城市交叉口设计与仿真

交通运输学院

道路立交工程课程设计

学院交通运输学院班级交通工程1102班

姓名翟鹏飞学号 201100537 成绩指导老师马昌喜

2014年5 月29 日

兰州交通大学交通运输学院课程设计任务书

所在系:交通工程系课程名称:道路立交工程指导教师(签名):马昌喜

专业班级:交通工程1002 学生姓名:翟鹏飞学号: 201100537

城市交叉口设计与仿真

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交通运输学院课程设计

指导教师评语及成绩

城市交叉口设计与仿真

目录

摘要 (6)

第一章平面交叉口 (7)

一.城市道路交叉口概述 (7)

二.城市道路交叉口存在的主要问题 (7)

三.城市道路平面交叉口优化设计 (8)

3.1新建道路平面交叉口优化设计 (8)

3.1.1平交口立面设计 (8)

3.1.2平面线型 (8)

3.1.3 地形条件 (8)

3.2城市已建道路交叉口改善 (9)

3.2.1设置行人安全岛 (9)

3.2.2非机动车停车线前移 (9)

3.2.3设置左转弯待驶区 (10)

3.2.4建设行人立体过街设施 (10)

3.2.5信号灯相位保证 (10)

3.2.6公交停靠站 (10)

3.2.7其他措施 (11)

四.交叉口设计方案 (12)

4.1现状分析 (12)

4.1.1交叉口概况 (12)

4.1.2存在问题 (12)

4.2实施对策 (12)

第二章道路立交 (13)

一.立交概述 (13)

二.立体交叉口方案设计原则 (13)

三. 城市立交设计的一般步骤 (13)

四.立交方案比选 (14)

4.1比选方法 (14)

4.2影响方案优劣的因素及权重 (14)

五. 兰州盘旋路交叉口立交设计实例 (15)

5.1交叉口概况 (15)

5.2立交设计方案 (16)

5.3方案评价 (17)

结语 (20)

参考文献 (21)

摘要:随着兰州市人民生活水平的不断提高和汽车工业的快速发展,交通量迅速发展,原有道路的通行能力已经不能满足日益增长的车辆的需求,尤其在一些城市道路的交叉口,交通问题更加突出,交通堵塞、路口延误越来越成为城市发展的障碍。人们不断受到出行安全、交通拥堵等问题的困扰。因此必须对一些交通问题突出的交叉口进行优化设计,通过合理布设交通岛、交通标志、地面标线,以引导车流按一定方向或路径行驶,达到减少和控制冲突点的效果。对于不能通过交叉口优化设计改善交通状况的交叉口,可考虑修建立交。本文将选取兰州市的两个交叉口,对其现状进行深入分析,并提出交叉口优化设计方案和立交方案。

关键词:城市道路交叉口优化设计立交

第一章平面交叉口

一.城市道路交叉口概述

道路交叉口是城市道路网络中的节点,各向道路在交叉口相互联接而构成路网,以构成各项交通的需要。交叉口在路网中起着使城市交通由线扩张到面的重要作用,解决各个方向的交通联系,同时,由于相交道路上的车辆和行人均需汇集于交叉口后,才能转向其他道路行驶,这时机动车与机动车、机动车与非机动车、机动车与行人之间产生许多汇合点、交织点和交叉点,互相干扰严重,容易造成交通拥堵、交通事故及交通污染。

道路交叉口即是机动车、非机动车以及行人交通流分离、交汇的转折点,也是各类管线的集散处,道路景观的结合。道路交叉口在充分满足其交通功能要求的同时,要为各类管线的铺设创造有利的条件,要为保护环境和创造道路景观服务,也要注意节省建造、维护和管理费用,坚持社会效益、环境效益、经济效益结合的原则。

二.城市道路交叉口存在的主要问题

2.1交叉口面积过大

平面交叉口面积过大,车辆和行人通过距离也大,这使得交叉口的信号周期变长,绿灯信号利用率低,降低了交叉口的通行能力。同时行人与自行车的过街时间延长,降低了行人的心理等,待承受力,闯红灯的几率增大。

2.2渠化不合理

平面交叉口进出口处的车道数与标准路段的车道数一致,致使在进口处的车辆要突然变换车道,从而增加交通安全隐患;直行车道数少于出口处的车道数,造成路口通行能力下降;增加左转专用车道时,仅拓宽道路的右边部分,造成左转车道与出口的直行车道相对应,浪费了出口处的车道空间。

2.2 路口车道数的划分不合理

平面交叉口进出口处的车道数与标准路段的车道数一致,致使在进口处的车辆要突然变换车道,从而增加交通安全隐患;直行车道数少于出口处的车道数,造成路口通行能力下降;增加左转专用车道时,仅拓宽道路的右边部分,造成左转车道与出口的直行车道相对应,浪费了出口处的车道空间。

2.4 标线设置不合理

车行道的停车线位置不合理,离人行横道标线太靠后,使得绿灯通行距离过长,降低了信号灯的通行效率;人行横道和自行车道地面标线划分不合理,甚至有些地方就没

有划标线,缺少行人的二次过街设施,增长了行人绿灯通行时间,降低了信号灯的通行效率,且存在交通安全隐患。

2.5.标志牌的设置存在较大问题

有些主要路口没有设置标志牌。有些路口的标志牌设置错误或者旧牌作废后也没有及时更换;有些路口的路名牌信息量太大,字体小。

2.6 很多路口信号灯配时设计不合理

黄灯时间过短,造成车辆在交叉口吃红灯,产生与横向交通流发生冲突的隐患;有些相位绿灯时却无车可过,有些相位绿灯时车辆却不能及时过完,形成车辆二次排队。

三.城市道路平面交叉口优化设计

3.1城市新建道路平面交叉口优化设计

交叉口位置的选择是确定一个理想和最佳交叉门的首要条件。交叉口的位置一般根据交叉道路的等级、计算行车速度、转向车流的分布和交通量、自然条件和地形条件等因素选定,重点应考虑以下几个方面:

3.1.1平交口立面设计

平交口立面设计是平交口设计的一个很重要的部分。立面设计主要足依据纵断面,道路横坡进行设计;设计时要使平交口路面等高线圆滑,没有菱角;各右转车道还应考虑车道横坡方向及大小。被交路是新建道路时,立面设计时应考虑与规划标高衔接;如被交路是旧路,立面设计时标高与横坡应与旧路接顺。如旧路设有超高,交叉口应在相接处渐变至同一方向大小的超高。设计时还应考虑整个交叉口的排水,排水不畅,形成积水的交叉口是失败的设计,因此排水设计对交叉口非常重要。排水设计时应考虑排水的方向、坡度及收水口位置,一般交叉口路面水应向四个转角方向汇聚,收水口设置在水汇聚的位置。

3.1.2平面线型

平面线型的选择对交叉口有较大的影响。一般选择在既有路为直线段的位置上最为合适,这对行车安全,减少交叉长度和占地均是较优的。如果必须在曲线上衔接,也应尽量在大半径曲线上(不设超高的曲线),避免和小半径曲线上,因为它对路面平顺衔接,行车安仝和占地都是小利的。衔接要尽量考虑正交或较大角度斜交,最小交角不宜小于45°。

3.1.3地形条件

衔接点应尽量选择地形平坦、视线开阔的地方,避免挖方地段与既有路相接,因其对于行车视线及路基排水均为不利。另外一般在交叉口的竖向布置上要符合行车舒适、

排水通畅及视线开阔的要求,要使相交道路在交叉口内有一个平顺的共同面,使路面的水能及时的排泄。但是在与既有道路衔接的交叉,尤其是当既有路的等级较高,行车量较大时,则不能干扰既有路,新建路必须服从于既有路。在这种情况下,如何使设计能达到舒适、平顺、通畅的要求,是我们在设计中必须解决的问题。

3.2城市已建道路交叉口改善

通过合理布设交通岛、交通标志、地面标线,以引导车流按一定方向或路径行驶,也可达到减少和控制冲突点的效果。限制交叉口某些行驶方向。当相交道路等级差别较大,或各向交通流量和重要程度差别较大时,在设计中限制次要道路的交通流向,既保证主要道路的交通不受干扰,又提高交叉口的安全性和通行能力。

3.2.1设置行人安全岛

在设有行人通道的交叉路口,渠化交通应与行人交通安全结合起来,尤其是设置位置恰当、形状合理的导流岛、中央隔离带,不仅能对渠化交通起到关键作用,而且能对行人的安全起到很好的保障作用。市区道路越建越宽。特别是新区道路, 主要道路红线宽都在50m - 60m 左右。一方面道路宽度的加大, 使道路交叉口范围也增大; 另一方面, 机动车数量在迅速增加,川流不息机动车和非机动车使行人在交叉口穿越人行横道线时缺乏全感, 交叉口事故频发, 堵车现象时有发生。如何确保行人在穿越道路交叉口时的安全, 同时确保交叉口的畅通, 成为当时急待解决的热点问题。对此, 提出了全面设置行人安全岛的设想。即不但在有中央隔离带的交叉口设置了行人安全岛,而且在每个转角处设置安全岛, 因为这些转角一般都是机动车和非机动车不会行驶到的死角(如下图所示)。安全岛高出路面10cm 左右, 岛上除了供行人行走的人行道外, 还种些花木, 美化交叉口环境。这样,人行横道线大大缩短, 行人过交叉口增加了安全感, 而且使机动车和非机动车行驶更加有序。

3.2.2非机动车停车线前移

一般情况下总有非机动车越过停车线等红灯,当绿灯亮时,汽车就和非机动车“打架”,越线的非机动车挡了路,汽车按喇叭催非机动车向前移,结果大家都走得不顺畅,,你等我,我等你,走走停停,速度极慢,路口的通行能力大打折口,并且容易出现碰擦事故。解决机动车和非机动车在路口“打架”这一全国都面临的问题,可以将非机动车停车线适度前移。将自行车停车线往路口前移几米。人行横道线也跟着往前移, 而机动车停车线还在原位不动。这样一来,原先有四条人行横道线构成的路口方框小了一圈, 自行车和机动车在等候红灯时,变得很有层次。虽然只作了很小的改动,但却可以带来很好的效果。首先充分利用了路口空间。停车线往前移,路口的喇叭形区域就被用上。非

机动车等候区域增大,等候通过的非机动车不会排长队。非机动车区域也分成了左转弯、直行和右转弯。其次,非机动车通行能力也增加了。右转弯机动车和直行非机动车冲突减小。自行车停车线前移后,自行车等在前面,机动车等在后面,路口象个阶梯一样,绿灯一亮,自行车笨鸟先飞,先行启动,迅速地通过路口,机动车随后通过,相互干扰少了。自行车越线少了。自行车停车线前移后,自行车已经比机动车停得更前面, 再往前就是来往的汽车,非机动车不敢也没必要再越线。第五,行人过街更安全, 交警指挥更方便。人行横道线前移后,由人行横线组成的方框缩小,边长也短了,行人过交叉口距离随之缩短。而且机动车停车线与人行横道线之间距离拉大,行人过路口更安全。

3.2.3设置左转弯待驶区

一般的交叉口,左转弯机动车线与直行、右转弯机动车停车线是同一条直线。对于那些中央隔离带较宽的交叉口,可以充分利用路口中心空闲区域, 提高通行能力。经实地考察发现,可以在路口局部空闲区域设置成左转车待驶区。如果在直行绿灯时间启动后,提前让左转车驶入左转待驶区,这样在左转绿灯启动后,在同一个左转绿灯时间内,每个路口可以多通过3 - 9 辆机动车。

3.2.4建设行人立体过街设施

立体过街没施的设置能彻底地实现人车分流,消除大部分的人车冲突,在很大程度上能够减少行人的违规行为,从而问接地减少车辆的不必要延误,增加通行能力,确保行人过街安全。

3.2.5信号灯相位保证

如果有较多行人穿越,应设置行人过街信号灯,提供安全的通道。对左右转交通较大的路口,应设行人过街专用相位,即单独的与车辆没有冲突的相位,以完全避免与机动车流冲突,确保行人过街安全。

3.2.6公交停靠站

交叉口附近公交停靠站没置,因为大街为城市主干道,且为机动车和非机动车混行道路,所以采用沿人行道设置的港湾式公交停靠站。

3.2.7其他措施

每一个路口的大小范围是不相同的,其机动车与非机动车流量也是不一样的,这就要求根据每一个交叉口的实际情况进行调查研究,测量计算,不拘一格,做好每一个交叉口的交叉渠化设计。有的路口右转机动车流量很少,却又占着一个车道,浪费了资源。如果路口前有小路让右转弯车辆提前右转,然后绕出去,不增加行车路程,这样就可以将交叉口的右转车道改成直行车道,充分利用交叉口车道资源,大大增加交叉口机动车

通行量。对于旧城区道路不太宽的交叉口,将每条进口车行道最小宽压缩到3m ,千方百计增加一条车道出来。只要一方面坚持从实际出发, 实事就是;另一方面又不断地更新观念,与时俱进。就一定能做好交叉口设计的持续改进工作,以确保行车安全、畅通。 四.交叉口设计案例

4.1现状分析 4.1.1交叉口概况

该路口为五路交叉口,其中杉板路、二仙桥路、十里店路、崔家店路为两块板,其中二仙桥路双向四车道,杉板路、十里店路、崔家店路双向六车道;相交支路为一块板,双向两车道。此交叉口周围分布着高校等单位,是一个地位十分重要的路口,而且是一个交通条件十分复杂的交叉口。车辆组成以小汽车和自行车为主,行人的交通量也很大;交叉口采用五相位的定时信号控制。现状如图1所示

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4.1.2存在问题

图1 交叉口现状图

(1)交叉口内冲突点多,车到功能不明确,不合理,交通十分混乱,存在严重事故隐患。

(2)非机动车流、行人流在交叉口内运行紊乱。

(3)人行道设置不合理,交叉口距离较长,行人在一个绿时过街有困难,安全隐患大。

(4)信号灯相位设置不合理。

4.2实施对策

(1)对交叉口进行渠化,设置机动导流线,杉板路、二仙桥路、十里店路、崔家店路设置专门右转车道。交叉口内设置交通岛,方便行人和自行车过街。

(2)将人行道部分用作非机动车车道,实现机非分离,减小非机动车对机动车的干扰。

(3)将支路设置为单向通道,不容许其他主干路在支路上通行,减小了交叉口冲突点的数量。

(4)合理安排相位,原来的五相位优化为四相位,减小了车辆在交叉的等待时间。

(5)十里店专用右转车道设置信号灯,方便行人和非机动车的过街。改善方案见图2。

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图2 交叉口改善图

第二部分道路立交

一. 立交概述

立体交叉(简称立交)是利用跨线构造物使道路与道路(或铁路)在不同标高相互交叉的连接方式.城市是人口、车辆的密集处,综合考虑城市规划,交通管理要求,尽量提高通行能力,并尽可能方便行人通过立体交叉是城市立体交叉设计考虑的必要条件,一般来说城市立体交叉有以下特点:

(1)立体交叉的设置位置必须按照所规定道路的性质、功能和前景要求综合考虑,力求选址合理,恰到其位。

(2)立体交叉所占的场地往往受到严格限制。城市人口密集,建筑物多,用地紧张,拆迁困难,路网较密,平行路间距较近,往往影响到立体交叉的形式的选择。

(3)立体交叉与其他交通系统有密切关系。在城市里立体交叉应同城市各种交通形式紧密结合。如地下铁路,公共交通系统,人行天桥,停车场等各种公用交通设施。特别注意我国城市交通中自行车多的特点,力求汽车与自行车分行,充分发挥各种交通交通工具的特点。

(4)立体交叉的施工条件受到一定的限制,施工占地、中断交通施工材料的运输,机械的进出等都会给城市交通、生活带来一定的影响。

立交具有平交无法比拟的优点,它可使各方向车流在不同标高的平面上行驶,消除或减少了冲突点;车流可连续稳定地行驶,提高了车速和道路的通行能力;控制相交道路车辆的出入,车辆各行其道,互不干扰,保证了行车安全和畅通,节约了运行时间和燃料消耗。

二. 立体交叉口方案设计原则

(1)满足交通功能。根据对交通量调查及远期交通量的预测结果.确保主要行车方向的交通畅通并兼顾其它方向.

(2)按照全互通的要求.设置四条左转匝道和四条右转匝道.

(3)对立交区域交通进行统一协调组织,解决好与东、西、南、北四个方向的衔接.最大限度发挥立交功能。

(4)方案设计应考虑立交的综合效益.在满足功能要求的基础上.减少占地和拆迁.尽量降低工程的全寿命成本。

三.城市立交设计的一般步骤

(1)资料收集阶段。立交地形图,红线图的收集,设计要求的收集,以及相关的

已设计资料,为立交的设计提供基础资料。

(2)现状调查阶段。对立交建址的现状道路、建筑、铁路、河流水系、高压走廊、各类地下管线、铁路、地铁、地势地貌等做现场调查,判别各类因素对立交设计的影响。

(3)规划调查阶段。收集城市的路网规划,片区规划,及各类地块规划,已出售地块,地铁等地下构物的规划,并分析各项规划对立交设计的影响。

(4)交通量的调查分析及预测。对现有路口改建为立交的情况,调查现状的交通量,结合规划预测出相应年限的交通量;对规划路口建设的立交,可根据道路的等级及通行能力,以及规划片区产生的交通需求,预测出相应年限的交通流量。

(5)根据上述收集到的资料与分析预测结果,根据立交设计的标准,进行立交的总体方案设计。

立交的各项设计标准一般包括以下内容:立交等级;相交道路的等级;红线宽度;车道数;设计速度;匝道的设计速度;车道数;匝道宽度;主线与匝道;地面系的净空要求。

根据上述立交设计参数,首先进行立交的初步选型,各个方案的倾向性如下:(1)以立交预测的交通流量为主,为交通流量大的转向设置定向.半定向匝道,交通量少的转向设置为环形匝道。(2)以地形为主,控制立交的拆迁规模,立交占地贴合地形,拆迁较少的方案。(3)以控制投资为主,立交的形式较为简易,规模较小的方案。(4)以景观为主,立交造型强调美观的方案。

四.立交方案比选

4.1比选方法

立交方案评价比选是多目标决策问题.由于多目标同时存在.难以判断方案的优劣,为了解决这一矛盾,对立交方案各目标进行综合定量分析,可以按以下步骤对立交方案进行评价与比选:

(1)采用评分制,将理想立交方案目标值定为100分;

(2)确定影响立交方案优劣的几大因素;

(3)分析影响因素中分项因素;

(4)按各因素重要性确定各因素及分因素的目标分值;

(5)计算各方案总体评价分值;

(6)按总体分值排序,以分值最高的为推荐方案。

4.2 影响方案优劣的因素及权重

立交方案的优劣一般要从以下几个因素考量:立交功能30分;立交景观20分;工程

投资20分;与各受控因素协调程度10分;施工难易程度10分;施工期间交通组织10分;总分值100分。

被评价方案必须是成立的方案,即必须满足规划、控制用地、控制投资额等决定性条件。

立交作为交通建筑必须满足交通流量的需求。故在所有因素中交通功能应排在首位,交通功能又含有以下分项因素:交织段个数5分;交织段长度3分;平面5.5分;纵断面5.5分;运行能力4分;变速车道1.5分;分合流口1.5分;行人与非机动车道4分;交通功能目标总分值30分。

一般来说,在没有特殊要求的情况下,立交景观与工程投资处于同等重要的位置,仅次于交通功能对立交方案的影响。立交景观包括立交整体造型、立交布局、结构美观、局部绿化景观和立交与周围环境协调等,其主导作用的是立交整体造型和与周围环境协

调两个因素。局部景观指绿化用地布局的合理性和绿化景观设计的先进性。立交景观各分因素的目标分值为:整体造型5分;立交布局3分;结构美观4分;绿化景观3分;立交与周围环境的协调度5分;总目标分值20分。

立交工程投资主要受各项工程量、征地及拆迁数量控制。在各项中起主导作用的是桥梁工程和道路工程工程量。工程投资各分项目标分值如下;征地3分;拆迁建筑物2分;拆迁管线2分;道路工程量5分;桥梁工程量6分;其它工程量2分;工程投资总分值20分。

施工难度主要受场地、工期、特殊设备三个方面控制,工期影响略大于场地及特殊设备两方面因素。在于各种关系协调中,以规划部门和建设部门意见最为重要,其它部门关系影响较上述两方面略小,施工期间的交通组织也是评价立交方案优劣的重要因素。施工难度、与各部门协调等因素目标分值为:与规划协调4分;与建设部门协调4分;与其他部门协调2分;场地施工难易程度3分;工期难易程度4分;特殊设备难易程度3分;施工期间交通组织10分;总目标分值30分。

五.兰州盘旋路交叉口立交设计实例

5.1 交叉口概况

盘旋路交叉口是兰州市重要交叉口之一,又东西向东岗西路和南北向天水路交织而形成,交通流量大,其中东岗路为双向六车道,设有中央分隔带,设计车速为80km/m。天水路为双向八车道。天水路是兰州市的南北向主干道,东岗路为东西向主干道,中间设有分隔带,设计车速80km/h。盘旋路交叉口是兰州市交通枢纽的重要节点,考虑到远期交通量的急剧增长,现有平面交叉口满足不了其需求,因此将为盘旋路交叉口设计一个远期立交。在此处设置立交,可用土地非常有限,其中第一象限为中国地震局兰州地

震研究所,第二象限是兰州饭店,第三象限是兰州飞天大酒店,第四象限用地基本可以满足。因此考虑将立交主要匝道设置在第一象限和第四象限。

5.2 立交设计方案

根据交通量预测资料,南北方向为主要转向交通量方向,向东西方向为次要交通量方向。设计拟定以下两个立交方案:

方案一(如图3)

本方案优点是征地数量少.立交层数较少,且功能齐备,完全实现了两条快速路的互联互通。

本方案缺点是东西方向左转跨线距离长。

图3 立交方案一

方案二(如图4)

本方案优点是立交不存在交织点,曲线半径大,适应的车速高。

本方案缺点是占地面积大,需建造三层跨线构造物,造价较高,营运费用高。

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5.3方案评价

根据前述的目标分值评价和分值确定方法列出二个方案各分项因素的得分如下:

图4 立交方案二

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