修正系数fHV横向干扰fe方向分布修正系数fdß匝道实际通行能力的计算公式如下：ß①大车混入率修正系数ß首先确定各个交通量中大型车所占的百分率，然后利用下列公式计算大型车对交通量的影响系数，最后根据大型车百分率、车辆折算系数和，利用交通量转换表，计算出各个混合流量所相当的标准小客车流量。ß②行车道修正系数ß大部分匝道都是单向单车道形式，因此车行道宽度对匝道通行能力的影响很大。匝道行车道宽度修正系数Cw如表所示：ß③车辆当量换算ß由于匝道上各种车型的车辆的行驶速度相差不大，所以车辆换算主要考虑不同车型车辆的车头时距不同。由于匝道交通特点与路段类似，匝道通行能力分析的车辆当量值的确定类似路段通行能力中的车辆当量值，并考虑了匝道车速较低的交通特点。ß（3）设计通行能力分析①单车道匝道的设计通行能力•匝道设计速度≤50km/h，为1200(pcu/h)；•匝道设计速度≥60km/h，为1500(pcu/h）；②双车道匝道的设计通行能力•双车道匝道只有在驶入或驶出匝道端部的车辆能以两列驶入或驶出主线的情况下，才可采用单车道匝道设计通行能力的两倍。3.匝道车行道服务水平分析ß选取饱和度作为匝道服务水平分级评价指标Þ饱和度的计算公式如下：ßDS=V/C式中：DS——饱和度ßV——实际流量(换算为标准车：pcu/h)ßC——通行能力(pcu/h)ß各级服务水平简要描述如下：ß一级服务水平：代表不受限制或受限较小的交通流，车流密度很小，车辆在通畅的条件下行驶，车辆以近于自由的速度行驶。ß二级服务水平：随着交通量的增大，汽车成队行驶，但相互间的车头距比较大，车流状态为部分连续，但排队比率较小，车辆行驶速度仍很快。ß三级服务水平：车流已经出现不稳定现象，车队长度增加，已接近匝道通行能力。ß四级服务水平：交通流非常不稳定，常常出现停车现象，车流状态为饱和。算例ß已知一条高速公路互通立交的匝道最小半径R=150m，最大超高横坡为2%，行车道宽6m，停车视距大于135m，纵坡为1.9%的下坡，该高速公路位于平原区，匝道类型属于单向单车道，进入高速公路的匝道长450m，交通量为小车250veh/h，大中型车120veh/h。试计算匝道自由流速度、通行能力与服务水平。(基本通行能力取1200pcu/h，横向力系数取0.12)8.3匝道与主线连接点通行能力ß匝道与高速公路的连接点是争夺交通需求空间的场所。ß在合流区，驶入匝道的车辆试图在相邻高速公路车道的交通流中找入口或间隙。由于大多数匝道位于道路的右侧，所以特别受到影响的高速公路车道是靠路肩的车道，这里用车道1表示。定义，从路肩到路中心的车道用数字1到N表示。ß驶出匝道的基本作用是分流。驶出的车辆必然要占用靠近匝道的车道（或占用匝道出口），所以存在其他驾驶员把自己在其它车道中重新分布的最后影响。1.匝道与高速公路连接处的主要形式ß就匝道之间的相互影响来分，可以分为独立的分、合流点和非独立分、合流点。ß最小间距一般情况是：分流点上游980m范围内没有分、合流点；合流点上游610m范围内没有分、合流点。当分、合流点与相邻的分、合流点之间的间距大于对其交通