城市道路平交口与隧道出口合理间距研究.pdf
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1、第41 卷第1 0 期2023年1 0 月文章编号:1 0 0 9-7 7 6 7(2 0 2 3)1 0-0 1 0 6-0 5Vol.41,No.10Journal of Municipal TechnologyOct.2023D0I:10.19922/j.1009-7767.2023.10.106城市道路平交口与隧道出口合理间距研究赵岩(北京市市政工程设计研究总院有限公司,北京1 0 0 0 8 2)摘要:城市道路平交口连接隧道出口的位置是交通安全的重要风险点,为了确定城市道路平交口与隧道出口的合理间距,对驾驶员视觉适应距离、车辆制动距离、车辆变道距离和红灯期最大排队长度4个影响因素进行
2、了分析,提出了不同设计速度下城市道路平交口与隧道出口的合理间距参考值,可为同类工程设计提供一定参考。关键词:城市道路;平交口;隧道出口;合理间距;影响因素;交通安全and Tunnel ExitZhao Yan中图分类号:U412.35Study on the Resonable Distance between Urban Road Intersection(Bejing General Municipal Engineering Design&Research Institute Co.,Ltd.,Beijing 100082,China)Abstract:The position of
3、the exit of the tunnel connecting the urban road intersection is an important risk point fortraffic safety.In order to determine the reasonable distance between the urban road intersection and tunnel exit,fourinfluencing factors were analyzed,including driver visual adaptation distance,vehicle braki
4、ng distance,distancefor vehicle changing lane and the maximum queue length during the red light period.Uunder different design speeds,the reasonable distance reference value was proposed to provide some reference for similar engineering design.Key words:urban roads;intersection;tunnel exit;reasonabl
5、e distance;influencing factors;traffic safety文献标志码:A我国地域辽阔,且山地丘陵较多,山地面积占三分之二以上,这就造成许多城市依山而建或者绕山而建。城市内部的山地、丘陵等地形常常成为城市区域交通联系的阻隔,而大面积的开山通路较为困难,且对于城市本身和生态环境都会带来不利的影响,远距离绕行不仅增加了时间成本,也对区域交通路网造成了较大的压力。因此,山地城市常常采用隧道作为解决自然山体割裂城市的有效手段。随着我国经济的发展和城市交通需求的不断增大,受地形条件的限制,经常会遇到隧道出入口连接道路平交口的情况。由于隧道出人口环境的特殊性和平交口路段交通的
6、复杂性,使得其成为潜在的交通事故发生率和危害程度双高的瓶颈路段,因此,确定两者合理间距对于城市道路交通的运行安全和运行质量有着重要影响 2 。目前,对于城市道路平交口与隧道出口合理间距的研究较少,只是在CJ152一2 0 1 0 城市道路交叉口设计规程3 中提到“隧道两端不宜设置平面交叉口”,这不仅给工程设计带来了困难,而且不合理的间距设置也给交通安全埋下了隐患。因此,笔者对不同设计速度下城市道路平交口与隧道出口合理间距进行研究,同时对不能满足合理间距的路段提出交通安收稿日期:2 0 2 3-0 3-0 8作者简介:赵岩,男,工程师,硕士,主要从事道路工程设计方面的工作。引文格式:赵岩.城市道
7、路平交口与隧道出口合理间距研究.市政技术,2 0 2 3,41(1 0):1 0 6-1 1 0.(ZHAOY.Studyon theresonabledistancebetweenurban road intersection and tunnel exit J.Journal of municipal technology,2023,41(10):106-110.)第1 0 期全保障措施,可为同类工程设计提供参考。1城市道路平交口与隧道出口合理间距界定城市道路平交口与隧道出口合理间距如图1所示,最小间距计算公式为:赵岩:城市道路平交口与隧道出口合理间距研究107L=Li+L2+L3+L40
8、(1)式中:L为城市道路平交口与隧道出口的最小间距,m;L为驾驶员视觉适应距离,m;Lz为车辆制动距离,m;L3为车辆变道距离,m;L4为红灯期车辆最大排队长度 3 ,m。L停止线平交口L4LEL2L隧道出口城市道路平交口与隧道出口合理间距图1 城市道路平交口与隧道出口合理间距示意图Fig.1 Schematic diagram of reasonable distance between the urban road intersection and tunnel exit驶员能够正确地感知和分析外界信息是安全行车2城市道路平交口与隧道出口合理间距影响的基本条件,而在隧道出口处交通情况复杂,
9、再加因素分析上景观、视觉感受、车速和方向变化等多种情况同由于隧道内驾驶环境相对单一,车辆在进入隧道前驾驶员可以进行一定的预判和准备,因此城市道路平交口与隧道入口之间的交通流通常不会出现明显的安全问题 41 。隧道出口属于道路环境的突变点之一,车辆行驶至邻近隧道出口和在出口路段分流时存在较多安全隐患。相关调查结果表明,约70%的隧道交通事故发生在隧道出口处,且车辆在隧道出口的超速比例高达50%6 0%。因此,城市道路平交口与隧道出口的最小安全距离在设计时需要重点关注 4。确定城市道路平交口与隧道出口合理间距需要考虑驾驶员视觉适应距离、车辆制动距离、车辆变道距离、红灯期车辆最大排队长度等主要因素
10、5,还要考虑驾驶员身体和心理状况、外界环境干扰等不确定性因素。2.1驾驶员视觉适应距离驾驶员视觉适应距离是指驾驶员由隧道内暗环境进人隧道外亮环境时视觉需要的适应距离。驾时发生,容易使驾驶员接收信息量过多而产生紧张慌乱情绪,进而导致操作失误,造成安全事故 6 。只有在驾驶员的视力适应环境视觉后,才能在出隧道后识别交通标志、分析路况、观察环境进而采取合理的驾驶行为 7 。因此,在确定城市道路平交口与隧道出口合理间距时应首要考虑驾驶员视觉适应距离。2.2车辆制动距离车辆制动距离是指在车辆行驶过程中必须采取制动停车以躲避前方障碍物时所需的最短行驶距离 8 ,其与驾驶速度、路面状况、车辆性能、环境条件等
11、因素有关 9 。在研究城市隧道与灯控平交路口连接问题时,车辆制动距离主要是指驾驶员为避免碰撞前方排队车辆而采取减速或制动措施所需的最短行驶距离。2.3车辆变道距离车辆变道距离是指驾驶员为满足行车需求从108原行驶车道换人其他车道所需的行驶距离,其与行车需求、车辆性能、路面状况、交通条件等因素有关。车辆变道过程通常为驾驶员产生变换车道意图、观察和等待可变道间隙、调整车辆行驶状态、准确判断变道的可行性、最终横移完成变道 1 0 。车辆通过平交口时会有直行、左转或者右转等交通行为,而车辆在进人路口范围前就应该完成变换车道行为,因此车辆变道距离也是城市道路平交口与隧道出口合理间距设计时需重点考虑的因素
12、。2.4红灯期车辆最大排队长度当隧道出口所接为灯控平交口且两者间距较小时,如果红灯期路口车辆的排队长度过长,会减少驾驶员做出判断和采取调整行为的空间和时间,不仅增加了后续车辆进行停车制动、车道转换等行为的难度,也增加了隧道出口的安全风险 2.5其他影响因素除考虑上述关键影响因素外,还应关注驾驶员的知觉、反应、操作特性,驾驶视野,车辆操纵性能等方面的要求 1 2 。3城市道路平交口与隧道出口合理间距确定目前,城市道路平交口与隧道出口合理间距的主要确定方法为安全距离法,即驾驶员在最不利的驾驶方式下,能够安全地从隧道出口行驶至道路平交口所需要的最小距离。整个行驶过程为:驾驶员从隧道出口驶出,先经过视
13、觉适应阶段,然后立即采取变道、减速或制动措施,最后安全顺畅地加人前方路口红灯期排队车辆的队伍。因此,需要综合确定驾驶员视觉适应距离、车辆制动距离、车辆变道距离、红灯期车辆最大排队长度 1 3 ,才能得到城市道路平交口与隧道出口的合理间距。3.1驾驶员视觉适应距离确定CJ372012城市道路工程设计规范 4 中规定:隧道洞口内外侧在不小于3 s设计速度的行程长度范围内均应保持一致的平纵线型。驾驶员视觉适应距离L计算公式为:Li=Vxt/3.6。式中:V为行驶速度,km/h;ti为驾驶员视觉适应时间,取 1 3 s。从安全角度考虑,驾驶员视觉适应时间取3 s,不同设计速度下驾驶员视觉适应距离计算结
14、果见表1。Journal of Municipal Technology(2)第41 卷表1 驾驶员视觉适应距离Tab.1 Drivers visual adaptation distance设计速度/(km/h)驾驶员视觉适应距离/m3.2车辆制动距离确定车辆制动距离包括:驾驶员制动时间内行驶的距离Si;车辆开始制动到完全停止时间内行驶的距离S2;与前方障碍物的安全距离S14。车辆制动距离如图2 所示。S图2 车辆制动距离示意图Fig.2 Schematic diagram of vehicles braking distanc驾驶员制动时间由反应时间和制动生效时间组成,是当驾驶员看到前方障
15、碍物做出停车制动的决定,然后踩下刹车并使制动减速度达到最大值所需的总时间 1 5。相关研究表明,驾驶员制动时间通常为0.9 1.2 sl11,车辆与前方障碍物之间的安全距离取51 0 m为宜。车辆制动距离Lz计算公式为:L2=Si+S2+S3=Vt2/3.6+V2/(254)+S3。(3)式中:V为设计速度,km/h;t2为驾驶员制动时间,取0.91.2 s;为路面与轮胎之间的附着系数,水泥混凝土路面取0.5,沥青混凝土路面取0.4。按照最不利情况考虑,车辆行驶路面为沥青混凝土路面,驾驶员制动时间取1.2 s,与前方障碍物的安全距离取1 0 m。不同设计速度下车辆制动距离计算结果见表2。表2
16、车辆制动距离Tab.2Vehicles braking distance设计速度/(km/h)30车辆制动距离/m293.3车辆变道距离确定城市道路中交通流复杂,车辆行驶速度较低,经常出现车辆想要变道时不存在可插入空间的情况,这时可以减速甚至停车等待,直到存在可插入间隙 1 6 。车辆横移完成车道变换行驶的距离作为车辆变道的最短行驶距离考虑 1 7 ,车辆由直行车道变换至右转车道的过程行驶距离为L3。车辆变道距离如图3 所示。3025LS24033S340395042505160506065第1 0 期Fig.3 Schematic diagram of vehicle changing la
17、nes相关研究表明,车辆变道横移的加速度为1 m/s,当车速6 0 km/h、车道宽度为3.5m时 1 8 ,车辆横向变换1 条车道所用时间约为3.5s。车辆变道距离L3计算公式为:L3=Vxt3/3.6式中:V为设计速度,km/h;t3为车辆横向变换1 条车道的时间,取3.5s。不同设计速度下车辆横向变换1 条车道的行驶距离 1 9 计算结果见表3。表3 车辆变道距离Tab.3 Driving distance of vehicles changing lanes设计速度/(km/h)车辆变道距离/m当该路段车道数3 条时,驾驶员有时可能需要连续多次变道(2 次),此时车辆完成变道所需距离L
18、计算公式为:L3=VnXt3/3.6。式中:n为车辆变道次数。3.4红灯期车辆最大排队长度确定根据CJJ152一2 0 1 0 城市道路交叉口设计规程 3 规定,道路平交口红灯期车辆最大排队长度L4计算公式为:(6)式中:N为高峰期1 5min内每个信号周期的排队车辆数。可根据交叉口的交通量和交通组织方式(周期信号绿信比等)确定 2 0 1,无交通量资料时可根据道路等级确定,一般按照支路3 0 40 m,次干路50 70m,主干路7 0 9 0 m的原则取值,与支路相交取下限,与主干路相交取上限 2 1 。3.5合理间距确定城市道路平交口与隧道出口合理间距参考值见表4。4结论1)分析了城市道路
19、平交口与隧道出口合理间距的影响因素,对合理间距进行了系统研究,给出了不赵岩:城市道路平交口与隧道出口合理间距研究L3图3 车辆变道距离示意图30402939L4=9N。109表4城市道路平交口与隧道出口合理间距参考值Tab.4 Reference values of reasonable distance betweenurban road intersection and tunnel exit项目30LI25L229L358L49NL112+9N注:设计速度为50 6 0 km/h时按照双向6 车道主干路考虑;L,为(4)车辆变换2 条车道行驶的距离 2 。同设计速度下城市道路平交口与隧道
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