交叉口优化设计实用13篇

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交叉口优化设计

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交通拥堵问题必然引起整个交通系统的失调, 给人们的出行带来延误, 严重影响了人们正常的生活。因此有关部门正加大力度进行交通管制, 以提高交通设施的服务水平。在对信号交叉口进行优化时, 只考虑对信号配时优化, 或只考虑对交叉口渠化进行改造等等, 两者没有协调考虑,使得治理的效果不是非常理想。

这里主要针对交叉口现状,对交叉口信号配时现状进行分析、优化,并采用信号配时软件 Synchro,对渠化方案进行比选, 实现了两者的有机结合, 将渠化组织优化与信号配时优化协调考虑可以较好地降低交叉口整体延误, 提高交叉口地区的交通服务水平, 从而为改善交叉口的交通运行状况。

1 交叉口优化

交叉口的优化一般从两个方面进行:信号配时优化和渠化优化。两个方面相辅相成、相互配合,共同保证道路网中的瓶颈--交叉口的通畅。

(1)信号配时优化

交通信号配时控制是依据路网交通流数据,对交通信号进行初始化配时和控制,同时根据实时交通流状况,实时调整配时方案,实现交通控制的优化。交通控制从被控区域的最小延误时间出发,获得最佳的配时方案,是系统化最优的思想。

交通信号配时控制是时间分离的一种交通组织形式,通常是在停车让路控制的基础上,根据交叉口的交通流量、车辆延误、交通冲突、行人安全和事 故记录以及交叉口所处位置等,考虑信号设置的必要性。

(2)渠化优化

交通渠化就是在道路上用交通标志、标线或者高出路面的各种岛状构造物、路面漆刷的不同颜色、护栏、分隔带、隔离墩及其他设施和方法,对行人与各种不同车型、不同方向、不同车速及不同运动状态的交通流进行引导、隔离和管制,使交通实体像渠内水流一样顺着一定的方向和路线,互不干扰地安全有序运行,以达到分离和控制交通流的目的。

4 结论

总之,城市道路平面交叉口进口车道的合理设置以及信号灯控制的合理设计对改善交叉口的通行条件,提高交叉口的通行能力起着重要作用。

交叉进口车道的合理几何设计是保证各进口车道正常发挥作用,避免各道相互干扰不可或缺的因素,当然交叉口的优化处理形式还有很多种,如环形,各种渠化形式以及一些交通管制措施,交叉口的形式对城市交通景观,经济等方面都有非常重要的影响。而合理的信号灯配时分配可以最大限度的发挥道路的通行能力,减少延误及停车次数。因此在交叉口处在具体优化设计时要多方面考虑,使得渠化与信号控制最优结合,最大程度满通功能的需求。

参考文献:

[1] 常争艳,贾志绚,武美先.信号配时与交通设计协同优化[J].太原科技大学学报,2010,1(31):38-41.

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0 引 言

为了对城市道路交通运行进行合理性的疏导与控制,除传统的定时信号控制方式,感应信号控制在国内的应用也越来越多。但是经典的感应控制只是遵循车来即延时的控制策略,在交通构成比较复杂的情况下灵活性不够,参数确定方式过于经验化,很难适应动态交通流状况[1]。

为了有效提高感应信号控制的适用性,提高其使用效率,一些学者对感应控制进行了优化设计。翟润平等就对延时策略进行了改进,通过计算绿灯有效利用率来确定是否切换相位,提高了绿灯的有效利用率,但是增加了一个控制参数和控制的复杂度;王殿海等提出了一种可变单位绿灯延时的时间模型,考虑到了城市路段车流到达规律和驾驶员心理特性,与传统的固定单位绿灯延时相比有所改进,但是在降低车辆的平均延误上效果并不明显;邵锦锦等提出了一种动态相序的多相位感应控制算法,根据各个路口的排队长度和平均等待时间来给出优先级,通过判断优先级的方式来灵活变换相位,但是对于优先级的判断标准没有明确说明,并不具有普遍性[2]。

本文在上述研究的基础上,引入通行优先权的概念,通过车辆排队长度和车辆延误的计算,对于不同方向的交通需求进行分析与研究,进行相位优化调整,提高感应控制运行效率。

1 优化感应控制指标

为了更大程度地发挥感应控制的优越性,现引入一个通行需求的判别指标,用于对交通需求进行简单的量化和优先级调整,来实现感应控制优化的目的。

1.1 车道排队长度的计算

排队长度是评价交叉口通行能力和服务质量的重要指标之一,交叉口进口道停车线前的排队长度对于控制方案的选择、拥堵状况的评价都有着重要的作用[3]。在讨论排队长度时,一般以排队车辆数作为衡量标准及主要的研究对象。对于排队长度的计算,选用SIGNAL94模型,假定红灯时段到达服从均匀分布,无初始序列,结合感应控制多适用于交通欠饱和状态,暂不考虑上一周期未消散序列:

[QN=2.0qNR] (1)

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Key words: Shenzhen city; city road; intersection; optimization design

中图分类号:[TU997]文献标识码:A文章编号:

引言

我国大部分城市的道路平面交叉口布局较为简单,往往是交叉口进、出口车道数与路段相等且非机混行严重,由于在同样车道数的情况下, 平面交叉口的通行能力只有路段的1/3--1/2,路段车速越高、车道数越多则交叉口拥堵情况越严重,因此交叉口往往成为城市交通的瓶颈。为了提高平面交叉口的通行能力, 适应城市交通发展的要求, 需要对干道交叉口进行渠化设计,使机动车、非机动车和行人在通过交叉口时,各行其道, 互不干扰,提高通行效率。

一、现状城市道路交叉口存在的主要问题

1.1交叉口车道渠化不合理

在城市道路设计中,交通量较小的支路与支路相交一般可不需进行交叉口增拓车道数,等级较高、交通量较大的主、次干道应增加交叉口车道数。通过渠化设计,设置专用左转道、右转道,保证交叉口的车流处于有序状态。从现状调查的城市道路交叉口来看,大多数平面交叉口的渠化设计有进一步优化的空间。

1.2路口车道数划分不合理

交叉口进出口车道数对整个道路网系统通行能力有较大的影响。因此,交叉口进出口的车道数一般多于标准路段(比标准路段多1到2个车道)。进口直行、左转及右转流向的车道数,应按流量比分配。现状存在交叉口进口车道数与标准路段一样,或直行车道数少于出口车道数,使得交叉口处的交通流不畅,造成交叉口通行能力低,增加交叉口处的交通隐患。

1.3非机动车及行人过街干扰成为瓶颈

行人、非机动车过街设施不完善或设置不合理,使得行人、非机动车过街困难,甚至出现行人和非机动车交通对道路的穿越与机动车交通之间存在严重的相互干扰,如右转机动车与行人过街,造成交通混乱,影响交叉口通行能力及安全。

1.4标志标线设置不合理

目前,每个城市几乎都有自己的一套交通工程做法,没有严格按照相关规范进行设置。现状存在的交叉口标志标线设置不合理的地方主要有:路口标志标线设置缺失、不清晰或者设置错误,旧牌作废后也没有及时更换;标志牌字体小。

1.5公交站点设置不够合理

为了方便居民乘坐公交车,一般将公交车站设置在道路交叉口的出口道,少部分情况设置在进口道。但是,现状设置在交叉口处的公交停靠站存在不合理的现象,如:公交停靠站设置在出口道时,其位置不符合规范要求,甚至公交停靠站直接设置在无展宽的出口道等。公交车辆的停靠站设置不合理,导致其他车辆不能快速的驶出交叉口,造成道路节点通行能力的下降,从而影响整个道路网的通行能力。

二、交叉口设计原则

2.1交叉口是交通冲突地点,为提高交通安全和通行率,在无信号控制的交叉口需要实行“路权”分配的标志和标线设置措施。

2.2为改善交通安全,交叉口需对机动车、行人、自行车交通采用规范化的交通安全和交通控制设计。

2.3新建平面交叉口,应以交叉口红线为依据,根据相交道路的类别以及设计车型、车速、交通流量流向,并考虑到未来发展的可能性进行设计。

2.4各类道路交叉口的进出口道应为行人安全过街或方便残疾人使用和通行提供必要的条件。

2.5平面交叉口转角处规划红线应做成圆曲线或切角斜线、并须满足视距三角形要求。视距三角形范围内,不得有任何高出道路平面标高1.2m 的视线障碍物。

三、交叉口平面设计步骤及方法

3.1交叉口平面设计步骤

城市道路交叉口平面设计步骤一般如下:

图1交叉口平面设计一般步骤图

其中,在考虑交叉口渠化问题时,应结合交叉口进、出口车道数、左转车道及右转车道设置一并考虑。

3.2交叉口平面设计方法

这里介绍交叉口平面设计方法时,按照设计步骤进行阐述。

(1)确定渠化参数:根据不同等级的道路,确定渠化段及展宽段长度,对于新建道路宜取大值,改建或者条件受限取小值,这里一般结合公交站台的设计一并考虑。

在进行渠化时,增加进口车道数的方式一般有压缩侧分带及中分带、道路中心线左移、红线拓宽等。

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Abstract :In China, the intersection is the concentration of traffic accidents occurred . The sample statistics of the city's traffic accident shows that the number of traffic accidents occurred in the intersection is about 30% of all road traffic accidents. Urban road intersection traffic safety is a very complex issue , this paper proposed key issue of intersection design for peer reference.Keywords : urban roads; intersection ; design; canalization ; horizon ; diversion Island

一、主要原则

平面交叉口设计应遵循如下原则。

(1)保证视距

保证视距是减少交通事故发生十分有效的方法。与城市交叉口不同, 城市道路交叉口往往没有显著的特征,交叉口速度过高的部分原因是驾驶员并没有看到前方交叉口的存在。如果保证了视距,能清楚地了解相交道路车辆行驶状况,很多交通事故可以避免。

(2)降低车速

交叉口处超速是十分危险的。超速可能是驾驶员未意识到交叉口的存在,也可能是驾驶员意识到交叉口的存在也不减速,因此有必要采取速度控制技术。

(3)提前警告

在视距难以保证时,必须加以警示,提示驾驶员采取提前必要的措施,保障安全通过交叉口。如交叉路口警告标志用以警告车辆驾驶人谨慎慢行,注意横向来车,设在平面交叉路口驶入路段的适当位置。

(4)明确路权

只有明确路权才能保证交通安全有序。明确路权主要包括两个方面:一是从空间上明确车流冲突点的位置和减少冲突点的数量;二是从时间上明确车流行驶的路权和减少冲突点的个数。在没有信号控制的情况下,必须给予主要道路交通优先权,对次要道路采取停车让行、减速让行等控制措施。

(5)尽量设置左右转弯车道

在平面交叉口设计时,应根据具体条件,尽量在进入交叉口之前将转向的交通流与直行的交通流分开,即设置左右转弯车道。

(6)尽量缩小交叉口通过距离

尽量减少交通流通过交叉口冲突地区的距离,将停车线尽可能前移,对方出口尽量前靠,使得车流在通过交叉口时受到干扰最少,通过时间最短,交通信号控制绿灯有效率最高。

(7)保持直行车道直线状

尽量让占主流方向的直行车道在进出交叉口段保持直线状,使得直行车辆在交叉口前后不需要变换车道顺利通过交叉口,从而提高主干流的通行效率。

(8) 分别拓宽左右转弯车道在直行车道的部分

左右转弯车道应该在保证直行车道成直线的前提下向左右两边分别拓宽,使得左右转弯的车辆从直行车流中分离出来,同时也不干扰主要道路的一般直行车流的通畅行驶。

二、视距保证

两相交城市道路间,由各自停车视距所组成的视距三角形内不应存在任何有碍通视的物体。平面交叉口的视距受各种因素的影响,包括树木、建筑物、围墙、广告牌、交通标志等。应对城市道路所有的非信号控制交叉口进行排查,整治视距不足的路口,清除阻挡视距的障碍物或将障碍物设置成通透型,减少事故隐患。对于不断生长的树、灌木、草等,必须定期修剪。

停车视距由三部分组成:停车视距由三部分组成:驾驶员反应时间内行驶的距离S1,开始制动汽车到汽车完全停止所行驶距离S2 (制动距离),再加安全距离S0 (5~10m)。按下式计算:St=S1+S2+S0=(u1t/3.6)+u12/(254φ2)+S0 式中:t――驾驶员反应时间,取2.5s;φ2――路面与轮胎之间的纵向摩阻系数,因轮胎、路面、制动等条件不同而异,计算停车视距一般按路面潮湿状态考虑;u1――行驶速度。当设计速度为120~80km/h时为其85%;当设计速度为60~40km/h时为其90%;设计速度为30~20km/h时为其100%。

由停车视距的计算公式可以看出,车速和纵坡都对视距三角形产生影响。因此,可以通过速度控制和纵坡变化来使视距三角形减小,从而在保证交通安全的情况下减小清障的范围。

三、速度控制

速度控制是保障交叉口视距三角形,保障交通安全的重要手段。速度控制的方式有很多,如限速标志、振动标线、减速丘、减速路面等。在交叉口的速度控制设施选择必须慎重,要根据限速要求和车辆运行状况综合考虑。对于速度较高的主要道路方向,应选用限速标志、振动标线等设施,而在速度较低的次要道路方向,应选用减速丘、减速路面等设施。对于两个方向的道路等级都较低时,可以将交叉口的人行横道甚至整个交叉口做成减速路面。有时,通过合理的改变交叉口附近的景观、路侧状况、路面颜色等,也会起到速度控制的效果。

四、加强警示

在视距三角形不易满足,又不宜控速、变坡的情况下,必须通过交通标志标线、道口标柱、频闪警示灯等警示车辆驾驶员前方存在交叉口,注意小心驾驶。

路口警告标志、注意行人标志、人行横道线都可以预示交叉口的存在,必要时可以采取增加标志数量、加大标线跨度、加强标志标线的反光性能等措施。在交叉口,导向箭头是必不可少的,在车速高的交叉口,可以多设几组导向箭头,并增加导向箭头的设置间距,以预示前方交叉口的存在。

道口标柱设在城市道路沿线较小交叉口两侧,用来提醒主要道路车辆提高警觉,防范小路口车辆突然出现而造成意外。对于较大的交叉口应每侧设置多根,甚至可以进行引导性的布置,连成一排,以显示有所区别。

频闪警示灯设置在危险点起点以前,警示车辆驾驶员前方危险,应减速慢行。其可以设置在事故多发的交叉口之前,一般的交叉口不宜设置。

五、交叉口渠化

渠化就是在道路上用交通标志标线或者导流岛等设施,使不同类型的交通、不同方向和不同速度的车辆能像渠道内的水流一样,沿规定的方向互不干扰的通过。渠化最常用的设施就是导流岛。导流岛可分为凸台导流岛和标线导流岛两种。对于大型交叉口,为了避免导流岛设置不当,宜先使用标线导流岛,实施一段时间后,按实际车流行驶轨迹作调整,再做成凸台导流岛。另外还可以采用一种介于两者之间的橡胶柱或突起路标导流岛,即将橡胶柱或突起路标与标线配合使用。

交叉口道路中线偏移也是提高交叉口通行能力、开辟左转专用车道的一种较好的渠化设计方法。由于地形限制无法拓宽进口道时,可以采取道路中线向左偏移的方法,使出口道适当压窄以便增加进口道车道数。实践证明,由于进口道车速较出口道低,这种方法是可行的。

渠化之后必须有相应的标志标线及相关设施配合,否则很难保证渠化的效果。凸台导流岛应注意其尖角端部处理。兼做安全岛的导流岛应注意设置人行道,道口应设置橡胶柱,而且路缘应注意隔离,以保证行人集中于人行横道过街。行人及非机动车穿越道路存在较大风险时,建议设置中分带的前端保护。

当接入口为各小区支路、进村道以及低等级城市道路时,由于交叉口支线道路宽度一般只有3~5m,不会超过两车道宽度,并且与主线垂直相交,交叉口一般都比较小,不适合设置导流岛做渠化设计,多采用简单的简易式交叉口。此类交叉口最重要的就是保证视距,视距三角形内不应存在高于1.2 m的障碍物。视距不易保证时,可通过降低支线车辆速度起到减小视距三角形的作用。视距无法得到保证时,应通过设置交通标志标线、道口标柱等警示主线车辆驾驶员,必要时应控制主线车辆的速度。

建议所有几何条件允许的交叉口都做渠化设计。针对不同几何型式的交叉口的特点,其渠化设计也不相同,分述如下。

(1)十字型

十字型交叉口是指两城市道路的中线在交叉口处相交无错位且交叉角在75°~90°之间的规范型交叉口。十字型交叉口在无信号控制下设计的原则是优先保证主要道路畅通,次要道路交通先在交叉口前“停”,让行主要道路的原则。对于无信号交叉口,支线必须采用“停”标志和停止标线,支线右转车辆与主线直行车辆汇合时,采用“让”标志及相应标线。渠化过程中应尽量通过中央凸台鱼肚皮开辟左转专用车道。信号控制交叉口一般情况下不需设置太多常规标志,让行标志在有信号灯情况下可以不设。有凸台导流岛时设置两侧通行标志,有中央凸台鱼肚皮时设置右侧通行标志。一般交叉口不设置人行横道警告标志,在事故多发位置才设置。人行横道标志在无信号控制时设置。

图为:十字平面交叉口示意图

(2)T型

T型交叉口的交叉角在75°~90°之间。T字横线为主要道路,设计原则同样是优先保证主要道路的畅通,次要道路让行主要道路的原则。渠化过程中应尽量通过中央凸台鱼肚皮开辟主要道路的左转专用车道和次要道路的左转加速车道。应在交叉口处设置两个导流岛,必须避免一个导流岛的渠化形式。因为一个导流岛的设计会使交叉口在主要道路上的冲突点增加一倍,同时在次要道路上也形成左右转车流在三角点交错,增加了在次要道路上的冲突点。次要道路车道数不宜增加,以免冲突点增多。

图为:T字平面交叉口示意图

(3)X型

X型交叉口的交叉角小于75°。X型交叉口渠化设计与十字型交叉口基本相同,但锐角部分应设置三角导流岛,钝角部分由于半径过大而不再设置三角导流岛。

由于驾驶员坐在驾驶室的左侧,以锐角驾车进入X型交叉口的司机很难发现右后方驶来的车辆,经常导致抢行事故,建议在交叉口主要道路设置待行区。待行区设计的最大特点是使次要车流分两阶段通过交叉口,每个阶段的行驶距离减少了一半,而且也只需要让行一部分冲突车流,除了可以改善交通安全外,还可以提高交叉口的通行能力。

图为:X形平面交叉口示意图

(4)Y型

Y型交叉口的主要道路在交叉口处转弯或者与次要道路的交叉角小于75°。Y型交叉口的渠化宜在锐角部分设置三角形导流岛,钝角部分由于半径太大而不再设置三角形导流岛。采用凸台式导流岛时,导流岛上的两侧通行标志特别重要,应力求醒目。

图为:Y形平面交叉口示意图

另外,如X型交叉口一般,为避免车辆抢行事故,应如T型交叉口一样设置左转加速车道。受用地限制无法保证转弯半径时可以将Y型交叉渠化为T型交叉,即保持钝角右弯车道的基本线形,并通过合理布置交通岛来保证其他转弯车道所需的线形;当交角过大时,钝角右转弯应改为S形曲线,以避免过大的导流岛。

六、结语

一方面随着城市社会经济的迅速发展和机动车保有量的大量增加,城市交通拥堵日益凸显,另一方面我国的交叉口研究多集中于城市道路,虽取得了一定的成果,但对于城市道路平面交叉口一直未引起重视,致使城市平面交叉口成为城市交通事故的集中发生地。因而其在城市道路平面交叉口设计方面仍是十分薄弱。本文为此提出平面交叉口设计的关键问题进行了探讨,并提出了相应的对策和措施,以期为业内人士提供参考。随着城市道路对地方经济的促进, 城市道路交通量必会越来越大,交叉口的设计会变得越来越重要。而对于城市道路交通流参数和交叉口信号配时等方面的研究将是今后需要重点研究的方向。

参考文献:

[1]杨佩昆,吴兵.交通管理与控制(第二版)[M]・北京:人民交通出版社, 2003.

[2]周蔚吾・公路平面交叉优化设计[M]・北京:知识产权出版社, 2006.

[3]Jane F. garvey. Flexibility inHighwayDesign[J]・1998・

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0.引言

随着城市经济的发展,汽车拥有量不断增加,交通拥堵日益严重,滞后的交通状况已严重制约了经济的发展。交叉口作为城市交通网络中的重要组成部分,是城市交通拥堵的主要发生地[1]。单点交叉通信号控制占城市交叉口的90%以上,因此解决城市交通问题的关键在于如何合理、有效地组织好单点交叉口的交通[2]。本文针对西安市北关地区的交通特点,以自强路十字为研究对象,在交通调查的基础上,选择合适的渠划方案,并结合渠划方案对信号配时进行优化。将交叉口渠划与信号配时优化协调起来,以提高交叉口的服务水平,改善交叉口的交通运行状况。

1.信号交叉通组织优化设计

1.1. 交通组织优化的基本概念

交通组织优化是指在有限的道路空间上,综合运用交通工程规划、交通限制和管理等措施,科学合理地分时、分路、分车种、分流向使用道路,使道路交通始终处于有序、高效运行状态[3]。交通组织优化一般应遵循以下原则:(1)优先考虑宏观交通组织优化的原则;(2)道路交通分离的原则;(3)道路交通流量均分的原则;(4)道路交通连续的原则;(5)道路交通总量削减的原则;(6)公共交通优先通行的原则;(7)排障导流的原则。

1.2. 信号交叉通组织优化设计流程

信号交叉通组织属于微观交通组织范畴。作为整体交通组织的基础,其主要内容如下:(1)交叉通调查。调查作为交通组织的基础,一般包括交通量、饱和交通量、延误、排队长度等的调查;(2)渠划设计。渠划设计是对交叉口进行空间分离,主要设计有交通岛、导向车道设置、交通标志标线;(3)信号设计。根据渠划设计的方案,结合交通量的分布,进行信号设计,包括信号相位、信号相序、信号配时;(4)综合优化设计。结合前面的所有设计,进行综合考虑,最后制定出最优方案。

2.自强路交叉口现状调查与分析

2.1 交叉口几何现状

该交叉口位于西安市南北中轴线上,距北门盘道约300米。东西方向为自强路,南北方向为北关正街。路口西北角是华润万家超市,其余皆为住宅楼。该交叉口道路几何现状见表1。

表1 交叉口道路几何现状图

2.2 调查数据

2.2.1交通状况调查

表2 自强路十字高峰小时机动车流量表

表2是从自强路十字的调查数据中,选取高峰时刻具有代表的1h流量作为研究的主要依据。高峰小时进入此交叉口的交通量为7299pcu,交叉口趋于饱和,南北进口道的交通量远大于东西进口道,且以直行车辆为主。交通组成方面,以小汽车为主,公交车次之,客车和货车很少。该交叉口非机动车、行人交通量较大,高峰小时进入交叉口的自行车为4704辆。此外,高峰小时车辆在交叉口入口处大量排队,北进口排队长度约200米,南进口、东进口排队长度约50米,西进口排队长度约70米。

2.2.2信号配时调查

该交叉口采用二相位控制方式,左转均为许可型。高峰时期信号配时方案为:信号周期长142s,南北方向绿灯96s,红灯44s,黄灯2s;东西方向绿灯41s,黄灯2s,红灯99s,未设全红时间。

3.交叉口渠划与信号配时优化方案设计

3.1交叉口渠划方案

在对自强路十字进行现场踏勘、调查,并对调查结果进行分析的基础上提出渠划方案如下:(1)压缩非机动车道、拓宽道路以增加东西进口道车道数,使西进口车道数增加为3条(划分左转、直行、右转车道),东进口车道数增加为两条,设置左转专用车道;(2)北关正街的交通组成中公交车所占比例较大,建议在北关正街上明确划分公交专用道,为公共交通的优先行驶提供保障;(3)北关正街路幅较宽,为了确保过街行人的安全,应在南北进口处设置安全岛;(4)该交叉口自行车数量较多,建议明确自行车行驶轨迹,并采用二次过街的方法;(5)行人过街横道两端缺乏无障碍处理,建议在人行横道两端进行无障碍改造,体现“以人为本”。

3.2信号配时方案

自强路十字采用两相位,周期采用142s时,延误很大,高峰时刻大量车辆在交叉口前排队,因此,有必要对此交叉口重新进行信号配时。在渠划方案的基础上,利用Synchro仿真软件进行信号配时得到优化后的配时方案为:信号周期长105s,其中,南北方向绿灯65 s,红灯38s,黄灯2s;东西方向绿灯32 s,红灯71s,黄灯2s。

5.结语

本文首先论述了平面信号交叉口组织优化设计的流程,在此基础上对自强路十字的道路状况,交通管控情况进行调查,在对调查数据进行分析的基础上,从交叉口渠划和信号配时两个方面进行组织优化,以便车辆能够快速、安全的通过该交叉口。

参考文献

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某市政工程为所在地方政府重点建设的国家遗址公园保护工程,工程规划面积20.37km2,遗址公园核心区域占地面积4.1km2。该工程建成后将与工程以南和以西既有市政设施相连接,为确保该工程建成投运后能具有良好的城市设施条件,并达到当地平均市政基础设施建设水平,故在区内规划出多条市政工程管线,并在空间上将各条单体管线进行了合理规划与安排,确保其横向排列有序,纵向交叉合理,并与西南现有市政管线顺利连接。

2市政工程管线综合优化途径

2.1管线综合设计

为进行该国家遗址公园保护工程各单体工程管线的空间位置,防止各类管线之间发生干扰和冲突,必须在工程规划阶段加强管线综合优化设计,充分考虑各类管线属性、用途及可能的影响,进行路径的合理安排,尽可能使各类管线顺直、简短、集中。传统的市政工程管线设计理论较为侧重条框式定性分析,设计过程也常常将管线网络整体布局和城市整体规划割裂,并未进行管线网络综合布局的考虑,所采用的设计方法更加依赖既有经验,也就是说在各类管线空间相对位置等的确定方面均过于依赖既有的设计实践经验,从而增大主观因素对设计过程的干扰。在进行该国家遗址公园保护工程综合管线设计过程中,主要针对一项或几项管线方案进行规划模型的构建,并采用最优化方法进行模型求解,以求解的结果作为该市政工程管线综合优化设计的依据。采用非线性规划模型进行市政工程管线的空间管位确定,并在取值范围内进行最优解的计算,采用定性与定量相结合的分析方法,能有效避免人为因素对管线位置确定的不利干扰,保证设计过程及结果的科学性和最优化[1]。

2.2交叉口竖向设计

所谓市政工程管线综合交叉口竖向设计主要是指在道路等的交叉口位置进行各类管线空间位置的合理规划设计与布置,既保证各类管线之间间距符合设计及安全运行的要求,又能节省空间,减小土方开挖量和工程成本。交叉口往往是城市交通运输的关键部位,交叉口管线设计的科学与否直接影响交通管线运行的安全性与效率,所以,管线综合交叉口竖向设计是市政工程管线设计的重要部分,关系到管线网络安全运行及市政工程社会效益的顺利发挥。

2.2.1设计原则

就设计原则而言,首先应严格控制交叉口管线埋深,既能有效减小工程量和施工规模,控制施工成本,又能避免地下水对地下管线可能的腐蚀。第二,应减小除地形制约之外不必要的弯曲设置,因为管道弯曲会导致传输过程中管道压力及能量方面的损失,导致施工难度、管道运营成本及施工成本等均增大。此外,还应加强对交叉口处有限地下空间的开发利用,且管线之间水平及垂直净距均应严格按照《城市工程管线综合规划规范》及相关规范[2]所要求的最小净距确定,条件允许的交叉口最好设置管线敷设综合沟,为日后维修及维护提供便利。

2.2.2设计方法——最小埋深法

该方法是进行市政工程交叉口竖向设计的过程中必须确保雨、污排水等重力流管道严格根据单体管线的具体要求进行其最小埋深等参数设计,并根据设计结果顺次确定市政工程交叉口空间内管线的交汇点以及雨污排水等各类管道实际埋深。在进行雨污排水之外非重力流管线交叉点埋深确定时,必须先按照设计最小埋深埋设上层管线,再据此合理确定出下层管线埋深。如果雨污排水等重力流管道和雨污排水之外非重力流管线埋深存在冲突,则应严格按照重力流管线优先的原则[3]进行处理。采用该方法进行市政工程管线交叉口的竖向设计能充分利用有限的地下空间,并为市政工程其余部分的建设实施提供空间资源。采用该设计方法能有效控制市政管线的埋深,减小土方开挖和施工成本,但是为获得最小的埋深,可能会导致部分管道弯曲数量的增加,反而导致施工难度和工程费用上升以及管网流体力学环境弱化,管道内所运输的介质穿过交叉口后动能损失程度和能耗增大,使运行费用不降反增。最小埋深法的实施步骤主要为:①根据市政工程设计方案确定出地下管线种类和交叉点属性(见图1(a));②如果存在雨、污排水等重力流管线和重力流管线的交叉,则应根据重力流排水管段设计水力要素进行管线竖向交叉点处管底标高Z1、Z2的确定,且Z2>Z1,根据标高值和管线交叉点处污水管管径的取值D1进行重力路管道垂直间距的确定,即Z2-Z1-D1≥d(d为规范所规定的任意两管线交叉的垂直净距最小值,取值具体见表1),如果此式成立,则所对应的Z1、Z2值便是管线交叉点所对应的管底标高,返回第一步;如果此式不成立,则应返回后再次进行管段水力计算,之后再重复以上过程,直至此式成立。③如果存在非重力流管线和非重力流管线的交叉,则应在竖向空间从地表自上到下进行各类管线的排序,本工程管线序列为电力管线→电信管线→热力管线→燃气管线→给水管线→雨水排水→污水排水管线,且按照设计原则中所提出的优先原则进行各交叉点处管线管底标高的逐一确定:非重力流管线交叉点处管径表示为D上和D下,根据管线次序确定其上层管线的类型,并通过相关规范确定管线的覆土深度最小值Tij,将该值与市政工程管线特定埋深最大值P进行比较,对比结果表示为M,则上层管线管底埋深应为:相关规范所规定的最小埋深原则及方法在市政工程管线设计及实际操作中的应用,便形成了本市政工程管线交叉处最小垂直净距的相对稳定结果,具体见表1所示。

3结束语

通过对国家遗址公园保护工程管线综合优化设计问题的分析表明,市政工程管线综合交叉口竖向设计是管线综合设计中的关键性环节,且其设计难度大,需要考虑的因素多,最小埋深法对于受到人防及地铁等地下构筑物影响而地下空间受限的道路交叉口处管线竖向设计较为适用,能较好地解决部分管线需要下穿人防、地铁等构筑物而导致管线埋深、施工及日常维护难度增大等问题,降低施工难度及管线日常维护成本。

参考文献:

[1]吴君炜.山地城市市政管线规划优化布置初探[J].低碳世界,2020(8):112~113.

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1.2交通标志设计不合理目前几乎每个城市的交通标志线都有自己的特点,外地司机在去到一个陌生的城市时很难看清全部交通标志线与信号指示牌。有时交通标志字体过小,距离远一点看不清,而距离近了再看时,已经有些晚了。经过多年的使用,道路上的交通车道引导线变得模糊或出现重叠的问题,造成驾驶员出现一定的困扰。

2城市道路交叉口设计原则

城市道路交叉口的型式与交通组织方式决定着交叉口的行车安全与通行能力。在进行交叉口的型式选择与交通组织时,需要遵循一定的原则。首先,道路网整个规划指导着交叉口的型式,一般来讲,两条道路最好是以正交最为合适,由于历史原因或其他的原因,也会出现一些特别角度的交叉口,这时应该保持交叉口大于45°为宜,避免产生过多的畸形交叉情况[4];第二,交叉口的形状应该根据道路的功能与等级、车流量进行计算,同时也可以根据地形与地面条件进行设计;第三,在交叉口设计中做好交通组织设计,对不同的车流与人流进行正确组织,设置好转弯车道、安全岛、标志线等。一般而言,对于平面交叉口可以设置有信号与无信号的两种情况。一些控制出入的一、二级公路,以及计算行车速度超过60km/h时,对直行与交叉路口不得设置信号控制[5];另外还需要采取压缩分隔带、路侧带宽度的办法增加车道数。对路口的行车速度进行计算,在平面交叉时,要首先保证公路或交通量大的一方优先通过,在交叉口不得设置有碍视线的物体。平面交叉口的交通组织优化方法主要有两种。宏观的交通组织主要是通过政策法规来对交叉口的交通量进行有效控制。如果交通量过于饱和时,则通过微观交通组织无法实现交通缓解,此时必须通过宏观交通组织来改变交通压力。宏观交通组织主要包括禁左交通组织、禁右交通组织与禁止车辆调头。车辆调头往往需要的道路面积与时间较长,往往在一个信号周期内只能调头少数车辆,会加大交叉口的等待车辆数量。微观交通组织是包括渠化设计在内的多种微调手段,来对交通进行一定程度的缓解。

3城市道路交叉通组织优化设计

3.1交叉通渠化设计交叉口是道路网络交通整体效率发挥的关键点,研究表明,如果对城市道路网中的所有平面交叉口进行渠化,路网容量将会提高至少三成以上,实行交叉口的渠化代价相对较小,但效益非常大。具体来讲,交通渠化主要是指通过道路上标志线或岛状结构物来对行人与车辆进行交通流引导的措施,使交通可以像流水一样按照一定的方向与路线行进,达到互不干扰。在交叉口实行交通渠化设计,要增加比上游路段多出一倍的车道数,在进口处,适当对车道的宽度进行压缩,在最困难时可以压缩到3.0m,通过预测流量来确定车道数。在改建的交叉口设置时,最小宽度可以达到2.8m,比普通车辆宽约0.2m,通过实测或预测的办法来验证宽度是否合适[6]。在15min内,当每信号周期内左转车平均流量达到2veh时,就可以设置左转专用车道了,车平均流量达到10veh时就需要设置两条左转专用车道,以此类推。另外对于右转专用道或直右混行车道进行设计,对进口道长度进行计算。经过总结,对城市平面交叉口进行渠化设计的流程主要有以下几个步骤,首先是交通调查,对交叉口的几何构造、交通状况、信号配时等进行充分调查。在对交叉口进行渠化设计阶段,不但要对机动车渠化进行设计,同时也需要对非机动车与行人进行渠化设计。城市不断发展,人们的出行方式也更加丰富化,每一种群体都是不可忽视的力量。

3.2交叉口展宽设计交叉口的渠化设计并未改变道路的总宽度,而在展宽设计中,则要对道路的总宽度进行调整。一般而言,在道路交通量大时,交叉品仍然采用灯控交通时,交叉口的拥挤十分明显。若在道路的两侧增加车道,则可以很好地改善交叉口的通行条件,提高通行能力。当右转交通需求量大且为主要交通方向或右转车辆所需车速较高时应该设置右转车道。目前路口的展宽形式主要有三种,首先是分隔带展宽形式,采用中央绿化带时,可以采用压缩绿化带的办法,开辟出车道供左转、右转或调头使用;第二是两侧展宽方式,在进口道与出口道各展宽一条车道;第三种是单侧展宽,另一侧路面条件不成熟时,则只能对一侧的路面进行展宽,同时可以把中线进行适当偏移。

3.3交叉口调头过街设计随着城市车辆数量的增多,车速不断加快,在一些快速路上的小交叉口已经不允许进行直线左转了,于是会产生大量的车辆将会在下一个大路口进行调头处理[7]。调头比左转向更难控制,因为其涉及到的路面较大,比较容易发生与其他机动车与非机动车的碰触。对于平面交叉口中,转变多是急转弯,车辆在调头时,需要的道路面积更大,这就需要加宽的路面来保证,避免在中途产生停车再倒车的形式,造成大量车辆拥堵。车辆调头一般发生在车辆数量多或是道路等级较高的场合,调头车道的设计与车辆构成、行车速度与调头位的设置有很大的关系。

3.4逆向可变车道交通设计在一些城市内部的大型道路交叉口,左转车辆或调头车辆数量非常多时,往往会产生过长的压车现象,甚至占满两个交叉口间的一整条左转行车道。这时每个信号灯周期只通过20veh车左右,造成了大量的等待时间。在进行优化设计时,可以借用对向车道,进行紧急通行,相当于左转车道数量的增加,而不对对向的车流产生任何影响,需要注意的是在交叉口调头的车辆需要在可变小车道口进行调头,避免在大交叉口进行调头。逆向可变车道口同样有指示灯与指示图,以供对路况不熟悉的车辆驾驶员观看了解。图1为某交叉口采用的逆向可变车道案例图。需要注意的是,在智能可变车道口的交通信号,会延迟约5s变为绿灯,同时会提前五5s变为红灯,主要目的是为了避免过早进入对向车道,正在进行的车辆对已经可以通行的对向车道上的车辆产生通行影响。

3.5交叉口信号控制与相位设计2007年北京交通大学的邵春福等人阐述了行人定时信号控制研究的方法与技术,给出了行人信号配时设计的步骤,开始了对行人信号控制的研究。在城市道路交通中,交叉口信号控制同样也对整个交叉口的交通起到重要作用,交通情况不断复杂化,交叉口的信号控制也应该不断跟进。另外,信号控制还与附近道路的运行情况有关,如施工影响、路面影响等。信号控制包括多个参数,如信号相位、周期时长、绿信比与相位差等。目前对于单个交叉口而言,多采用定时信号与感应信号两种主要控制方法。定时信号主要是根据事先设定好的相位方案不断重复运行,每一个相位都有特定的周期。如果一天中在不同的时段需要多个相位与配时方案时,称为多时段式定时控制。感应控制模式相对较为先进一些,它主要是指在交叉口进口道上设定车辆检测装置,信号配时方案根据检测到的车辆信息进行不断改变。这种感应装置适合于交通量变化较大且不规则的交叉口或者适用于主次道路相交,在次路有车辆与行人时才会中断主路的车流。半自动感应信号控制主要是通过次道上的人为按钮的方式来对主路上的交通进行停止。

3.6潮汐可变车道设计在一些城市的核心商业地段,往往会有一些商务区附近的道路与交叉口。这些交叉口往往在上班与下班高峰期时会有大量的车辆需要通过,这一地点的车辆密度将会瞬间增大,如果还是采用以往传统的交通方式,将会造成严重堵车的问题。潮汐车道也是可变车道的一种,在不同的时段可以设定功能为起行单独左转、右转等(见图2)。设定潮汐车道的前提条件包括道路主机动车车道数量为双向3车道以上,交通量方向分布系数最低为2/3,在设置可变车道的道路上没有中央分隔带与路面电车轨道。可变车道的组织与使用需要经过三个阶段,首先是清场,通过双面信号灯,提前3min给可变车道上的车辆进行提示,使其尽快离开所在车道,或并入其他车道;在入场时,可变车道上方信号灯绿箭头亮起,反向为红灯;在高峰期过后,将会恢复惯例运行,提前3min亮起警示黄灯,提醒驾驶员回到双黄线车道,恢复道路三进三出。

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Keywords: road engineering; Optimization design; example

中图分类号:U41文献标识码:A 文章编号:

0 前言

在市政工程设计中,一般包括道路工程,给排水工程、交通工程、电气工程、绿化工程,其中道路工程与交通工程最为紧密,相辅相成,交通组织需全部体现在道路工程设计之中。道路工程在其他专业中占有着主导地位,关系道路运营阶段交通的安全、快捷和其他专业的可实施性及整个工程造价,所以道路工程的优化设计不论是在工程投标还是设计阶段都起着至关重要作用。现通过两个工程实例阐述道路工程优化设计。

1道路工程优化设计实例一

深圳机场位于深圳市宝安区西部,根据城市总体规划,深圳机场将在现有机场西侧新建T3 航站楼。南进场路、南出场路为地面加高架的环形道路系统,D支一~五路连接地面道路交通,形成航空城的路网。

优化1:D支四路为长途车,短途车,出租车提供到达相应车道边的服务,原规划中采用双向通行将在D支四路两端形成两个信号灯路口,将降低机场主要的服务功能。则将D支四路设计成单向交通,与D支五路形成环形交通,无需信号灯控制,行使流畅。优化后如图1所示:

图1D支四路优化后平面布置图

优化2:D支一~三路与机场进场路和机场出场路相交的路口,原规划中设计考虑设置左转车道,这样所有路口均需由信号控制,支路间距均不到400m,不仅降低了道路的通行能力,频繁短距的信号路口使司机行车也感不适,优化后除D支二路采用信号控制外,D支一路、D支三路均采用右进右出,在相应合理位置设计专用掉头车道,左转车绕行距不仅不长,也消除了多个交通冲突点,取消了D支一路、D支三路路口的信号灯控制。优化后如图1所示:

优化3:原规划设计中Z5,Z6,Z7由高架左侧分别连续驶入,虽然实现了交通分离的特征,但三条匝道连续从左侧驶入高架,不仅不符中国人行车右进的习惯,且驶入匝道的相隔间距过短,存在交通安全隐患。根据交通量的大小,在满通量大小的情况下将Z6,Z7匝道合并成优化后的Z6匝道,不仅减少左进的不利影响,且可减少工程造价和墩柱林立的不利景观效果。优化前后分别如图3、图4所示。

图2 优化前 Z6、Z7、Z4匝道图3 优化后Z6、Z4匝道

优化4:Z4匝道主要为巴士由高架进入巴士停车场提供服务,原规划中将Z4匝道车辆驶出设计在地面道路左侧,进入停车场的巴士需右转横穿道路驶入停车场,对地面的车辆干扰大。优化中将Z4匝道车辆驶出设计在地面道路右侧,则进入停车场的巴士对地面的车辆无干扰。优化前后分别如图2、图3所示。

2道路工程优化设计实例二

本工程为城市快速路,设计车速60km/h,道路红线宽40m,机动车道为双向4车道,为减少对直行车的影响,道路交叉口分别设置专用左转、右转车道。在城市道路中,主要为交叉口减弱了道路的交通能力,所以对交叉口的渠化及优化成为道路工程设计中的重点。

优化1:原规划中交通岛与道路中心线的距离不等距,直行车在交叉口均需变线避让交通岛。优化后交叉口通过拓宽左右车道使左右转车按行驶轨迹变线,即符合行车常理,直行车也可平直顺畅通过交叉口。此设计交叉口不仅美观,且行车顺畅。优化前后分别如图4、图5所示。

图4交叉口优化前

图5交叉口优化后

优化2:加长拓宽掉头车道及左转车的长度至35米,规划中掉头车道距人行道停止线仅20米左右,停车等候左转车容易占用掉头车道的位置而使无需等候红灯的掉头车辆行驶不畅,优化前如图4所示,优化后如图5所示。

优化3:路段中原规划的掉头处仅一个8米开口提供两个方向的掉头,交通安全隐患大。优化后将两个掉头车道通过隔离岛隔开,并拓宽专用掉头车道,减少对直行车的影响。优化前后分别如图6、图7所示。

图6掉头处优化前 图7掉头处优化后

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引言

近些年来,城市建设速度加快,机动车的数量也随之增长迅猛,这便导致了城市交通的现实状况变得越来越无力承受。大范围拥堵的问题频发,对城市交通的通行效率产生了极大的影响,大气污染问题也随之加剧,资源浪费现象严重。基于此,本文提出城市交叉口德优化设计方案,并阐释大体的思路,以期能够更好地解决以上问题。

一、当前形势下城市的交叉口所存在的各种问题

1、不很合理的车道数的划分

在道路的交叉口的车道的数量已经成为路口的车辆可以顺利实现通行的一个重要的指标,通常上说,在道路的交叉口总是会比普通的道路多出1到2个车道,主要还是为了让更加多的车辆在通行的信号灯亮起的时候可以用最短时间内便可以通过,防止在路口处延误太多时间。不仅如此,在某些交通路口处还需要进行单独分配,具体地分配出左转车道,分配出右转车道,这都将会很好地提升机动车通行效率。然而在对许多的城市进行实际的考察之后,发现多数的交叉口却并未添加车道的数量,甚至出现减少的状况,这样的话便大大地降低了机动车在通行方面的效率,也就同时增加了事故的发生率,追尾和刮擦事故频发现象明显。

2、不合理的交叉口的车道的渠化设计

进行渠化的设计,主要目的在于借助右转道和左转道的巧妙设计,从而使得交叉口在交通上变得更加流动,然而对城市的道路进行实际观察后发现,支路和支路之间缺乏明显的渠化设计,因此车辆在会车的时候不得不采用降低车速的方式来确保行车安全。城市的道路的交叉口的无渠化的设计或者渠化的设计并不充分的怪现象很多,这也就在某种程度上加剧了城市交通方面的拥堵。

3、设置不合理的非机动车道和公共汽车站

在城市的建设的初期,交通的管理人员由于没能形成较为长远的理念,于是仅仅依据当时的发展的规划来进行道路的建设,然而在这短短的几年以后,道路上的车流规模和人群的增长速度便会远远地超过预期。由于大量的行人和非机动车在流动性上会过大,因而导致了机动车的速度会很低。并且在实际道路上,行人和非机动车在过街设施上也并不完全,因此在过马路的时候难度也会很大,从而不断地产生和机动车的互相干扰,从而降低了安全的保证。通常意义上说,公交的站台都需要设置在城市交叉口的出口位置外的一段距离上,并要采用展宽式的出口道。然而实际的情况却往往是这样的,一些公交车站会被设置在完全没有任何展宽余地的道路的边上,会离城市的交叉口特别近,这便导致了在上下班的高峰阶段时交通拥挤现象极易产生,并且公交车的数量比较多的时候,总是会产生把整个的交叉口都堵死的恶劣现象,最终导致交叉口的通行能力的大大地下降。

4、设计不合理的交通标志

现阶段,每个城市在交通标志上都各有特点,这便导致一个现象,外地的司机当进入一个陌生的城市的时候总是很难把全部的交通标志等看清懂。甚至有时候由于交通标志的字体太小,距离远一点的话完全看不清,而等到距离近了以后再看的时候,已经来不及了。另外,经过了多年使用,道路上的交通车道的引导线也变得模糊或者甚至出现了重叠问题,从而给驾驶员造成很大的困扰。

二、城市道路的交叉口的交通组织的优化设计分析

1、交叉口的交通渠化的设计

城市交叉口作为道路的网络交通中整体效率得以充分发挥的关键点,相关数据证实,假如对于城市的道路网中的一切平面的交叉口实现渠化,那么路网的容量就将能够提高至少三成以上。不容忽视的是实现交叉口的渠化的代价是相对比较小的,然而效益却是非常大的。具体上来说,交通的渠化主要指的是借助道路上的标志线或者岛状结构物来对行人和车辆加以交通流引导等方面的措施,使得交通能够像流水那样依照需要的方向和路线运行,从而达到互不干扰的效果。在交叉口进行交通的渠化设计时,务必要增加和上游路段相比多出一倍的车道的数量,在进口的位置,要适当地对车道在宽度上加以压缩,在最困难的时候甚至可以压缩到3.0米,借助预测流量从而确定具体的车道的数量。在对交叉口进行改建设置的时候,最小的宽度也要达到2.8米,要比普通的车辆的宽度宽大约约0.2米,借助实测或者预测的办法对宽度合适与否进行测定。在15min之内,当每个信号的周期内的左转车的平均的流量达到2veh的时候,就能对左转的专用车道进行设置了,当车的平均流量已经达到了10veh的时候就可以设置两条左转专用车道了。除此以外,进行右转专用道或者直右混行车道的设计工作时,还要对进口道的长度加以计算。

2、交叉口的展宽的设计

交叉口的渠化的设计并没有改变道路的总宽度,因此在展宽的设计当中,就要对道路的总宽度加以调整。通常意义上说,在道路的交通量比较大的时候,交叉口依然使用灯控交通的时候,交叉口在拥挤方面的效果还是较为明显的。假如在道路两侧实行增加车道的措施,就能够更好地对交叉口的通行条件进行改善,从而大大提高通行的能力。当右转的交通在需求量很大并且作为主要的交通方向的时候或者右转的车辆所需要的车速比较高的时候应当设置专门的右转车道。

3、交叉口调头过街设计

随着城市车辆数量的增多,车速不断加快,在一些快速路上的小交叉口已经不允许进行直线左转了,于是会产生大量的车辆将会在下一个大路口进行调头处理。调头比左转向更难控制,因为其涉及到的路面较大,比较容易发生与其他机动车与非机动车的碰触。对于平面交叉口中,转变多是急转弯,车辆在调头时,需要的道路面积更大,这就需要加宽的路面来保证,避免在中途产生停车再倒车的形式,造成大量车辆拥堵。车辆调头一般发生在车辆数量多或是道路等级较高的场合,调头车道的设计与车辆构成、行车速度与调头位的设置有很大的关系。

4、逆向可变车道交通设计

在一些城市内部的大型道路交叉口,左转车辆或调头车辆数量非常多时,往往会产生过长的压车现象,甚至占满两个交叉口间的一整条左转道路交通可变车道实景行车道。这时每个信号灯周期只通过20veh车左右,造成了大量的等待时间。在进行优化设计时,可以借用对向车道,进行紧急通行,相当于左转车道数量的增加,而不对对向的车流产生任何影响,需要注意的是在交叉口调头的车辆需要在可变小车道口进行调头,避免在大交叉口进行调头。逆向可变车道口同样有指示灯与指示图,以供对路况不熟悉的车辆驾驶员观看了解。需要注意的是,在智能可变车道口的交通信号,会延迟约5s变为绿灯,同时会提前五5s变为红灯,主要目的是为了避免过早进入对向车道,正在进行的车辆对已经可以通行的对向车道上的车辆产生通行影响。

结语

城市道路系统整合设计明确了道路建设的意义已不仅是解决好交通问题,同时要解决道路沿线的土地利用、生态环保、景观旅游等多重问题,道路设计和建设更人性化。城市道路及其所在城市道路网络作为城市系统的有机构成部分,在可持续的现代城市发展理念下,要与开放的自然、生态、城市社会系统的协调和融合。

参考文献

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Key words: city road; intersection; planning; application

中图分类号:[TU997]文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2013)

改革开放以来,我国城市面积已经翻了一番。城市建设必然包含道路网和交叉口的建设。城市道路交叉口是城市道路系统中的关键点。而我国在此之前还没有一本国家标准来指导交叉口的规划工作,大量新开发区道路偏宽,导致土地使用的浪费。另一方面,在交叉口优化设计时,却往往因为交叉口用地的局促而无法实现优化设计方案。

我作为一名从事市政道路工程设计人员,以多年积累的设计经验,贯彻“以人为本”、“公交优先”、节约型、可持续发展的理念,充分考虑各地的特殊情况以及一般性原则,及城市发展的现状,参考《城市道路交叉口规划规范》浅析一下城市道路交叉口规划的要点及应用。

一、城市道路交叉口规划与设计特点

1.突出强调了以人为本、公交优先以及保障安全、保证效率,保护环境、节约土地资源的理念;

2.明确提出了城市规划各阶段对交叉口规划的要求深度、具体内容以及开展交通工程规划工作的要求、内容和方法;

3.突出强化了各类交叉口功能中公共交通优先运行和行人过街安全的保障条件,制定了严格的交叉口内行人和非机动车安全保障措施,明确提出了干道交叉口进口道展宽、在一定的宽度条件下设置行人过街安全岛等的要求;

4.提高了城市主干路立体交叉口的建设门槛;

5.首次规定了平面交叉口的整体规划范围。

二、交叉口选型

在《城市道路交叉口规划规范》中规定:当通过主-主交叉口的预测总交通量不超过信号控制交叉口的通行能力(约12000pcu/h)时,不宜采用立体交叉。

这一条提出了设置城市道路立体交叉的门槛为12000pcu/h,不到这个量,基本上不应考虑建立交,可以采用优化设计的信号控制交叉口的形式;即使达到这个量,也应该首先考虑简易立交方式。另外还应注意交叉口规划应分别满足城市总体规划、城市分区规划、控制性详细规划、交通工程规划四个阶段的内容规定。

三、交叉口规划范围

平面交叉口规划范围应包括:构成该平面交叉口各条道路的相交部分及其进口道、出口道和向外延伸10~20m的路段(包括进出口道展宽段和渐变段以及行人、非机动车过街设施、公交车站)所共同围成的空间。新、改建交通工程规划中的平面交叉口规划,必须对交叉口范围内规划道路及相交道路的进出口道各组成部分作整体规划,不得只做规划道路进出口道组成部分的规划而不顾相交道路进出口道的规划。

四、平面交叉口红线规划

平面交叉口进口道红线规划,应根据进口道通行能力与路段通行能力相匹配的原则,按下列规定展宽:

除支-支交叉口之外,其它新建平面交叉口进口道规划红线宽度,

应根据下式确定其比路段红线宽度应予展宽的宽度:

W1 -进口道规划红线的展宽宽度;

W2 -路段平均一条车道规划宽度;

r - 进口道展宽系数,按表3.5.2-1取值;

n -路段车道数。

进口道展宽系数:

路段平均一条车道规划宽度(m) 3.00 3.25 3.50 3.75

展宽系数r 10.85 0.71 0.60

由于交叉口各向交通流的交叉和交汇,需由信号灯或让行规则组织冲突交通流分时通行,形成了所谓交叉口的“间断流”。因这个效应,简言之,如果一条车道的通行能力是1500 pcu/h,则到了交叉口,可能会不足750pcu/h。这导致路段通行能力和交叉口通行能力的严重不匹配!换言之,如果交叉口进口道有四条车道,实际上路段上只要两条车道就可以满足通行能力的需要。现在各地在道路规划设计中,或者说是在划道路红线时,往往不考虑交叉口通行能力上的这个效应,简单化地从头至尾划两条平行线。

五、平面交叉口进口道宽度及车道数的规定

1.按进口道与路段通行能力相匹配的原则,新建交叉口进口道车道数应为上游路段规划车道数的两倍,进口道规划总宽度应按进口道车道数确定。

2.改建交叉口宜满足本条第1款规定,并用预测或根据实测各交通流向的交通量验算所需的车道数;无交通量资料时,可按公式W1=r×W2×n计算确定。

3.治理交叉口进口道展宽段的宽度,应根据实测各交通流向的交通量及可实施的治理条件确定。

4.新建交叉口进口道每条机动车道的宽度不应小于3.0m。

5.改建与治理交叉口,在用地受到限制的地方,每条机动车进口车道的最小宽度不宜小于2.8 m,公交及大型车辆进口道最小宽度不宜小于3.0 m。交叉口范围内可不设路缘带。

这里给出了交叉口进口道车道数和车道宽度的规划设计指导性意见,目的是保证交叉口进口道通行能力的匹配;第4项和第5项详细规定了进口道车道的宽度要求,主要试图避免车道设计过宽和过窄的问题。不少城市的交叉口进口道车道设计过宽,反而不利于车辆通行,会导致车辆拥挤,不按车道行驶,引起交通秩序混乱,降低通行能力。当然过窄的车道会造成驾驶员行驶过度紧张,特别是有大车通过时。因此交叉口进口道车道的最佳宽度是3.00 米到3.25米,在基本上没有大车通过情况下,可以下降到2.80米。

六、信号控制交叉口进口道规划的规定

交叉口进口道展宽段最小长度应不小于:支路30~40m,次干路50~70m,主干路70~90m,与支路相交取下限,与干路相交取上限。这里规定了交叉口进口道展宽段的长度的一般要求。这个长度与交叉口进口道的渠化和信号控制密切相关,特别是与信号周期的关系紧密:信号周期时间与达到的转向车辆数成正比,即周期时间增加一倍,则转向车辆数也会增加一倍。因此为了避免转向车辆在展宽段的排队溢出,影响直行车辆的行驶,也必须限制信号周期时间。

七、行人过街安全岛的设置及要求

人行过街横道长度达16m时(不包括非机动车道),应在人行横道中央规划设置行人过街安全岛,行人过街安全岛的宽度应不小于2.0m,困难情况不小于1.5m。城市道路交叉口为了提高通行能力,普遍增加了车道数,导致行人过街距离的增加。由于现阶段行人过街信号的不够完善,行人往往被来往车流阻隔在道路中间,腹背受到车流的威胁,极不安全!

八、结束语

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近几十年来,世界经济的迅速发展和城市化进程的加快,随之引发汽车保有量日益剧增以及城市交通的快速发展。尤其在道路交叉口处,不同车型组成的混合车流,即行人、非机动车、机动车形成的混合交通流以及交叉口几何空间等相互交叉、相互影响。在已经发展的ITS(智能运输系统)的基础上,结合交通信号控制与优化,能够有效地缓解交通拥堵、交通事故一系列交通问题。F.V.Webster和B.M.Cobbe于1958年提出基于最小延误的TRRL法(同样称为Webster法)。这种方法是建立在延误基础上,即先以停车延误最小为目标来确定周期时长,再确定其它各参数。此外,国外应用更多的是美国的HCM法和澳大利亚的ARRB法。国内一般是将研究信号配时的考察断面从停车线转移到冲突点来。因此,本文针对上述现象,结合镇江市谷阳路-禹山路交叉口的调查数据,分析该交叉口存在的渠化问题,提出改善措施。基于VISSIM仿真平台,建立该交叉口的仿真模型,对比分析改善前后的交通运行参数指标,最终评价交叉口优化前后的交通运行质量。

二、禹山路-谷阳路交叉口信号优化

2.1 信号配时

信号配时的主要过程:确定信号周期时长、给各个相位合理分配绿灯时间。常用的信号配时方法是依据饱和流率比对绿信比进行优化,基于平均的准则按照各相位最大车流量比来分配各个相位的绿灯时间[3]。结合实地调研,以及询问交警,发现该交叉口存在以下交通问题:1、西进口右转车与南进口左转车流存在明显冲突,很容易在西进口和东出口处发生交通拥堵问题。2、西出口仅有两条车道,存在东进口车流量排队过长,并且容易与东进口直行车辆在西出口处汇合时造成拥堵。3、东西方向在早晚高峰车流量较大,呈现“潮汐”车流现象。4、交叉口空间内的出行车辆不能充分利用交叉口内部空间,交叉口易产生二次排队的现象。

2.2 改善方案

(1)交通岛布置。布置交通岛并将所有停车线提前,优化禹山路的进口处车辆的行驶轨迹,缩短右转车辆的行驶时间,并将流量大的直行车流和流量较小右转车流分隔开。

(2)道路改造。将西进口的禹山路由现在的双向四车道改为双向六车道,并设置公交专用道。

(3)车道渠化方案。调整东西方向车道功能,重新分配交叉口空间资源,提高交叉口空间利用率。

三、VISSIM仿真平台

(1)延误对比。图2显示交叉口的车辆延误由现状的31.6s减少到18.8s,所有进口道的延误均有所降低。交叉口的平均排队长度由现状的7.4m减少到3.2m,所有进口道平均排队长度均有降低,其中东进口直行由现状的29.7m减少到13m。

(2)服务水平。表2显示实施交叉口的交通工程措施后,交叉口的信控延误由现状的31.6s减少到18.8s,服务水平由C级提升到B级。

四、结论

改善城市道路网络中交叉通运行环境,提高通行能力及效率,有利于缓解城市道路交通拥堵现状。仿真结果表明,通过合理地布置交叉口的车道组,并重新规划机动车在交叉口内的行车轨迹,充分利用交叉口几何空间,能够达到较少交叉口平均延误,缩短排队长度的效果,最终提高交叉口的运行质量。

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一、交叉口渠化的意义

随着我国经济建设的快速发展,道路交通建设也不断加快,尽管如此,由于我国人口基数过大和车辆管理的不健全,道路利用率依然比较低,城市交通拥堵及交通事故发生频率的增加,仍是我国面临的极其严重的“城市病”之一而交叉口是路网中通行能力的“咽喉”,交叉口拥堵是造成道路利用率低的主要原因,因此,针对交叉口通行问题,设计通行能力强的渠化交叉路口就显得尤为重要。

二、交叉口渠化的概述

所谓的渠化是指根据交通流量及其特征,对车辆、行人作合理分离、导流等,使车辆能像渠道内的水流那样,顺着规定的方向互不干扰地行驶。渠化交通的作用旨在通过路口设置各种交通岛、交通标线或分隔带等,将不同方向行驶的车辆进行分隔以及交叉口左转、右转和直行车辆按规定的车道行驶,以利于车辆有秩序地通过,避免相互干扰,减少车辆之间以及车辆与行人之间碰撞的可能,提高交通安全性和通行能力。渠化交通要优先保证主要运行方向车流的畅通;控制车辆汇流、分流或穿越处的角度和位置。利用交通岛的布置,控制车速,防止超车,并在其上设置交通标志以及作为行人过街时避车用的安全岛,尽量缩短车辆和行人在路口的通过距离和通过时间。利用交通岛的布置,防止车辆在交叉口转错车道。

交叉口渠化设计主要有以下几种途径:

(1)在路口进口道增设专左或专右车道,增大交通流断面,令特定车流使用特定车道,从而缩短车辆排队长度。

(2)适当减少车道宽度,达到强制减速目的,最大程度避免进口道车辆因速度过快而产生的追尾事故。

(3)设置交通导流岛,明确交叉口内各个方向车辆的行进轨迹,避免交通流的交织和冲突,在提高交叉口空间利用率的同时增进行车的安全性。

(4)尽量缩小交叉口空间,缩短车辆通过停车线之间距离,使停车线及人行横道线的位置尽可能靠近交叉口中心,并结合信号灯控制实现人车分离,使人、车最便捷、最快速的通过交叉口。

(5)偏移交叉口处道路中线,使进口道与出口道直行车道轨迹相对应。

三、渠化设计的原则

渠化设计应根据交通工程原理和汽车行驶性能予以认真考虑,要求应有利于交通安全、提高通行能力和行车速度,减少延误和方便行车行人。综合起来有以下几条原则:

(一)符合规范。渠化的所有设施,设交通岛、划线、建立各种标志,均应按国家有关规范的规定进行;其位置、颜色、尺寸大小、形状及高度等均应严格依据规范或标准的规定进行,不能随意变更或改动。

(二)方便直接。渠化时应尽可能使行人和车辆的路线明确、方便、直接、自然、顺适,可以最短的时间或最短的路程通过。切忌迂回、逆向、急转或有可能引起碰撞的尖锐角度。不同车种、不同流向、不同速度的交替应使其分道行驶,以减少相互干扰或碰撞,以利于行车安全。

(三)保证视距。平面交叉口渠化应充分保证各方向各车道车辆和行人的视距,交叉口附近的所有绿化栽植和街道上的市政公用设施均应以不阻挡视线、不妨碍视线为原则,凡妨碍视线的建筑或绿化均应拆除或砍伐以确保行车的视距要求。

(四)位置合理。各种交通岛的位置应设在行车轨迹最少通过的死点处。一方面不妨碍行车;另一方面,减少交叉口多余面积,从而限制或控制车辆活动范围,固定行车轨迹线,减少冲突区。 上述基本要求应根据交叉口的道路交通、环境等具体条件灵活应用,切忌生搬硬套。可因地制宜,适当变动,但在任何时候,都应保证交叉口行车和行人的安全和通畅。

四、平面交叉口具体渠化方法

(一)右转弯车道渠化设计

当右转交通量较大,或者是相交道路速度差较大时,可以设置右转匝道。渠化岛位置以及右转车道的长度可以根据车速确定。右转匝道的减速车道长度和加速车道长度一般可以取40~60m。

(二)左转弯车道渠化设计

左转车辆在平面交叉口的转向行驶对直行交通影响很大,容易引起交通事故和降低通行能力。因此,一般应在交叉口进口设置左转专用车道。

(1)利用出口车道和减小车道宽度将交叉口进口道的中心线左移,占用部分对向出口车道设置左转车道。

(2)利用中央分隔带。当中央分隔带宽度与设置的左转车道所必需的宽度相当时,可以占用中央分隔带来设置左转车道。在仅仅占用中央分隔带仍不能完全满足左转车道宽度时,可同时减少车道宽度来保证左转车道的宽度。

(三)交通岛设计

交通岛可分为导流岛和安全岛。交通岛不应设在竖曲线顶部,交通岛面积不宜小于7平米,面积窄小时,可用路面标线表示。转角交通岛兼作行人过街安全岛时,面积(包括岛端尖角标线部分)不宜小于20平米。导流岛间导流车道宽度应适当,避免过宽而引起车辆并行、抢道等现象;当需设右转专用车道而布设计转角交通岛时,右转专用车道曲线半径应大于25米,并应设计车速及曲线半径大小设置车道加宽。导流岛端部应醒目,在外形上能诱导车辆前进方向,必要时可兼做行人过街安全岛。岛边缘的线形为直线与圆曲线的组合,其偏移距、内移距及端部圆曲线半径应符合规定。

(四)非机动车交通的渠化设计

自行车交通是目前我国城市交通的一大特点,除个别城市自行车不多外,其他不同规模城市的出行方式构成中,自行车出行均占有很大的比例。根据自行车交通的基本特性、自行车在交叉口的渠化设计原则和提高通行能力等方面的考虑,为了充分利用交叉口的时间和空间资源,交叉口内自行车通行空间优化设计方法,可采用以下渠化方式。

(1)右转专用车道

利用现有的路面开辟专门用于右转的自行车车道。在右转非机动车流量较大,且交叉口用地条件许可时,应给右转非机动车交通流划分专用通行区域或车道;以设置绿化岛、交通岛、隔离墩或地面标线等手段,与其他非机动车的行驶空间加以区分。

(2)左转弯候驶区

交叉口左转自行车与机动车之间相互干扰大,让左转自行车先直行至候驶区,然后等下一个相位左转通过,即分两次实现左转,减少机非相互干扰,尤其是左转自行车与直行机动车之间的冲突,提高自行车通过效率,减少交通事故,大大改善交叉口的通行能力。

(3)停车线提前

根据自行车起动快、骑车人急于通过的特点,将路口机动车与自行车停车线分开划定并使其前后错位,自行车停车线尽量前移,移动距离视流量大小而定,一般在3~5m。 (五)行人过街的渠化设计 在较大的交叉口,行人过街距离过长,可考虑在人行横道中部设置行人过街安全等待区。具体设计方法为:

(1)有中央分隔带的道路

利用分隔带做行人安全等待区,并保留端部1~2m的分隔带,对驻足的行人起保护作用。

(2)无中央分隔带的道路

可通过压缩进、出口车道的宽度设等待区,并以黄色标线醒目标出,确保行人在绿灯周期无法一次过街时在路中安全驻足。

结语

设计通行能力高、交通组织有序、行人与非机动车辆安全过街的平面交叉口是城市道路设计的重中之重。从交叉口的交通组织、安全、通行能力等方面进行分析,根据交叉口设计原则进行优化设计后,机动车、非机动车、行人的交通冲突点减少,社会车辆、公交车交通组织更为流畅,行人过街安全性得到更大的保证。

参考文献

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Key words: the city plane road intersection; Key points of the design; Disadvantages; Our country

中图分类号: U412.37 文献标识码:A 文章编号:

1、 引言

在城市道路中,由于道路交通网络的错综复杂,会出现很多的平面交叉口,而每个交叉口都是交通道路的重要位置,都是车流和人流聚集通过的地方,尤其是对于车辆与行人、机动车与非机动车之间的相互干扰,如果处理不当,将会直接影响道路交通的顺畅性、安全性。同时,城市道路交叉口一般都会设置红绿灯,如果设置不当将会直接增加司机的行驶时间,影响到城市道路的通行能力和经济效益的发挥。因此,在进行城市道路平面交叉口的设计时,我们首先要分析我国道路交叉口存在的主要问题,然后就其设计要点进行论述,并提出了有针对性的管理措施与建议。

2、我国城市平面交叉口存在的主要弊端

城市道路交叉口的类型主要包括十字型、Y字型、T字型、X字型以及复合交叉型等,其中十字型是城市道路平面交叉口的主要类型,下面就以十字型交叉口为例,分析我国城市道路平面交叉口存在的主要弊端。

2.1 面积设计过大

如果平面交叉口的面积设计过大,将势必会增加车辆和行人在交叉口通过的时间和距离,这时红绿灯的信号周期也需要随之延长,这不仅会影响到行人及司机在等待过程中的心理承受能力,也不利于交通效率的提升。

2.2 车道划分不合理

在很多城市道路的平面交叉口的进出口处,经常存在车道数等同于标准路段车道数的情况,当车辆行驶到进口处时,增加了车辆变换车道的突然性和危险性;还有的平面交叉口的出口车道数大于直行道数,这不利于道路通行能力的提升;再如,在拓宽道路的左转专用车道时,经常存在浪费车道空间的现象。

2.3 渠化不合理

有的城市道路的平面交叉口,没有进行渠化或者存在渠化不合理的现象,这不利于维护车辆和行人在平面交口处的正常秩序。例如,在有的平面交叉口处,没有设置左转或右转的专用车道,没有设置导流岛等,这都在一定程度上影响了道路交叉口综合功能的发挥。

2.4 标志牌设置上的缺陷

城市道路平面交叉口在路牌设置上的缺陷主要有:没有设置标志牌;标志牌的字体太小、信息量过大;标志牌过旧,没有进行及时更换;标志牌设置错误等。

2.5 标线设置上的缺陷

城市道路平面交叉口在标线设置上的缺陷,不仅不利于提升道路通行效率,也会增加安全隐患。例如,停车线位置不合理,自行车道和人行横道的地面标线划分不合理,没有设置行人的二次过街设施等。

3、 城市道路平面交叉口的设计要点

3.1 平面交叉口设计资料的搜集

无论是对于旧城市道路平面交叉口的改造,还是新建城市道路交叉口设计,都需要对交通资料进行搜集。对于新建的平面交叉口,需要对设计车速、车道数、道路周边用地规划等资料进行整理,并对未来的道路交通量进行科学的预测,确保新建交叉口的科学性与合理性。对于旧道路交叉口的改造,则需要对交通现状、交叉口设计缺陷、未来道路交通量的增长等信息进行科学的搜集和整理,从而为交叉口的改造提供参考依据。

3.2平面交叉口的优化设计

3.2.1中心线设计

平面交叉口相交中心线的设计,在整个交叉口设计中占有非常重要的地位,通过局部调整线位或相交角度等措施,能够有效改善道路交叉口的通畅性、通视性和均匀性。

3.2.2 车道设计

由于道路交叉口处的交通能力低于正常车道的通过能力,因此需要通过设置专用车道、拓宽交叉口道路面积、增加车道数量及宽度、压缩绿化带面积、设置减速车道等措施,提升道路交叉口的车辆通过能力。其中,交叉口处的车道设计主要包括公交车道、直行车道、左转车道、右转车道和自行车道等。

3.2.3渠化设计

渠化设计指的是通过设置交通路岛或路面标线等形式对车流进行控制,从而保证道路交通秩序的稳定。渠化设计能够有效降低城市道路拥堵的现象,提高交叉口车辆通行的安全系数,尤其是在畸形交叉口上的效果将更加明显。因此,在进行渠化设计时,我们要注意:分隔带、分车线、交通路岛的合理运用;减少铺面面积、避免冲突;对车辆分流、汇流或穿越处的位置和角度进行合理控制;优先保证主要的运行方向的通过能力;通过交通路岛的设置,对行驶司机的超车、转错车道等违章行为进行有效控制,在不影响司机视线的情况下,可以布置相应的绿化带,优化交通环境。

3.3平面交叉口的监控系统设计

很多城市道路的交叉口,存在信号灯配置不合理的问题,造成绿灯时车辆的无法及时通过或绿灯无车可过的现象,这就需要相关部门对多个交叉口的信号周期进行灵活调整,多考虑车辆行驶过程中的连续性,充分考虑周期长度、绿信比和相位差等因素,加强“绿色”设计理念的应用。

3.4平面交叉口的标志、标线设计

在对城市道路平面交叉口的标志、标线进行设计时,一定要本着简洁、实用的原则,确保“醒目”效果,避免信息量的过大,除路名牌外,要尽量避免过多图片或文字性的标注。此外,对于道路交通岛周围的标线或标志设计,一定要提醒车辆及行人注意交通安全。

4、 结语

综上所述,城市道路平面交叉口的设计,会受到多种因素的影响,如果处理不当将会导致很多交通问题,影响到整个城市交通网络的优化以及综合职能的发挥。对此,相关部门必须对道路交叉口建设的实际情况进行科学的调研分析,结合正确的交叉口设计原则和设计要点,做好规划与管理工作,这样才能促进城市交通环境的不断优化,提升城市规划与建设的质量和水平。

参考文献:

[1]李小荣, 蔡晓禹. 城市道路平面交叉口渠化设计――重庆市北部新区示范路口建设[J]. 城市道桥与防洪, 2009, (9): 10-14.

[2]宋丹, 侯丁丁, 苗俊杰, 等. 提高城市道路平面交叉口通行能力的途径探索与研究[J]. 城市道桥与防洪, 2011, (4): 1-3.