微型立交橋可行性探究

1、微型立交橋可行性探究 目錄微型立交橋可行性探究1一、綜述1二、交叉口堵塞原理1三、立體交叉的作用以其發(fā)展概況2四、立體交叉的特征與組成3五、立體交叉建造的必要性4六、微型立交橋簡(jiǎn)介4七、社會(huì)看法5八、我們的研究6九、感想9一、 綜述道路是交通的動(dòng)脈。在現(xiàn)代交通中，公路交通起著至關(guān)重要的作用。隨著交通事業(yè)的飛速發(fā)展。社會(huì)經(jīng)濟(jì)的繁榮，不但城市道路縱橫交錯(cuò)，鄉(xiāng)村公路上交叉也隨處可見。道路的相交處交叉口，是行人、車輛匯集，轉(zhuǎn)向和疏散的必經(jīng)之點(diǎn)，可謂是保證公路交通運(yùn)輸暢通的關(guān)鍵，也是交通的咽喉。因此，路口的交叉形式和交通組織對(duì)車輛的暢通與行人的安全，具有很大的影響。本文探論了立交橋尤其是微型立交橋在解決

2、交叉口堵塞方面的可行性。二、 交叉口堵塞原理平面交叉口目前還是公路交通的主要交叉口形式，當(dāng)各個(gè)方向的車輛通過(guò)路口時(shí)，由于行駛的去向不同，相互交叉就會(huì)形成沖突點(diǎn)。如果車輛無(wú)一定的交通管理，在各個(gè)沖突點(diǎn)就可能發(fā)生車輛沖撞，從而造成交通事故和路口的阻塞。如何消除和減少這些沖突點(diǎn)，保障車輛的順利通行與安全，就是路口設(shè)計(jì)的重要任務(wù)之一。沖突點(diǎn)的數(shù)量一個(gè)平面交叉口沖突點(diǎn)(僅計(jì)交叉點(diǎn)，不計(jì)分流、合流點(diǎn))的數(shù)目可用下式計(jì)算：式中：n沖突點(diǎn)數(shù)目；n相交道路單方向車道數(shù)的總和；若為混合交通時(shí)，則為相交道路單方向軌跡線的總和?？赏ㄟ^(guò)以下三種途徑來(lái)改善平面交叉:(1)將車道平面分離交通渠化；(2)將運(yùn)行時(shí)間分離紅綠燈

3、管制；(3)將車道空間分離立體交叉。(1)是將上、下行車道都分開、或設(shè)置中間分隔帶、或設(shè)置中間轉(zhuǎn)盤等。分開車道和設(shè)置中間分隔帶都只能減少?zèng)_突點(diǎn)，而不可能完全消除沖突點(diǎn)；設(shè)置中間轉(zhuǎn)盤雖然消除了沖突點(diǎn)，將其轉(zhuǎn)化為合流、分流、交織的混合運(yùn)行，但車速大大降低，大交通量的常常受阻。(2)是將沖突發(fā)生的車道雙方的運(yùn)行時(shí)間錯(cuò)開。為減少或消除行車沖突點(diǎn)，一般采用交叉口紅綠燈交通管理設(shè)施，也有以單行線、自動(dòng)信號(hào)控制、民警指揮等來(lái)達(dá)到這一目的。但這樣以一個(gè)路口的車輛停留等候來(lái)避免沖撞，使路口的通行能力大大降低，紅綠燈造成的等待問(wèn)題也進(jìn)一步造成了交通的擁擠堵塞。(3)是消除沖突點(diǎn)最有效的方法。三、 立體交叉的作用以

4、其發(fā)展概況立體交叉的作用立體交叉在道路交通上起著非常重要的作用。它取代了平面交叉路口的信號(hào)管理；基本上消除了平面交叉路口的沖突點(diǎn)；使車輛接連不斷地迅速地通過(guò)交叉路口；大大地提高了道路的通行能力；同時(shí)節(jié)省了時(shí)間、燃料等，帶來(lái)相當(dāng)可觀的經(jīng)濟(jì)效益，為高等級(jí)公路的高速安全、暢通提供了保證。美國(guó)最早修建立體交叉是1928年在新澤西州woodbridge的兩條道路相交叉處修建的第一座苜蓿葉式立體交叉該立交通過(guò)的交通量子均每晝夜達(dá)62500輛，高峰小時(shí)達(dá)6074輛，即每分鐘可容許100輛汽車通過(guò)。1930年在芝加哥又建成了第一座拱式立體交叉橋。到1936年已建成125座立體交叉橋。隨著社會(huì)的發(fā)展立體交叉在各

5、大城市中已經(jīng)是隨處可見，以我國(guó)為例就有北京建國(guó)門三層長(zhǎng)條苜蓿葉式立體交叉，西直門的三層環(huán)形立體交叉；上海真北路立體交又；天津中環(huán)線八里臺(tái)立體交叉，中山門蝶式立體交叉；廣州區(qū)莊四層環(huán)形交叉，人民路高架橋；西安星火路立體交叉等著名立體交叉橋隨著交通量的增長(zhǎng)，立體交叉在不斷增多；其形式也從早期的幾種發(fā)展到數(shù)百種，有簡(jiǎn)單的分離式也有互通式；有兩層立體交叉，也有三層以上交體交叉；有車行立體交叉，也有鐵路公路立體交叉，人行立體交叉等，開創(chuàng)了立體交叉的新紀(jì)元。四、 立體交叉的特征與組成立體交叉的特征及修建以立體交叉口代替平面交叉口，大大地提高了道路的通行能力。立體交叉的交通組織不同于平面交叉路口，在立體交叉

6、路口上，各向車輛的行駛方向，是根據(jù)立體交叉的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行交通組織，并且必須設(shè)置適應(yīng)于立體交叉的各種交通標(biāo)志和管理措施。立體交叉雖然提高了道路的通行能力，但它占地面積較大；部分車輛(特別是左轉(zhuǎn)彎車輛)通過(guò)立體交叉時(shí)需增加繞行距離；為了克服相交道路的高差還需繞行一段上、下坡引道。不同的立體交叉，由于受地形、地物，環(huán)境條件，交通流大小等諸因素的影響，其特征不一致。立體交叉一般由以下幾個(gè)部分組成;1.引道與構(gòu)造物(跨線橋)相接的橋頭路段，其范圍是由于道的現(xiàn)狀地面標(biāo)高至與橋頭相接順的路段。2坡道一般指立體交叉橋下低于現(xiàn)狀地面標(biāo)高的路段，其范圍是干道一端現(xiàn)狀地面標(biāo)高至另一端現(xiàn)狀地面標(biāo)高。3匝道用以連接兩條

7、相交道路供左、右轉(zhuǎn)彎車輛單向行駛的單車道路，有時(shí)以彎橋出現(xiàn)，它與主線的交點(diǎn)稱為匝道終點(diǎn)。4構(gòu)造物(隧道或跨線橋)穿越相交道路的結(jié)構(gòu)物，是立體交叉實(shí)現(xiàn)車流分隔的主體。有的立體交叉有一座以上的構(gòu)造物(指匝道與干道、干道與干道、匝道與匝道相交叉處所修建的立交橋或隧道)。5變速車道由于匝道采用比主線較低的車速，因此車輛進(jìn)出主線都要改變車速。在匝道終點(diǎn)附近，主線右側(cè)增設(shè)的，為車輛進(jìn)出變速而用的附加車道稱為變速車道。入口端為加速車道，出口端為減速車道。6出口與入口由主線進(jìn)入匝道的路口稱為出口；由匝道進(jìn)入主線的路口稱為入口。7斜帶及三角形地帶變速車道與主線銜接的三角形漸變段稱為斜帶。匝道與主線間，或與匝道司

8、所圍成的封閉地區(qū)統(tǒng)稱為三角形地帶(或三角區(qū))。三角區(qū)可作為交叉口綠化美化環(huán)境、照明等用地。8輔助車道當(dāng)高等級(jí)公路與次要道路相交時(shí)，在分合流附近，為了使匝道與高等級(jí)公路車道數(shù)平衡和保持主線的基本車道數(shù)而在主線一側(cè)增設(shè)的車道。 9集散道路位于城市附近交通繁忙的高速公路，為了減少進(jìn)出高速公路的車流交織和進(jìn)出口數(shù)量，在高速公路一側(cè)或兩側(cè)所修建的與高速公路平行而又分離(主線為其它等級(jí)公路，也可考慮與主線不分離)供車輛進(jìn)出的專用道路。五、 立體交叉建造的必要性技術(shù)上合理一般來(lái)說(shuō)，在下列情況下應(yīng)采用立體交叉：1. 高等級(jí)公路與高等級(jí)公路相交叉處(高速公路與高速公路、高速公路與一級(jí)公路、高速公路與汽車專用公路

9、等)；2. 小高等級(jí)公路與快速道或主干線相交叉處；3. 高等級(jí)公路與城鎮(zhèn)主要放射線相交叉處；4. 高等級(jí)公路的特殊設(shè)施(如收費(fèi)站、停車場(chǎng)、調(diào)頭立交等)；5. 城市道路交叉口，如不修建立體交叉就無(wú)法改善交叉口及其相連道路的交通現(xiàn)狀；6. 城市交叉口、交通量很大，經(jīng)常發(fā)生擁擠、阻塞、排隊(duì)現(xiàn)象；7. 鐵路干線與道路相交而互相干擾很大的交叉口；8. 橫穿高速公路、汽車專用公路而不應(yīng)中斷的地方道路及便道；9. 城市繁華商業(yè)街作為城市主要交通干道，道路現(xiàn)狀不能滿足人們購(gòu)物、旅游和車輛交通等用途，綜合考慮，可以修建高架橋；10. 地形和環(huán)境適宜，例如較高的橋頭引道與濱河道路交叉等。立體交叉造價(jià)高、占地大，只

10、有在采用平面交叉口和各種交通組織措施都不能解決道路交通問(wèn)題時(shí)，才考慮采用立體交叉。六、 微型立交橋簡(jiǎn)介立交的單位面積的通行能力遠(yuǎn)低于平交路口,同樣是每小時(shí)一個(gè)占地0.5公頃的平交路口在信號(hào)燈和交警指揮下最多可通過(guò)4000輛中型汽車, 而一個(gè)占地5公頃的互通立交最多可疏導(dǎo)巧15000 輛中型汽車, 其單位面積的通行能力僅是平交路口的0.375 倍。這些立交不僅是浪費(fèi)了寶貴的土地資源, 還對(duì)地形等因素要求較高導(dǎo)致一些交通堵塞的節(jié)點(diǎn)無(wú)法采取立交橋這種模式改善交通環(huán)境微型立交橋是由交通專業(yè)大學(xué)生李旭用兩年時(shí)間設(shè)計(jì)完成的，在他的設(shè)計(jì)中十字路口轉(zhuǎn)彎不停車，能有效解決由道路交會(huì)過(guò)多紅綠燈等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)引起的交

11、通堵塞問(wèn)題。如下圖所示，該立交橋不設(shè)紅綠燈，通過(guò)各種彎道的設(shè)計(jì)達(dá)到讓所有車無(wú)需等待就能同時(shí)完成調(diào)頭、轉(zhuǎn)彎、直行等以往必須依靠紅綠燈排位解決的問(wèn)題。作者父親2007年到北京做生意，因堵車失去了一個(gè)大單生意。那時(shí)北京已經(jīng)開始堵車。李旭設(shè)計(jì)“微型立交橋”得到父親的大力支持。李旭認(rèn)為該方案特別適合北京，因?yàn)楸本┑慕徊媛房诙?，且道路比較寬，四平八穩(wěn)。而且微型立交橋占地面積小，能適用于很多大型立交橋不適用的環(huán)境，比如中關(guān)村的四環(huán)路口等。七、 社會(huì)看法網(wǎng)友勺子指出，雙井橋設(shè)計(jì)存在問(wèn)題，公交站、地鐵站、購(gòu)物中心集中，環(huán)線出口車輛與自行車、行人交織，非常混亂，并希望“微型立交橋”方案能幫雙井橋治堵。也有人反映“

12、微型立交橋沒有考慮行人，是硬傷。”專家稱：“該設(shè)計(jì)將加劇北京擁堵。” 橋上多出很多出口，易擁堵、一旦走錯(cuò)難以糾正等。住建部城市交通工程技術(shù)中心副主任馬林稱，大學(xué)生設(shè)計(jì)方案精神可嘉，但“微型立交橋”不具有可行性，更不適合于北京。如果采用，北京將更擁堵。馬林認(rèn)為，該方案缺乏工程技術(shù)基礎(chǔ)，如果嚴(yán)格按照立交橋的一些設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，比如坡度、轉(zhuǎn)彎匝道等因素，把這些都考慮進(jìn)去，落實(shí)到具體尺寸，將不再是“微型”，會(huì)很龐大。而且，這個(gè)設(shè)計(jì)沒考慮到車流問(wèn)題，按照這個(gè)方案，車在轉(zhuǎn)彎時(shí)速度必然降低，對(duì)于北京這樣交通流量巨大的城市，速度一旦降低，就會(huì)使擁堵更嚴(yán)峻。而且該方案坡度較大，遇到雨雪天，行車更難。此外，該方案在視距

13、上存在盲點(diǎn)，立交四條上、下左轉(zhuǎn)車道與掉頭車道之間的距離較小，轉(zhuǎn)彎半徑、橋下凈空高度不足，整體指標(biāo)較低，容易造成行車視線干擾，易引發(fā)事故。十余年研究立交橋的民間設(shè)計(jì)師鄭學(xué)信在看了李旭的方案后認(rèn)為，該設(shè)計(jì)沒有很好解決車流交織問(wèn)題。因此不適合用于雙井橋這樣車流量巨大的地方。他認(rèn)為，傳統(tǒng)立交橋設(shè)計(jì)的最大問(wèn)題在于車流交織和人車混雜。雙井橋的堵點(diǎn)也是這樣形成的。車流交織的地方，道路通行能力打折。另外，機(jī)動(dòng)車和自行車走平行車道，轉(zhuǎn)彎時(shí)人車混雜，會(huì)出現(xiàn)車流交織現(xiàn)象，造成混亂。李旭的設(shè)計(jì)沒有針對(duì)上述問(wèn)題的措施。上海市城市建設(shè)設(shè)計(jì)研究院副院長(zhǎng)劉偉杰教授指出，方案雖然是提倡“微型”，但要把該立交如此之多的彎道和坡道

14、變成實(shí)物，所占空間絕不會(huì)小?！傲⒔黄露鹊母叨仍O(shè)置、彎道半徑都有專業(yè)的規(guī)劃要求。坡道太陡，反而會(huì)影響正常的通行；轉(zhuǎn)彎半徑小會(huì)影響車速，嚴(yán)重的會(huì)引發(fā)追尾等安全問(wèn)題?！逼浯?，立交橋上層岔口密集，且行車線路相互交錯(cuò)，不免在立交上發(fā)生擁堵，造成長(zhǎng)時(shí)間等待，可能重蹈上海部分立交上安裝紅綠燈的覆轍；第三，該立交設(shè)計(jì)的岔口基本都在左側(cè)，與一般立交“右進(jìn)右出”的習(xí)慣不一致，容易發(fā)生不必要的事故。第四，在城市建設(shè)中，立交所占用的空間大小不能只看表面，按照小李的設(shè)計(jì)圖，施工會(huì)牽涉到地下管道排線等問(wèn)題，這不是簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)就可以解決的。專家的意見可以總結(jié)為一下四點(diǎn)：1、從整體上看，立交四條上、下左轉(zhuǎn)車道與掉頭車道之間的距離

15、較小，轉(zhuǎn)彎半徑、橋下凈空高度不足，整體指標(biāo)較低，容易造成行車視線的干擾。2、從設(shè)計(jì)指標(biāo)上來(lái)說(shuō)，城市道路立交匝道縱坡坡度最大為4%6%，冰凍地區(qū)限坡為不大于4%。橋下凈高不小于5米，橋梁結(jié)構(gòu)高度約為1.5米。以最低標(biāo)準(zhǔn)來(lái)計(jì)算，微型立交左轉(zhuǎn)匝道從主線橋到落地后直線距離最小應(yīng)為163米，且由于立交上下橋左轉(zhuǎn)匝道與主線橋交叉，為保證左轉(zhuǎn)匝道總凈空要求，實(shí)際主線橋凈空要進(jìn)一步提高，立交的可實(shí)施條件受限。3、由于受空間條件的限制，橋上掉頭匝道的半徑較小且需要左進(jìn)左出，影響交通安全。4、立交的設(shè)計(jì)并未考慮交叉口行人及非機(jī)動(dòng)車過(guò)街問(wèn)題。干路車流量大，無(wú)信號(hào)燈控制，行人及非機(jī)動(dòng)車過(guò)街需橫穿車行道，不僅對(duì)干路機(jī)動(dòng)

16、車行車造成干擾，更容易引發(fā)交通事故。5、目前鄭州市在大學(xué)路南三環(huán)規(guī)劃的立交，采用了類似的處理方式，解決交通左轉(zhuǎn)問(wèn)題。由于受立交規(guī)范指標(biāo)的限制和解決非機(jī)動(dòng)車交通的問(wèn)題，立交占地規(guī)模仍然較大，僅適用于重要的樞紐立交節(jié)點(diǎn)采用，不宜全面推廣采用。八、 我們的研究微型立交橋的設(shè)計(jì)初衷是想不占用額外的土地面積（僅需在原有紅綠燈處建起微型立交）而實(shí)現(xiàn)更大的車輛通行能力。我們?cè)诜治鑫⑿土⒔粯驎r(shí)，就要抓住其根本“小型”來(lái)分析，即在有限的空間內(nèi)能否達(dá)到其增大交通量的目的。對(duì)于不同的車道，我們給出了干道交叉口臨界流量的估算值。具體的計(jì)算過(guò)程如下。我們希望通過(guò)計(jì)算在紅綠燈和微型立交橋兩種情況下的臨界流量，對(duì)二者進(jìn)行對(duì)

17、比，進(jìn)而分析出微型立交橋的可行性。紅綠燈指示的干道交叉口的臨界流量：城市干道交叉路口，除首都北京的西長(zhǎng)安大街為八車線機(jī)動(dòng)車道外，一般主干道均為四車線或六車線。為此，對(duì)典型干道交叉口，結(jié)合我國(guó)實(shí)際，可區(qū)分四、六車線兩種類型。1、 主干道為六車道經(jīng)分流渠化，其進(jìn)口端可分別設(shè)置左轉(zhuǎn)專用、直大、直小與右轉(zhuǎn)專用四條車道。根據(jù)大城市交通繁忙的路口，如武昌大東門、北京崇文門、東單以及漢陽(yáng)鐘家村等實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)：信號(hào)周期波動(dòng)于105120之間ti大、ti小分別為3.64.0與2.52.7；t左、t右分別為4.24.4與4.64.8。主干道雙向流量不均衡系數(shù)在城區(qū)為1.161.2；在郊區(qū)及城區(qū)邊緣的出入城干線及環(huán)路交

18、叉處，則分別為1.4及1.2左右。相交干道流量比波動(dòng)于0.60.5: 0.40.5之間，于是可將各參數(shù)的上、下限值代入計(jì)算式：由此可得，相交干道流量比為0.5：0.5時(shí)，直大車道飽和通行容量為415460輛；相當(dāng)于當(dāng)量小汽車664736輛。當(dāng)相交干道比為0.6：0.4時(shí)，直大車道飽和通行容量為516560輛，相當(dāng)于小汽車826896輛。對(duì)直行小車道，則分別為599650與719779輛。q左按不引起對(duì)向直行車流折減，則混合車為： 即相些于195221輛小汽車。若按左轉(zhuǎn)專用道公式計(jì)算，則相當(dāng)于387419輛小汽車。前者約為后者的5052.7；左轉(zhuǎn)超前候駛時(shí)，也在50以上(式中，取18s)。它表明

19、選定n左0.4作為設(shè)置左轉(zhuǎn)車專用道的條件是合適的。對(duì)右轉(zhuǎn)專用其道共飽和容量值為相當(dāng)于682712輛小汽車。據(jù)抽樣調(diào)查，除個(gè)別特殊情況外，右轉(zhuǎn)車占的比重一般約為進(jìn)口總車流量的2024；即相當(dāng)于右轉(zhuǎn)專用道通行容量的38.547.2。它表明選定n右0.4作為設(shè)置右轉(zhuǎn)專用道的條件，也大體是合適的。根據(jù)以上分析，當(dāng)相交干道流量比為0.5：0.5時(shí)，位于城區(qū)路口的主干道進(jìn)口雙向飽和通行能務(wù)的計(jì)算式可列為：若右轉(zhuǎn)車比例取24，則為30223585輛小車。相應(yīng)的路口飽和通行能力為57566812輛大車，即60407170輛小車。當(dāng)相交干道流量比為0.6：0.4時(shí)若右轉(zhuǎn)車比例為24，則ns為36104223輛小

20、車。路口飽和通行能力分別為57106686輛及60167038輛小車。2、 主干道為四車道這類平交口經(jīng)渠化可劃分為左轉(zhuǎn)專用、直行、直右混行三條車道。當(dāng)相交干道流量比為0.5：0.5時(shí)，主干道進(jìn)口雙向飽和通行能力計(jì)算式，可列為：若相交干道流量比為0.6：0.4時(shí)，則ns為與之相應(yīng)的路口飽和通行能力分別為45285296輛及44665283輛。當(dāng)進(jìn)口左轉(zhuǎn)車流量小，右轉(zhuǎn)流量大時(shí)，也可劃分為直左混行、直行及右轉(zhuǎn)專用三條車道。對(duì)直左混行左道的飽和通行能力計(jì)算：式中q左比在轉(zhuǎn)車道占直左車流量的百分?jǐn)?shù)取1525；ti直行小車與左轉(zhuǎn)車的加權(quán)平均車頭時(shí)距，取2.73.0(s)。直左車中，大車約占l0。這種車道組合與功能劃分，其主干道雙向飽和通行能力值為相應(yīng)的路口飽和通行能力為44205586輛。當(dāng)相交干道流量比為0.6：0.4時(shí)，則ns為26973352輛；相應(yīng)的路口飽和通行能力為45005580輛。微型立交橋的臨界流量：微型立交橋所采用的是匯入和分流方法解決沖突點(diǎn)問(wèn)題的，然而匯入和分流是存在潛在沖突點(diǎn)的。 如上圖所示，如果南北直行車速過(guò)快，會(huì)導(dǎo)致東西左轉(zhuǎn)和掉頭匯入南北直行道時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題，容易產(chǎn)生交通事故。為了保證安全，必