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文档介绍：
........... (47)
5.3 本章小结........................................................................................... (50)
6 结论与展望....................................................................................... (51)
6.1 结论................................................................................................... (51)
6.2 展望................................................................................................... (52)
致谢......................................................................................................... (54)
参考文献................................................................................................. (55)
1.1 研究背景
在城市道路分级中提到,城市主干路主要具备交通功能,而城市支路作为集散
道路主要发挥生活功能。但是,随着城市经济的高速发展,道路两旁的用地性质往
往与道路本身的交通功能产生了背离,主要承担交通功能的主干路却承担了大量的
生活功能。同时随着大城市机动车保有量迅速增长,道路建设的速度赶不上交通需
求的增加。在此背景之下,一种新类型的道路应运而生,这种道路虽然是由城市主
干道改造而来,但由于其形成了连续交通流,因而通过能力和行车速度大大提高,
工程标准更为严格,交通管理自成体系,因此这种道路已同城市主干道有了本质区
别,成为城市道路分级体系的新层次——城市快速路[1]。
快速路系统在城市道路交通系统中起到骨干作用。其具体的作用体现在以下方
面。首先,由于建设标准高,出入口控制严格,快速路具备较高的通行能力。其次,
快速路承担交通量在城市交通周转量中占有较高的比例,对缓解城市中心区道路压
力起着重要作用。同时,快速路还分担过境交通,承担城市内部组团之间与跨区交
通等大部分中远距离交通。
近年来,随着快速路建设展开的同时,各大城市的机动车保有量也急剧增加,
快速路上的转移交通量与诱增交通量逐步增多,在高峰时期,对快速路的需求交通
量往往超过了快速路的设计通行能力,拥挤问题日益严重,高峰时期的快速路匝道
排队等问题,已经扩散到了城市普通道路,对其产生了严重的影响,快速路匝道及
其毗邻交叉口的衔接地区已成为交通走廊的瓶颈地带。因此有必要对城市快速路进
行综合的调节控制,以保证车辆的高速、畅通和安全。
目前,许多城市已经实现了快速路入口信号控制,采用关闭匝道,信号调节匝
道调节率等方式,控制车辆的进入,以保证快速路上车流的运行状况。同时高速、
畅通、安全是快速路主线以及进入快速路的交通走廊的共同目标,在保证城市快速
路主线通畅的同时,应该将入口匝道控制及辅路交叉口控制作为一个有机整体,将
两者进行协调分配,使过往车辆能够在快速路与城市道路上顺利转换,使得城市路
网的整体效益最大[2]。
目前,智能交通已在逐步发展并且得到了一定的应用,但是距离理想并合理还
有一定的差距。如何利用已经发展起来的科学技术,如图像识别、感应检测等技术,
捕获重要的交通参数,又如何从交通参数判断道路上的交通状态,并且根据交通状
态有序指导车流的运行,进行控制、诱导等成了我们需要解决的问题。因此,对交
通系统的运行状态进行获取、判断,同时通过设定目标和模型,优化协调控制,以
实现快速路的运营目标,实现最大化通行能力、最小行程时间等系统目标就是我们
需要研究的内容。
1.2 研究目的和意义
随着交通拥挤加剧,利用先进的交通控制与管理手段缓解交通拥挤已成为共识[3],
城市快速路也不例外。城市快速路的出现是为了完善大城市的道路网络结构、缓解
长距离出行给城市主干道带来的交通压力,同时又能够分担过境车辆,是城市对外
和内部各个区域之间主要的交通干线。在功能设计上,快速路应当实现交通运行的
高速和连续,同时应当与相邻道路衔接良好;在运行上,应当保持交通流的顺畅过
渡。然而,近观这些年来大城市快速路交通运行实际状况,城市快速路系统的拥堵
问题日益严重,快速路入口匝道以及连接入口匝道的城市道路也会出现拥堵,甚至
影响到城市相邻城市道路交叉口,即毗邻交叉口。为何城市快速路设计目的与运营
结果不相符合,究其原因还是在于车辆增长的大背景,再加上快速路道路等级高、
行车条件好,快速路的建成诱增大量的交通量,另外车辆从城市道路到快速路的转
移并没有系统性的规划与设计,大量的车辆在转移到快速路中,或者在快速路上超
过了交通走廊的通行能力。因此,我们有必要对城市快速路进行协调控制,以真正
实现其高速、便捷的运行目标,保证车辆的畅通和安全,而我们认为提高快速路的
速度和效率的关键问题在于快速路的入口匝道与辅路毗邻交叉口处。
随着智能交通以及信号控制技术的发展,实时控制、线控面控以及整合控制等
方法都得到了一定程度的应用。本文就是研究城市快速路入口匝道与毗邻辅路交叉
口的控制方法,实现入口匝道与城市道路交叉口的协调整合控制,站在整合的角度
进行优化,提高城市路网效率、缓解拥堵、方便出行,有利于城市交通的健康和可
持续性发展。
1.3 国内外研究现状
1.3.1 协调控制理论
交通协调控制(Traffic coordinated control),又称作协同控制、整合控制。其理论
基础为交通流,同时综合了信息技术、通信技术、集成技术等,使交通管理和交通
控制子系统协同运作,从而实现智能化、集成化、信息化的交通控制。其子系统的
协同如将交通信号控制、匝道调节、交通流动态分析、交通流诱导、速度引导等方
法协同[4]。
在上世纪七十年代,开始让快速道路和常规城市道路进行整合控制。1993 年
Habib Hadj-Salem, Markos iou 和 John Chrisoulakis 三人研究了同一城市交
通走廊环境下匝道调节对城市道路网络的影3
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城市快速路交通衔接的有关理论与技术研究
西南交通大学 硕士学位论文 城市快速路交通衔接的有关理论与技术研究 姓名：乔涛 申请学位级别：硕士 专业：安全技术及工程 指导教师：刘澜
西南交通大学硕士研究生学位论文第ｌ页摘要当今社会交通需求的快速增长，导致交通供需矛盾日益突出，不断激 增的交通问题已经成为城市发展的制约瓶颈，在城市道路交通网络中，城 市快速路为城市道路交通的发展提供大运量、高服务水平的交通环境，在 城市交通发展中起着重要作用，因此，国内外许多大城市都相继修建了城 市快速道路系统。为确保城市快速路系统充分发挥其功效，并与城市道路 交通实现有序衔接，有必要对其进行科学合理的规划，研究与城市其它道 路的交通衔接，以期实现城市快速路与城市其它道路的有机融合，为城市 道路交通发展提供一个完善的发展空间，真正实现城市交通安全、快速、高效发展。本文主要针对城市快速路与城市其它道路的交通衔接问题，对结构衔 接、交通分配进行了深入分析，建立了快速路与城市其它道路衔接评价体 系，并引入灰评价理论进行评价。 本文首先从快速路在城市道路交通网络背景下的概念界定、功能定位 及快速路的交通特性着手，系统深入地分析了快速路与城市其它道路衔接 时出现的交通问题。着重从快速路与城市其它道路的结构衔接、交通分配 等方面进行全面、系统地分析，就快速路与城市其它道路局部结合点：出 入口匝道及立交加以规划，提出相邻匝道衔接模式的最小间距计算方法， 提出了基于用户选择的城市快速路与城市其它道路的交通分配模型，针对 快速路与城市其它道路的评价，建立了快速路与城市其它道路的事后宏观 纵向、事后微观横向评价体系，并应用灰评价理论对成都快速路与城市其 它道路的评价进行量化研究，实例验证了所建立的评价体系。 关键词：城市快速路；城市其它道路；结构衔接：交通分配：灰评价西南交通大学硕士研究生学位论文第１Ｉ页Ａｂｓｔ ｒａｏｔＷｉｔｈｔｈｅ ｒａｐｉｄ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ｔｒａｆｆｉｃ ｄｅｍａｎｄｅｖｅｒｎｏｗａｄａｙｓ．ｔｒａｆｆｉｃｄｅｍａｎｄ ｉｓｂｅｃｏｍｉｎｇ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙ ｐｒｏｍｉｎｅｎｔ．Ｔｈｅｇｒｏｗｉｎｇ ｔｒａｆｆｉｃ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｈａｖｅｂｅｃｏｍｅａｂｏｔｔｌｅｎｅｃｋ ｗｈｉｃｈ ｒｅｓｔｒｉｃｔｓ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｃｉｔｉｅｓ．Ｉｎ ｔｈｅ ｕｒｂａｎｒｏａｄ ｎｅｔｗｏｒｋ，ｕｒｂａｎ ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｌａｒｇｅ ｕｒｂａｎ ｒｏａｄ ｈｉｇｈ ｌｅｖｅｌ ｏｆ ｓｅｒｖｉｃｅ ｎｅｔｗｏｒｋ，ｗｈｉｃｈＷａｆｆｉｃ ｖｏｌｕｍｅ，ｔｒａｆｆｉｃ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｒｔｆｏｒ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｕｒｂａｎ ｒｏａｄ ｉｎｐｌａｙｓｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｏｌｅｕｒｂａｎ ｔｆａｆｆｉｃｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｍａｎｙ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ａｎｄ ｆｏｒｅｉｇｎ ｃｉｔｉｅｓ ｈａｖｅ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｂｕｉｌｔ ｕｒｂａｎｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｏ ａｎｄ ａｃｈｉｅｖｅｅｎｓｕｒｅｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｏｆｕｒｂａｎｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ ｓｙｓｔｅｍａｎｏｒｄｅｒｌｙ ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ ｏｆ ｕｒｂａｎ ｒｏａｄ ｎｅｔｗｏｒｋ，ｉｔ ｉｓ ｎｅｃｅｓｓａｒｙ ｔｏｄｏ ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ａｎｄ ｒａｔｉｏｎａｌｐｌａｎｎｍｇｃａｎａｎｄ ｈａｖｅａｒｅｓｅａｒｃｈａｎｏｎｔｈｅ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｗｉｔｈｏｔｈｅｒ ｃｉｔｙ ｒｏａｄｓ．Ｓｏ ｔｈａｔ ｉｔｂｅ ａｃｈｉｅｖｅｄｏｒｇａｎｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｇｅｔａｕｒｂａｎｓｏｕｎｄｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ ａｎｄ ｕｒｂａｎ ｒｏａｄｓ ｎｅｔｗｏｒｋ，ｕｒｂａｎ ｒｏａｄ ｔｒａｆｆｉｃ ｗｉｌｌ ｐｒｏｓｐｅｃｔ，ａｎｄ ｆｉｎａｌｌｙ ｒｅａｌｉｚｅ ｓａｆｅ，ｒａｐｉｄ ａｎｄ ｔｒａｆｆｉｃ． Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｍａｉｎｌｙｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆ ｕｒｂａｎａｉｍｓａｔｔｈｅ ｔｒａｆｆｉｃｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｐｒｏｂｌｅｍｏｆ ｎｒｂａｎｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｃｉｔｙ ｒｏａｄｓ，ｄｅｅｐｌｙ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｒａｆｆｉｃ ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｕｒｂａｎ ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｃｉｔｙ ｒｏａｄｓ，ｐｕｔｓｆｏｒｗａｒｄ ｔｈｅｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｕｒｂａｎ ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｃｉｔｙｒｏａｄｓ，ａｎｄＢａｓｅｄｂｒｉｎｇｓ ｉｎ Ｇｒａｙ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｔｈｅｏｒｙ ｆｏｒ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ．ＯＵｔｈｅ ｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅ ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ．ｆｕｎｃｔｉｏｎ ａｎｄｔｒａｍｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆ ｕｒｂａｎ ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ ｉｎ ｔｈｅ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ ｏｆ ｕｒｂａｎ ｒｏａｄ ｎｅｔｗｏｒｋ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙ ａｌ＿ｔａｌｙｓｅｓ ｔｈｅ ｔｒａｆｆｉｃ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ ｕｒｂａｎ ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ ａｎｄ ｏｔｈｅｒｃｉｔｙ ｒｏａｄｓ．Ｆｏｃｕｓｉｎｇｏｎｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ａｎｄｔｒａｆｆｉｃ ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔｏｆ西南交通大学硕士研究生学位论文ｕｒｂａｎ ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｃｉｔｙ ｒｏａｄｓ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｍａｋｅｓ第ｌ『ｌ页ｔｈｅｐｌａｎｓｏｎｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｐｏｉｎｔ ｏｆ ｕｒｂａｎ ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｃｉｔｙ ｒｏａｄｓ：ｐａｒｔｉａｌ ｅｘｉｔｓ ｒａｍｐ ａｎｄ ｉｎｔｅｒｃｈａｎｇｅ。ｐｒｅｓｅｎｔｓｍｉｎｉｍｕｍｓｐａｃｉｎｇｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆ ｔｈｅａｄｊａｃｅｎｔｒａｍｐ ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ ｍｏｄｅｌ．Ｉｎ ｔｈｅ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｔｒａｆｆｉｃ ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ ｍｏｄｅｌ０ｎｏｆ ｕｒｂａｎ ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｃｉｔｙ ｒｏａｄｓ ｉｓ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ ｂａｓｅｄ ｏｆｔｈｅ ｄｅｍａｎｄｕｓｅｒｓ’ｔｒｉｐ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｉｔｂｕｉｌｄｓ ｕｐ ｔｈｅ ｂｅｈｉｎｄ ｍａｃｒｏｓｃｏｐｉｃ ｖｅｒｔｉｃａｌ ａｎｄｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃｃｉｔｙｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｔｈｅ ｕｒｂａｎ ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙａｎｄｏｔｈｅｒｒｏａｄｓ．Ａｔｌａｓｔ，ｔｈｅｐａｐｅｒａｐｐｌｉｅｓＧｒａｙｅｖａｌｕａｔｉｏｎｔｈｅｏｒｙ ｗｉｔｈ ｔｈｅｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｔｏ｛ＬｑＳｅＳＳ ｔｈｅ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｈｅｎｇｄｕ ｕｒｂａｎ ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｃｉｔｙ ｒｏａｄｓ，ａｎｄＵＳｅｓｔｈｅｐｒａｃｔｉｃａｌｅｘａｍｐｌｅｓｔｏｅｖａｌｕａｔｅｔｈｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｓｙｓｔｅｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｕｒｂａｎ Ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ；Ｏｔｈｅｒ Ｃｉｔｙ Ｒｏａｄｓ；Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ；Ｔｒａｆｆｉｃ Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ；ＧｒａｙＥｖａｌｕａｔｉｏｎＴｈｅｏｒｙ西南交通大学硕士研究生学位论文第１页第１章绪论１．１研究背景随着我国社会经济的快速发展，城市化进程的不断加剧对城市交通运输提出来了更高的要求．经济的发展一方面促进了交通的发展，另一方面也为交通提出了制约的难题。城市规模不断扩大、人口数量激增、土地规划混乱导致城市交通客货混杂、机非混杂、长短途混杂、交通拥堵等交通问题。因此当前解决交通问题的关键在于提高道路交通通行能力，保证道路交通通行速度，满足长短途交通需求，快速路概念的提出正迎合了城市交通快速通达 的要求．快速路承载交通容量大、车辆行驶车速高，是城市道路交通的主动脉。快速路的建设极大地缓解了城市交通压力，同时也提高了城市交通运输的服务水平。目前，世界上许多国家的城市都已经建成了一定规模的城市快速路系统，如纽约、伦敦、东京，莫斯科等，我国的北京，上海等城市已经形成快速路系统，北京已建成了五环，现在正在建设六设，同时为了配合北京二、三、四、五环的发展，北京将建１５条放射线，这五条环路和１５条放射线构成了 北京的快速路网，快速路网将承担北京５０％的交通流量。上海已建成内、外 两环，现正在建设中环“ｍ１。另外，天津、广州、南京、石家庄、南宁、成都、西安、武汉等城市也正在实施快速路的建设，还有许多城市已完成快速路系统的规划设计，正积极准备建设实施嘲． 快速路在发挥城市交通主动脉作用的同时，也为城市交通带来了新的问 题：（１）随着我国汽车保有量的增加，城市道路网的交通量不断增加，由于对 于快速路与城市其它道路没有合理的规划，因此快速路与城市其它道路上交 通量分配比例不均。造成快速路与城市其它道路无法发挥既有功能。 （２）由于快速路上行驶车辆速度较高，通行能力较强，但同时也吸引了短 途交通流的汇入，无疑增加了快速路的交通负荷，影响了快速路功能的正常发挥。 （３）由于城市道路网密度比较大，因此快速路与道路相交多，短距离交通流所占比例较高。城市快速路出入口间距小，与其它各级道路之间交通转换极为频繁，因此道路交叉比较严重，造成的拥堵时常发生。 由此可见，社会发展、城市扩展等各方面因素导致快速路的交通状况问西南交通大学硕士研究生学位论文第２页题激增，而快速路系统是一个由众多出入口构成的复杂系统，加之与道路交通网车流交织情况严重，因此必须采用系统工程的方法对快速路与道路交通网的衔接与管理进行深入研究。１．２国内外研究现状 １．２．１国外研究现状快速路的概念源于国外，它是２０世纪兴起的城市化运动的产物．欧美上 世纪３０年代开始修建快速路，６０年代许多发达国家包括美国，日本、法国、 俄罗斯等的大城市都已建成较为完善的城市快速路系统。早期国外对快速路的研究主要借鉴对高速公路的有关研究，如快速路交织区的通行能力借鉴美国《道路通行能力手册》中分析的高速公路交织区的通行能力，把高速公路 和匝道几何条件及交通量作为通行能力分析的输入，而把服务水平作为输出 或分析结果。因此在实际出入口几何设计工作中，就是不断地反复试算。直到满足设计服务水平为止。该手册在分析高速公路匝道及匝道连接点时，与研究交织区类型进行对比，把高速公路匝道几何条件及交通量作为通行能力分析的输入作为输出或分析结果“１。对快速路系统规划中的定量分析常用美国的传统四阶段法，以前大多数的研究集中在快速路的立交以及匝道的定位、设计上，现在的研究主要针对对快速路与城市其它道路的集成智能控制，如Ａｋｉｙａｍａ．Ｔ和Ｙａｓｕｄａ．Ｋ研究了 城市快速路网络实际应用的转换系统嘲叫．该系统的想法源自电子收费系统， 可以通过保持城市快速路与城市道路之间交通流的适当的平衡来解决道路拥 挤问题。该系统不仅能解决公平征税功能，同时也可以保持位于城市中心环路上的车流平衡。在该项研究中，提出了一个随机分配模型，该模型可适用于不同道路条件。如果交通流由一定的技术所控制，这种转换系统将会对城市交通网络发挥更好的作用。日本豹Ｇｉ如教授分析了该系统的工作原理、及 该系统在日本的应用情况，计算得出应用该系统所取得的社会效益，由于安 装了ＥＴＣ电子缴费收集系统及适当的信息储备，使得该系统发挥更大效益， 并为城市交通网络提供自动交通调试方法“１。 日本的Ｔｏｓｈｉｈａｒｕ Ｈａｓｅｇａｗａ分析了应用于大阪与神户城际问快速路上的 控制系统，对该系统的工作原理、硬件设施、数据处理进行了介绍，该控制系统别为正常交通流控制与突发事件交通流控制两个系统，两个系统相辅相承，协调控制阪神快速路的交通流ｏ】。西南交通大学硕士研究生学位论文第３页美国加里福尼亚大学的ＡＩ旬【ａｂｄｅｒ于１９８５年对快速路上的互通式立交的 几何设计与交通流特性进行研究…。研制出一个微观模拟模型和计算机程序， 并且利用大量的基础统计数据、实测数据对该模型进行检验和校正．该模型 包括高速公路及匝道的复合车头间距分布模型、人车关系模型、车头时距模 型、高速公路换车道模型，以及汇入过程模型。该模型用来预测互通式立交 桥在小同条件卜的交通特征，以及评价几何设计对交通合流的影响。 国外对快速路与城市其它道路的智能控制己研究得较多，但对快速路与 城市交通的衔接研究得比较少。城市快速道路的交通建模与控制研究在五十 年代开始于美国，主要的控制方式有：入口匝道控制、出口匝道控制、主线 交通控制。其中入口匝道流入交通的系统控制己经被国外３０余年的成功应用 证明是解决城市快速道路交通拥挤和其它交通问题的根本方法。 在六十年代，Ｊ．Ａ．Ｗａｔｔｅｗｏｒｔｈ和佐佐木纲等学者首先提出了系统控制城市 快速道路的思想，并且以快速道路主线上各区间的交通量不超过其通行能力 为约束，流入快速道路的交通量最大为目标函数构筑了最早的优化控制理论 …．随后，其它的控制手法不断地被提出，主要有非线性开环最优控制、线性 二次型反馈控制、分层递阶控制、递阶智能控制，模糊控制与神经元网络控 制等是这类控制方法中的典型代表，它是Ｐａｐａｇｅｏｒｇｉｏｕ等人在慕尼黑急速大 学研制的，并且己在巴黎、阿姆斯特丹等城市成功的应用，但该方法中没有 考虑模型中参数的时变性和大系统自适应控制问题并且以上所提到的这些控 制方法主要是以预防主线交通的自然性阻塞为目的，很少系统的考虑城市快 速道路与一般城市道路的关联性，以及交通事件情况下的交通控制问题“”． 一些研究在理论上缺乏明快性，可靠性和实用性方面也存在这诸多的问题。１．２．２国内研究现状我国城市快速路是从社会、经济发展的实践中提出来的。城市快速路首 次出现在１９８５年制定的“城市道路交通设计规范”讨论稿中，直到１９９５年９ 月１日开始实施的‘城市道路交通规划设计规范》才正式将快速路纳入我国 城市道路体系。快速路的规划建设研究从起步到现在的经历了十年，因此属 于比较新的领域。虽然国内对快速路与城市其它道路的智能管理控制有一定 的探讨，但由于国情所限，未能深入研究及实施，在现阶段对城市快速路与 城市其它道路的交通衔接还停留在规划阶段，因此对快速路与城市其它道路 的衔接研究有其一定的现实意义。 随着快速路在我国城市的逐步发展，关于快速路系统规划的理论研究也西南交通大学硕士研究生学位论文第４页逐步引起了重视，我国的研究学者也提出了多方面的研究见解。 其中刘桂生、朱胜跃从立交、匝道出入口以及路网之间的关系出发，采用系统的思想，结合北京市快速路的建设，对快速路系统的特点、功能进行 了分析，提出了在快速路规划设计阶段，立交及匝道设计时应当掌握的原则 和应注意的问题“…“１。朱胜跃还对匝道出入口的类型、出入口设置的原则，出入口阅距的确定及出入口设计需考虑的问题进行了系统分析“”。 贺玉龙、刘小明、任福田在对影响城市快速路互通立交间距的因素进行 分析的基础上，根据道路使用者的心理特征，考虑驾驶员的最不利驾驶状况， 并与交通条件相结合，根据北京快速路一三环路的观测数据，提出了城市快速路的互通式立交的最小间距的计算方法“”。 李泽民在借鉴国内几个著名大城市快速路系统规划成果的基础上，对快速路系统布局规划中的互通式立交、出入匝道的最小间距、辅道设计进行了定性分析探讨，提出了合理建议值；并对快速路系统的合理规模进行了定量 探讨。以快速于道总通行容量与规划年末主城区预测拥有的机动车日均出行 总量两者是否匹配协调来校核规划快速路规模合理与否。陈晓鸿、周商吾从地面系统的行驶条件和匝道对地面道路通行的影响着手，讨论分析了平行式匝道设置处对面道路的基本要求及定位计算方法．周 商吾、陈晓鸿以上海市内环路高架匝道的设置及其与地面道路衔接问题作为实例，提了快速与常规道路合理衔接的几点措施“”。潘勇、郑晓红，对城市互通式立交进行适当的分类与分级，在此基础上提出不同的间距时城市立交间不同的连接方式，以及城市立交规划与设计的不同对策㈣。邓亚娟从点、线、面系统地对城市快速路与普通道路在结构上的衔接问 题作了系统分析研究，提出了快速路与常规道路联合交通分配的时间模型与距离模型，在此基础上应用大型建设项目交通影响范围确定方法对快速道路 的交通影响范围进行确定“．】。 陈德望、吴建平，蔡伯根利用理论推导和系统仿真等方法分析了有关城 市快速路交通控制的一些基本问题，包括入口匝道车流控制、出口匝道排队 控制、快速路交通优先等问题“”。１．３论文研究的目的及意义城市快速路与城市其它道路的交通衔接直接关系到城市快速路及城市其 它道路整体功能水平的发挥，对于从总体上提高整个城市道路交通的整体通西南交通大学硕士研究生学位论文第５页行能力有着举足轻重的作用，通过本课题的研究，在对城市快速路与城市其 它道路功能衔接、交通分配、衔接评价等问题上的深入分析的基础上，重点 建立城市快速路与城市其它道路的结构衔接模型及交通分配模型，并确立城 市快速路与城市其它道路的衔接评价体系，处理好城市快速路与城市道路交 ： 通路网的合理衔接问题，为城市规划快速路提供理论基础。 通过对城市快速路与城市其它道路在城市交通背景下的功能、结构、特 性等方面的深入分析，在广泛收集快速路各数量指标、数据的基础上，对快 速路与城市其它道路在结构匹配、交通分配、衔接评价等方面深入研究，并对重点衔接处――出入口匝道及立交等进行系统综合地研究，提出城市快速路与城市其它道路交通分配模型，建立快速路与城市路网的衔接评价体系， 并对成都市快速路实例作为论证评价。１．４论文研究内容及思路１．４．１论文研究内容由于快速路与城市其它道路的交通衔接是一个系统的复杂问题，涉及方 面比较广，本论文主要从快速路与城市其它道路衔接的系统理论方面和应用 技术方面入手，首先对快速路在城市道路交通网络背景下的概念界定、功能 定位及快速路的交通特性着手，结合我国快速路发展的现状以及在道路运行 中出现的问题，着重从快速路与城市其它道路的结构衔接、交通分配等方面进行全面、系统地分析，并对快速路与城市其它道路局部结合点――出入口匝道及立交加以规划，并提出快速路与城市其它道路的衔接评价体系，对快 速路与城市其它道路的评价加以量化。 本文的主要研究内容如下： （１）快速路在城市道路交通网下的功能定位； （２）快速路与城市其它道路的衔接结构分析，重点分析衔接局部结合点： 出入口匝道、立交； （３）快速路与城市其它道路的交通分配研究； “）快速路与城市路网的衔接评价体系，并对指标体系进行量化； （５）应用灰色评价理论对成都市快速路与城市其它道路的衔接进行评价。１．４．２论文思路西南交通大学硕士研究生学位论文第６页通过先进的技术手段进行资料的收集，处理，根据交通规划的理论．结 合应用符合本课题特点且覆盖多个学科领域的有关理论技术，以交通运输工 程理论、系统学理论、数学理论等主要研究方法对快速路与城市其它道路的 交通衔接方面进行系统分析，以系统论的方法，深入分析在城市道路交通网 的背景下，在与城市其它道路衔接时的快速路的功能、结构、特性加以深入 分析，并结合我国现行城市快速路的发展实际需求进行创薪研究，解决本课题所需处理的关键问题。 研究思路如图卜１。１ＪＩ资料收集、整理分析ｒ１．ｌ１系统分析快速路与城市其它道路衔接问题．ＩＪｒ０＇Ｌｌ快速路与城市其它道 ｆ路结构衔接分析上快速路与城市其它道 路交遁分配分析快速路与城市其它道路 局部衔接重点的分柝ｌ上快速路与城市其它道路 衔接评价体系研究◇Ｎ确定方案 凰ｉ．１论文研究思路西南交通大学硕士研究生学位论文第７页第２章快速路系统分析２．１快速路在城市道路交通网络背景下的概念界定２．１．１快速路概念随着社会经济的发展，城市机动车辆数目增多，人们社会出行需求增长， 城市交通拥堵问题严重，城市内部快速出行通达问题亟待解决，与此同时，城市向郊区发展规模不断扩大，大城市及其卫星城市的出现，也要求在中长 距离的交通出行下快速通达，快速路的出现将解决这些城市交通问题． 我国建设部、国家技术监督局联合批准颁布的《城市道路交通规划设计规范》（ＧＢ ５０２２０＿＿９５）按道路在路网中的地位、交通功能以及对沿路建筑物 的服务功能，将城市道路划分为快速路、主干路、次干路及支路四类【蝎１。快速路是城市道路中设有中央分隔带，具有四条以上的车道，全部或部分采用 立体交叉与控制出入，供车辆以较高的速度行驶的道路。 在城市道路交通网络背景下的快速路，应该具有连续交通流，车辆行驶达到一定速度，能够满足城市中长距离交通需求．２．１．２快速路的特点快速路完全为交通功能服务，是解决城市中长距离快速交通运输的动脉。对比城市道路交通网中其它种类道路，快速路有其自身的特点：①区别于城市内其它道路的服务功能，快速路仅为机动车提供快速通行， 实现交通功能。 ②快速路全程无交叉口，以立体交叉或进出口匝道与城市其它道路相连，且匝道间距比高速公路短“＂．③在快速路两侧不宜设置吸引大量人流的公共建筑物的进出口。两侧建筑物的进出口应加以控制““。④主线一般设置双向６’８车道，两侧辅路或地面道路设置双向４“６车道，道路容量大，道路上行驶车流为连续交通流啪１．⑤有与之配套的辅路系统，按照有控制的快速吸引，快速通行的系统要 求，在快速路的两侧或一侧设置辅路系统，以完善快速路系统的使用功能。 ⑥汽车专用。由于道路性质所限，应禁止拖拉机、摩托车以及一些时速 过低的车辆上快速路行驶，避免行驶秩序混乱，降低道路通行能力． ⑦环境要求高．快速路所经区域基本为城市建成区或开发组团，因此要’西南交通大学硕士研究生学位论文第８页求道路要与周围环境相适应，一方面不能破坏道路沿线的环境，另一方面要融入到城市规划建设的设计中。２．１．３快速路与高速公路的区别城市快速路与高速公路相比，在道路结构、交通特性方面存在着多方面 的本质差异。”，如下表２．１所示．表２－１快速路与高速公路的区别表城市快速路 结点多，面上范围大，出入口匝道多， 间距短 道路结构 大多为放射性＋环形，有与之并行的辅 路系统 规划红线较宽，一般均在６０－－１００ｍ左 右 道路功能 承担城市内部及过境交通 交通需求大，交通量接近于通行能力． 连续流。出入口交通构成复杂．容易 发生糖挤 车种构成变化小，小客车占有率较高 交通特性 车辆从出入口进入主线，出入口成为 制约快速路通行能力的“瓶颈”，匝道 定位要考虑快速路上混入的大量短途 交通 设计速度为６０－１００ｋｍ／ｈ 设计速度为１２０ｋｍ／ｈ 车种构成变化显著 与有一定富余通行能力的普通公 路相接，有可能强制车辆从匝道驶 出，匝道定位主要为长途交通考虑 主要承担城市问交通 交通需求相对较小，连续流，车种 构成简单较少发生自然拥挤 大多呈线状，有与之平行的普通公 路 视道路等级而定 高速公路 线上的范围大。匝道间距大由于快速路与高速公路有着本质的差别，不能简单地把快速路视为高速公路进城转交雨来。应根据快速路本身的道路交通功能。综合考虑在城市道路交通网络中所发挥的作用。２．２快速路的功能定位２．２．１快速路的设置条件在《城市道路规划设计规范》（ＧＢ５０２２０－－９５）中明确指出，对于中、小 城市不设快速道路，对于人口在２００万以上的大城市（即特大城市），或长度西南交通大学硕士研究生学位论文 超过３０ｋｉｎ的带形城市，应设快速道路。第９页快速路通常需要采用高架或全立交的方式以保证其通行功能，因此相对 于其它城市道路造价较高，因此只有足够的机动车交通需求时才适合建设。 对于大城市而言，如北京、上海、广州、天津，其中心市区占地规模均在３００ｋｍ２ 以上，市区周边径向距离在１５．３０ｋｉｎ左右，都符合建设快速路的条件。这些 城市发展速度较快，而且城市用地逐步扩展，在市中心外围都发展一定数量 组团及卫星城，为将这些组团、卫星城、工业区、货物流通中心等区域紧密 连接起来形成大都市圈，缩短时空距离也需要建设快速道路。对于人口５０万 以下的城市，其用地范围有限，一般在７ｋｉｎ×８ｋｍ以下，市民活动基本上在骑 自行车３０ｍｉｎ以内的范围内，交通需求有限，因此没有必要修建快速路。２．２．２快速路的分类根据城市快速路的网络布局形态可以分为：“棋盘式”、“环线＋放射线”、 “自由式”以及它们的组合．这几种形态均可看作由几条环线和放射线所组 成。环线环绕城市，可以起到屏障作用，避免将过境交通引入城市中心区， 同时可以分流放射线的交通。放射线连接城内、城外交通，可以为出入城市的交通服务．根据快速路所处位置及连接地域分为城市内快速道路和城市间快速道 路。城市内快速道路即位于城市中心市区及周围紧密联系区之内，作为环绕 中心市区的环线或与环线相交的辐射线。城市间快速道路，是指位于市中心 区外围联接各组团或联接中心市区与卫星城市之间的快速道路，通过快速路 系统实现组团间的空间距离从时间上加以缩短，使城市的概念在时空上得到统一．２．２．３快速路与城市其它道路衔接节点分类快速路与城市其它道路的衔接节点在功能上可以分为两类，一类是快速 路与快速路相交的节点，即快对快节点，主要满足交通转换功能，其实现主 要形式为立体交叉；另一类是主干路或是地方道路与快速路的节点，称其为 地对快节点，这类节点主要满足城市交通的集散、转向和过境功能，其实现 形式为立体交叉或高架与地面交叉口相结合．２．２．４快速路的功能分析城市道路交通网络的交通功能一般可分为通过性交通和服务性交通功西南交通大学硕士研究生学位论文 能，快速路作为城市交通的主动脉，其主要的功能如下：第１０页（１）提高城市的交通可达性，降低交通出行时空消耗总量。 （２）形成城市大容量快速交通走廊，实现快速的通过性交通功能，它不仅 实现大城市内部交通通达，而且把大城市与其周边组团紧密地联结起来，是 对外联系的通道，同时又把大量入城交通引入城市。 （３）缓解市中心区的交通压力，将出行距离较长的出行过程强制或诱导到 该中心区的边缘道路上，通过快速路上的立体交叉将汇集性的交通引导至城 市道路交通网中，实现出入城交通的快速分流。 （４）屏蔽过境交通对城市内部道路网络的影响，特别是市中心地区道路上 的交通过多干预，实现全方位的过境，方便过境交通绕过城市中心。 （５）完善现代城市交通体系，促进城市、郊区、卫星城、各组团的经济发 展，满足日益增长的交通出行需求。２．２．５快速路对城市发展的影响分析（１）快速路对城市布局的指向性功能分析 随着大城市经济的发展，其城市功能逐渐转变和产业结构开始转型．中 心城人口、住宅、商业等逐渐向近郊和远郊疏解扩散，其城市化地区迅速向 外扩展蔓延，主要是沿主要的快速道路蔓延，它们的发展大多依赖于原有城 市结构系统的发展，近似摊大饼式的沿着道路发展向外蔓延，显得混乱无序， 其负面特征主要是表现在缺乏或者没有系统的土地用地规划，消耗土地多， 低密度的在城镇边缘地区蔓延，生态环境保护乏力，社会治安问题突出等等， 因而引起广泛的关注．快速路对城市的这种指向性有赖于交通规划和城市有 关部门严格规划与控制。 （２）快速路对沿线地区经济的时效性功能分析 交通运输是带动城市经济发展的纽带，在交通运输发达的地区，其城镇 经济发展速度比较快。一般来说，首先建成的快速路对沿线城镇经济发展的 促进更加突出。从理论上说，快速路的建设存在边际效益递减的规律，即随 着道路建设的进行，后建设的道路产生的经济效益就会减弱，所以从经济学 上来看，道路的建设最好不要一哄而上，盲目推进。从实际上来看，早期建 设的快速路对沿线的城镇争取到了较好的交通区位条件。其区位优势带动了 城镇经济的发展。这说明区域可达性的改善对于区域经济的促进有比较明显 的作用，而快速路正是实现区域可达性的最直接、最明显的基础设施，因此 说明快速路对沿线地区经济的发展具有时效性的功能指示．西南交通大学硕士研究生学位论文（３）快速路对地区经济影响的空间差异功能分析第１１页不同运输供给对城镇经济影响的空闻差异有所不同，同一运输方式中不 同等级形式对城镇经济的影响也有所差异。不同等级的道路由于技术标准、 涉及性能等方面的差异，对城镇发展的影响也各有差别．其中，快速路由于 是全封闭，全立交、出入口的相对距离受到严格的控制，对沿线城镇的改善不会有太多的积极圣乍用，相反由于其它的等级公路出入口没有控制，交通基 本不收费，各种交通工具基本是自由使用，所以其它的产业会沿着这种公路蔓延，经济带动作用明显，但是城市成线状化也特别突出。因此，大都市区城镇经济发展的初期，道路网络结构应以非高速公路为主，并可以看作是快 速路建设的先行形势；随着区域经济发展的推进，再有步骤地提升快速于道网络．因此应该适当发展，因城市发展需求而定。２．３快速路的交通特性２．３．１快速路规划指标快速路的车流分布关系分析‘城市道路交通规划设计规范》中给出了大城市的快速路的规划指标（见下表２．２）。 表２－２大城市快速路规划指标快速路的规划建设时，应依据此指标进行系统规划，不推荐在中小城市 规划建设快速路，大城市建设时充分结合城市发展的实际情况，考虑城市环 境、经济发展状况、城市布局和基础设旃建设量力而行。２．３．２快速路的交通特点２。３．２．１快速路的交通流特性 快速路的道路交通规划指标决定了快速路上的交通运行特点，城市快速路的交通流运行，由于主路上采用全封闭、全立交的形式，是快速、连续的 交通流，而辅路由于受信号控制的交叉口的影响，是典型的间断流，规律性西南交通大学硕士研究生学位论文第１ ２页的出现等候排队和车队消散现象。１。 城市快速路在设计标准、服务对象、交通规则等方面与高速公路有较大 差别，因此快速路的交通流特性与高速公路的交通流特性也存在差异“”． ①城市快速路直线段较短，出入口间距小，进出快速路车流量大，交织严重，自由流速度低，服务的交通流量较小．②城市快速路的车流速度和密度间的关系用两段直线描述比较合适。密度小于１５ｐｃｕ／ｋｍ时，速度保持不变；当密度大于１５ｐｃｕ／ｋｍ继续增加时。速 度呈线性递减，阻塞密度大约在７５￣８０ｐｃｕ／ｋｍ之间。③在多车道（单向三车道以上）的城市快速路上。车流较少时，车辆主要集中在中间车道上行驶；当车流较大时，第ｌ车道所占比例最大。外侧车 道车流量虽然有所增加，但流量和车速均比内侧车道低。 ２．３．２．２快速路的车速特性 快速路是实现大运量、长距离快速交通的主要城市道路。行车速度是一 个随机变量，相关研究表明快速路上的车速显示出一定的特性…．①快速路上运行车速基本上呈正态分布，在匝道入口处，车速比较集中，一般星偏态分布。②快速路的设计车速为６０～８０ｋｒｎ／ｈ，因此在快速路上行驶的机动车辆车速 较高。 ⑧在基本路段上车辆数量较少时，车辆行驶的自由度较大，可以自由超 车，能以自由流运行，车辆可以按其期望车速行驶。 ④随着流量的增大及交通流密度增加，车辆的行驶要受到制约，车辆相互之间的干扰增大，车流行驶缓慢，产生排队现象。２．３．３影响快速路通行能力因素分析快速路的通行能力受到快速路各组成部分多方面的制约，制约因素可分为：①交通出行需求，是导致驾驶员选择快速路的最根本的因素。长距离的 交通出行，会增加驾驶员选择快速路的概率，两短途出行，则会出于对速度 的偏好程度，驾驶员选择快速路作为出行的道路概率则偏低． ②快速路匝道数量及匝道设置间距。匝道数量多，意味着可利用进出快 速路主线的机会增多，必然会吸引部分车辆利用多个匝道实现车道转换。设西南交通大学硕士研究生学位论文第１３页置短小间距的一方面影响主线的通行能力，频繁的车辆进出会减小主线的通行能力；而另一方面由于匝道间距小则会增大匝道的通行能力。③驾驶员的主观心理条件．驾驶员是否选择快速路及选择哪一个出入口出入快速路，均与其喜好与驾驶习惯有关。④交通监控系统．完善交通监控系统能为驾驶员提供实时路况信息，驾驶员可以按照监控系统提供的道路交通情况，判断最佳出入口进出快速路，不仅会调节车辆出入快速路的距离及时阗，而且对道路管理部门对快速路实施有效匝道控制。２．３。４快速路的通行能力分析快速路的通行能力分析，应从快速路的道路结构入手，综合考虑快速路各组成部分的通行能力．快速路一般由三部分组成：①快速路的基本路段（包括快速路的主线和辅线两部分）；②分合流交织区：③匝道。如下图所示：行驶方向图２－ｌ快速路道路结构图因此快速路的通行能力也应从三个方面考虑，分为快速路的基本路段，快速路主线通行能力矗）、辅线通行能力‘。，ｌ：分合流交织区通行能力‘。『）．匝道通行能力石。∥上述几方面的通行能力相互制约、相互影响、相互协调， 构成了快速路通行能力的取值范围，因此在讨论快速路的通行能力时，不是单纯考虑某一方面的通行能力，而是要综合考虑三个方面的通行能力，则快 速路的通行能力应为：ｃ＝ｌｎｉｌｌ｛，（ｅ），厂（ｃ，），厂旧），厂ｈ）｝（２－】）西南交通大学硕士研究生学位论文 （１）快速路基本路段通行能力第１４页快速路的基本路段，包括快速路的主线和辅线两部分路段，该部分的通 行能力主要取决于该段道路线形条件和交通条件，其计算方法可参照高速公 路基本路段通行能力的计算方法【２１１． （２）分合流交织区通行能力分合流交织区通行能力是影响快速路通行能力的重要方面，由于快速路的出入口数量较多。间距较小，特别在早晚高峰时，大量车流进出快速路， 导致分合流交织区成为交通“瓶颈”．分合流交织区的通行能力主要受分合流交织区中相邻车道的可接受间隙大小、基本路段的通行能力、驾驶员的驾驶习惯等因素影响。在分合流区域，车辆的驶出入受跟驰车队中的相邻两辆车之间的车头时距影响较大，因此可通过分合流区的车辆之间的平均车头时距来进行计算瞄】【圳：Ｃ：，－－３６００／ｈｅ 式中：ｑ――分合流交织区通行能力；＿ｊＩｏ――均匀车速时的平均车头时距。（３）匝道能行能力（２―２）快速路的匝道由三个部分组成：匝道与快速路连接处，即匝道与基本路 段连接处；匝道车行道；匝道与城市道路的连接处。因此，快速路匝道的通 行能力为这三个组成部分各自通行能力的最小值，即：巳＝ｍｉＩｌ｛厂（ｑ），厂心），厂（ｃ３））其中；厂（ｃ１）――匝道与快速路连接处通行能力：（２―３）厂（ｃ２）――匝道车行道通行能力； 厂（ｃ３）――匝道与城市道路连接处的通行能力。匝道与交织区类似，对于快速路来说干扰较大、易发生运行问题，并且匝道的各个组成部分的通行能力和服务水平之间有着紧密的联系。匝道与快 速路连接处的通行能力受基本路段上的可接受车辆插入间隙影响。匝道与城西南交通大学硕士研究生学位论文市道路连接处的通行能力则受所连城市道路的通行能力所限．第１５夏由于快速路的通行能力受制到各部分能力中的“瓶颈”值，在分析快速 路的通行能力时，应综合考虑快速路各部分的通行能力，在对各方面通行能 力相互关系的研究的基础上，找出通行能力中的最小值，即为快速路的通行 能力，进而改善快速路的交通组织与管理，保证快速路的车辆的畅通，充分发挥快速路的快速通达的功能。２．４快速路与城市其它道路衔接的交通问题分析２．４．１交通问题产生机理城市快速路的发展，一方面解决了快速增长的交通需求，另一方面则带 来了不可忽视的城市交通问题。本文从快速路与城市其它道路衔接角度出发，分析产生交通问题所产生的原因。 （１）快速路与城市其它道路交通分配不均，快速承担交通比重偏大随着我国汽车保有量的增加，城市道路网的交通总量不断增加，由于对 于快速路与城市其它道路没有合理的规划，因此快速路与城市其它道路上交通量分配比例不均，造成快速路与城市其它道路无法发挥既有功能。据资料显示２００３年，北京已建成二环至五环的城市快速路，快速路里程 达到２１６ｋｍ，长度占城市道路路的５．８％，却承担了城市路网交通负荷５０９６的交通流量㈣一（２）长短途混行比例高，导致拥堵 由于快速路上行驶车辆速度较高，通行能力较强，但同时也吸引了短途 交通流的汇入，无疑增加了快速路的交通负荷，加之城市道路网密度比较大， 因此快速路与道路相交多，短距离交通流所占比例较高。城市快速路出入口间距小，与其它各级道路之间交通转换极为频繁，因此道路交叉比较严重， 造成的拥堵时常发生，影响了快速路功能的正常发挥…．（３）衔接结构不合理，交通不畅快速路与城市其它道路的衔接部，日益成为交通拥堵的瓶颈。①立交匝道口处交叉冲突严重。主路出口直接连通匝道，会导致主路出 口的车流与辅路上车流形成交叉冲突，严重干扰交通安全。因此将主路出口前移，变立交匝道口交叉冲突为主路与辅路的交织冲突。如下图所示．西南交通大学硕士研究生学位论文第！堕互新开主路出口原立交匝道的出１２１图２－２解决立交匝道交叉冲突②主路与辅路衔接处，出入主路的路口设置不当易造成拥堵。辅路进入 主路的路口在出主路路口的上游时，若间距过短则极易在主路上形成车流交织，干扰主路行车秩序，造成主路拥堵。因此在设置出入口时，若出入口间 距过短时，应将出主路的路口设置在入主路路口的上游，将交织转移至辅路， 不至于影响主路行车。三；萑§三 ｊ／色＝三当弋口…………＝＝＝＝＝光…－’－………一一 筮鳖＝＝＝＝三堑墼友囱．图２－３ ｂ）解决主路车流交叉西南交通大学硕士研究生学位论文第１７页诸如此类在结构衔接上的不当造成车流交织的情况比较多，因此应从快 速路本身的结构方面入手，充分考虑车流运行特点，适当采取将车流交叉变 车流交织、减少车流交织点、适当改变衔接方式、调整匝道位置等措施解决交通问题。２．４。２总体解决对策社会发展、城市扩展等多方面因素导致快速路的交通状况问题激增，而快速路系统是结构复杂的道路体系，加之与道路交通网车流交织情况严重，因此针对快速路与城市其它道路衔接所引起的交通问题，必须从整体上对快速路与道路交通网的结构衔接与交通组织管理角度分析解决．（１）优化城市道路布局，提高道路通行能力【２９］由于城市交通量的迅速增长所引起的交通需求的扩大，应从提高道路通行能力角度出发，逐步改造城市道路网，增强道路的连通性，提高道路容量 与服务水平。增强城市普通道路相对于快速路的优势，引导快速路上剧增的短途交通转向城市普通道路运行，从而调整快速路的长短途交通运行比例，增强快速路的通行能力。 （２）调整道路结构，组织交通有序衔接对于快速路匝道间距应做适当调整，避免匝道间距过小，频繁的出入交通影响快速路主路与辅路的交通秩序．对于匝道出入口设置顺序，要因地制宜，选取适当合理的衔接类型，避免快速路主路拥堵，变快速路主路交通拥堵转移到辅路上。 对于交叉口处的交叉问题，要结合道路交通条件，充分考虑周边道路情况，选择将交叉问题转为交通交织问题处理，因为交织点较交叉点交通运行更为安全可靠，不易发生交通事故，以确保道路交通良性运行． （３）实施科学的交通组织政策，引导有序交通对高等级道路实行“机非分离”政策，减缓机动车与菲机动车的相互干扰，有利于道路提高车辆运行速度。实施驾驶信息诱导，为驾驶员提供实时道路交通状态信息，作为驾驶员出行选择的依据，从总体上控制交通流向，以调整交通需求，减轻城市主要 道路的拥堵情况。对城市快速路及主干路上的潮汐交通，可实行单向交通政策，但要做好 交通预报及交通引导，解决出行者的不满，避免给出行者带来不便。（４）完善道路交通监控系统，系统控制交通运行亘塑窑堕盔兰堡主塑壅皇兰垡垒窒蔓！！要由于快速路与城市道路交通系统是一个复杂的交通系统，因此应从总体上实麓总体控制。对快速路主路路段、快速路匝道以及与城市道路衔接区域 等部分加以控制，对交通流加以诱导，实现城市道路总体的动态协调控制， 提高城市道路总体的运行效率．２．５本章小结本章从快速路在城市道路交通网络的背景下出发，对快速路的功能定位、 交通特点、通行能力等方面加以分析，并对快速路与城市其它道路衔接时的 交通问题作侧重分析，提出快速路对城市发展的影响以及解决快速路与城市其它道路衔接的总体对策。西南交通大学硕士研究生学位论文第１９页第３章快速路与城市其它道路的衔接结构分析３．１快速路的路网布局分析快速路是解决城市长距离交通运输的动脉，起着交通运输主通道的作用， 是连接城市与组团、城市与城市的纽带。因此在道路系统内部快速路对于交通运输的快速通达起着决定性作用，对于城市对外经济发展具有战略性作用。 在规划快速路布局时应结合城市经济发展、土地规划、人口增长现状加以系 统整合．３．１．１快速路的布局原则快速路的布局原则如下”１： （Ｉ）密度适当 快速路网要达到一定的密度。能为城市各交通区域提供快速交通服务， 使城市各组团之间以及各组团与市中心区之间的出行满足城市规划出行时间 的要求，从而提高城市各组团之间的交通可达性． 《２）方便侠捷城市快速路布局的便捷性具体体现在以下两个方面：第一，城市中任一组团能方便快速到达另一组团；第二，每个组团能方便快速地上快速路，通过快速路网实现中长距离的快速交通出行。（３）与交通流主流向一致城市快速路的线位布局应与城市交通的机动车流主流向一致，将城市交通的中长距离机动车交通流尽可能地纳入快速路系统，以充分发挥快速路大 容量、快速通道的作用，并有助于减小其它城市道路的交通负荷，进而起到 提高整个城市道路交通系统运行效率的作用。 “）路网均衡 城市快速路线网的布局要充分考虑各线路自身各区段以及整个线网交通 负荷的均衡性，使快速路系统基本能提供同一标准的快速连续服务，从而避免出现交通瓶颈，使交通量过于集中丙导致快速路系统的交通阻滞，避免快速路的交通效率下降。 （５）避免与轨道线网的重叠性 快速路系统与城市轨道交通均属于城市快速交通体系，两者均具有大运 量、快速以及引导城市合理发展的特点，且两者都能为城市客流提供快速交西南交通大学硕士研究生学位论文熊垫夏通服务，也即两者对于城市客流具有竞争性。因此，为了最大限度地发挥两 种线网交通功能，必须避免两种线网的过多重叠。３．１．２快速路的布局影响因素快速路的布局影响因素如下咖’； （１）城市自然形态 城市形态因地理因素的影响而各具特色，而城市快速路线网布局又受到 城市形态的影响，布设快速路线网应结合具体的城市形态来选择适宜的路网 形式，做到城市快速路网结构型式与城市形态相吻合，从而使快速路系统交 通效率能最大发挥。（２）城市用地布局结构城市用地结构，会产生相对应的交通需求，且城市用地布局结构体现着 城市的发展方向，快速路的布局必须满足既有的和未来即将生成的交通需求， 因此快速路的布局必须与城市用地布局相辅相承，互相协调，带动城市发展。 （３）路网的结构布局 快速路网的布局应有机融合于城市道路交通网络中，与城市道路有机衔 接，进一步完善城市道路网络结构，充分发挥路网资源，提高路网利用效率。 （４）城市发展格局 城市发展格局，可以分为旧城区和新城区．在旧城区由于土地开发较早， 快速路的布局必将受到各种既定条件限制．不仅快速路红线宽度受限制，而 且快速路的形式，往往受制于周边景观环境的影响。因此旧城区中的快速路 布局，在满足快速路交通功能的同时，应尽量与旧城区中现有城市用地结构 及各种设施相适应，以减少快速路建设对城市景观、历史文物等方面的负面 影响．对于新城区，由于土地开发较晚、用地结构较合理，因而，快速路布 局时所受限制较小，道路线位可以能充分发挥快速路交通功能的格局来布设。３．２快速路与城市其它道路的衔接组织城市快速路与城市其它道路的衔接结构，决定着快速路与城市道路是否西南交通大学硕士研究生学位论文第』堕堕能充分发挥各自的交通功能，二者的合理衔接能够保证道路上交通流量的均 衡，决定着城市道路交通网络的整体上运行效率的提高。３．２．１快速路基本路段的交通组织路段是快速路主体部分，路段交通组织得不利，势必会把交通问题转稼到出入口匝道及立交桥上。反之。匝道和立交桥矛盾过于集中时，也可将其 分散到基本路段上解决，简化立交桥的交通组织． 快速路基本路段交通组织包括：车道组织、停车组织、车速组织、行人过街组织、公交组织、进出口组织等Ｉ孔肛】．（１）快速路基本路段车道组织快速路基本路段包括主路和辅路，主路多用于较长距离跨区域的过境交 通，而辅路则多用于区域内短距离的集散交通，二者功能不同，服务对象也 不同，交通目标也不同．对于主路来说，承担着过境交通，要求在速度上能 够保证，尽量减少交通延误；而辅路起到交通集散的目的，尽量为主路的通 行提供保证，减少车辆的绕行距离。（２）快速路基本路段停车组织由于主路路段通行要求通畅，因此主路路段应禁止停车，包括车辆停放 和临时停车：辅路在靠近便道一侧可允许临时停车上下客，但不许停放车辆。 （３）快速路基本路段车速组织 在快速路主路上，对车辆行驶可设置速度上限或速度下限，保证在主线 多车道道路上，车辆速度差值在一定域值范围内，避免车辆频繁并线发生交织，造成交通拥堵和事故。辅路一般只限上限，不限下限．３．２．２快速路与城市其它道路的衔接快速路功能的充分发挥取决于快速路与城市其它道路的结构衔接是否得当，在道路衔接时，要将快速路与城市其它道路作为一个整体，从系统的观点综合考虑城市快速路的衔接问题，从快速路的主路与辅路、快速路与城市其它道路、快速路与城市体系三个层次分别分析衔接问题。３．２．２．１快速路主路与辅路的整体衔接 快速路一般都配有辅路系统，主路与辅路是一个不可分割的整体，快速 路的快速交通功能需要辅路保证．在快速路主路（高架）的下方或主路两侧西南交通大学硕士研究生学位论文第２２页一般都配有与之平行的辅路，辅路通过匝道与主路相连，通过平面交叉口与 城市其它道路褶衔接。辅路是连接快速路与城市其它道路的纽带，将快速路与城市路网有机的衔接到一起。 辅路系统的主要功能：①辅路设置与主路平行，避免沿快速路两侧建筑直接开口，供地区慢速 交通及临街建筑、居民出入；②对于通过商业区、居住区利用原有主干道设 置高架快速路的中段．承担通行公交车的功能；③分离长短途交通及快慢速 车辆；④分离机动车、非机动车交通；⑤为主路集散车流。 主辅路之间通行条件不宜相差悬殊，过于悬殊可能导致主路通行车辆的过子集中，造成主路摺堵。主辅路的通行条件主路车流车速较高，与之相衔 接的辅道或地面道路车速较低，因此主、辅路在衔接时应设置变速车道，以供车辆加、减速后汇入或驶出主路。要保证一定长度的变速车道，变速车道过短会影响主路的车辆行驶。 ３．２．２．２快速路与城市其它道路之间的系统衔接城镇间道路把城市对外联系的交通引出城市，又把大量入城交通引入城 市。所以城镇间道路与城内道路网的连接应有利于把城市对外联络交通迅速 引出城市，避免入城交通对城内道路、特别是城市中心地区道路上的交通的 过多冲击，不仅有利于过境交通方便地绕过城市，而且可以避免将过境的穿 越性交通引入城市和城市中心地区． 快速路应采用立体交叉与城市路网相连，要避免与直通城市中心的干道 相连，由一处或两处以上的立体交叉牵出汇集性的交通干道，该立交同时可以连接城市快速干道、一般公路和城市外围干道。 如果城市的卫星城镇沿快速路发展，快速路可作为城镇内部主要道路使用。因此，公路穿超性交通受到城镇内交通的影响，经常发生减速、拥挤和 阻塞现象，城镇砖部交通也受到快速路交通的阻熙而不畅通，所以要把快速路交通与城镇内道路交通分离开来．一般可采取两种方式：一是快速路立体穿越城镇，利用地形条件将快速路改为路堤式（高架式）或路堑式，用立交 解决两侧城区之间的联系；二是快速路绕过城镇，选样适当位置将快速路移出城镇，改变城镇道路与快速路的连接位置．可以将快速路直接引到城市中心地区的边缘，同中心城区的环路或绕城高速外环相连，必要时也可采用高 架或的地下道的方式通过中心地区，但应注意快速路不能直接与城市生活性道路和交通性次干道相连。西南交通大学硕士研究生学位论文 ３．２．２．３快速路与城镇体系的优化衔接第２３页快速路与城镇体系的不同连接方式对城镇体系发展的影响不同，快速路与城镇的衔接有穿过式、切线式、分离式、环形绕线式．（１）穿过式．穿过式是指快速路作为过境交通，直接穿过城市建设区，这 种连接方式多见于在交通交汇地带崛起的城市，交通和城市发展的负面效应都较大，并将阻碍城市未来的迸一步发展。 （２）切线式。切线式是指２～３条快速路以切线或近似切线环绕的形式通过城镇边缘，尽可能将交通对城市的干扰减到最小．这种形式如果控制不力，很可能随着城市扩展或蔓延发展成穿过式； （３）分离式。分离式是指快速路从城镇的一侧通过，与城市边远地区具有 一定的距离，根据城镇规模和交通流的特征，适当建设联络线或辅线与城镇节点连接，比较适合过境交通相对单一的城市。（４）环形绕行式。环形绕行式是指城镇边缘地区修建环形式快速路，利用 城镇内部重要的交通于道与之相连接，解决城市对外交通，而利用环形道路 疏解过境交通，可设一环、二环或者多环的组织形式。３．３快速路出入口匝道布设由于快速路上出入口匝道的布设，必将产生车流的分合流，随着交通量的增长，在出入口匝道处通常会引发车辆排队进而产生拥堵影响交通，因此城市快速路的通行能力往往受制于出入口匝道处的通行能力，出入口匝道成为快速路网通行能力的。瓶颈”，因此对匝道的布设，直接关系到快速路的能 力的发挥。３．３．１匝道布设原则快速路匝道布设应遵循以下原则：①快速路匝道布设位置应考虑与城市土地布局相结合，充分考虑匝道最小间距的影响及区域交通量增长情况。②出入口匝道设置时，一定要保持主线基本车道数的连续性，在出入口分合流区域应维持车道数的平衡。要与相邻出入口整体上综合考虑交通量分 布，保持车流均衡出入，以便利于实现对匝道的整合控制矧．③出入口设置时，应尽量采取先出后入，以保证快速路主路段车流能正常运行．西南交通大学硕士研究生学位论文第！兰玉④快速路的出入１１３设置必须保障主路段的交通流正常运行，根据快速路 的出口分流能力安排入口，出入口数量不一定一一对应，出口数量应多于入口数量，以此来控制入口流量低于出口流量，使快速路系统处于非饱和运行 状态。⑤出入口匝道形式力求统一。驾驶员在快速路上行驶时，由于分合流区 的变线，极易导致驾驶员判断失误继而引发交通事故，因此快速路的出入口应该安排在道路右侧，不应左右兼顾，使出入口的位置、数量及几何线形保 持协调。⑥出口匝道落地点应保证距离地面平交路口有足够距离，以满足红灯时车辆排队及交织运行的需要。３．３．２出入口匝道车流运行分析由于出入口匝道处车流频繁地进行分流、合流，以及行驶的车辆要进行 变换车道进出匝道。因此有必要对出入口匝道处的车流进行系统分析。以便 确定匝道间距。从快速路入口匝道进入的车辆，由于车辆行驶的要求，先在加速车道完 成加速，适应快速路的运行特点，寻找合适的车头时距即可插车机会，当主 路暂无可汇入间隙时，待汇入车辆便在加速车道在加速的同时等候主路上车 流出现可汇入间隙，进入快速路最外侧车道，同时调整车速以便进入内侧车道，以达到期望车速，车流运行情况如图３－１所示．行驶方向图３－１入口匝道车辆运行图车辆从最内侧车道上行驶，并寻找可插车间隙，车辆从最内侧车道逐渐调整车头时距，待合适机会进行车道变换，进入最外侧车道后再进入减速车 道准备从入口出匝道，其车流运行情况如图３．２所示。西南交通大学硕士研究生学位论文第三曼夏行驶方肉图３－２出１２３匝道车辆运行图３．３．３匝道组合模式分析城市快速路出入口匝道的类型有以下两种分类方法㈨。一种根据出入口所处的位置和功能分为互通式立交（立交匝道）出入口，另一类为路段（辅道）出入口。另一种依据出入口的不同组合型式分为：入１：３一出口、入口一 入口、出口一入口、出口一出１：３‘蚓嘲啪．图３－３匝道组合模式Ｉ―≯／――＿７厂１．掣ｍｉｎ｛ｋ，００Ｉ＋ｋ０｝图３４匝道组合模式Ⅱ西南交通大学硕士研究生学位论文第２６页图３－５匝道组合模式Ⅲ图３－６匝道组合模式Ⅳ３。３．４匝道最小间距的计算本文中所指的匝道间距是在匝道组合模式中，两相邻入口匝道或出口匝道的三角区顶点之间的距离。匝道间距是影响快速路主路路段交通运行的关 键因素，考虑城市道路不同的交通需求，匝道间距设置的间距也有所不同。若匝道设置数量多，匝道间距则小，但车辆频繁进出快速路，影响主路路段 的正常行驶，安全性能降低。若匝道设置数量较少，匝道间距过大，会造成主路与辅路衔接不畅，车辆不能正常驶出、驶入快速路，影响快速路与道路 交通网络的正常衔接．因此，匝道间距对快速路与城市其它道路的合理衔接起着重要影响作用． ３．３．４．１影晌匝道最小间距的因素分析影响快速路匝道间距的主要因素有：匝道组合模式、加速车道长度（ｔ）、减速车道长度（厶）、交织段长度（‘）、驾驶员对交通标志判断（确认）距离（Ｌｐ）、交通标志的设置距离（工Ｊ）、车辆从最外侧车道变换到内侧车道所行驶的距离（工。．）、车辆从最内侧车道变换到最外侧车道所行驶的距离（‘一）?西南交通大学硕士研究生学位论文 ３．３．４．２匝道间距的计算第２７页根据上述不同匝道组合模式分析，考虑驾驶员的生理特性以及道路交通 状况，可得匝道最小间距。对于匝道组合模式Ｉ，一个入口紧接着一个出口， 车辆从入口匝道驶入快速路，车辆变换车道从最外侧车道进入最内侧车道后， 看到交通指示标志，并确定下一出口即为目标出口，立即采取措施变换到最外侧车道，再进入减速车道减速，从出口进入铺路。该种模式的匝道最小间距为：墨＝‘＋ｍ戤｛ｏ，ｍｉｎ｛与，（ｋ＋＋‘一”）＋厶（３一１）对于匝道组合模式Ⅱ，一个入口接着一个入口，车辆从第一个入口进入 快速路后，车辆从最外侧车道变换车道进入最内侧车道，从该入口进入快速路的车流要受到第二个入口进入的车流的影响，两股车流形成交织区域。因 此该种模式的匝道最小问距为：ｓｎ＝Ｌｏ＋ｍ戤｛Ｌｐ，ｍ．ｍ｛句，（ｋ。＋ｔ．，）｝卜上４（３―２）对于匝道组合模式Ⅲ，一个出口接着一个入口，从入口出快速路的车流 不影响下一个入口进入的车流，而原快速路上的车流继续运行，车流不形成 交织。则该组合模式的匝道最小问距为：Ｓｉｎ＝岛＋０＋工ｌ（３－３）匝道组合模式Ⅳ，一个出口接一个出口，从第一个出口出快速路的车流 不影响下一个出口的车流，原快速路上行驶的车流继续运行，车流不形成交织．则该模式下的匝道最小间距为；ｓⅣ＝２乙＋‘（３―４）３．４快速路立交布设由于城市道路网密度较大，相交结点多，因此快速路上立交的布设影响着快速路系统的服务水平的正常发挥，立交的设置对于路网的车流起着重要的分流作用，因此研究立交的有关设置问题对于解决快速路的车流组织有着 重要意义。西南交通大学硕士研究生学位论文第２８页３．４．１立交布设的原则在快速路系统中，若对于相交道路不加区别地设置立交，除增加了投资， 而且会吸引大量交通，造成快速路交通量过大，降低了快速路的服务水平．另一方面，若过少设置立交，则大量的交通进入快速路困难，达不到分流目 的，大量交通流在进出口造成拥堵，快速路功能褥不到正常发挥。因此，在 立交布设时，通常要遵循以下原则：（１）首先从交通系统的特性出发，考虑立交在路网中的地位，全面规划，尽量选择形式简单的立交型式，满足相交道路的等级与交通量。 （２）降低成本，本着经济、可行的原则，降低运营管理费用。 （３）考虑节省用地，在保证主要转向功能的前提下，简化立交型式。（４）从整体出发，相邻立交应结合路网统筹考虑，不能单一追求每座立交大而全． （５）因地制宜，与周围景观楣协调。３．４．２立交布设的类型选择不同的立交型式有各自的特点及适用条件，城市快速路立交型式一般分 为：部分互通式和完全互通式汹１．部分互通式分为菱形立交和部分苜蓿叶形 立交，完全互通式分为首蓿叶形立交、喇叭形立交、定向式与部分定向式立交、环形立交、组合式立交等。 部分互通式立交因地物限制或某方向交通量所限，占地少、结构简单、造价低，适用于主次道路相交、次要道路交通量不大的交叉口。完全互通式 立交通行能力大，占地大，在快速路系统中重要节点，靠近城市中心区的快速路枢纽，与高速公路、国道、城市主干道相交时采用，以达到减少交通冲突点、实现机非分离，提高快速路通行能力。对于不同形式的立交桥的特点已有很多研究，在此不再赘述。 通过以上分析得出结论：环形立交由于自身缺陷，不宜在快速路系统中使用；苜蓿叶形立交由于流量饱和时的交织矛盾对主线影响很大，不宜在快速路系统的重要交叉口使用；定向式立交中的部分定向式和全定向式立交由 于其自身的不足。不宜在快速路系统中大量使用；不完全定向式立交具有独 特优点，相比最能适应快速路系统的要求”１。西南交通大学硕士研究生学位论文第２９页３．４．３立交桥的交通组织分析（１）立交桥的交通流拥堵机理分析 立交桥的在设计时考虑的是非饱和交通流，因此当交通流一旦达到饱和状态时。便会出现拥堵现象。①立交桥主路路段拥堵。当辅路交通流达到饱和，产生连续流时，则主路路段的车流找不到可穿插空隙。车流不得不占用主路路段排队，等候足够 的车头时距，因此在主路路段上形成了拥堵。②立交桥辅路路段拥堵。同样道路，当主路路段形成连续交通流时，则 汇聚在辅路的车辆德不到足够的可穿插空隙，导致车流在辅路上形成排队，造成拥堵．③匝道口处的交叉冲突。 ④主路路段上的交通流与桥下路口的直流交通也极易产生交通拥堵，根据不同的立交类型可以采取不同措施解决。（２）立交桥的交通流组织对于主辅路路段上的交通拥堵，可以通过增设主辅路进出口、渠化桥体交通、转移交通冲突点、变冲突点为交织点等方法缓解立交桥的拥堵问题。３．５本章小结城市快速路是城市道路网中的骨干性道路，是城市道路交通网络的主动脉，而城市道路网络则是点、线、面的集合。点是指交叉口（包括立交）、出 入口匝道，线是指城市快速路、主干路、次干路、支路等各级城市道路，面是由这些点、线集合而成的路网系统。点、线、面只有均衡配置，相互协调、相互配合，才能充分发挥道路网的交通功能。本章从快速路与城市其它道路 衔接的各部分结构上加以分析，提出快速路在与城市其它道路的合理衔接的建议及措施，通过全线统一考虑，使点、线、面配置更均衡，使各级道路更 有层次，更能充分发挥各自不同的交通功能。西南交通大学硕士研究生学位论文第３０耍第４章快速路与城市其它道路的交通分配研究４．１快速路的交通需求分析 ４．１．１城市交通需求分析交通和城市总是耦合互动的，一方面城市不断发展，规模逐渐扩大，城 市人口的激增带来了城市交通量的急剧增加，城市的基本功能和非基本功能刺激城市之间、区域内部交通需求的扩张，导致道路网快速发展的成为必要：另一方面，一旦道路形成以后，生产要素会向于道沿线和节点聚集，节点枢纽区迅速发展，形成区域交通、行政、经济或者政治中心，即城市功能区， 道路的发展必将加速城市的发展，导致城市区域不断扩大．城市交通符合“当斯定律”：一般认为，修筑道路能缓解交通的拥堵，扩 大设施供应能力能满足交通需求的增长。但当斯研究后发现，道路畅通后交 通流会重新分布，其它地方的交通马上会被吸引过来，从而产生新的交通拥堵；交通设施通行能力提高后，会吸引其它道路的交通量转移并诱发了新的交通量，设施建设跟不上需求的增长速度．城市交通需求量大于交通供给量， 引发了城市交通闽题，因此对城市交通需求日益发展，要求城市交通需求与 交通供给达到一定程度上的平衡，才能有效地解决突显的城市交通问题。城市交通需求是动态的，表现在交通工程理论中是人、车，路之间的动 态特性。在目前的交通工程学中对交通供给的定义均是用交通资源静态的表示的，并没有包含交通的动态特征――汽车的行驶速度．但交通过程是一个动态过程，因此引入几个动态表征交通的概念㈨：交通供给量（车?公里，小时）＝车道长度（公里）Ｘ汽车密度（辆，公里）×平均车速（公里／ｄ，时）；交通供给密度＝（１公里２Ｘ道路面积率Ｘ车道占道率÷车道宽度Ｘ车流密度Ｘ平均车速）／公里２由此可以看出一个城市路网的平均车速不同，城市的交通供给量和交通 供给密度也不同，平均车速决定了交通供给密度。因此在解决城市交通需求 与交通供给矛盾中，应着力提高城市道路交通的通行速度，着重建设城市快 速路。提高城市快速路与城市其它道路的衔接快捷性与有效度。４．１．２快速路的交通需求预测城市交通对速度要求的提高，使得快速路的交通需求日益增大，快速路西南交通大学硕士研究生学位论文第３１页上的交通量迅速增加，对快速路交通量的预测，可以分为两部分：正常增长 的交通量和新增交通量。（１）正常增长的交通量正常增长的交通量，国内外已有比较深入的研究，通常采用的方法有经 验判断法、趋势推测法或需求模型法㈨．可以根据对交通运输系统预测的正 常增长的交通量来预测快速路增长的交通量。①经验判断法，常用的经验判断法是特尔斐（Ｄｅｌｐｈｉ）法。即通过调查的 方式，向一个由专家组成的专门小组询问特定的课题，要求他们对一系列问 题加以判断评价，再将调查结果进行统计整理，用概率分布表述小组的集体 意见，使每个成员有机会根据小组的集体评价，对原来的评价再次做出评价。 ②趋势推测法，即把历年交通量描在直角坐标系上（散点图），根据形状，配之以合适的方程。＠交通需求法，交通需求是经济社会发展的派生需求，影响交通需求的因素很多，是众多变量的一种复值函数。通常选取起主导作用的一个或几个变量，即选用人口（客运）、ＧＤＰ、汽车保有量、工农业总产值等，利用指数 函数、二次函数、一次多元回归模型建模求得．（２）诱增交通量由于快速路的建成，时间和距离缩短，改变了经济可接近性，同时由于 生产要素会向快速路沿线和节点聚集，快速路周围土地的交通功能增强，会使原来不可能在这些地区内修建的工矿企业或住宅小区兴建起来，因此会带来土地利用范围的扩大和居民交通量的增加。这部分交通量要依据周围地区 的经济发展情况，综合考虑地区经济特点等多方面因素，来预测诱增交通量。４．１，３快速路的交通需求管理交通需求管理，是指通过调整用地布局、控制土地开发强度、改变客货 运输时空布局方式和改变人们的交通出行观念和行为，来达到减轻城市交通 拥挤的一系列管理措施．综合的交通需求管理方案涉及的要素包括…：①提 供其它可选择的交通方式和服务；②鼓励引导出行者转向其它交通方式和服 务的激励措施；③有效平衡交通需求和交通设施关系的发展引导交通技术政 策；④使方案能付诸实施的一系列保障措施。 快速路的需求管理，是在对快速路与城市道路结合部区域路网的主要路段和主要交叉口的通行能力与交通现状和未来需求进行比较分析的基础上，根据道路交通情况随时调整一些交通管理手段，进行快速路与城市道路交通西南交通大学硕士研究生学位论文 道路网的交通需求管理时要注意以下事项：第３２页①从整体上把握交通流量变化，对于在快速路与城市其它道路衔接区域 的交通的主流方向交通量比较大时，可适当增加一条主干道，缓解交通拥堵情况，并能显著提高衔接路网的整体服务水平．②衔接路网的整体通行能力受路网中交叉口的型式、交叉口的间距的影 响很大，在傲规划时，如能提高交叉日的通行能力（拓宽、渠化、立交）或 增加交叉口之间的距离，将能最有效地提高衔接路网的通行能力。 ③～般情况下，城市的出入口都设在城市快速路的环路上，且大多设在 城市的外环线上．进入城市的主要交通流要从外环线进入内环线再进入城市； 出城的交通流要从内环线到外环线再进入其它道路。因此，放射状的、直捷 的、大容量的内外环路的联线，可以方便进出城的交通，引导进出城交通流 有序流动，实现紊流状态，从而大幅度提高道路行驶车速。 ④城市快速路网的早、晚高峰交通明显，～般情况下是早进城的流量大， 晚出城的流量大。屡此，快速路应适应这种交通流时间分布特征，保证进城和出城的双向通行能力的一致性．有必要采取一些交通控制管理措施，比如实施单行交通组织、车种禁限、路口流向禁限等措施，保证高峰时的主交通流量的快速疏通。＠对于路网衔接区域要首先考虑对现在路网中某些路段，某些交叉口进行技术改造，提高衔接的道路等级，由于增加新的线路势必会影响既有路网效率的发挥，因此在路网中增加新的线路时应慎重考虑，避免造成既有路网资源浪费．４．２基于用户选择的快速路与城市其它道路的交通分配快速路与城市其它道路在交通量分配上，需要建，－＇ｒ－－种相互补充相互协 调的和谐局面，实现城市道路资源优化，以便规划科学高效的道路交通运输体系。因此本文在进行交通量分配时，从总体上加以考虑，在深入分析用户出行需求的基础上，对城市道路的网络平衡进行综合分析，旨在为城市道路 交通网络体系的规划奠定基础。为城市快速路与其它道路的衔接规划研究提供事前预测的依据与方法。 在研究道路交通网络系统平衡分析时，通常以Ｗａｒｄｒｏｐ原理为依据进行交通分配呻１，对于快速路与城市其它道路的交通分配问题，可依据Ｗａｒｄｒｏｐ 原理为基本点来考虑整个道路交通网络系统的交通量的分配． 基于用户选择的快速路与城市其它道路的交通分配，是考虑将城市道路西南交通大学硕士研究生学位论文第３３页划分为快速路与其它道路，在进行交通分配时，从用户角度出发，针对用户 选择行为，当用户综合考虑出行时间、出行费用、出行距离、安全性、舒适 性、便捷性和准时性等条件时，认为快速路有利于其出行，即快速路的吸引 函数优于城市其它道路的吸引函数，进而用户选择快速路作为其出行路线，反之用户会选择城市其它道路作为出行路线。 常用的交通分配，是考虑将城市道路作为选择径路统一化，未对道路加 以类别区分（如区分城市道路等级：快速路，主干路、次干路、支路）进行交通分配，而本文是考虑将城市道路划分为快速路与城市其它道路进行交通 分配，此种区分的目的是为研究快速路与城市其它道路的交通衔接提供最原始、最直接的规划依据。由于用户的出行选择的差别视个人的社会经济特征而定，因此构成了基于用户选择的快速路与城市其它道路的交通分配。４．２．１城市道路网络的抽象描述在进行快速路与城市其它道路网络平衡分析时，一般将实际或规划的交通网模型化，运用图论及网络拓扑原理，对其进行直观表示．在道路交通体系网络中，可以将居民出行节点用Ⅳ（Ｎｏｄｅ）表示其集合，节点集Ⅳ由发生 节点集Ｒ、吸引节点集Ｓ和车站、客运枢纽、机场、码头港口之类的交汇节点组成：而与此连接的城市快速路与其它城市道路，称为路段集或弧集（ＬｉｎｋＯｒＡｒｃ），用Ａ表示；矽（ｆ，，）表示为从节点ｆ至节点－，的弧长或权重，在城市道路体系中它是方式特性的量化。因此，城市道路体系网络可以用由点和线段组成的有向图Ｇ（Ⅳ’爿）进行数学描述。 ４．２．２吸引函数分析４．２．２．Ｉ用户出行需求分析城市道路交通网络系统的交通分配。要针对快速路与城市其它道路特点，充分考虑人们在选取快速路与其它城市道路时因出行目的不同而考虑出行时间、出行费用、出行距离、安全性、舒适性、便捷性和准时性，因此在研究 城市道路体系网络土的方式吸引函数时。应对上述因素加以分析，以便建立科学的函数模型。在城市道路交通体系网络中，由于连接相同起点和终点的路段上有多条径路，而且可以选择快速路或者普通城市道路，因此居民在出行时对快速路的选择与否主要取决于快速路与城市道路的服务水平（效用），主要体现在旅西南交通大学硕士研究生学位论文第３４页行时间、费用以及舒适度等。在诸多吸引因素中，出行时间、出行费用、出行距离、舒适性是比较主要的因素。用户的出行目的一般分为公务、旅游、探亲访友、看病、购物等几种，公务出行旅客出行时间上自由度相对较小，对出行的时间性要求较高，选取快速路的可能性的机率比较大；旅游、探亲出行则对舒适性要求较高，一般选取快速路的可能性较低；从地域关系上， 可分为城市对外通过性交通、城市内部交通，对外通过性交通选择快速路交 通可能性偏大，城市内部交通则视出行者偏好而定。因此，在城市道路交通体系网络中，在相同起点和终点的径路中，用户因出行目的不同而综合考虑这些因素，选取快速路或城市其它道路，从而在城市道路交通运输体系内形 成了基于用户出行需求的交通分配。４．２．２．２吸引函数推导从用户出行需求角度出发，根据层次分析法（简称ＡＨＰ法）㈨，依靠出 行者对快速路与其它普通城市道路的主观评判，通过对道路各种因素重要程度的比较赋值，建立比较矩阵，然后再对道路进行分层处理及综合，最终推 导出方式吸引函数． 其步骤如下：步骤一：建立出行者对城市快速路与其它道路不同路径的递阶层次结构如图４．１．步骤二：构造第二层（准则层Ｂ）对第一层（目标层Ａ）的比较矩阵４，并进行层次单排序及其一致性检验。ｚ＝ｋｌＯ，ｊ＝ｌ州２”，捍）（４－１）其中：ｉ、＿，表示交通方式的出行时间、出行费用、舒适性等属性因素，标度值口Ｆ表示对出行者而言，比较快速路与城市其它道路的出行时间、出行 费用、舒适性等属性因素之间的相对重要程度，可按“１￣９标度”对其比较进 行赋值。西南交通大学硕士研究生学位论文第３５页目标层Ａ准则层Ｂ方案层Ｃ图４．１用户选择快速路与城市其它道路的层次结构模型然后用“和法”计算其权重系数：一％毛（４．２ｊ｝酗厩；窆％（ｆ＝１，２，…，一） 川（４．３）形：善，（ｆ；１’２，…，开）∑可ＩＩｌ（４－４）形即为快速路与城市其它道路各属性因素之间的权重比较系数。 步骤三：构造第三层（方案层Ｃ）对第二层（准则层Ｂ）的每一准则的比 较矩阵吼；Ｂ。＝‰ｘｆ，ｊ＝１，２，…，ｎ；ｋ＝１，２，…，玎）（籼５）其中：ｋ表示快速路或其它道路的某一属性因素，ｆ、－ｆ表示在城市道路西南交通大学硕士研究生学位论文第３６页交通运输体系内为出行者提供的可选择的快速路或其它道路，标度值“表示 对出行者而言，比较多条路径的任意两路径在出行对阉、出行费用、舒适性等属性因素中在某一因素方面上的相对重要程度，可按“１－９标度”对其比较 进行赋值。同理，由第三层的成对比较矩阵风，用上述“和法”计算出权重向量吼， 并进行～致性检验。瓴为在各种属性因素的某一因素方面，选择不同路径的优势权重。步骤四：进行层次总排序及其一致性检验，求出某径路对出行者的吸引函数。设某径路的属性因素的权重系数彤，与出行者在某一属性囡素方面选择不同径路的选择权重Ｇ。成线性关系，则对于出行者ｆ在选择不同径路ｎ的吸引 函数可定性描述为： 巴＝磁 ％ｍ职‰呸＋＋咒 ｇ＋＋彬 嚷＋％＝．∑川哆 哆＋气如＝其中权重系数彬即为快速路与其它道路各属性因素之间的权重比较系 数，Ｇ．为在各种属性因素中的某～因素方面上，选择不同径路的优势权重。％为系统且可表示的部分，它是可测属性的函数，气为随机变量。由于出行者对吸引函数的估计与实际值之间的差别视个人的社会经济特征而定，因此设气为随机变量，对吸引函数加以修正。 由上述表达式。出行者综合考虑各项园素，在整个出行过程的两两节点间可能会选择不同线路（弧），从而构成复杂的城市道路交通运输体系网络的 交通分配。４．２．３交通分配模型及其适应性４．２．３．１分配模型的建立在城市道路交通运输体系网络中，总体交通量的分配是要综合考虑快速路与城市其它道路所组成的径路，因此各种出行路线均可能分配到交通量，这分配到的交通量的大小又取决地吸引函数。采取多径路分配方法，避免单径路分配中流量全部集中于最短路上这一不合理现象，使各条可能的出行路线均分配到交通量。借鉴道路交通网络交通量分配率的研究，假定随机项相西南交通大学硕士研究生学位论文第３７亟互独立，且服从相同的Ｇｕｍｂｅｌ函数分布，则出行者对快速路或城市其它道路 Ｊ的选择概率只，ｔｌｌＪ交通量分配率可采用改进的Ｌｏｇｉｔ径路选择模型嘲加以确 定。厂。＼，－１、，厂＿、＿，ｊ－Ｉ、／弓＝叫∑％ｑ Ｊ／ ｌ／∑刮∑％ｑ Ｉ（４－７）由于出行者到达一定的节点后，因出行需求的差异性，出行者有可能选 取快速路后，继而选取其它城市道路继续完成出行，因此对于交通量的分配， 可以参照“节点分配法”洲对交通量加以分配．由于出行者在某一网络节点 对出行路线的选择，只与他的目的地（出行终点）有关，而与他的出发点（出 行起点）无关，因此在分配通过某一网络节点的出行量时，可以不考虑出行 者在该节点前所采取哪一路径，也不考虑他们来自哪一节点，只要有相同的 终点。就可以统一考虑。出行量按节点依次分配，逐点分配直至终点。 则在不同路径所分配到的交通量为；Ｍ（Ｐ，ｑ，ｊ）－－Ｑ（ｐ，口）?己 其中：Ｍ０，ｑ，．，）――路段ｐ，ｇ】选取路径．，所分配到的交通量； Ｑ扫，口）――路段￡ｐ，ｇ】上的交通量总和；己――出行者选用路径＿，的概率?（４－８）在分配完当前节点后，再统计所有拟离开该节点（由该点发出的或经该 点中转的）且具有相同终点的出行量，然后将这部分出行量分配到所选节点 的可能选择的邻接边上，同时进行方式选择概率计算进而对该节点进行交通 量分配，再依次逐步对下一节点进行交通量分配。 ４．２．３．２适应性调整 由于出行者在选择出行路线时，因其社会经济特征和个人因素的不同， 总是希望选择最优（如最快或最短等因素）的路线、最佳的交通方式出行， 即吸引函数达到最优值，但由于道路交通运输网络的复杂性以及交通状况的 随机性，因此出行者选择的路线可能不是最优的，而造成了出行者方面的随 机因素。在交通量分配后，一方面须调整随机因素项，同时还必须结合实际 情况具体分析，如比较在某径路综合比较宜选择采用哪条道路，以便在总体西南交通大学硕士研究生学位论文 上进行调整。第３８页４．２．４交通量分配流程在处理交通量的分配时，首先更新每条路段的交通量，然后用户根据吸 引函数最优，来确定比较路段的选择，进行用户对路径选择概率的计算，进 而计算该路段上某路径所分配到的交通量，最后结合实际针对交通状况的随 机性进行综合调整，以便对城市道路交通进行合理配置，以利于城市道路交通运输体系整体的系统规划，为研究城市快速路与其它道路的衔接奠定技术 基础。 具体分配的过程见图４－２所示流程。开始初始化，实行一次路网分配用户根据吸引函数选择不同路径磊陋数赢岁ｌ结合实际针对交计算用户出行对快速路或城市其它道路的选择概率计算各路径所分配到的交通量与实际情况进行对比 检验，是否符合实际墨一