城市高架路下匝道落地点 与下游交叉口间距研究

（3）
式中，Ns 为一条直行车道的设计通行能力（pcu/h）；
tz 为信号周期（s）。
2. 出口匝道过渡段长度 Lt
出口匝道过渡段的功能是为驶出匝道车辆提供完成速
度过渡与车道选择两个功能所需要的行驶距离，需要综合
考虑这两个功能对出口匝道过渡段进行分析。车辆在过渡
段存在两个行驶阶段 ：一是识别交叉口道路信息并采取措
我国城市道路路网密集，城市高架快速路出口匝道落 地点距离下游交叉口较近，车辆在交叉口前的正常交织换 道行为受到制约，因此城市高架快速路的出口匝道与地面 道路衔接路段成为高架道路与地面道路所组成路网系统的 重要“咽喉”。地面车流与出口匝道车流的相互影响导致 城市高架快速路匝道车辆的驶出受阻，车辆在匝道上形成 排队，匝道排队长度过长延伸到快速路的主路，影响快速 路主路车辆的正常行驶，降低通行效率。同时，出口匝道 车辆汇入地面道路，影响地面道路车辆的正常行驶，对地 面道路主线造成了不同程度的影响。道路瓶颈路段的通行 能力制约着整个道路系统的通行能力，受衔接路段拥堵的 影响，高峰时段地面道路同样会产生拥堵，严重时拥堵会 上溯到上游交叉口。
y
=
Wx L
−
W 2π
cos
π L/2
x
−
L 4
，x
∈
[0，L]
（1）
其中，y 为换道车辆在 t 时刻的横移宽度（m）；x 为
换道车辆在 t 时刻纵向行驶距离（m）。通过对公式 1.1 进
行求导等一系列数学计算，得出车辆在横移宽度为 W 时，
纵向安全行驶得最短距离 ：
L = 3 4π2Wv3 α max
TRB Access managenment manual 一书中给出立交 匝道附近出入口匝道衔接段推荐值为 230m~800m 不等 [1]。在 2009 年颁布的《城市快速路设计规程》中规定下 坡道坡脚至交叉口停止线的距离宜大于等于 140 米。
一、计算模型建立 1. 道路模型建立 根据出口匝道落地点在地面到道路横向相对位置由内 到外可分为三种形式 ：内侧式、中间式、外侧式，不同横 向位置车辆在计入交叉口前的交织类型不同。本文以较常
其中 W 的取值为匝道中心线至分流后两车道中心线距离
的最大值。
3. 交织区长度
交织区给衔接段内的车流提供换道功能，车辆的换道
过程是驾驶员寻找目标车道上车辆之间可供主车汇入的安
全间隙，并成功汇入的过程。根据对交织区车辆换道过程
分析，衔接段交织区最小换道长度包含等待可汇入安全间
隙行驶距离 Lw1、出现安全插入间隙时驾驶员判断反应行 驶距离 Lw2、车辆换道行为行驶距离 Lw3。
（1）等待可接受间隙行驶距离
等待可接受间隙时间内行驶的距离
Lw1
=
v 3.6
tw
（4.20）
式中，v 为运行速度（km/h）；tw 为等待可接受间隙
的时间，通过对车辆在行驶过程中的车头时分布模型（M3
分布）进行数学计算得到。
（2）
其中， amax 为横向加速度变化率阈值，单位为 m/s2。
二、基于安全行驶的最小间距计算
1. 排队长度 LN
排队长度的功能是给在受阻时间范围内到达停止线前
车辆提供排队等候所需要的距离。本文采用《城市快速路
设计规程》中给出的一条直行车道排队长度计算方法 ：
LN = 0.00117NS ⋅ tz
用的外侧式出口匝道衔接形式作为研究对象，如图 1 所示。 其中地面道路为双车道，匝道为单车道，落地后变化为双 车道。
高架快速路 交
地面道路
叉
出口匝道
口
出口匝道过渡段长度
交织段长度
排队长度
图1 高架快速路出口匝道与地面道路衔接示意图
2. 最小间距计算模型建立 根据车辆在衔接段内的行驶过程分为三部分。驶出匝 道车辆到达出口匝道坡脚，并不是接着进行分流换道，而 是继续沿着匝道路线行驶一段时间，以适应地面道路。考 虑到匝道结构的特殊性，出口匝道在于地面道路连接时需 要一定长度的宽度过渡段。驶出匝道交通量在进入下游交 叉口前经历三个阶段的行驶状态 ：1）驶离匝道并适应地 面道路车速或地面车道数 ；2）车辆通过交织换道驶入目 的导向车道 ；3）到达交叉口导向车道排队等候通过交叉 口。对应将出口匝道与下游相邻交叉口衔接段分为 ：出口 匝道过渡段、交织区、排队长度，如图 2 所示。
过渡段长度需要满足车辆获取道路信息及分流过程的最小
行驶安全距离 Lt1、Lt2。 驾驶员在驶出出口匝道进入过渡段后，接收衔接段分
车道信息，反馈至大脑并作出反应处理，在此段时间 t 内
所行驶的距离 ：
Lt1
=
V 3.6
t
（4）
其中，t 包含驾驶员反应时间 0.5s 及读取路口标志牌
中信息时间。分流换道行驶距离按照公式（2）进行计算，
JIAN SHE YAN JIU
Cheng shi gao jia lu xia za dao luo di dian yu xia you jiao cha kou jian ju yan jiu
城市高架路下匝道落地点 与下游交叉口间距研究
李川
随着我国社会经济的不断增长，城市化进程不断加快， 城市人口及机动车保有量的不断增长，城市拥堵现象日益 严重。城市高架道路“下不来”现象日益严重。而高架快 速路出口匝道落地点距下游交叉口较近是导致此现象的一 个重要因素，并且我国对此方面的相关规范规定较少。基 于此本文结合安全换道理论，以提高相交共用路段通行能 力为目标，给出了高架快速路出口匝道落地点距下游交叉 口最小间距的计算方法。
施阶段 ；二是车辆分流换道驶入目的车道，由于匝道驶出
车辆与地面道路存在速度差，车辆在衔接段内的换道过程
属于加速换道。
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对于陌生驾驶员来说，车辆驶离出口匝道进入衔接段
后，驾驶员首先需要识别并处理道路信息并选取目标车道，
其次进行分流进入目标车道。由于匝道与地面道路存在速
度差，车辆在过渡段上的行驶过程为加速过程。出口匝道
高架快速路 交
地面道路
叉
出口匝道
口
出口匝道过渡段长度
交织段长度
排队长度
图2 出口匝道与地面道路衔接段组成长度示意图
3. 换道模型建立 车辆变换车道的过程是一个横向移动的前进过程，即 车辆在换道过程中完成了横向移动距离为 W 的同时，向
90
规划设计
前行驶了一段距离 L。潘兵宏等人通过结合以往换道模型 的优缺点，提出了匀速偏移余弦函数换道模型 [2] ：