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行業(yè)資訊

道路設(shè)計院—城市道路如何設(shè)計掉頭?

新聞時間:2019-07-02 文章來源: 文章作者:ztcjjt
1
定義及研究意義

 

簡單來說,車輛在同一條道路上轉(zhuǎn)向180°朝反方向行駛,就可視為一次掉頭的過程。車輛掉頭是城市車輛運行的最普遍的形式。同時也是交通管理規(guī)范中定義得最含混的一種運行方式。一般市民往往不清楚車輛掉頭的相關(guān)規(guī)定,哪里可以掉頭,哪里不能掉頭,在城市交通管理建設(shè)中也往往沒有明確的指示。

 

城市道路掉頭行為的規(guī)范對城市交通管理和運行具有重要的意義。在合適的位置設(shè)置掉頭車道,可以提高城市路網(wǎng)的運行效率,并減少其他禁行措施帶來的負(fù)面效益。但設(shè)置不當(dāng)?shù)牡纛^形式,往往對交通秩序造成較大的影響,并帶來一定的安全隱患。

 

2
車輛掉頭幾何軌跡分析

 

掉頭行為主要與車輛的以下性能密切相關(guān):外形尺寸、最小轉(zhuǎn)彎半徑及軸距。車輛沿一中心作圓周運動時,從轉(zhuǎn)向中心到外轉(zhuǎn)向輪與地面接觸點的距離稱為轉(zhuǎn)彎半徑。為了保證轉(zhuǎn)向時車輪作純滾動而不產(chǎn)生滑動,轉(zhuǎn)彎半徑的大小則由軸距來決定。軸距長則轉(zhuǎn)彎半徑大,但是長軸距的車輛行駛平順性更好。

 

各類汽車的最小轉(zhuǎn)彎半徑

車型

級別

最小轉(zhuǎn)彎半徑

小汽車

微型

4~6

普通

4.5~6.5

大型

5~7

中型客車

7~10

大型客車

8~12

 

一般小型車掉頭軌跡可視為簡單的直線和圓曲線的組合,大型車由于最小轉(zhuǎn)彎半徑較大,掉頭軌跡比較復(fù)雜,一般由直線、圓曲線和緩和曲線組成。

 

從汽車性能的角度來說,車輛一次順車掉頭的必要條件是:在車輛掉頭出口處,只要路面寬度大于車輛最小轉(zhuǎn)彎直徑或者路面寬度大于車身長就可以了。但是對于特殊的路段或大型車輛情況會更加復(fù)雜。一般車輛一次順車掉頭,道路寬度至少滿足12~16m。

 

小型車掉頭軌跡幾何分析圖(一次順車掉頭)

 

如果車輛不能滿足一次順車掉頭,根據(jù)路面的寬窄和車輛性能,掉頭可以用順車和倒車相結(jié)合的方法進行。但這樣掉頭耗費時間較長,在道路組織設(shè)計當(dāng)中應(yīng)盡量避免出現(xiàn)這類情況。

 

小型車掉頭軌跡幾何分析圖(非一次順車掉頭)

 

3
交通影響機理分析

 

影響掉頭車道組織效率的因素有很多,考慮的因素包括:掉頭車道的組織形式、不同流向的流量大小及配比、掉頭車輛的車型比例、車速、道路寬度、中央分隔帶寬度、可能的道路干擾程度等等。但掉頭車道的實際運行效率可由以下幾個參數(shù)確定:

 

1)對單車道交叉口通行能力的影響

 

一般來說,連續(xù)的掉頭車流的飽和車頭時距為2.5~3s,比一般左轉(zhuǎn)車和直行車飽和車頭時距大。因此,單獨的掉頭車流的飽和流量較左轉(zhuǎn)流量和直行流量較低。當(dāng)?shù)纛^車道同直行流量或者左轉(zhuǎn)流量混行后,會對直行車流和左轉(zhuǎn)車流造成一定的通行能力折減。掉頭車輛所占總流量比例越大,該折減比例則越高。

 

2)對交叉口渠化空間的占用

 

同轉(zhuǎn)向車輛和直行車輛相比,掉頭車輛不一定要在交叉口掉頭,而可以采取在路段或者靠近交叉口內(nèi)進行掉頭。如果將掉頭車輛集中在交叉口內(nèi)掉頭,無形中占用了交叉口時空資源,增大了交叉口的交通壓力。

 

3)交通干擾引發(fā)的通行效率折減

 

由下圖可見,若車輛掉頭放在交叉口內(nèi)部,會同慢行過街以及對側(cè)右轉(zhuǎn)車流造成沖突。該類型的沖突容易在交叉口轉(zhuǎn)角處形成一個復(fù)雜的沖突區(qū),會對交叉口通行能力造成較大的影響,對車輛左轉(zhuǎn)和掉頭流量較大的交叉口影響更大,是造成交叉口左轉(zhuǎn)和掉頭擁堵的重要誘因。

 

交叉口內(nèi)車輛掉頭交通干擾分析

 

4)安全性分析

 

在車輛掉頭中,掉頭車輛本身的車速并不高,但由于掉頭過程中司機視角不斷變化,不容易全面觀察路況。同時橫跨幾條車道,引發(fā)的沖突點也較一般車輛變道多,是一種較為危險的車輛運行方式。一般說來,車輛在信控交叉口范圍內(nèi)掉頭由于受到左轉(zhuǎn)信號燈的影響,安全性較好;而在路段或接近路口處直接掉頭,可能同對向直行車輛相沖突,危險性更高。

 

 

二、交叉口掉頭基本設(shè)計模式分析

 

以一個雙向六車道,四相位交叉口為例,討論交叉口設(shè)置掉頭開口的基本模式。

 

1
模式一  交叉口內(nèi)部掉頭

 

這是最常見的交叉口掉頭模式。

 

特征分析:只能在左轉(zhuǎn)相位允許時使用,占用交叉口展寬資源,易與行人過街及對向右轉(zhuǎn)車形成干擾。

 

交叉口掉頭模式一  直接掉頭

 

適用性分析:

1)適用于掉頭車左轉(zhuǎn)車流量較小的情況;

2)適用于路段不適宜設(shè)置掉頭的情況;

3)不適用于交叉口較為擁堵,交叉口秩序較為混亂的情況。

 

2
模式二  停車線后掉頭

 

特征分析:只能在左轉(zhuǎn)相位允許時使用,占用交叉口展寬資源,不易行人過街沖突,易與右轉(zhuǎn)車干擾。

 

交叉口掉頭模式二  停車線后掉頭

 

適用性分析:

1)適用于掉頭車、左轉(zhuǎn)車流量較小的情況;

2)適用于路段不適宜設(shè)置掉頭的情況;

3)不適用于交叉口較為擁堵,交叉口秩序較為混亂的情況;

4)不適用于設(shè)置左轉(zhuǎn)待行區(qū)的路口。

 

3
模式三  設(shè)置在交叉口展寬段末端

 

特征分析:采用這種設(shè)計模式,將原交叉口內(nèi)掉頭流量轉(zhuǎn)移至路段,掉頭車輛和整個交叉口的通行效率都會得到一定提升,如果要設(shè)置信號控制,可在對向直行和本向左轉(zhuǎn)時進行掉頭,掉頭通道的綠信比至少提高1倍。但這種渠化方式有一定的限制條件,并不是每個交叉口都能采用。

 

交叉口掉頭模式三  交叉口展寬段末端掉頭

 

適用性分析:

1)適用于雙向六車道以上,中央分隔帶較寬的道路;

2)適用于交叉口較為擁堵,車輛掉頭易引起交叉口秩序混亂的情況;

3)不適用于道路路幅較窄,不能進行一次順車掉頭的道路;

4)不適用于設(shè)置點周邊交通環(huán)境較為復(fù)雜的情況(如存在公交停靠、行人過街、單位開口等干擾時);

5)掉頭車輛流量較大時,應(yīng)設(shè)置信號控制。

 

三、實施效益案例仿真分析

 

1
掉頭仿真方案設(shè)計

 

方案一:現(xiàn)狀仿真方案

 

根據(jù)現(xiàn)狀情況設(shè)置,設(shè)置現(xiàn)狀仿真,以便于各方案進行橫向比較。

 

某交叉口仿真(現(xiàn)狀)

 

方案二:信號優(yōu)化后方案

 

實際測算中,發(fā)現(xiàn)現(xiàn)狀交叉口配時不合理,對其進行調(diào)整信號調(diào)整后設(shè)置仿真方案。

 

某交叉口仿真方案二(信號優(yōu)化后)

 

方案三:信號優(yōu)化后+掉頭設(shè)置模式調(diào)整

 

在信號周期最優(yōu)化的基礎(chǔ)上,將各交叉口進口道掉頭開口位置后置50米,以此為原型設(shè)置仿真方案。

 

某交叉口仿真方案三(信號優(yōu)化后+掉頭設(shè)置模式調(diào)整)

 

 

2
仿真評價

 

某交叉口仿真評價

方案

現(xiàn)狀

優(yōu)化后信號后

加掉頭信號優(yōu)化后

交叉口

掉頭

交叉口周期

(s)

240

142

137

137

交叉口總流量

(pcu/h)

6914

6914

6480

434

交叉口總的通行能力

(pcu/h)

17319

17769

18296

--

交叉口飽和度

0.399

0.389

0.354

--

交叉口總車均延誤

(s)

57.5

43.4

38.6

24.1

交叉口服務(wù)水平

E

D

D

 

 

綜上所述,該交叉口掉頭開口退后60米后,交通效益提升體現(xiàn)在:

① 直接進入交叉口的流量下降6%

② 交叉口總延誤下降約11%

③ 掉頭車流總延誤下降約25%

④ 交叉口通行能力提高約3% 

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