立交工程课程设计.docx

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立交工程课程设计

城市道路交叉口设计课程设计

目录

引言1

一、了解平面交叉口及其规划设计2

（1）平面交叉口的道路交通特点2

（2）平面交叉口的设计流程3

（3）设计基础资料调查与分析6

（4）平面交叉口设计9

二、兰州市交叉口实例现状11

（1）基础资料与现状分析11

（2）道路存在问题13

三、兰州市交叉口实例改善设计13

四、了解立体交叉口及其规划设计14

（1）立交概述14

（2）典型立交的组成15

（3）立交的交通功能15

（4）立交的基本特征16

（5）匝道17

（6）立交的分类17

（7）四路立交19

（8）设计需注意的问题20

五、兰州市盘旋路交叉口——立交改善方案22

（1）基本资料调查与搜集22

（2）现状分析23

（3）立交设计23

（4）设计说明25

总结26

主要参考文献27

引言

道路与道路（或与铁路）相交的部分称为道路交叉口。

道路与道路在同一平面内交叉形成的交叉口称为平面交叉口，在不同平面内交叉形成的交叉口称为立体交叉口（简称立交）。

交叉口在路网中起着使城市交通由线扩展到面的重要作用，解决各个方向的交通联系。

道路交叉口既是机动车、非机动车以及行人交通流分离、交汇的转换点，也是各类管线的集散处、道路景观的结点。

在这里，各个道路方向的机动车辆、非机动车辆及行人都要在交叉口汇集、转向、通过，这样就存在着交通冲突，之间相互干扰，引发事故和造成交通的阻塞。

据统计，约有59%的交通事故发生在交叉口地带，居所有交通事故类型的首位。

此外，车辆在通过交叉口时，由于信号控制及其他因素干扰，将产生很大的延误，延误时间约占整个行程时间的31%，而这31%又约有40%是非信号因素引起的。

由此可见，正确的设计交叉口，合理的组织交通，对于减少交叉口对交通的不利影响，具有重要的现实意义。

“交通设计”是近年来逐步形成并被高度重视的改善城市交通的应用技术。

其基本出发点便是运用交通工程学的基本理论和原理，以充分利用交通系统的时间资料和空间资源，来实现交通的通畅、安全、便捷，以及改善环境等目标。

所涉及到的技术中，道路交叉设计是交通设计的核心部分。

1、了解平面交叉口及其规划设计

（1）平面交叉口的道路交通特点

1、交通流量大：

交叉口是各相交道路上交通流集散的地点，不仅机动车数量多，而且行人和非机动车也在同一平面通过。

2、交通密度大：

在信号交叉口，在车辆必须按顺序排队等候，在绿灯时间通过，交通密度高于路段。

3、交通速度低：

由于各种干扰因素多，为了保证交通安全，车辆不得不低速运行通过，从而造成通行能力下降。

4、冲突点、交织点多：

各种车辆在交叉口集散，形成多个冲突点、交织点，其中以左转弯交通影响最大。

5、混合交通干扰：

信号交叉口对不同方向的交通实行时间分离，但还没有一种有效方法将不同类型的交通流就行分离，行人、非机动车对机动车交通造成很大影响。

6、时间的不均匀性：

由于城市交通时间特性上存在高峰和非高峰的差别，因此交叉口交通存在较强的时间上的不均匀性。

7、周围环境影响：

城市信号交叉口道路及周围环境因其地理位置的特殊，容易产生用地不合理，同时交叉口周围干扰交通因素多等特征。

8、事故率高：

交叉口附近由于机动车、非机动车和行人相互交织、转换，发生冲突机会多，事故可能性大，事故率更高。

9、交通设施集中：

由于交叉口交通组织的需要，集中了机动车信号灯、非机动车信号灯、行人过街信号灯、交通岛、导流岛、人行横道线（或过街天桥、过街地下通道等）、公交车站、各种交通标志标线等大量的交通设施。

10、行车舒适性影响大：

由于交叉口车辆遭遇红灯时的减速、停车等候、重新启动、加速等行驶过程，对司机和乘客的行车舒适性影响很大。

（2）平面交叉口的设计流程

以往的道路建设，基本流程为：

交通规划→道路结构设计→道路建设→交通管理。

城市道路设计也考虑到视距、线形等与交通有关的因素，以及道路的寿命与结构问题，同时更多是由于城市道路的交通功能性所决定的。

交通设计正是介于交通规划与道路土木工程设计之间极其主要的环节，其目的是：

·均衡路网饱和度

·提高交通安全与顺畅性

·提高交通便捷性

·寻求交通与环境和谐

·充分利用道路资源

因此，合理的建设流程，如图1所示。

图1道路建设及管理流程

1、设计流程

平面交叉口设计视其对象可分为新建交叉口交通设计与改建和治理性交叉口交通设计。

其设计流程如下：

·新建平面交叉口交通设计：

由于新建平面交叉口的交通需求量为预测值，无法准确反应道路使用后的实际情况，故其交通设计为原则性设计，即为可预见性的设计。

同时，平面交叉口在建成后即使发生问题时也可以通过较为方便的方法和措施对其作进一步的改善。

·改建与治理性平面交叉口交通设计：

建成平面交叉口改建和治理过程是在交通管理规划已经作好路网交通组织的前提下进行。

这是因为在对策交通阻塞问题时，若交叉口交通流量过大，无法通过改建和治理的措施加以解决的情况下，需要进行新的交通流组织，利用路网的资源来改善交通。

2、设计要点

①基础资料搜集整理：

·道路、交通基础资料

·实地勘测

·现状评价（定性评价，定量评价）

②设计问题分析与对策

③交叉口概略设计：

·车道数的确定

·车道功能的确定

·非机动车的处理

·控制方案的确定

④设计指标

⑤详细设计：

·机动车道渠化设计要点

·非机动车组织设计

·人行横道的设置

·信号配时设计

·交叉口内部空间的处理

·附属设施布局设计

⑥方案评价

·新建交叉口的交通设计方案评价

·改建、治理性的交叉口交通设计方案评价

（3）设计基础资料调查与分析

进行交叉口设计时，需要道路及其动态交通相关的诸多基础资料。

1、基础数据的搜集与整理

①调查内容

·道路条件调查

道路的几何构造条件，可根据表6列出的调查内容进行整理。

表6道路几何条件调查表

项目

单位

道路名

A路

B路

C路

道路等级

断面形式

设计车速

km/h

设计车辆

车种

红线宽度

m

车道数

车道

车道宽

m

中央分隔带宽

m

机非分隔带

m

非机动车道宽

m

人行道宽

m

·交通条件调查

其中包括：

交通流构成（流量、流向、车型）、交通安全条件、交通通行规则与管理条件等。

·交通环境调查

主要包括交通噪音、废气、振动、景观、绿化等分布情况。

·附属设施调查

重点了解灯杆、电杆、垃圾箱、邮箱、电话亭等设施的布局及其合理性。

·市民意见调查

以所做交通改善地段或交叉口周边及过路市民的意见为主，而展开调查。

·现场勘测内容

改善交叉口时，为了充分掌握现场状况的问题点，特别是在高峰时段、事故多发时间带等特殊时段，都需要进行适当的实地勘测。

·相关资料的收集

主要收集以往的规划、设计、管理和政策相关的资料。

②道路及其沿线的状况调查

为了对道路几何构造问题点进行分析，研讨改善方针，需要调成搜集道路及其沿线的状况。

同时也应从道路交通参与者的多角度审视相应附属设施布局的合理性。

交叉口的几何构造和渠化可作成平面图，在图上标明各道路设计的位置。

同时，还需调查路面坡度、排水状况、排水口位置和积水情况、交通流驶入出口到的平顺性等道路状况。

还应对公交停靠站、公交运行情况、公交上下客流量及相关信息作调查。

③交通流行驶状况及交通规则

·交通量调查

·事故数据的搜集与分析

·交通管理情况

·道路交通规则

·指示标志等相关情况

2、基本设计参数的确定

治理已有交叉口时，一般使用实际测得交通量。

改建交叉口，一般都有设计年限，因此需要设计年限的预测交通量。

一般交叉口的计算速度取路段的0.5-0.7倍，直行车设计车速较大，转弯车辆设计车速则较小。

同时，要通过实际观测来确定交叉口的饱和流量。

3、现状评价

①定性评价

通过现场观察道路路段及交叉口交通流的运行，评述交通秩序、交通环境的感官效果、道路资源的利用情况、公共交通的运行状况、市民的意见及满意程度等。

②定量评价

通过计算交叉口的通行能力、延误、排队长度等，路段的行驶时间、平均车速等，交通事故的发生率，公交出行方式所占比例，以及公交的满载率、行程时间等，来进行交叉口的定量评价。

③存在问题与基本对策

我国大部分城市普遍存在道路平面交叉口交通安全问题，且随着我国社会和城市化的进一步发展，这一问题日益严重。

所以，对道路平面交叉口交通安全问题进行探讨，并提出一些相应的改善措施，是改善设计平面交叉口的重要措施之一。

对于改善已有交叉口，其主要目的是为了使其混乱的交通有序化，提高通行能力，预防交通事故，这对确定交通设计的基本方针具有重要意义。

（4）平面交叉口设计

1、设计原则

·适应交通流特性

·合理利用道路设施空间

·明确不同交通流的行驶轨迹

·降低不同交通流之间的干扰

·均衡饱和度

2、线形和视距的要求

交叉口范围内道路平面线形一般均采用直线，当采用曲线时，其半径应大于不设超高的最小圆曲线半径。

交叉口平面设计中，应考虑交叉口视距要求。

交叉口转角部分视距三角形内不得有任何高于1.2m的障碍物。

停车视距

式中：

由路段进入交叉口进口道后，车辆车速降低。

交叉口计算车速视车流行驶方向而定，直行车的计算车速一般取路段车速的0.7倍，左右转弯车辆的计算车速取路段车速的0.5倍。

3、方案概略设计要点

根据草图做成基本形状后，需对方案套用几何构造中的主要构造要素数值，以此来进行概略设计。

其中，主要构造的研讨项目有：

·进口道和出口道的横向构成

·道路的平面线形、纵断线形、交叉角度

·右转或左转专用车道的设计

·导流岛和导流路的设计

·人行横道的设计

4、信号配时方案设计

确定配时方案的基本配时时段，依照各时段的流量资料分别设计配时方案。

根据车道渠化方案，确定合理的相位组合和相序安排。

同时，根据资料调查阶段所获得的饱和流量、设计车速等数据确定损失时间、相位绿灯间隔时间及最小绿灯时间等时间参数。

最后，计算信号周期时长、相应延误、排队等。

二、兰州市交叉口实例现状

（1）基础资料与现状分析

为了便于观测，选择兰州交通大学东门门口处，该路段为安宁西路与宝石花路相交所形成的T形交叉路口。

其中，安宁西路是城市主干道，是安宁区市内东西向交通走廊，机动车交通量大；宝石花路是城市次干道，主要连接安宁西路和建宁东路，机动车、非机动车、行人流量较大。

（如图2（a）、2（b））

图2（a）安宁西路与宝石花路处T字路口（网络截图）

图2（b）安宁西路与宝石花路处T字路口现状图

（2）道路存在问题

1、道路沿线缺少必要的标志标线，来引导车辆、非机动车及行人安全、顺畅通过道路，从时间和空间上分离交通流。

2、进口、出口车道无法满足正常交通需求

3、机动车道和非机动车道没有明确的界限，交通秩序混乱

三、兰州市交叉口实例改善设计

合理设置路面标志标线，引导车辆行人通行，尽可能减少冲突。

由于空间条件的限制，建议采用划线渠化的方法将各向车流进行有效分流，提高交叉口的通行能力。

适当拓宽交叉口路面，增加进口和出口车道数。

建议撤销路面设有的停车位，来增加可供行驶的车道数。

建议设置非机动车道和人行道。

由于在此过街的行人和非机动车较多，为了提高交叉口通行能力和保证安全，最好设置行人过街信口控制。

（改善如图3）

图3安宁西路与宝石花路处T字路口改善图

四、了解立体交叉口及其规划设计

（1）立交概述

道路与道路（或与铁路）在不同平面内交叉形成的交叉口称为立体交叉口（简称立交）。

高速公路和城市快速路是交通运输现代化的标志之一，立交是高速公路不可缺少的一部分。

随着我国高速公路的发展，必然要修建大量立交来实现道路间空间交叉和行车方向的互换。

由于社会经济增长促进了汽车工业的快速发展，交通量迅速攀升，原有道路的通行能力已经不能满足日益增长的车辆需求。

同时，行人、非机动车辆与汽车之间争道现象日益严重，采用信号控制和平面处理等方式已经远远解决不了问题，而立交的应运而生使其迅速称为解决城市交通拥挤问题的主要措施之一。

（2）典型立交的组成

典型立交由主体部分和附属部分组成。

1、主体部分

包括跨线构造物、主线、匝道。

2、附属部分

包括出口、入口、变速车道、集散车道、三角地带及其范围内的其他附属设施。

（3）立交的交通功能

在道路相交处修建道路立交，一般可达到以下目的：

1、保证交通安全

立交实现了线路上的空间分隔，消除或大大减少了交通流线之间的干扰，保证了车辆畅通，安全行驶，大大降低了交通事故。

2、提高行车速度，减少时间延误

车辆通过平面交叉口时收到信号灯的控制，停车等候及侧向干扰严重，延误时间长，行车速度慢，而立交恰恰可以解决以上问题大大减少延误。

3、大大提高交叉口的通行能力

立交设置了独立的单向转弯匝道和执行车道，等候时间少，相互干扰低，能保持快速，连续，安全的运行。

使得交叉口的通行能力大幅度提升。

4、具有较强的管理功能

互通立交是高速公路控制出入，管理收费的重要手段设施，同时，对于促进土地的综合开发和利用，绿化环境，提高城市的管理水平有着重要的意义。

5、具有较强的设施功能

立交可以作为降坡展线，组织交通，景观开发和绿化，高速公路上汽车调头等的重要设施。

（4）立交的基本特征

1、位置重要，通常位于两条或多条高等级道路的交叉点，在路网中起着交通枢纽的作用。

2、规模庞大，占地较多。

结构实体庞大，造成造价昂贵、投资费用高。

3、立交区地形和环境的复杂，使得工程结构建设的复杂。

同时，设计布置灵活多变，设计内容形式也多样。

4、立交工程具有很强的区域性，造成了工程地区区域制约。

设计时既要考虑区域条件、地形特点及交通需求，又要适宜、灵活地做好立交规划。

（5）匝道

在立交中，匝道是连接立体交叉上，下路线的交换道。

各种形式立交的特性取决于匝道结合的种类及其构成，主要匝道类型可分为四种：

右转弯匝道、环形匝道、定向式匝道和迂回式匝道。

一条匝道与相交路面共有三种基本连接型式分别为直接连接，半直接连接和环连接。

在设计匝道时，要注意一下几个方面：

1、匝道的行驶方式。

一般应设计为单向行驶。

2、匝道的曲线超高。

在我国立交匝道的计算行车速度较低，因此规定单向匝道超高横坡为2%~6%。

3、匝道的设计时速。

在设计匝道车速的时候应考虑到相交道路的等级，转弯流量的大小以及用地限制等因素。

由于车辆在进入匝道时时速会降低，所以匝道设计时速一般为所连接公路的设计时速的50%~70%。

4、匝道的出口布置。

在匝道的出口应设置较小的合流角，以保证行车的安全，避免合流车辆与干道车辆的影响。

（6）立交的分类

1、按相交道路跨越方式

·上跨式

·下穿式

·半上跨半下穿

2、按交通功能分类

·分离式

·互通式（又可分为完全互通式、部分互通式和交织式三种）

3、按相交道路的条数划分

·两路立体交叉

·三路立体交叉

·四路立体交叉

·多路立体交叉

4、按立体交叉的层数划分

·两层式

·三层式

·四层式

5、按立体交叉的用途划分

·公路立体交叉

·城市道路立体交叉

·铁路立体交叉

·人行立体交叉

6、按是否收费划分

·收费立体交叉

·不收费立体交叉

（7）四路立交

这次的设计中，主要针对的是四路立交，以下简单介绍下四路立交。

四路交汇构成四路相交点，一般为十字形，其多适用立交形式来实现车辆安全、便捷、顺畅的通行。

由于相交道路的条数和转弯行驶方向数的增加，使得四路立交较其他形式立交更为复杂，占地和投资也更大。

理论上，四路立交可以有10000种不同的组合形式，但多数形式并不具有实际意义和使用价值。

考虑到各方面因素，修建立交应该尽量做到缩短匝道长度、减少立交桥梁的数量和层次、采用对称形式、各左右转弯匝道尽可能相同且对称，以此使问题不致过分复杂。

同时，四路立交可划分为四路全互通式、四路部分互通式和四路交织型立交等三种类型。

1、四路全互通式立交

·苜蓿叶式

·集散带苜蓿叶式

·X形立交

·定向式立交

·涡轮式立交

·组合式立交

2、四路部分互通式立交

·菱形

·部分苜蓿叶式

·部分连接式立交

3、四路交织型立交

·环形立交

·匝道交织型立交

·次要道路交织型立交

（8）设计需注意的问题

1、注意交通量的分散

例如，在高速公路中，立交的设计间距过大，将会减少交通量，难以充分发挥高速公路的潜在功能，从而降低经济效益。

反之，在市内，如立交的设计间距过密，将会降低行车的速度与通行能力，增加交通事故。

可能还会增加建设投资。

2、交织段的长度

交织段，就是后一个立交匝道上车辆驶入主干线的合流点到前一个立交主干线车辆驶出至匝道的分流点的距离。

若交织段长度不够，则可能引发交通事故，致使车行不畅。

一般情况下，交织段的长度视交通量的不同，最少为150~200m。

3、交通标示牌的设置

在立交上行驶，车速一般较快，为了保证司机能在一定距离内预先看到干线上的一系列标示牌，标示牌应与路口保持一定距离。

在城市中，这个距离大概为500m。

4、立交路口与相邻平交路口的间距。

立交路口与平交路口的间距要大于平交路口高峰小时红灯期间最大的车辆排队长度以及由此引起的行车减速。

这样可以不影响立交正常车速的长度，否则极易引起立交上交通堵塞，以致瘫痪。

5、形状的选择

在选择立交的形状时，既要考虑各种立交的特点，也要考虑到道路，交通，环境和自然条件。

这样可以更好的发挥立交的经济潜能，也能更好的疏导交通。

6、行人的干扰

在我国的城市，由于人流汇集以及人口流动频繁，在设计立交的时候应当注意消除人流与车流的互相干扰。

应当为行人设计人形立体交通系统。

7、噪音的控制

在城市中，立交往往高出地面，且离民居较近，在这种情况下，立交设计时应考虑隔音板等隔音物品。

8、道路等级

在不同的地方，立交的选择和设计各有不同。

在高速公路，由于要求快速通过，所以应采用功能比较齐全的互通式立交；而在旧城区，立交的主要作用是为了缓解或消除交叉口的冲突，提高通行能力。

故设计立交时应考虑不同的道路等级，而不是一味的追求高等级的立交和高速的运转。

9、流量

在建造立交时，应考虑到流量的问题。

只有当主路口的流量超过4000~6000辆\小时且为四车道以上的时候，才有必要去建造立交。

10、与城市环境的融合

在建造立交的同时，应考虑到与城市环境的相处，如在古城区，建造一座跨线式的立交将会破坏整个城区的氛围。

11、设计时注意比较

在设计时，应提出不同的方案，经过多次比较后选择经济效益最好，又能达到要求的方案。

5、兰州市盘旋路交叉口——立交改善方案

（1）基本资料调查与搜集

兰州市盘旋路交叉口位于天水路和东岗路的交叉处。

其中，天水路为南北走向的双向八车道的城市主干路，中间设有分隔带，设计车速80km/h，交通量大，交通流密集，是兰州是主要的交通要道之一。

东岗路为东西走向的双向六车道的城市主干道，设有中央分隔带，设计车速为80km/h，交通量与天水路相当。

此交叉口属于特级交叉口，现状如下图所示：

图4盘旋路十字交叉口（网络卫星截图）

（2）现状分析

交叉口附近可用土地有限，第一象限为甘肃地震局，第二象限为兰州饭店，第三象限为兰州飞天大酒店，第四象限为兰大电脑城。

（3）立交设计

在该交叉口修建由定向左转匝道组成的一种高级的全互通式立交。

（如图5（a）、5（b））

图5（a）全互通定向式立交流线图

图5（b）全互通定向式立交外形图

（4）设计说明

通过对卫星图、地形图，以及周围周边环境的调查，选择对原有交通进行改善，设计以全互通定向式立交为模板。

相对于其他形式的立交，定向式立交占地较少，适用于现有盘旋路交叉口的土地条件。

同时，定向式立交的匝道转弯半径大，行车方向明确，路径短捷，通行能力大，且不存在冲突点，使得车辆行驶更为安全、顺畅、便捷。

同样，该设计方案也存在一定需要治理的缺点，如存在左侧分离和左侧汇入的困难；由于正线双向行车道拉开了一定的距离，使直行车辆略有绕行；跨线构造物数量多，层次高，占地面积大，造价高等。

上示图中，并未设计有行人与非机动车可通行的道路，在此进行设计补充。

应分别在四路非相交区域修建人行天桥或地下人行通道，以此方便行人和非机动车的便利通行。

总结

本次课程设计，立足于兰州市的交通现状，对此进行一系列的分析、规划、设计、改善，从理论上对所存在的交通问题进行改进。

同时，由我们自己动手完成，使我们能更好的巩固课本所学，且使我们学会动脑去综合考虑问题。

城市道路的规划，是一项长远的计划和举措。

城市交叉口设计，是城市道路交通系统规划设计中一项非常重要的内容。

城市道路交叉口的综合治理，是一项精细、系统的工程。

不论哪个方面，均思虑甚广，并不在几个朝夕中就能解决。

所以，这门学科只是我们的起步，迈上“交通”大道的起点。

主要参考文献

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武汉大学出版社，2006

[2]吴国雄,李方.互通式立体交叉设计范例.北京：

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[5]杨少伟.道路立体交叉规划与设计.北京：

人民交通出版社，2000

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人民交通出版社，2001

[7]罗霞.高速公路立体交叉规划与设计.成都：

成都出版社，1992