城市地下道路分合流区变速车道长度研究

发表时间:2020/10/10   来源:《建筑实践》2020年16期   作者:赵松艳
[导读] 在分流区内,驾驶人调整速度和变换车道通常交叉进行,减速区间和换道区

        赵松艳
        身份证号码:41022419880402****
        摘要:在分流区内,驾驶人调整速度和变换车道通常交叉进行,减速区间和换道区间往往部分重合甚至相互包含;而在合流区内,驾驶人通常在结束加速操作前开始变换车道。与熟练驾驶人相比,新手驾驶人在分流区内采取了更为激烈的减速措施,而在合流区内新手驾驶人通常需要更长的加速距离以寻找合适的汇入间隙。与公路及城市道路出入口变速车道规范长度相比,减速车道推荐长度满足公路相关标准规范的规定值,略高于城市地下道路的标准规定值,加速车道推荐长度高于公路及城市道路出入口标准规范的规定值,研究结果可为地下道路规划和设计工作提供参考。
        关键词:城市交通;地下道路变速车道长度;驾驶行为分析;地下道路分合流区
        引言
        随着经济的快速发展,我国城市快速路系统的建设也取得了长足的发展,互通式立体交叉大量的在城市快速路中出现。目前针对城市快速路立交设计规划方面存在的主要问题:立交出入口设计、加减速车道设计。本文主要从这两个方面进行研究和分析,并根据目前立交设计时存在的情况指出了存在的相应问题,对最大化发挥城市快速路系统的整体效益,指导城市快速路系统规划建设起到积极的作用。
        1立体交叉出入口设计
        立体交叉出入口是快速路系统与其他道路交汇的主要部位,出入口不仅能连接城市的快速路网系统和其他城市道路系统,实现交通路网等级过渡,而且立交出入口是否设置合理则直接影响城市快速系统效益的发挥。立体交叉出入口除正常的直行道,还有变换车道、加减速行驶和分合流等复杂的驾驶员行为。科学合理的规划布置立体交叉出人口是提高城市快速路系统和保证周边区域路网运行效率的重要保证。
        1.1立体交叉出入口交通流分析
        进出车辆一般在快速道路出入口的主线与辅助道路之间的进行转换交通。这两种道路系统之间存在着明显的速度变化。主线道路拥有行车速度较快,通行能力强等特点,其对安全的要求较高;辅道道路车辆行驶速度相对较慢,主要功能是集散沿线交通。因此,立交出入口不存在直接冲突的交通流线,将两种不同运行速度的车流在出入口进行合流与分流,形成了一个紊流区。
        1.2出入口设计要点
        在快速路立体交叉的设计时一定要有全局观,要尽量遵循先出后入和量出为入的基本原则,进而保证快速路系统交通车流处于平稳运行的状态。在立交设计时,需要考虑出入口通行能力与分合流要求,当辅助道路交通流量较大时,与匝道入口相连接的辅助道路应该增加布设一条车道。这样,在出口处尽可能增加变速车道的长度,从而有利于车辆的交通排队,避免主道车流缓慢。为避免出入口的间距过小,对快速路系统中主线交通车流的影响,需要增加集散车道和变速车道来调整出入口,使其增加间距。
        2加减速车道设计
        2.1变速车道分类及特点
        变速车道是保证不同行车速度的两条道路之间衔接顺畅,通常会设置变速车道,用来车速过渡。变速车道包括加速车道、减速车道和渐变段车道,其车道长度是两条车道长度之和。变速车道通常分为直接式和平行式,其减速车道示意图如图1、图2所示。平行式变速车道的设置平行于主线,保证车辆在主线行驶与匝道间的行驶速度的变换提供空间。平行式变速车道具有以下特点:(1)车道划分较明确,驾驶员容易辨认;(2)便于提高加速车道的车辆汇入主线;(3)对于驶出主线的车辆而言,车辆在平行式减速车道上为S型行驶轨迹,车辆需要在短时间内转动两次方向盘,对行车安全不利。

以下几种情况适合采用平行式变速车道:(1)当主线车流量较大时,为了方便加速车道的车辆汇入主线,加速车道应采用平行式;(2)当立体交叉位于山凹处且主线跨匝道时,由于主线道路上分流车辆驾驶员视线受阻,不能看到立交的整体,只能从减速车道的交通标志来确认分流位置,这种情况下减速车道应采用平行式;(3)当主线道路向左偏且近似圆曲线最小半径的一般值时,在其右方宜为平行式的减速车道,且适当缩短渐变段长度;(4)当减速车道距离过长时或主线不宜设置直接式,应采用平行式减速车道。
        2.2变速车道的长度
        在计算变速车道的长度时应注意相关参数设计,综合考虑以下因素有匝道、纵坡、主要车辆类型等要素。同时注意匝道线形指标,线形指标不应太低。我国道路的加减速车道普遍较短。较短的减速车道长度,容易造成分流车辆提前在主线车道上就开始减速,从而增加了排队现象的发生概率,造成局部交通拥堵,严重情况会导致车辆追尾事故的发生或者撞毁护栏驶出路外的事故发生;加速车道的长度较短则会导致车辆从匝道进入主线时,不能及时提速到主线规定速度,当合流车辆未按要求强行汇入时,容易造成主线上交通流紊乱,从而降低运输效率,严重还会导致交通事故。
        3试验设计
        3.1试验设备
        研究采用的是交通运输部公路科学研究院所搭建的八自由度研究型交通安全驾驶模拟平台,该系统包括运动平台、球体模拟舱、投影系统、车辆仿真系统、场景生成系统、控制平台、数据记录系统、供电系统、音响系统和相关辅助系统。
        3.2数据分析方法
        驾驶人在通过出入口分合流区时,其驾驶行为可以分解为车辆行驶方向上的速度调整行为和垂直行驶方向的车道变换行为,对于速度调整行为,本研究重点关注驾驶人在分合流区的变速特征点和变速区间,对于车道变换行为,则重点关注驾驶人的换道特征点和换道区间。上述特征点和区间可通过综合分析驾驶人的速度、加速度、车辆运行轨迹、方向盘转动程度4项指标获取.
        3.3换道特征点和换道区间
        换道特征点包括开始换道位置、结束换道位置和通过分界线位置3项,本研究将方向盘发生显著变化的起点位置定义为开始换道位置,将车辆完全进入变速车道后方向盘趋于稳定的终点位置定义为结束换道位置,将车道分界线的纵坐标与轨迹重合的位置定义为通过分界线位置,开始和结束换道位置之间的距离即为驾驶人完成车道变换所需的最小距离区间,定义为换道区间。变速特征点和换道特征点能够反映出驾驶人在变速车道上的加减速时机和换道时机,是研究地下道路出入口变速车道长度的重要参考指标,合理的出入口变速车道长度应能够同时满足驾驶人调整速度及变换车道的需要。本研究通过综合分析驾驶人的两种行为特征点和行为区间在变速车道上的分布特点,总结其分布规律,最终提出4种速度水平下,能够同时满足驾驶人速度及换道需求的地下道路出入口变速车道适宜长度。
        结语
        提高城市快速路系统的交通能力,城市立体交叉的设置必不可少,以保证交通干线交汇。城市快速路立交的设计是一个较为复杂的工程,牵涉到方方面面,在设计中还要进行完善的地下管线、绿化景观和环境保护等设计。设计师不仅是需要认真学习,而且还要熟练掌握所涉及的相关规范、规定,还要对道路的规划、交通流量及项目环境等因素进行综合性分析,在提高城市路网的通行能力与保障安全性的基础上,降低成本投入,并且注重整体的美观性,将交通工程与自然景观相融合,进而提高交通建设的经济效益与社会效益。
        参考文献:
        [1]刘子剑.互通式立体交叉设计原理与应用[M].北京:人民交通出版社股份有限公司,2015.
        [2]周荣贵,钟连德.公路通行能力手册[M].北京:人民交通出版社股份有限公司,2017.
        [3]周一鸣,连嘉.城市地下道路交通安全研究[J].交通标准化,2011,36(17):37-42.
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