典型路段(交叉口)通行能力分析.doc

典型路段（交叉口）通行能力分析北京交通大学毕业设计（论文）绪论近几年来北京的道路交通建设和交通管理取得了很大成绩，但是，由 于历史和现实的原因，交通需求与供给在总量和结构上的双重失衡日趋严 重近15年来，北京的汽车保有量每年平均递增率超过15%,个别年份 甚至接近20% ,而道路长度和道路面积的年平均增加率仅为1.2%和3.7%, 致使汽车交通需求，特别是小汽车交通需求，与市区路网总容量之间的缺 口日益扩大从而导致大范围的交通拥挤阻塞和城市活动效率每况愈下 据统计［门，1991-1995年市区新建和改扩建项目（单体建筑面积超过1 万平方米）的总建筑面积为3000万平方米，其中有70%在三环路以内， 在接下来十年中又发展到现在的四环和五环，且绝大多数都是生成和吸引 大量人流、车流的公共建筑如果这些高容积率建筑的空间分布不当，势 必给本己拥挤不堪的交通干道和商业街带来更大的压力作为离城区最近 的一条快速环路一一二环路，就在这进城出城大量车流的压力下不堪重负, 在西二环和北二环的连接处西直门立交桥更是以拥堵名扬京城北京交通大学毕业设计（论文）1西直门立交现状1.1西直门立交构型及丿力史概耍1.1.1西直门立交构型立体交叉是两条或多条路线在不同平面上相互交叉的连接人工构造 物。

道路立体交叉的主要目的是为了提高交叉路口的通行能力，减少交叉 时交通的干扰，从而保证交叉口的交通安全与快速通行道路立体交叉的 布局型式选择及设计的合理与否，对交叉口通行能力的提高、交通安全、 行驶时间的节省和道路功能的提高均有很大影响互通是立体交叉是由主 体部分和附属部分组成；主体部分：包括跨线构造物（冇跨线桥跨线地道两种）、主线、匝道（由 驶出道口、行径路段，驶入道口三部分组成图1.1西直门立交北进口北京交通大学毕业设计（论文）图1.2西直门立交主体附属部分：包括出口、入口、变速车道、集散车道、三角地带等西 直门立交其基本是由苜蓿叶式立交和上层三条定向匝道构成，是一座3层 走向型互通式立交桥，二环路机动车道有双向十车道如图1.1、图1.2o1.1.2西直门立交丿力史概耍西直门立交桥在北京交通中冇枢纽作用处在贯通北京南北的干道的 中心位置它是西二环和北二环的交会处，连接着西外大街和西内大街以 及学院路方向1978年，北京修建了第一批立交桥，西直门桥就是英中的 一座，它是北京西北部地区进出城的必经之地老西直门立交桥是上环式 立交，汽车行驶到立交桥时，耍通过桥中央的转盘来实现不同方向的分流。

这种立交方式的通行能力受环行交叉中形成的交织所制约，从1987年开 始，西直门立交桥的流量增加了近1倍，90年代后由于交通量的增长远远 超过北京交通大学毕业设计（论文）了该桥的设计能力，使其成为二环路最拥堵的结点，成为制约北京城区交 通改善的瓶颈它不仅影响了整个城市的交通，它还影响了北京市的经济 发展从1994年开始，北京市政工程设计研究院用了 4年的时间，做出 了新立交桥的设计1999年实施西直门立交桥改扩建工程［2］改扩建工 程的主要内容：第一，新建了上层三座匝道桥：I号匝道桥（西外至北二 环左转匝道）、2号匝道桥（二环由南往西外左转匝道）、3号匝道桥（由 北向西外右转匝道）；第二，新建中层东西向跨线主桥和南、北辅桥；拓 宽下层二环主路为双向十车道；新建高梁桥立交；完善与西直门立交桥相 关的辅路系统、交通设施；完善周边路网改建之初，拥堵状况得到暂吋 缓解，但随着北京汽车拥有量的急剧增加，改建后的西直门桥仍是经常的 堵车高发点1.2西直门立交运行状况由于西直门立交桥位于天安门的西北方向，处于北二环与西二环的交 汇处，同时它与学院路、西直门外大街以及西直门内大街相连接鉴于此， 北京市政设计院主耍是根据分析主流向，主流量的问题，根据模型测试, 将来会发展到哪个方向的流量最大。

现在的西外大街到北二环方向，西二环到西外大街方向就是当时测算出來的主流向，并修 建了定向的通道可以直达由于 建桥受到土地面积的限制，其它被认为是次要的方向就必须盘桥这种方式被认为是比较科学的一种立交的方式但是如今的立交 桥每天早晚高峰期，都会不无例外的重复上演拥挤堵车的场面尤其是在 西直门立交桥的北进口和西进口，车辆处于i种走走停停的状态，北进口 由北北京交通大学毕业设计（论文）二环和学院路方向的车流构成，西进口主要是來自西外大街的快速路车流道路评价拥挤是两个标准，一个是负荷度，是否接近于1,数值越小 说明越畅通，一个是实际车速现在西直门立交桥大部分路段的这两个指 标符合度已经饱和了，车速每小时已经抵于20公里了，高峰时间完全丧 失了快速路的意义北京交通大学毕业设计（论文）2道路通行能力相关模型2.1路段通行能力模型2.1.1基于跟车车头时距及其参数修正的通行能力经典模型[3]2.1.1.1 一条车道基本通行能力道路处于理想条件下，标准车辆以最小的车头间距连续行驶的理想交 通流，在单位时间内通过公路断面的车辆数，是理论上能通行的最大交通 量C?3600ht?式中：C 通行能力，辆/hht 平均最小车头时距，s ?2.1.1.2可能通行能力即公路实际所能承担的最大交通量，指偏离上述理想条件各种公路修 正后得到的通行能力,其计算采用对基本通行能力进行修正的方法求出。

Cp?C?N?fw?fHV?fp （2-1-2）Cp 单向车行道可能通行能力N——单向车道数式中：fw——车道宽度和侧向井款对通行能力的修正系数fp——驾驶员条件对通行能力的修正系数fHV——大型车对通行能力的修正系数（其中包含坡度的修正）北京交通大学毕业设计（论文）fHV?l （2-1-3） l?pHVEHV?l pHV——大型车交通量占总交通量百分比,％ EHV——大型车换算为小型车的车辆换算系数，包含特定纵坡上的影响2.1.1.3设计通行能力（或实际通行能力）是指在一定的服务水平耍求下，道路所具有的通行能力，即根据对交 通服务的质量要求和路段的具体结构条件、交通条件及交通管理水平，对可能通行能力进行相应的修正后得到的通行能力它是指在规划、设计道 路吋，根据道路的种类、特性、重要性、适应全年应提供的服务质量规定 的交通量其值是给可能通行能力乘以表示全年应提供的服务质量（规划等 级）的系数求出通行能力用1小时为单位定义，为了表示车辆数，用小客车当量辆数 （passengercount unit）,艮卩用 pcu/h 表示2.1.2基于安全间距和期望间距的路段通行能力模型[4]安全间距，为满足行车安全要求而需要保持的最小车头间距，记为ho 期望间距，期望间距就是道路使用者（驾驶员）根据实际的道路条件、交通 条件以及环境条件，按照自己的主观愿望所选择的行车间距，记为he,单位为 mo在车流稳定的跟车状态下，期望间距就是实际间距。

当实际间距不等于 期望间距时，驾驶员就会采取措施调整实际间距/旦这种调整冇吋会造成车 流失稳模型基本通行能力，从理念上来讲，基本女全间距能够比较合理地反映 行车安全要求，所以就称符合基本安全间距模式的交通流为理想交通流，它北京交通大学毕业设计（论文）可在理想的驾驶员条件下实现Cb?lOOOVfVft （2-1-4）L?3.6式中：Cb 基本通彳亍能力Vf——自由流车速最小车头间距t——驾驶员反应时间根据试验观测，对标准型的小客车，其最小车头间距约为6.5-8.001,驾 驶员的反应时间通常在0.8〜1.2s之间在取l=8m,t=1.2s/Vf=120km/h/由上 式可求得基本通行能力为Cb=2500pcu/h,这个结果也在美国近几年的观测 资料中得到证实同时也易知，基木通行能力的最大值不会超过Cb=3600/t=3600/1.2=3000pcu/h □模型实际通行能力，设车流的自由车速为Vf期望间距符合GREENSHIELDS 模式,Vf=7.2L/t=7.2x8-rl.2=48km/h?3600?3.6L?C?....Vf?7.?p?l?? ?t?Vft?(2-1-5) ?250V?fC? Vf?7.p?L?????对应临界车速：北京交通大学毕业设计(论文)3.6L?V?V? Vf?7.pf?Vft? ? (2-1-6)?V?1V. Vf?7.pf?2?????相应临界密度：Cp3600?? Vf?7.?Kp?VpVft? ? (2-1-7)500?K? Vf?7.p?L?????2.2交织区通行能力模型交织(weaving)是指具有大体相同方向的二股以上的交通流以小角度 交叉流动吋，i股交通流的车辆逐渐地驶人另一股交通流中的动作。

如接 近高速公路的合流处又与分流处连接的场合或接近驶人匝道又与驶出匝 通连接并且附加车道连接的场合等部属于交织区间影响驾驶员进行交织行驶操作的公路因素有:交织区间长度、宽度或车 道数、交织形式等本文采用北京工业大学交织区通行能力理论[5]交织区理论模型成立的条件：1. 车道车流到达服从泊松分布，相应的车头时距符合同参数的负指 数分布并相互独立2. 空隙接受理论计算交织区极限理想流率不考虑交织区内交织车辆运行车道变换的吋间和空间因素，而仅考虑 交织车辆相邻车道上有效车头时距接受交织车辆的能力设参数?1、？2（辆 /s）分别为交织区两车道的来车率得双目标最优化问题：北京交通大学毕业设计（论文）Sub Max?l, ?2e??2t0?lrl??21?e??2t?e??lt0?2r2??l??lt?l?e St（2-2-1） CO??1?O3600C0??2?036003. 影响因素冇效车冇空档被利用的可能性(以一车道为例)l?(l?r2)k??2?t?l?r2???2r2?t (2-2-2) Pl?l?e?e21?r2k车道极限流率的折减系数(以一车道为例)~Q1M?Q2ml?l? (2-2-3) Qlrl?e??2t0~2 Q?min?Qlrl3600?2P21?e??2t0???(2-2-4) ?式中： tO——车头空档，资料表明是5st?——-跟车间距，资料表明平均为3sco———标准车道最大通行能力K二L/50.0跟交织区流量、速度、长度冇关rl——-车道1上交织车辆比例L——交织区长度?t——-跟车时距和间隙接受之差北京交通大学毕业设计(论文)4.交织区通行能力公式：Ci?3600?imi (2-2-5C??Ci•(2-2-6)1式中:c——交织区总通行能力Ci—一T车道通行能力?i——i车道最大来车率mii车道冇效空档被利用的可能性大小下图是对上述模型计算的结果一一通行能力等值线:图2.1两交织车道交织比对应的 图2.2两交织车道交织比对应的[3] [3]通行能力等值线（L=50m） 通行能力等值线（L=100m）2.3立交匝道通行能力匝道的通行能力由匝道本身和匝道两端连接段的通行能力而决定。

立交通行能力主要指匝道上的通行能力，在立交的整体运行中只要有一条匝道的通行能力不能满足该方向交通量的要求时，就会干扰或影 响整北京交通大学毕业设计（论文）个立交的正常运行其中，匝道本身的通行能力基本上可按一般路段的通 行能力求出，但因为与一般路段相比匝道的平面、纵截面线形等较差，所 以通行能力也较低在匝道连接段，通行能力受流入、流出交通量、主道 交通量以及邻近路段等的影响，所以不能象一般路段那样单纯地确定其通 行能力因此匝道。