城市互通交织处理技术探讨

冯韬

摘要：由于一些大城市中城市环线及快速路上立交间距不合理，出现了道路拥堵、交通事故和匝道周围路段形成瓶颈等一系列问题，为缓解立交周围的交通压力，保证道路通行能力服

务水平，本文从系统的角度处理城市快速路互通立交的最小间距这一问题。

关键词：城市互通；交织处理；最小间距；问题处理

前言

经济的发展带动城市机动车保有量的增长，许多城市出现了交通拥堵的现象。立体交叉可以将平面互相冲突的车流分别设置在不同高程的道路上，互相跨越，使交通流按各自的方向以正常速度行驶。建设立体交叉可以取代平面交叉上的信号管理，基本上消除了所有冲突点，缓解了平面交叉口的交通拥堵。立交作为现代化城市的标志，许多城市投入了大量资金建设立交以进一步提升城市竞争力。

1.城市互通立交

如果互通立交间距过短，互通立交过于集中，不仅造成工程建设资金浪费，而且还会引起交通流频繁的交织，导致城市道路上交通流紊乱；但是互通立交间距过大，又会造成沿线居民出行不便，导致沿线交通流不均匀分布，增加其他道路的交通负荷，造成路网交通不平衡。因此，为提高我国的立交规划、设计水平，对规范进行技术更新，从系统的角度研究互通立交最小间距成为函待解决的问题。

2.影响互通立交间距的因素分析

互通立交间距直接制约着立交的通行能力以及城市快速路的运行车速。快速路段上的右进、右出匝道，由于其与主线连接的区段受合流、分流的车辆交织行驶影响，易产生紊流现象，从而导致快速路通行能力降低。合理确定互通立交最小间距，在快速路立交规划设计中具有十分重要的意义。影响互通立交间距的因素主要有以下凡个：

周围土地利用城市土地利用对于立交建设有很多的约束。土地的功能性决定了其开发的程度，土地利用性质也对互通立交间距有影响。

道路类型、立交形式及基本路段交通特性互通立交间距受道路类型和立交形式影响很大。道路等级越高，相邻立交间距相对较大;立交形式越复杂，相邻立交间距也相对较大，以满足立交凡何布置的需要。

匝道几何布置及合流区、分流区交通特性交织路段是前一个立交匝道的合流点到后一个立交匝道的分流点间的路段，合流区、分流区的交通特性对互通立交间距有很大影响。

3.调查分析

对城市快速路基本路段的交通调查内容包括几何数据、交通数据、环境数据，参数列表如下：

几何数据:主路车道数、车道宽度、平纵线形、视距、立交形式、路面类型等;匝道车道数、车道宽度、平纵线形；加减速车道车道数、车道宽度、车道长度、渐变段长度等；

交通数据:交通流量、交通组成、车头时距、车头间距、车辆速度、饱和度、车队延误、排队长度、换车道比例等；

数据处理结果：根据调查、北京三环路全长48公里，共有大型立交13座，平均间距3.69公里；进出口106处，平均间距453米;相邻进口之间最小间距148.5米，最大间距2258.6米;相邻出口之间最小间距66.3米，最大间距1636.1米;相邻进口与出口之间最小间距6.1米，最大间距1710米;相邻出口与进口之间最小间距12.3米，最大1470米。北京四环路全长65:3公里，共有大型立交13座，平均间距5.02公里:进出口795处，平均I}司距687.4米；相邻进口与出口之间的最小间距20.3米，最大间距1127米；相邻出口与进口之间的最小间距147.5米，最大间距1530米；相邻进口最小间距73米，最大1616.9米，相邻出口最小间距85.3米，最大1382米。

4.互通立交最小间距

根据前面的分析，互通立交最小间距应保证从前一个互通式立交驶入匝道的合流点与后一个互通立交驶出匝道的分流点之间车辆交织运行所需的长度；同时保证向驾驶员提供及时的交通信息而需在到达后一个互通立交之前设置一系列前置标志所需的距离。互通立交间不同的匝道组合形式，其最小间距也不尽相同。本文所研究的互通立交最小间距，如图1中所示的先上匝道后下匝道的布置形式，即相邻互通立交的上匝道-主线连接处与下匝道-主线连接处之间的距离D。

假设在互通立交的间距满足分散交通量、驾驶顺适、匝道布置、车辆交织、经济合理的条件下，考虑主要因素，来确定互通立交的最小间距。当驾驶员在上一互通式立交的匝道入口驶入后，在不了解立交线路情况下，直接换到最内侧的车道，看见交通指示标志后，再次变换车道，在到达出口前完成向最外侧车道的变换。这一过程所行驶的距离即互通立交的最小间距，计算公式为：

其中，-基本路段上的最小非交织行驶距离；-加速车道长度；—减速车道长度。

按匝道布置最不利，即先上后下、先合流后分流，对基本路段车流影响最大的情况下，上匝道—主线与下匝道—主线连接处的间距，定为城市快速路互通立交最小间距。以下各节按此匝道布置形式，以单向2车道为例，分别分析计算基本路段上的最小非交织行驶距离以及加减速车道长度、，并得出互通立交最小间距计算模型。

以单向2车道快速路为例，基本路段上的最小非交织行驶过程即驾驶员从上一互通立交的匝道入口驶入进入主线后，直接变换到内侧车道，随即看到交通指示标志，确定下一出口为其目标出口，于是在到达出口前寻找到合适的间隙，变换至外侧车道，从出口匝道驶出。这一过程就是互通立交基本路段的最小间距，车辆行驶过程如图2所示。

图2.基本路段最小间距组成图

从以上过程可以得出，互通立交之间基本路段非交织行驶最小距离为:

其中－车辆从车道1变换到车道2的行驶距离，即,,之和；－车辆从车道2变换到车道1的行驶距离，即，，之和；-车辆从外侧车道1进入内侧车道2之前，等待可插入间隙时的行驶距离；－车辆为变换至内侧车道2而调整车速行驶的距离；－车辆变换至内侧车道2横移时行驶的距离；，－驾驶员看到交通标志后的反应距离；－车辆从内侧车道2进入外侧车道1之前，等待可插入间隙时的行驶距离；－车辆为变换至外侧车道1而调整车速行驶的距离；－车辆变换至外侧车道1横移时行驶的距离；，－车辆在外侧车道保持自由流状态，确认出口匝道的安全距离。

车辆从一个车道变换至相邻车道的行为原理是相同的，计算方法也相同，其中不同的只是各车道车辆的速度、车头时距以及到达率。

结论

本文在分析调查数据的基础上，对互通立交间路段进行了系统研究，对部分城市快速路互通立交之间的基本路段、合流影响区、分流影响区的车辆运行状况交通调查，运用美国的软件和人工方法对调查数据进行了处理与分析。通过分析影响互通立交最小间距的主要因素，得出了互通立交最小间距模型。

参考文献

[1]李文权,王炜,邓卫等.高速公路加速车道上车辆的汇入模型[J].中国公路学报，2002.

[2]朱兆芳.城市快速环线设计标准的研究[J].城市道路与防洪，1998.

[3]龙科军,杨晓光,王跃辉等.城市快速路匝道最小间距模型[J].交通运输工程学报，2005. [4]潘海啸.大都市地区快速交通和城镇发展[M].上海:同济大学出版社，2002.

[5]交通部公路科学研究所.快速路系统通行能力研究[R].2004.

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。