[工学]08教材第五章 交织区通行能力分析.ppt

第五章第五章 交织区通行能力分析交织区通行能力分析n道路交织区及其构成n道路交织区的交通特性n道路交织区通行能力分析方法 任何类型的道路上，都 会有交织区：高速公路 ，多车道公路，双车道 公路，立体交叉区，城 市道路或集散道路 高速公路由基本路段（Bisic Freeway Segment）、交织区（Freeway Weaving）、匝道（Ramps）、匝道交叉口（Ramp Junctions）组成高速公路的交织区3道路交织区及其特征道路交织区及其特征• 如果入口和出口的车行道都叫做“ 支路”，则从A支路驶向D支路的车 辆必须穿过从B支路驶往C支路车 辆行驶的路径所以A—D和B—C 叫做交织流在这段路上还有A— C和B—D车流，不与其他车流交 叉，因而就叫它们是“非交织车流” • 交织——行驶方向相同的两股或多股 交通流，沿着相当长的路段，不借助 交通控制设施进行的交叉4道路交织区及其特征道路交织区及其特征• 当合流区后面紧跟着分流区，或 当一条驶入匝道紧接着一条驶出 匝道，并在二者之间有辅助车道 连接时，就构成了交织区 • 由于驾驶员必须进入通向他们出 口的车道，在交织区需要紧张的 变换车道行驶，因而交织区内的 交通流形成严重的紊乱，超过了 高速公路基本路段上正常出现的 紊乱。

交织区的构型划分交织区的构型划分nA类交织区n两个方向的所有交织车辆必须进行一次车道变换；nB类交织区n一组交织运行无须进行任何车道变换就可完成；n其它方向的交织车辆至多变换一次车道才能完成交织运行nC类交织区n有一种交织可无须进行车道交换就可完成；n其它的交织运程需要进行两次或多次的车道交换交织区段的构成交织区段的构成n简单的交织区，由一个单独的合流点后接一个单独的 分流点构成n多重交织区是由一个合流点后接两个分流点，或者两 个合流点后接一个单独的分流点所构成 交织路段的构成 ADCB交织区的构成交织区的构成n交织长度n从进口三角区宽度0.6m 处到出口三角区宽度 3.7m处的交织区段长度n交织宽度n交织宽度由交织区段 的车道数来量度交织运行的形式交织运行的形式n交织形式n交织运行分约束及非 约束运行两种形式交织车辆为了取得均衡运行或非约束运行所必须采用的车道 数（不一定是整数） --对于指定构型交织区，交织车辆可采用的最大车道数（不一 定是整数）n约束运行n非约束运行交织形式判定交织形式判定n交织运行分约束及非 约束运行两种形式n约束运行n非约束运行交织运行的判定标准交织区的交通特征交织区的交通特征n由于驾驶员必须进入通向他们出口的车道，在交织区 需要紧张的变换车道行驶，因而交织区内的交通流形成 严重的紊乱 。

n由于交织构型决定车道变换特性，因此交织构型严重 影响交织性能 n交织构型还可以影响到交织车辆和非交织车辆使用车 道的比例交织车辆为有效完成交织操作，必须占用某 些特定的车道交织构型能限制交织车辆使用外侧车道 的能力 交通量在车道间的分布n交织区由交织侧向非交织侧，车道空间的 占有强度依次递增交织行为主要在交织侧 车道进行，非交织侧车道车辆所受干扰较小 ，车流中除了交织车辆外，都希望尽量减少 或避免交织干扰，因而非交织车辆向非交织 侧车道汇集，以获得平稳的行驶车速和假设 自由度交织区的交通特征交织区的交通特征交织区的交通特征交织区的交通特征车辆交织行为n在交织区进口断面之前已经有95%以上的交织车辆 靠近交织车道行驶，为交织做准备，而非交织车辆则 向非交织侧靠近以避免交织的较大影响在交织区长 度1/2处， 90%的车辆可以完成变换车道行为过程， 而进行换车道前的车辆速度一般较换车道后的车辆速 度低 交织车辆的可接受间隙临界车头时距的大小依赖于车速的大小：车速较小的 车辆可接受的车头时距相对较小，车速大的车辆可接受的临 界车头时距则相对较大交织区的交通特征交织区的交通特征交织区车辆跟驰特性n交织区内交织车辆必须在交织区长度限制内 完成车道变换，所以，交织车辆运行时往往不 是追求最大的直行速度而保持和前导车之间的 最小车头时距，而是在行进过程中寻找相邻车 道车流中合适的可插入间隙。

n交织车辆的这种特性导致了当与前导车间的 车头时距增大时，也不急于加速紧跟，甚至在 一定程度上反而会因等候相邻车道中的可插入 间隙而减速 交织区的交通特征交织区的交通特征交织车辆换车道特性n受交织区长度的限制，交织车辆必须在交织区内行驶过程中 找到变换车道的可能性并实现其操作，否则，就只好在交织区 内被迫减速等候这种可能性的出现，从而造成交织区拥堵一 定条件下，驾驶员还有可能牺牲一定的安全水平而冒险进行车 道变换n交织区内的非交织车辆与基本路段上的车辆相比较，不可避 免的要受交织车辆的干扰，因此进行换车道行为的频率也很高 这是基于驾驶员对交织车道运行条件的恶化做出的必然选择 交织区的交通特征交织区的交通特征交织区的交通特征交织区的交通特征n在通常条件下，交织与非交织车辆都在争夺可以利用的空间 横过所有车道的运行最终趋于平衡，所有驾驶员处于相似的交通 条件在交织区内，非交织车流的非交织车辆试图保持在外侧车 道上行驶，而交织车辆总是尽可能地使用交织车道因此，交织 与非交织车辆在一定程度上可以区分开来，交织和非交织车辆占 用的车道有严格的区分 n在通常条件下，交织与非交织车辆最终达到平衡运行。

在这种 情况下，交织车辆占用交织区的车道数为NW，非交织车辆使用其余的车道n交织区车流速度、密度速度、密度可以反映交通流运行质量 交织区交通特征的影响因素交织区交通特征的影响因素n交织区长度；n交织流量比与交织比；n交织区车道数；n交织区车速；n交织区内车型比例；n交织区的构造类型利用交织区内车 流速度速度反映交通 流运行质量（服 务水平）的分析 方法HCM85交织区交通特征的影响因素交织区交通特征的影响因素参数定 义参数定 义L交织区段长度(m)VW2两交织流中较小的交织交通量(pcu/h) N交织区段车道总数(整数)VnW交织区段中的总非交织交通量(pcu/h) NW交织车辆所用的车道数(不一定是整数)VR交通量比VW/VNnW非交织车辆所用的车道数(不一定是整数)R交织比VW2/VWVW交织区段中的总交织交通量(pcu/h)SW交通区段中交织车辆的平均行驶速度(km/h)V交织区段中的总交通量(pcu/h)Snw交通区段中非交织车辆的平均行驶速度(km/h)VW1两交织流中较大交织交通量(pcu/h)n影响交织区交织运行的参数表交织区车辆运行速度计算交织区车辆运行速度计算n交织区车辆运行速度计算n交织车辆运行速度(Sw)n非交织车辆运行速度(Snw)na、b、c、d均为常数计算交织速度和非交织速度，必须对约束进行检查。

一般是先计算非约 束的交织速度和非交织速度，计算Nw后，通过约束判定条件对约束 进行检查如果为约束，则选择约束型的a、b、c、d常数，再计算 约束运行下的交织速度和非交织速度交织区车辆运行速度计算交织区车辆运行速度计算交织区段服务水平交织区衡量服务水平及划分水平级别的关键性参数是交织车 辆的平均行驶速度和非交织车辆的行驶速度，如表通常设计时采用二级服务水平当需要采取改进措施而有困 难不得已时可降低一级采用三级服务水平当交织流和非交织 流中一个或两者均低于设计采用的服务水平等级时，就需采取 改进措施，改进措施之一是改变交织构造型式交织区段的通行能力 交织区通行能力分析计算方法如下： 1．给出交织构造型式及N、L和交通量各值2．根据所采用的服务水平级别，从具体表中查出最小平均 交织行驶速度Sw及最小平均非交织行驶速度Snw3．从具体表中查出非约束运行所需之常数a、b、c、d各值 ，分别计算出对应于Sw及Snw的V值，取两个V值中之小者 4．从具体表中取相应于已给定构造型式的Nw计算式进行计 算，得到Nw后与表中已给出的该种型式的Nwmax相比，以决定 运行是约束的还是非约束的如果是非约束运行，则第3步所 得之V值即为交织区的通行能力，分析计算就此结束。

如果是约束运行，则取具体表中对应于已给定构造型式的算式，此时取算式 中之Vw等于表中相应的Nwmax,即可算出Sw(型式A)或Snw—Sw(型式B或型式C) 再进行第5步计算 5．对于构造型式A，用第4步计算出之Sw代人交织速度计算公式，并用具 体表中相应之非约束运行的a、b、c、d诸常数值反算出V值，并与第3步中 得之V值比较，取其中之小者为通行能力计算就此结束对于构造型式B或型式C，则用第2步之Sw值，并根据第4步算出之(Snw— Sw)值算出Snw值用此Snw值代人非交织速度计算公式，并用具体表中相应 之非约束运行的a、b、c、d诸常数反算出V值，此V值即为通行能力计算结果与交织区运行参数的限制值进行比较，如果能够接受，分析计 算就此结束交织区段的通行能力 交织区段运行参数的限制值①确定道路条件和交通条件②将所有交通量换算为在理想条件下的高峰流率•绘制交织示意图 •计算非约束的交织速度和非交织速度•对约束进行检查，如果为约束，再计算约束运行下的交 织速度和非交织速度 •对交织区各项限制进行检查•确定服务水平确定交织区服务水平步骤确定交织区服务水平步骤对已有的一匝道一交织段作运行质量分析。

已知：交织段及其交通量示于下图，车道宽3.75m，平原地形 ，两侧在1.75m内无侧障碍物，主线及匝道交通量中均有30% 的大型车问这交织在什么服务水平下运行?实例分析实例分析解：① 道路及交通条件如上述及图所示，这是构造型式A的简单 交织段②将交通量换算成理想条件下的小客车交通量仍用基本路 段一节中所述之fw、fHV及fp的计算法及EHV值根据已知条件，fw=1.00，fp=1.0，EHV=1.7，得：fHV=1/[1+PHV(EHV-1 )]=1/[1+3×(1.7-1)] =0.83换算后，Vw1=480/[fw·fHV·fp]=480/[1.00×0.83×1.0]=578pcu/hVw2=250/[1.00×0.83×1.0]=301pcu/hVw= Vw1+ Vw2=578+301=879puc/hVnw=(3000+100)/[1.00×0.83×1.0]=3735pcu/hV=Vw+Vnw=879+3735=4614pcu/h③作交织图及列出计算所需之参数交织图见上图参数如下：VR=Vw/V=879/4614=0.191R=Vw2/Vw=301/879=0.342L=300m④计算非约束情况下的交织车速Sw及非交织车速Snw。

非约束情况下型式A的常数值如下：计算得到：Sw=69.4km/h， Snw=81.9km/habcdSw0.2262.21.00.9Snw0.0204.01.31.0⑤利用非约束情况下的Sw及Snw求算交织车辆为达到非约 束运行所需之车道数Nw利用构造型式A式，计算得到查具体表型式A可被交织车辆使用之最大车道数Nwmax=1.4 ，现Nw6.0—12.0>8.0—15.0C>12.0—17.0>15.0—20.0D>17.0—22.0>20.0—23.0E>22.0—27.0>23.0—25.0F>27.0>25.0交织区的服务交通量（基本交织区的服务交通量（基本 通行能力）和服务水平划分通行能力）和服务水平划分n假定自由流 速度为 120km/h， PHF为0.90， 重型车比例为 5%，平原地 形，V/C比为 0.2，交织区长 度为300m车道数交织区不同服务水平下的服务交通量ABCDE A型交织织区317103010392047405490422804010523063207330528505010654079309260 B型交织区3178032904430549063204238043905900732084305297054907380914010540C型交织织区3179032804380540063。