道路互通立交系統(tǒng)通行能力分析方法

前言

　　互通立交系統(tǒng)是高等級(jí)道路網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，其對(duì)高等級(jí)道路網(wǎng)絡(luò)的通行能力和交通質(zhì)量起關(guān)鍵作用。如何科學(xué)合理地規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、管理互通立交系統(tǒng)已經(jīng)引起人們的極大關(guān)注，而決定互通立交系統(tǒng)建設(shè)規(guī)模、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)總體方案和建設(shè)時(shí)機(jī)、控制管理策略等的重要依據(jù)是互通立交系統(tǒng)的通行能力。國外十分重視對(duì)道路通行能力的研究，并取得了一系列研究成果。例如，美國從20世紀(jì)40年代起對(duì)道路通行能力進(jìn)行大量研究，相繼在1950年、1965年、1985年及2000年出版了《道路通行能力手冊》（Highway Capacity Manual）第一、二、三、四版?，F(xiàn)在，美國仍然在進(jìn)行深入地研究，例如，美國交通工程師協(xié)會(huì)于2004年在通行能力研究方面設(shè)專項(xiàng)研究互通立交系統(tǒng)合流區(qū)、分流區(qū)的通行能力，計(jì)劃于2010年出版新的道路通行能力手冊HCM2010。但是，有關(guān)互通立交系統(tǒng)通行能力的研究成果還不是很多。　　互通立交系統(tǒng)是高等級(jí)道路不可缺少的組成部分，是實(shí)現(xiàn)快速道路系統(tǒng)車輛轉(zhuǎn)向的重要設(shè)施。要轉(zhuǎn)向的匝道車輛在實(shí)施轉(zhuǎn)向過程中和主路車輛的相互作用引起主路車輛車道變換、不穩(wěn)定跟馳、加速、減速等行為特征，如主路車輛會(huì)根據(jù)加速車道上匝道車輛的行為而采取減速或變換車道行為允許匝道車輛匯入，或采取加速行為阻止匝道車輛匯入。同時(shí)，匝道車輛在加速車道上會(huì)因接受或拒絕主路車輛間隙而采取加速或減速甚至停留在加速車道末端等交通行為?；ネ⒔幌到y(tǒng)上車流的這種相互作用、彼此協(xié)同的交通行為特點(diǎn)要求必須用系統(tǒng)論觀點(diǎn)、協(xié)同的方法分析研究互通立交系統(tǒng)的通行能力。然而，傳統(tǒng)的通行能力研究中卻少有這種深入研究?！　』ネ⒔幌到y(tǒng)投資多、占地面積大，主路、匝道、變速車道的連接形式多樣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、空間起伏、高低交錯(cuò)，為快速路網(wǎng)中的一種交通樞紐。隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們生活水平日益提高，生活節(jié)奏逐漸加快，對(duì)互通立交系統(tǒng)等高等級(jí)道路交通設(shè)施的需求越來越強(qiáng)烈?；ネ⒔幌到y(tǒng)數(shù)量、式樣和運(yùn)行質(zhì)量越來越引起人們的重視。然而，修建互通立交系統(tǒng)的投入很大。例如，建造一個(gè)匝道交通量調(diào)節(jié)信號(hào)機(jī)需要投資幾十萬元，而建造一座互通立交系統(tǒng)需要投資數(shù)億元。如果路網(wǎng)中互通立交系統(tǒng)規(guī)劃建設(shè)時(shí)機(jī)不合理，互通立交系統(tǒng)通行能力利用不充分；或者互通立交系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理，如有些互通立交系統(tǒng)匝道與主路設(shè)計(jì)不協(xié)調(diào)，造成上匝道車輛匯不進(jìn)主路，主路駛出車輛進(jìn)不了下匝道，而發(fā)生擁堵，甚至發(fā)生交通事故，這都無疑會(huì)給國民帶來嚴(yán)重的負(fù)擔(dān)。研究互通立交系統(tǒng)的通行能力已刻不容緩。

內(nèi)容概要

　　《道路互通立交系統(tǒng)通行能力分析方法》主要研究道路互通立交系統(tǒng)通行能力的分析方法。主要內(nèi)容包括：道路互通立交系統(tǒng)匝道、匝道結(jié)合部、交織區(qū)、分合流影響區(qū)等不同組成設(shè)施的交通運(yùn)行特征分析及交通運(yùn)行特征參數(shù)采集方法；道路互通立交系統(tǒng)匝道、匝道結(jié)合部、交織區(qū)、分合流影響區(qū)等不同組成設(shè)施的通行能力與服務(wù)水平分析方法；道路互通立交系統(tǒng)不同組成設(shè)施通行能力的協(xié)調(diào)分析方法；道路互通立交匝道與周邊道路的通行能力協(xié)調(diào)分析方法；互通立交間距計(jì)算及其通行能力的仿真分析方法；互通立交系統(tǒng)通行能力分析示例等。這些研究成果可以為有關(guān)部門進(jìn)行互通立交系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、管理提供理論參考依據(jù)。　　《道路互通立交系統(tǒng)通行能力分析方法》可以作為交通運(yùn)輸工程領(lǐng)域的教學(xué)、科研、管理人員參考用書，也可以作為交通工程、交通運(yùn)輸、土木工程、市政工程專業(yè)高年級(jí)本科生、研究生的教學(xué)用書。

書籍目錄

前言第一篇　互通立交系統(tǒng)交通特征第1章　基本概念1.1　互通立交系統(tǒng)的概念及其作用1.2　互通立交系統(tǒng)的基本組成及功能1.3　互通立交系統(tǒng)設(shè)計(jì)的資料、步驟及關(guān)鍵問題1.3.1　互通立交系統(tǒng)設(shè)計(jì)的資料1.3.2　互通立交系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟1.3.3　互通立交系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題1.4　通行能力的基本概念1.5　通行能力的研究進(jìn)展1.5.1　國外研究概況1.5.2　國內(nèi)研究概況1.6　互通立交系統(tǒng)的通行能力及其研究意義第2章　互通立交系統(tǒng)交通運(yùn)行特征參數(shù)調(diào)查方法及特性分析2.1　交通運(yùn)行特征參數(shù)2.1.1　交通量2.1.2　速度2.1.3　加速度2.1.4　密度2.1.5　車頭時(shí)距與車頭間距2.2　互通立交系統(tǒng)交通運(yùn)行特征參數(shù)調(diào)查2.2.1　調(diào)查目的2.2.2　互通立交系統(tǒng)交通調(diào)查內(nèi)容2.2.3　互通立交系統(tǒng)交通調(diào)查方案設(shè)計(jì)2.2.4　交通調(diào)查數(shù)據(jù)處理2.2.5　交通調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)2.3　匝道交通流特性分析2.3.1　左轉(zhuǎn)匝道中間路段交通流特性2.3.2　右轉(zhuǎn)匝道中間路段交通流特性2.4　匝道結(jié)合部交通流特性分析2.4.1　合流區(qū)交通流特性2.4.2　分流區(qū)交通流特性2.5　交織區(qū)交通流運(yùn)行特性分析2.5.1　交織區(qū)車流運(yùn)行影響因素2.5.2　交織區(qū)運(yùn)行統(tǒng)計(jì)特性2.5.3　交織區(qū)交通運(yùn)行特性參考文獻(xiàn)第二篇　互通立交系統(tǒng)具體設(shè)施的通行能力分析方法第3章　匝道通行能力分析3.1　匝道中問路段通行能力模型3.1.1　匝道中間路段通行能力折減系數(shù)3.1.2　累計(jì)轉(zhuǎn)角的折減系數(shù)3.1.3　圓曲線半徑的折減系數(shù)3.1.4　匝道中問路段通行能力模型的建立3.2　匝道通行能力推薦值第4章　匝道結(jié)合部通行能力分析4.1　合流區(qū)上匝道結(jié)合部通行能力4.1.1　雙向6車道、單車道匝道結(jié)合部通行能力模型4.1.2　雙向6車道、雙車道匝道結(jié)合部通行能力模型4.1.3　雙向4車道、單車道匝道結(jié)合部通行能力模型4.2　分流區(qū)下匝道結(jié)合部通行能力第5章　交織區(qū)通行能力分析5.1　交織區(qū)車輛的換車道行為5.1.1　換車道特性5.1.2　換車道模型5.1.3　換車道的車頭間隙5.2　交織車道可接受的換車道車輛數(shù)計(jì)算5.2.1　間隙接受理論計(jì)算交織區(qū)極限流率5.2.2　交織車道可接受的換車道車輛數(shù)5.3　模型假設(shè)前提5.4　交織區(qū)通行能力模型5.4.1　交織區(qū)交織車道通行能力模型5.4.2　交織區(qū)直行車道通行能力模型5.4.3　高等級(jí)道路交織區(qū)通行能力模型5.4.4　交織區(qū)通行能力模型算法與分析第6章　分合流影響區(qū)通行能力分析6.1　合流影響區(qū)通行能力分析6.1.1　上匝道結(jié)合部通行能力模型6.1.2　合流影響區(qū)內(nèi)側(cè)車道通行能力模型6.1.3　合流影響區(qū)通行能力模型6.1.4　上匝道結(jié)合部通行能力模型算法與分析6.2　分流影響區(qū)通行能力分析6.2.1　分流影響區(qū)通行能力常用分析方法6.2.2　分流影響區(qū)車輛運(yùn)行分析6.2.3　分流影響區(qū)通行能力模型參考文獻(xiàn)第三篇　互通立交系統(tǒng)通行能力的協(xié)調(diào)分析方法第7章　匝道與匝道結(jié)合部的協(xié)調(diào)7.1　匝道中問路段與分流區(qū)下匝道結(jié)合部的協(xié)調(diào)7.1.1　車輛常規(guī)制動(dòng)減速時(shí)的減速模型7.1.2　減速車道車輛減速模型7.1.3　減速車道長度推薦值7.2　匝道中問路段與合流區(qū)上匝道結(jié)合部的協(xié)調(diào)7.2.1　合流區(qū)主線外側(cè)車道交通量模型7.2.2　合流區(qū)車頭時(shí)距分布模型7.2.3　加速車道最大匯入交通量模型7.2.4　匝道中間路段與合流區(qū)通行能力的協(xié)調(diào)第8章　匝道與周邊路網(wǎng)的協(xié)調(diào)8.1　主干道基本路段通行能力C28.2　相鄰交叉口進(jìn)口道通行能力C4分析8.2.1　相鄰交叉口的類型分析8.2.2　相鄰交叉口通行能力的分析8.3　銜接段通行能力C13分析8.4　銜接道路最小長度的分析方法8.4.1　交叉口進(jìn)口道的排隊(duì)長度Lp分析8.4.2　最小變換車道（銜接段）長度Lw8.4.3　銜接道路最小長度分析第9章　互通立交間距分析9.1　互通立交最小問距的組成9.2　互通立交基本路段最小距離9.2.1　車輛等待可插入間隙時(shí)的行駛距離9.2.2　為變換車道而調(diào)整車速等行駛的距離9.2.3　變換車道車輛橫移時(shí)行駛的距離9.2.4　交通標(biāo)志反應(yīng)距離9.2.5　車輛在進(jìn)入出口匝道前確認(rèn)安全距離9.3　互通立交問路段加減速車道長度9.3.1　加速車道長度9.3.2　減速車道長度9.4　互通立交最小間距模型9.5　單向2車道快速路互通立交最小間距計(jì)算第10章　互通立交系統(tǒng)通行能力分析示例10.1　匝道通行能力分析10.1.1　匝道交通流基本特性分析10.1.2　交通流模型標(biāo)定10.1.3　匝道車頭時(shí)距分析10.1.4　匝道通行能力推薦值10.2　分流區(qū)通行能力分析10.2.1　分流區(qū)交通流基本特性分析10.2.2　交通流模型標(biāo)定10.2.3　分流區(qū)車頭時(shí)距分析10.2.4　分流區(qū)通行能力推薦值10.3　合流區(qū)通行能力分析10.3.1　合流區(qū)交通流基本特性分析10.3.2　交通流模型標(biāo)定10.3.3　合流區(qū)車頭時(shí)距分析10.3.4　合流區(qū)通行能力推薦值10.4　單喇叭形互通立交系統(tǒng)通行能力分析10.4.1　系統(tǒng)通行能力影響分析10.4.2　單喇叭形互通立交通行能力推薦值參考文獻(xiàn)第四篇　互通立交系統(tǒng)通行能力仿真分析第11章　系統(tǒng)仿真分析11.1　微觀仿真模型綜述11.1.1　跟馳模型11.1.2　換道模型11.2　FRESIM跟馳模型分析11.2.1　算法流程11.2.2　合理性分析11.3　FRESIM換道模型分析11.3.1　強(qiáng)制型換道模型11.3.2　任意型換道模型11.3.3　預(yù)估型換道模型11.3.4　合理性分析第12章　仿真軟件開發(fā)12.1　軟件編制目的及功能12.2　軟件結(jié)構(gòu)12.2.1　仿真引擎12.2.2　用戶圖形界面12.2.3　后臺(tái)處理模塊12.2.4　命令通道模塊12.3　軟件模塊實(shí)現(xiàn)12.3.1　界面實(shí)現(xiàn)12.3.2　后臺(tái)模塊實(shí)現(xiàn)參考文獻(xiàn)附錄　實(shí)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果

章節(jié)摘錄

　　第一篇　互通立交系統(tǒng)交通特征　　第1章　基本概念　　1.6　互通立交系統(tǒng)的通行能力及其研究意義　　實(shí)際上，一個(gè)互通立體系統(tǒng)在道路網(wǎng)絡(luò)中是一個(gè)節(jié)點(diǎn)，讓車流實(shí)現(xiàn)無沖突、不間斷、連續(xù)的轉(zhuǎn)變方向，其作用類似一個(gè)交叉口，但其本身結(jié)構(gòu)是由眾多連接匝道組成的微型道路網(wǎng)絡(luò)。道路通行能力是指道路設(shè)施在單位時(shí)間內(nèi)疏導(dǎo)交通流的能力，因此，從道路網(wǎng)絡(luò)的角度上看，互通立交系統(tǒng)交通設(shè)施的通行能力類似交叉口的通行能力。由于傳統(tǒng)上將道路設(shè)施局限在不同的路段、交叉口等，因此，傳統(tǒng)上只提出互通立交系統(tǒng)的匝道通行能力、匝道結(jié)合部通行能力、分合流區(qū)通行能力，沒有互通立交系統(tǒng)通行能力的定義。在互通立交系統(tǒng)中轉(zhuǎn)向車流必須通過匝道實(shí)施，其運(yùn)行特性既受到匝道線形的影響，又受到該匝道銜接主線不轉(zhuǎn)向直行車流的影響，同時(shí)他們又反過來影響主線的直行車流。因此，互通立交系統(tǒng)通行能力的定義如下：互通立交系統(tǒng)的通行能力分為不同流向的通行能力，每一流向的通行能力為實(shí)現(xiàn)該流向的交通設(shè)施所組成的交通子系統(tǒng)在單位時(shí)間內(nèi)能夠疏導(dǎo)的最大交通量。例如，某一左轉(zhuǎn)流向的通行能力為實(shí)現(xiàn)該左轉(zhuǎn)的分流區(qū)、分流交叉結(jié)合部、左轉(zhuǎn)匝道、合流交叉結(jié)合部、合流區(qū)等交通設(shè)施所組成的互通立交子系統(tǒng)在單位時(shí)間內(nèi)能夠疏導(dǎo)的最大交通量。再如，某一直行流向的通行能力為實(shí)現(xiàn)該直行的分流區(qū)、交織區(qū)、合流區(qū)等交通設(shè)施所組成的互通立交子系統(tǒng)在單位時(shí)間內(nèi)能夠疏導(dǎo)的最大交通量。

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