车道变换模型确定互通式立交最小间距的探讨

1、车道变换模型确定互通式立交最小间距的探讨38道路交通城市道桥与防洪2011年4月第4期车道变换模型确定互通式立交最小间距的探讨杜立平，程海波(天津市市政工程设计研究院，天津市300457)摘要:该文分析了交通量，互通式立交相邻侧构造，交织段，司机驾驶，交通标志布置以及经济，地区7个因素对互通式立交间距的影响.根据立交间距的定义，采用匝道切线长和变速车道长度确定构造长度采用车道变换模型，交通标志布置以及满足主线无交织运行的距离确定立交净距.最后，提出了主线设计速度80km/h的互 通式立交最小间距.关键词:互通式立交最小间距；构造长度;交通标志；交织长度;车道变换模型中图分类号：U412.352

2、文献标识码:A文章编号：10097716(2011)04-0038 040前言互通式立交间距是立交布局研究的重要内容，立交间距直接影响到立交的布局，数量，位置，投资以及立交形式的选择.立交间距过大，虽然减少了投资，但是不能满足交通需求，不利于交通流的转换和路网功能的发挥；立交间距过短，互通式立交过于集中，不仅造成工程投资的浪费，而且引起交通频繁的交织，导致道路上交通流的紊乱，从而影响整个路网系统功能正常发挥，并易引起交通事故.随着国民经济的快速发展，近些年公路和城市道路建设与日俱增.互通式立交作为高速公路和城市道路路网中的枢纽和结点，立交的数量和规模也随之增加，互通式立交的间距也逐渐变短.因此

3、，如何确定满足行车安全，主线服务水平高, 经济,美观等要求的互通式立交最小间距显得尤 为重要.1互通式立交间距两独立的互通式立交相邻，互通式立交之间的距离为两互通相邻侧构造长度之和加上两互通式立交之问的净距离（见图1）.IlJLllJ|0IL2IJIIL图1立交间距收稿日期:2010-11-05作者简介：杜立平（1984），男，浙江衢州人，助理工程师，从 事道路设计工作.L=Tl+ l+ 2+0（1）式中:71,71,相邻两立交匝道布置所需的最小切线长度；相邻两立交进，出口所需的加减速车道长度（包括渐变段长度）；相邻两立交间所需最小净距.2互通式立交间距的影响因素交通流密度相邻立交间距主要取决

4、于道路上的交通流密 度.相邻互通式立交所负担的交通要保持平衡，即 不能够产生一处立交交通量过分集中，另一处立 交的交通量稀少，使道路和区域的交通流分配不 协调.因此，确定立交间距时应以交通调查和交通 规划为基础,满足路段和节点设计交通量的要求.立交相邻侧构造两独立的相邻立交相邻侧构造长度包括切线长和加减速车道长.对于图1,左侧互通立交的右 侧构造长度=+.,与立交的交角及匝道转弯半径有关；变速车道长度和主线，匝道设计速 度以及汽车汇入主线和汽车驶离主线的平均加速 度有关.司机驾驶互通式立交，尤其高层互通式立交，其线形变 换和纵断面起伏比较频繁，如间距过近，对车辆运 行,驾驶操作以及景观都很不利

5、.交织段相邻立交之间，车辆进出必须有足够的交织 段长度.如图2所示，交织路段是前一个立交匝 道的合流点（或分流点）到后一个立交匝道的分 流点（或合流点）之间的距离.此最小交织段长 度与交通量大小和设计速度以及主线的车道数 有关.2011年4月第4期城市道桥与防洪道路交通39图2交织段示意图（单位:133）我国公路通行能力手册和美国通行能力 手册中指出匝道连接点（鼻端）对直行交通存在 交织运行的范围为：驶入匝j直一-从匝j勘奎接点（鼻端）起向一匕游150m, 向下游760m.出匝道一一从匝道连接点（鼻端）起向上游760m,向下游 150m.当两互通式立交出人口鼻端间距大于760ITI时，可认为两

6、互通式立交之间车辆不存在交织运行.指示标志牌布置主线上为了预告前方出口，必须设置指示标 志，提示前方一定距离有出口 .一般规定:高速公路 上距离减速车道渐变段起点2km（相当于100km/1a 设计速度行驶1.2min的距离）布置第一块指示标 志牌，然后1km,500m处各布置一块指示标志牌； 对于城市道路，如果用地受限，可以在减速车道渐 变段起点前500m处开始布置指示标志.公路立交与城市立交的考虑互通式立交的设置地点不同，其交通特性和 地区特性不同，其选择的重点也不同.城市互通式 立交主要服务于城市居民出行，而公路互通式立 交则以服务于长途车辆需求为主.经济上的考虑相邻互通式立交布置过密，

7、造价很高，反而不如改为高架桥经济合理.设置互通式立交而引起 的经济效益必须大于其立交的经济损失.3车道变换模型在驾驶员最不利的行驶方式下，根据道路使用者的生理特征 行驶舒适性以及道路交通状况 来确定最小净距.即当驾驶员在互通式立交的加 速车道驶入主线后，在不了解道路状况的条件 下，当直接换到最内侧车道后，看到交通指示标 志，并确定下一出口即为目标出口后，再次连续 变换车道，在到达出口前完成车道变换，整个过 程车辆所行驶的距离就是相邻立交的最小净距， 如图3所示.图3中,为车辆从外侧车道进入内侧车道之前，等待可插入间隙时的行驶距离；L2为车辆为变 换至内侧车道而调整车速行驶的距离；L3为车辆 变

8、换至内侧车道横移时行驶的距离；L4为驾驶员 看到指示标志反应时间内车辆行驶的距离；L,L, L为和“相对应，分别是从内侧车道到外侧 车道的等待可插人间隙的距离，为了变换车道而 调整车速行驶的距离以及横移行驶的距离. 根据车辆到达符合泊松分布，则车头时距 服从负指数分布，可以用移位负指数分布曲线进 行描述.根据移位负指数分布指数函数，求解出一 个可插人问隙的平均等候时间t:A1(tc-ri:!X 1 .e(2)AleA1,式中:A 单位时间的平均到达概率,veh/h; r车头时距的最小值,s.因此，从匝道驶入车辆等待插入间隙时行驶 的距离为：，一 f 一式(3)中:一一主线车道的设计速度,km/

9、h. (2)为变换车道而调整车速行驶的距离. 这段距离指驾驶员从后镜中观察目标车道上 的换车道间隙，确认可插入问隙并调整到与此问隙平行，即将变换车道前的这段时间所行驶的路指示标志工二D=二D匝二D匝二D外侧车道LI.L2.,L,.L4.E5.L6.L7图3立交净距示意图40道路交通城市道桥与防洪2011年4月第4期程.L2=1.111V(4)式(4)中，的定义同上.(3)变换车道横移时行驶的距离.车辆横移一个车道所需要的时间根据现有的研究结论,一般为3s,那么,取横移时间为3s,车辆横移时行驶的距离为：0.833V(5)式(5)中，的定义同上.4互通式立交最小间距的确定方法从以上分析可知，立交

10、间距由构造长度和立交净距组成，先确定满足立交间距7个影响因素的 最小构造长度和立交净距，然后两者相加得立交 最小间距.构造长度参照公路与城市道路设计手册，互通式立交各部分构造长度如表1所示.表1互通式立交构造长度最小净距立交最小净距应由司机变换车道行驶距离和交通标志布置距离确定，然后用交织区影响范围验证.L外一内由L,L,L3确定，内一外除了满足车道变换行驶距离外，还得考虑交通标志布置距离，即：n=1E +.ax+maxE + +L+J(6)=(1+2+3l2 一(4+ 5+L6+ 7),J()式(6)中:立交净距；.7-_一交通标志布置距离，对于公路，取2km,对于城市快速路，取5001TI

11、;n半幅品&车道数.”与主线设计速度，横断面车道数，交通量，服务水平以及驾驶员有关.根据车道变换模型计算出设计速度80km/h时的,J,见表2.表2车辆最外侧变换最内侧的行驶距离驾驶员对交通标志的反应距离同车速有关，表3是不同速度下的实测交通标志反应距离.表3实测交通标志反映距离对于设计速度80km/h的双向8车道的主线，从最外侧车道到最内侧车道的行驶距离是：125+85+75+68X 3+89X 3=756(m)同理,对于设计速度80km/h的双向6车道，双向4车道的主线从最外侧车道到最内侧车道的行驶距离分别是:524m,282m.因此,根据式(6)得出80km/h的公路和城市快速路上立交最

12、小净距，见表4.表4互通式立交最小净距参考值互通式立交最小净距/km相邻类型双向8车道双向6车道双向4车道最小间距最小间距是构造长度和最小净距之和，根据表1和表4布出80krn/h的公路和城市快速路的立交最小间距，见表5.表5互通式立交最小间距参考值互通式立交最小间距/km相邻类型而2011年4月第4期城市道桥与防洪道路交通41以上最小间距远远大于交织长度760m,主线不存在交织运行.由表5可见，立交最小间距参考值存在高速公路比城市道路长，枢纽型互通立交比一般互通式立交长，立交主线车道数越多立交最小间距越长 的特点.5结论通过以上对互通式立交最小间距的分析，得出以下结论：互通式立交最小间距影响

13、因素众多，确定最小间距时需要综合考虑各个因素；(2)综合考虑了司机车道变换，交通标志布置，立交等级等因素 根据规范要求，理论分析以及实测数据，运用车道变换模型确定了互通式立交最小净距，给出了互通式立交最小间距的计算方法，进而确定主线设计速度80km/h的互通式立交最小间距参考值.参考文献1JTGD20 2006公路路线设计规范s.2黄兴安.公路与城市道路设计手册M.北京:中国建筑工业出 版社.2005.3孙家驷.道路立交规划与设计【M.北京:人民交通出版社,2009.4GB5768.2 2009，道路交通标志和标线s.致歉说明l鼻一受一本刊2011年3月第3期刊发的杨庆云，孙西敬署名文章基于价

14、值网的公路施工企业动态协同供应链构建一文，该文章系甘肃省交通厅资助项目甘肃高等级公路路面施工物流合理化研究（编号：200716）的重点内容.由于版面调整原因，原文的说明和参考文献未排人版面.现特向作者致歉！并将原文参考文献刊出.城市道桥与防洪编辑部2011年4月2日基于价值网的公路施工企业动态协同供应链构建杨庆云.孙西敬（1.甘肃交通职业技术学院，甘肃兰卅l730070;2.兰州交通大学，甘肃兰州730070） 参考文献1丁洪斌，尤建新基于价值网的建筑企业项目协同优化研究山东社会科学2009年第10期2大卫？波维特等着，仲伟俊等译，价值网一一?T破供应链，挖掘隐利润.北京，人民 邮电出版社，2001,P813马士华，林勇.供应链管理M.北京:机械工业出版社,2005.84【白俄罗斯】B