一種城市立交橋及構(gòu)建方法
【專利摘要】一種城市立交橋及構(gòu)建方法，交通科學(xué)，交通規(guī)則，交通工程和技術(shù)管理領(lǐng)域。經(jīng)過對3維交通數(shù)學(xué)模型的研究，考察了北京近年的城市交通設(shè)施建設(shè)，發(fā)明人提出了巨型城市交通系統(tǒng)優(yōu)化組合方案；本發(fā)明針對城市交通的特點(diǎn)，提供一種高度優(yōu)化和經(jīng)濟(jì)性的立交橋設(shè)計(jì)、構(gòu)造方案，該方案具有有效減少車流、人車交叉，提高交換率，具有道路緩沖和高度適用能力，適合十字路口、五叉路口等大流量復(fù)雜交通節(jié)點(diǎn)的升級改造。在提高性能的情況下還可降低交通設(shè)施的整體復(fù)雜度，本發(fā)明對現(xiàn)有城市道路和立交橋只需局部增改，降低了實(shí)施的難度，是改善城市擁堵的重要組合方案之一。
【專利說明】
一種城市立交橋及構(gòu)建方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]交通科學(xué)，交通規(guī)則，交通工程和技術(shù)管理領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]本人在申請?zhí)枮?01510098632.0《一種減少交通擁堵的方法》的專利中提出了一個數(shù)學(xué)模型及論點(diǎn)，城市交通與城際交通的差別，解決城市交通擁堵既要解決通過率也要解決交換率，制約交換率的一個重要因素是車流交叉、人車交叉，即上述專利中的車流交匯、人車交匯，目前的城市交通達(dá)到了通脹式擁堵的程度。
[0003]上述專利就平面路口最大通過率做了描述。本人經(jīng)過對3維交通數(shù)學(xué)模型的研究，考察了北京近年的城市交通設(shè)施建設(shè)，提出了巨型城市交通系統(tǒng)優(yōu)化組合方案;本發(fā)明是就立交情況下提供一種高度優(yōu)化和經(jīng)濟(jì)性的立交橋設(shè)計(jì)、構(gòu)造方案，該方案具有有效減少車流、人車交叉，提高交換率，具有道路緩沖和高度適應(yīng)能力，適合十字路口、五叉路口等大流量復(fù)雜交通節(jié)點(diǎn)的改造。在提高性能的情況下還可降低交通設(shè)施的整體復(fù)雜度，本發(fā)明對現(xiàn)有城市道路和立交橋只需局部增改，降低了實(shí)施的難度，是改善城市交通擁堵的重要組合方案之一。
[0004]以常見典型傳統(tǒng)立交橋如圖6為例，有如下的缺點(diǎn):1、不同道路層的左行車輛(先變更車道右轉(zhuǎn)到匝道，轉(zhuǎn)270度實(shí)現(xiàn)左轉(zhuǎn))在立交區(qū)產(chǎn)生了硬性車流交叉，情況如圖9中兩個帶箭頭曲線所示，這種車流交叉有4組，嚴(yán)重影響了立交橋的通過能力。2、占地面積大，城市拆迀改造量大。3、左轉(zhuǎn)車輛需要先直行通過立交橋中心區(qū)再右轉(zhuǎn)通過圓形匝道變更道路層再次通過立交橋中心區(qū)，車輛在立交橋區(qū)轉(zhuǎn)了 270度，這說明左行車輛需要兩次通過立交橋中心區(qū)，4、直行與右轉(zhuǎn)車流在立交區(qū)外形成了車流交叉，這些是目前城市擁堵的一個重要因素。為避免第4條直行與右轉(zhuǎn)車流交叉，有些立交橋采用如圖7所示取消了直接右轉(zhuǎn)的車道、或者有直接右轉(zhuǎn)道路也禁止直接右轉(zhuǎn)行駛，比如由西直門外向東往阜成門方向既是這種情況，如圖7所示，右行車輛需要繞3個匝道，車輛轉(zhuǎn)了 3個270度，車輛4次通過立交橋中心區(qū)，嚴(yán)重增加了立交橋的負(fù)擔(dān)，這種立交方式?jīng)]有充分發(fā)揮立交橋的優(yōu)勢。
[0005]為解決如上所述左行車輛的問題，人們設(shè)計(jì)了新的立交方式如圖10所示，增加左行獨(dú)立匝道，如圖中帶箭頭的幾個曲線所示，實(shí)踐的結(jié)果是，道路和立交橋變得復(fù)雜化了，左轉(zhuǎn)的問題解決了，卻沒有解決交換率的問題，擁堵還是沒有根本解決，這是目前城市交通主要形態(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]如圖1中兩個虛線的交叉點(diǎn)處為路口中心點(diǎn)位置，如圖中朝向中心點(diǎn)方向的箭頭位置為供給路段，離開中心點(diǎn)方向的箭頭為接收路段，如圖中所示接收路段不一定垂直于供給路段，獨(dú)立接收路段類似于單行匝道但是在這里又有所不同，在于獨(dú)立接收路段接收來自供給路段右轉(zhuǎn)和反方向供給路段左轉(zhuǎn)的車輛。
[0007]如圖1所示，道路層由雙向車道道路及交通燈構(gòu)成，在雙向車道道路的兩側(cè)各設(shè)置一個或多個接收路段，這些路段為獨(dú)立接收路段，定義I中的中心點(diǎn)為本道路層的中心點(diǎn)，獨(dú)立接收路段可以有分叉，如圖4中7所示。以十字立交為例，比如雙向車道方向?yàn)闁|西向，則獨(dú)立接收路段一個向南一個向北，反之如雙向車道方向?yàn)槟媳毕颍瑒t獨(dú)立接收路段一個向東一個向西。
[0008]雙向車道中的接收路段為非獨(dú)立接收路段。
[0009]雙向車道中心線即圖1中的長虛線為本道路層主要方向。
[0010]中心點(diǎn)周圍不同層中的雙向車道道路相互重疊區(qū)域?yàn)楸玖⒔粯虻闹行膮^(qū)。
[0011]立交區(qū):在本立交橋中，為滿足不同道路層車輛通行，而產(chǎn)生的路面高度的差異所在的水平范圍。
[0012]立交橋由多于一個的道路層構(gòu)成，一個道路層的主要方向與其它道路層的主要方向形成一個夾角，十字路口立交橋的這個夾角一般為90度。
[0013]道路層之間的銜接是由獨(dú)立接收路段實(shí)現(xiàn)的，獨(dú)立接收路段與其它道路層的行車道順向車輛匯流，匯流方式之一如圖8所示，匯入點(diǎn)13和14之間形成異步車輛匯流，為調(diào)整匯流方式，可以給獨(dú)立接收路段擴(kuò)展或者合并車道。
[0014]道路層上的交通燈除了過度狀態(tài)的黃燈外只有兩種狀態(tài)，狀態(tài)I是如圖2所示直行和右轉(zhuǎn)，狀態(tài)2是如圖3所示左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)，同一個道路層上的兩個交通燈是同步的。
[0015]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
[0016]1、每層道路的供給路段只有兩個，接收路段卻為至少四個，包含兩個非獨(dú)立接收路段，兩個或兩個以上獨(dú)立接收路段，這樣安排可以減少道路中心區(qū)附近的擁堵壓力。接收路段多意味著交換能力的增強(qiáng)。
[0017]2、路口變小而簡潔:因?yàn)闆]有了圓形匝道，也不需要直接右轉(zhuǎn)車道，而且每個道路層都有兩個及以上的獨(dú)立接收路段，這給行人帶來了極大的方便，司機(jī)和行人出行的感受變好。
[0018]3、交通規(guī)則簡單，每層道路都在兩種狀態(tài)之間切換，如果設(shè)置兩種狀態(tài)的時間相等，意味著所有車輛接近50 %的時間是綠燈通行狀態(tài)，如果左轉(zhuǎn)時間短一些，直行的綠燈時間將超過50 %。
[0019]4、直行車道受交通燈影響小，雖然供給路段的直行車輛在紅燈時須要停車，但是前方非獨(dú)立接收路段沒有其它供給車輛注入，騰出的空間還是給直行車輛提供的。
[0020]5、接收路段兼有了緩沖區(qū)的功能。
[0021]6、多通道接收路段具有車道交換功能，在與其它道路層的接收路段車輛匯流之前可以完成車道變換，避免或減少車流交叉和變道比率。
[0022]7、駕駛員通過立交橋不再需要多次通過中心區(qū)了，避免了在立交橋上轉(zhuǎn)圈。
[0023]8、如圖2所示，輔路直行和左轉(zhuǎn)和小區(qū)出口 16出來右轉(zhuǎn)直行和左轉(zhuǎn)的車輛與供給路段右轉(zhuǎn)的車輛交叉被推遲到立交區(qū)。
【附圖說明】
[0024]圖1-基本圖
[0025]圖2-直行和右轉(zhuǎn)狀態(tài)
[0026]圖3-左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)狀態(tài)
[0027]圖4-帶分叉的獨(dú)立接收路段示意圖
[0028]圖5-五叉路口的供給和接收路段設(shè)置
[0029]圖6-帶右轉(zhuǎn)通道的十字交叉立交橋
[0030]圖7-不帶右轉(zhuǎn)通道的十字交叉立交橋[0031 ]圖8-接收路段與其它道路層匯合圖示
[0032]圖9-不同層供給路段左轉(zhuǎn)車輛在立交新中心區(qū)形成強(qiáng)制交叉
[0033]圖10-帶左行專用匝道立交橋，方框內(nèi)躲避不開的車輛交叉
[0034]圖11-本發(fā)明立交橋仿真圖
[0035]附圖編號說明
[0036]1-交通燈。
[0037]2-中心隔離帶。
[0038]3-通道邊界。
[0039]4-行車道方向。
[0040]5-車輛行車道調(diào)整區(qū)。
[0041 ]6-大圓范圍內(nèi)為立交區(qū)
[0042]7-帶分支獨(dú)立接收路段
[0043]8-獨(dú)立接收路段
[0044]9-右轉(zhuǎn)行車道
[0045]I O-立交橋下層通道
[0046]11-立交橋上層通道
[0047]12-右行車輛盤橋軌跡
[0048]13-匯入點(diǎn)
[0049]14-匯入點(diǎn)
[0050]15-非獨(dú)立接收路段
[0051]16-小區(qū)出口
【具體實(shí)施方式】
[0052]以正十字路口改造為例，道路為東西和南北向，立交橋由兩個道路層構(gòu)成，東西向的主路與南北向的獨(dú)立接收路段為一層，稱為A層，南北向的主路與東西向的獨(dú)立接收路段為另一層，稱為B層。A層和B層都按照圖1的方式構(gòu)造，形成雙十字型立交橋。圖11即為這種形態(tài)的立交橋的仿真圖。
[0053]以五叉路口改造為例，如圖5所示，五條不帶箭頭的直線代表五條道路段，選擇兩個相對繁忙的最好不相鄰的道路口作為高架道路層，如圖中粗線所示路段，離開五叉路中心的箭頭為獨(dú)立接收路段，與其它道路層的道路匯合;其它3條道路可按照3條雙向路段加兩個獨(dú)立接收路段;雙向路段上的交通燈可采用左旋單道放行規(guī)則，其上的車輛可向其它四條路段行駛。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種城市立交橋及構(gòu)建方法，包括一種道路層的結(jié)構(gòu)及道路層之間的組合方式，道路層由雙向車道道路、獨(dú)立接收路段和交通燈構(gòu)成，其特征是，在雙向車道道路的兩側(cè)各設(shè)置一個或多個獨(dú)立接收路段，獨(dú)立接收路段與其它道路層的非獨(dú)立接收路段順向車輛匯流。2.如權(quán)利要求1中所述的道路層結(jié)構(gòu)，其特征是每個道路層的供給路段只有兩個，接收路段為四個或者四個以上，包含兩個非獨(dú)立接收路段，兩個或兩個以上獨(dú)立接收路段。3.如權(quán)利要求1中所述的道路層中的位于雙向車道上的交通燈，其特征是除了過度狀態(tài)的黃燈外只有兩種狀態(tài)，I是直行和右轉(zhuǎn)，2是左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)。4.如權(quán)利要求1中所述的道路層，其特征是每個非獨(dú)立接收路段只有一個供給路段。5.如權(quán)利要求1中所述的道路層，其特征是右行車輛最遲可在供給車道的立交區(qū)完成車道變更，避免了與進(jìn)入供給車道的車輛產(chǎn)生車流交叉。6.如權(quán)利要求1中所述道路層中的獨(dú)立接收路段，其特征是車輛可以在其上做車道轉(zhuǎn)換，在與其它道路層的非獨(dú)立接收路段車輛匯流之前完成車道變換，避免或減少車流交叉和變道率。7.如權(quán)利要求1中所述的獨(dú)立接收路段與其它道路層的非獨(dú)立接收路段順向車輛匯流，其特征是匯流可以是同步的也可以是異步的。
【文檔編號】E01C1/04GK105887597SQ201610305760
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年5月12日
【發(fā)明人】丁樹文
【申請人】丁樹文