CN105887597A - 一种城市立交桥及构建方法 - Google Patents

Abstract

一种城市立交桥及构建方法，交通科学，交通规则，交通工程和技术管理领域。经过对3维交通数学模型的研究，考察了北京近年的城市交通设施建设，发明人提出了巨型城市交通系统优化组合方案；本发明针对城市交通的特点，提供一种高度优化和经济性的立交桥设计、构造方案，该方案具有有效减少车流、人车交叉，提高交换率，具有道路缓冲和高度适用能力，适合十字路口、五叉路口等大流量复杂交通节点的升级改造。在提高性能的情况下还可降低交通设施的整体复杂度，本发明对现有城市道路和立交桥只需局部增改，降低了实施的难度，是改善城市拥堵的重要组合方案之一。

Description

一种城市立交桥及构建方法

技术领域

交通科学，交通规则，交通工程和技术管理领域。

背景技术

本人在申请号为201510098632.0《一种减少交通拥堵的方法》的专利中提出了一个数学模型及论点，城市交通与城际交通的差别，解决城市交通拥堵既要解决通过率也要解决交换率，制约交换率的一个重要因素是车流交叉、人车交叉，即上述专利中的车流交汇、人车交汇，目前的城市交通达到了通胀式拥堵的程度。

上述专利就平面路口最大通过率做了描述。本人经过对3维交通数学模型的研究，考察了北京近年的城市交通设施建设，提出了巨型城市交通系统优化组合方案；本发明是就立交情况下提供一种高度优化和经济性的立交桥设计、构造方案，该方案具有有效减少车流、人车交叉，提高交换率，具有道路缓冲和高度适应能力，适合十字路口、五叉路口等大流量复杂交通节点的改造。在提高性能的情况下还可降低交通设施的整体复杂度，本发明对现有城市道路和立交桥只需局部增改，降低了实施的难度，是改善城市交通拥堵的重要组合方案之一。

以常见典型传统立交桥如图6为例，有如下的缺点：1、不同道路层的左行车辆(先变更车道右转到匝道，转270度实现左转)在立交区产生了硬性车流交叉，情况如图9中两个带箭头曲线所示，这种车流交叉有4组，严重影响了立交桥的通过能力。2、占地面积大，城市拆迁改造量大。3、左转车辆需要先直行通过立交桥中心区再右转通过圆形匝道变更道路层再次通过立交桥中心区，车辆在立交桥区转了270度，这说明左行车辆需要两次通过立交桥中心区，4、直行与右转车流在立交区外形成了车流交叉，这些是目前城市拥堵的一个重要因素。为避免第4条直行与右转车流交叉，有些立交桥采用如图7所示取消了直接右转的车道、或者有直接右转道路也禁止直接右转行驶，比如由西直门外向东往阜成门方向既是这种情况，如图7所示，右行车辆需要绕3个匝道，车辆转了3个270度，车辆4次通过立交桥中心区，严重增加了立交桥的负担，这种立交方式没有充分发挥立交桥的优势。

为解决如上所述左行车辆的问题，人们设计了新的立交方式如图10所示，增加左行独立匝道，如图中带箭头的几个曲线所示，实践的结果是，道路和立交桥变得复杂化了，左转的问题解决了，却没有解决交换率的问题，拥堵还是没有根本解决，这是目前城市交通主要形态。

发明内容

如图1中两个虚线的交叉点处为路口中心点位置，如图中朝向中心点方向的箭头位置为供给路段，离开中心点方向的箭头为接收路段，如图中所示接收路段不一定垂直于供给路段，独立接收路段类似于单行匝道但是在这里又有所不同，在于独立接收路段接收来自供给路段右转和反方向供给路段左转的车辆。

如图1所示，道路层由双向车道道路及交通灯构成，在双向车道道路的两侧各设置一个或多个接收路段，这些路段为独立接收路段，定义1中的中心点为本道路层的中心点，独立接收路段可以有分叉，如图4中7所示。以十字立交为例，比如双向车道方向为东西向，则独立接收路段一个向南一个向北，反之如双向车道方向为南北向，则独立接收路段一个向东一个向西。

双向车道中的接收路段为非独立接收路段。

双向车道中心线即图1中的长虚线为本道路层主要方向。

中心点周围不同层中的双向车道道路相互重叠区域为本立交桥的中心区。

立交区：在本立交桥中，为满足不同道路层车辆通行，而产生的路面高度的差异所在的水平范围。

立交桥由多于一个的道路层构成，一个道路层的主要方向与其它道路层的主要方向形成一个夹角，十字路口立交桥的这个夹角一般为90度。

道路层之间的衔接是由独立接收路段实现的，独立接收路段与其它道路层的行车道顺向车辆汇流，汇流方式之一如图8所示，汇入点13和14之间形成异步车辆汇流，为调整汇流方式，可以给独立接收路段扩展或者合并车道。

道路层上的交通灯除了过度状态的黄灯外只有两种状态，状态1是如图2所示直行和右转，状态2是如图3所示左转和右转，同一个道路层上的两个交通灯是同步的。

本发明的优点：

1、每层道路的供给路段只有两个，接收路段却为至少四个，包含两个非独立接收路段，两个或两个以上独立接收路段，这样安排可以减少道路中心区附近的拥堵压力。接收路段多意味着交换能力的增强。

2、路口变小而简洁：因为没有了圆形匝道，也不需要直接右转车道，而且每个道路层都有两个及以上的独立接收路段，这给行人带来了极大的方便，司机和行人出行的感受变好。

3、交通规则简单，每层道路都在两种状态之间切换，如果设置两种状态的时间相等，意味着所有车辆接近50％的时间是绿灯通行状态，如果左转时间短一些，直行的绿灯时间将超过50％。

4、直行车道受交通灯影响小，虽然供给路段的直行车辆在红灯时须要停车，但是前方非独立接收路段没有其它供给车辆注入，腾出的空间还是给直行车辆提供的。

5、接收路段兼有了缓冲区的功能。

6、多通道接收路段具有车道交换功能，在与其它道路层的接收路段车辆汇流之前可以完成车道变换，避免或减少车流交叉和变道比率。

7、驾驶员通过立交桥不再需要多次通过中心区了，避免了在立交桥上转圈。

8、如图2所示，辅路直行和左转和小区出口16出来右转直行和左转的车辆与供给路段右转的车辆交叉被推迟到立交区。

附图说明

图1-基本图

图2-直行和右转状态

图3-左转和右转状态

图4-带分叉的独立接收路段示意图

图5-五叉路口的供给和接收路段设置

图6-带右转通道的十字交叉立交桥

图7-不带右转通道的十字交叉立交桥

图8-接收路段与其它道路层汇合图示

图9-不同层供给路段左转车辆在立交新中心区形成强制交叉

图10-带左行专用匝道立交桥，方框内躲避不开的车辆交叉

图11-本发明立交桥仿真图

附图编号说明

1-交通灯。

2-中心隔离带。

3-通道边界。

4-行车道方向。

5-车辆行车道调整区。

6-大圆范围内为立交区

7-带分支独立接收路段

8-独立接收路段

9-右转行车道

10-立交桥下层通道

11-立交桥上层通道

12-右行车辆盘桥轨迹

13-汇入点

14-汇入点

15-非独立接收路段

16-小区出口

具体实施方式

以正十字路口改造为例，道路为东西和南北向，立交桥由两个道路层构成，东西向的主路与南北向的独立接收路段为一层，称为A层，南北向的主路与东西向的独立接收路段为另一层，称为B层。A层和B层都按照图1的方式构造，形成双十字型立交桥。图11即为这种形态的立交桥的仿真图。

以五叉路口改造为例，如图5所示，五条不带箭头的直线代表五条道路段，选择两个相对繁忙的最好不相邻的道路口作为高架道路层，如图中粗线所示路段，离开五叉路中心的箭头为独立接收路段，与其它道路层的道路汇合；其它3条道路可按照3条双向路段加两个独立接收路段；双向路段上的交通灯可采用左旋单道放行规则，其上的车辆可向其它四条路段行驶。

Claims (7)

1.一种城市立交桥及构建方法，包括一种道路层的结构及道路层之间的组合方式，道路层由双向车道道路、独立接收路段和交通灯构成，其特征是，在双向车道道路的两侧各设置一个或多个独立接收路段，独立接收路段与其它道路层的非独立接收路段顺向车辆汇流。

2.如权利要求1中所述的道路层结构，其特征是每个道路层的供给路段只有两个，接收路段为四个或者四个以上，包含两个非独立接收路段，两个或两个以上独立接收路段。

3.如权利要求1中所述的道路层中的位于双向车道上的交通灯，其特征是除了过度状态的黄灯外只有两种状态，1是直行和右转，2是左转和右转。

4.如权利要求1中所述的道路层，其特征是每个非独立接收路段只有一个供给路段。

5.如权利要求1中所述的道路层，其特征是右行车辆最迟可在供给车道的立交区完成车道变更，避免了与进入供给车道的车辆产生车流交叉。

6.如权利要求1中所述道路层中的独立接收路段，其特征是车辆可以在其上做车道转换，在与其它道路层的非独立接收路段车辆汇流之前完成车道变换，避免或减少车流交叉和变道率。

7.如权利要求1中所述的独立接收路段与其它道路层的非独立接收路段顺向车辆汇流，其特征是汇流可以是同步的也可以是异步的。