专利名称：单向平面路网分流体系的制作方法
技术领域：
本发明属于城市路网规划设计与交通管理技术领域。涉及路网规划、道路断面设计、交叉口交通管理与控制。本发明根据社会机动车辆、公交车辆、自行车的运行特点，结合交通信号的协调处理规律，实现了社会车辆、公交、自行车在平面路网上的分流与协调运行。
背景技术：
我国传统的道路断面交通组织一般为三块板道路，由此构成的路网模式示例见图1。传统三块板道路给城市交通带来了较多的问题。虽然已经采取很多措施改善交叉口与路段通行能力，但结果并不理想，主要存在以下问题1、交叉口通行能力降低传统三块板道路使交叉口的冲突点大量增加，交叉口成为城市路网中最常见、最普遍、最直接的交通拥堵发生源。陆化普等分别在中国北京和日本东京进行了交叉口饱和交通量和路口延误调查，认为自行车是导致交叉口机动车饱和通行能力较低的主要原因之一(参见陆化普 隋亚刚 吴海燕 城市道路信号交叉口饱和交通量的实测分析和改善措施，[J]城市发展研究，1998年第5期29页)。
2、微观用地开发模式恶化我国城市路网普遍缺乏完善的支路体系，适于商业活动的土地供给不足，限制主干路商业开发的规定与经济规律背道而驰。自行车、步行、公交及其他机动车的捆绑式断面交通组织将消费主体最大限度集中起来。自行车具有轻便灵活，易停放的特性，宽敞的人行道刚好提供了停车场所，往往导致“交通性商业街”的产生。因此传统三块板道路对道路功能混合起到了推波助澜的作用。
3、行人过街困难三块板道路断面尺寸大，必然造成行人过街困难。但最大的困难却是分隔护栏和道路断面形式造成的。设置分隔护栏的主要目的在于规范自行车的交通行为，而自行车的交通行为失范与自行车流量大、法不责众的思想观念有关，与自行车的灵活性有关，与城市道路的交通商业功能混合有关。
目前，单向交通具有较多的要点，许多城市采用这一技术改善城市交通。
1、有利于提高道路通行能力单向交通使十字交叉口的冲突点由双向交通的16个减少到1个，大大降低交叉口的复杂程度。因此单向交通的十字交路口只需要两相位信号控制，这样每个周期内的无效灯时得以降低，因此交叉口的运输效率得到提高，一般可提高20％左右。
2、容易组织绿波交通单向交通在采用线控制的情况下，不会因为交叉口间距的不等产生问题，很容易根据交叉口间距安排绿灯时间起步差(参见杨佩昆，张树升.交通管理与控制[M].北京人民交通出版社，200028～29)。绿灯时间可以充分利用，从而增加“绿波通行带”的宽度，因此线控效果优于双向交通。
3、有利加密路网单向交通具有主控交叉口之间的路段上任何位置的穿越空当(在不影响绿波协同控制、通行能力的情况下，容许的横穿马路的时间长度)均接近半个红绿灯周期的特点，这一点也是单向交通便于组织绿波交通的主要原因之一。而城市支路的主要作用为近距离交通、慢速交通、集散交通服务，对车辆行驶的全程平均速度、行驶的续性要求并不高，因此单向交通可以在不影响自身通行能力的情况下提供更多的支路。
4、干路体系组织单向交通的合理路网间距选择不少文献介绍了单向交通的对偶道路之间的间距不宜大于350米。笔者曾撰文对此进行了分析(参见蔡军.交通迂回系数与合理路网间距分析[J].交通与运输2004学术版，200412～14)，这一分析为本发明单向干路体系的路网间距选择提供了可靠的技术支持。根据该分析，本发明提出按300～500米考虑单向干路交通体系的适宜取值范围，建议以400米左右为宜。
1995年上海城市城市规划设计研究院的蔡锦心对机非分流进行了讨论，主要对上海市中心城区，尤其是黄浦区的机非路网分流进行了分析。但该文主要是基于现状路网的道路功能划分，未对路网分流的交通组织、路网的组合模式进行分析，也未提及公交专用路体系。因此该文并未能提供一套可用于旧城改造、新城建设的适合机非分流的路网设计技术。囿于现状，上海中心区的路网分流，也未能得到妥善解决。
根据上述分析，我国现有的、常见的路网模式效率偏低，路网组织模式还有待改进。
发明内容
本发明的目的是提供一种有助于提高路网运输效率，优化交通结构的平面路网分流体系。发明构建了单向机动车干路体系、机动车支路体系(单向或双向)、双向自行车支路体系、公交专用路体系(单向或双向)，然后将这四种体系有机地组合在一起，或将单向机动车干路体系、机动车支路体系和自行车支路体系、公交专用路体系组合在一起。在上述组合的情况下，按照一定的优先通行规则和交叉口协调配时，可以实现低内耗的不同交通方式之间的协调运行，充分发挥路网的运输效率。
本发明的技术特征是1)城市干路采用单向交通，设置机动车支路体系；2)设置自行车专用路体系、公交专用路体系；3)单向干路体系、机动车支路体系、自行车专用路体系、公交专用路体系采用错位叠合的方式；机动车支路体系、自行车专用路体系与单向干路网的典型布置模式为九宫格；公交专用路与单向干路网的典型布置模式为“田”字格或“日”字格；4)路网采用平交路口的城市道路交叉口总数占单向交通干路围合区域内、单向交通干路上的交叉口总数的比例在80％以上。
本发明的效果、益处及技术经济分析本发明的主要创新点在于合理组织这4种路网体系的叠加问题，即叠加后，机动车单向干路体系的运输效率不下降、公交、自行车道路体系的运输效率不低于当前的三块板道路体系，机动车支路可以减少机动车干路组织单向交通所带来的交通迂回，并起到应承担的集散交通的作用。
1、干路通行能力比较发明路网模式的干路煤车道通行能力为900pcu/h左右，而原路网模式的干路通行能力一般小于800pcu/h。
2、路网密度比较本发明提出的路网模式的路网密度较高，干路与支路体系的路网密度比值为1∶2或1∶3，本发明提供的路网组织模式与我国城市道路规划设计规范建议的路网等级结构非常接近。
3、用地开发与道路功能划分本发明提出的路网模式具有连续的支路体系，可以安排商业开发、用地出入口，有助于理清道路功能，促进城市开发。
4、有利于保障市民身体健康新路网模式将自行车单独作为一个体系，使之与机动车路网分离开来，使骑自行车者尽量少地接触汽车产生的尾气；使人们经常活动的空间与机动车经常活动的空间相分离，使行人尽量少地接触汽车产生的尾气。
5、有利于公交优先新路网模式将公交系统作为专用路的模式独立出来，有利于促进公交优先。
6、交通适应能力分析以400米间距的路网为例，该路网可提供5公里/平方公里的干路网密度，5公里/平方公里的机动车支路网密度，5公里/平方公里的公交专用路路网密度，5公里/平方公里的自行车专用路路网密度。因此具有很高的通行能力，按单位时间完成的客公里计算为原路网模式的2倍左右。而且各路口的信号控制非常简单，机动车干路交叉口对转向车辆的适应能力非常强。
路网分流一直是经常提起、期望做到而迄今很少做到的路网模式。本发明提供了机动车、非机动车，机动车、非机动车、公交的平面分流模式，可以打破三块板路网在我国一统天下的格局，为我国的城市交通、城市建设做出贡献。
附图1传统机非混行路网模式图。
该图为常见的路网布置方式。
图中1双向三块板干路，2双向支路。
附图2单向平面分流路网模式图(机动车、自行车分流)。
图中3单向机动车干路，4双向自行车专用路，5双向机动车支路。
附图3单向平面分流路网模式图(机动车、自行车、公交分流)。
图中3单向机动车干路，4双向自行车专用路，5双向机动车支路，6公交专用路。
附图4机非公交分流路网模式建筑布置示意图。
图中3单向机动车干路，4双向自行车专用路，5双向机动车支路，6公交专用路。
附图5单向平面分流路网干路交叉口的交通流线组织示意图。
图中箭头前加短横线表示在该时段内不通行，不加横线表示通行；该图省略了交叉口清空时间的交通管理示意，在信号灯全红时间内禁止车辆进入交叉口；T表示红绿灯信号周期。
附图6原路网模式与新路网模式的干路交叉口通行能力计算。
图中原路网在各进口按左转比例10％，右转10％，直行80％情况下；新路网体系的直行比例按80％考虑；原路网路段为双向4车道、新路网干路单向4车道的情况下，交叉口做同样宽度拓宽的情况下计算得出的不同信号灯周期长度下的计算结果比较。
附图7交通模拟关键灯时图像。
路网的协调性、各交通方式的速度通行能力可以采用计算的方式解决，但现有的交通仿真技术使这一问题比较容易解决；这5张图片是德国VISSIM交通仿真软件的输出结果，图a为0-30秒的状态，图b为绿灯间隔30-35秒的状态，图c为35-65秒的状态，图d为35-65秒的状态，图e为绿灯间隔65-70秒的状态。
附图8路网组织模式演变一。
图中3单向机动车干路，5双向机动车支路，4自行车专用路，7自行车支路。
附图9路网组织模式演变二。
图中3单向机动车干路，9公交/自行车专用路，8集散道路。
附图10公交协同运行的绿波交通组织分析该图是按照本发明的公交与机动车干路路网体系布置模式进行配时后的对公交运行情况的分析。图中横轴为时间，纵轴为距离，T表示信号周期，L表示干路网间距。
具体实施例方式
以下结合技术方案和附图，详细叙述本发明的具体实施方式
。实施例以干路间距为400米的路网单元交通组织为例进行说明。
1、单向干路交通组织单向干路之间的距离按400米考虑，见图2、3。各交叉口按周期长度为70秒进行信号配时。相邻的干路与干路交叉口的相位差按35秒考虑。根据交通协同控制规律，干路体系很容易实现协调运行。干路在这种情况下的建议车速为41.11公里/小时。
干路交叉口的交通组织示例见图5。该交叉口与传统四相位交叉口的通行能力比较见图6。图中原路网在各进口按左转比例10％，右转10％，直行80％情况下；新路网体系的直行比例按80％考虑；原路网路段为双向4车道、新路网干路单向4车道的情况下，交叉口做同样宽度拓宽的情况下计算得出的不同信号灯周期长度下的计算结果比较。
平交路网的路段饱和通行能力一般小于900pcu/h每车道，因此在65秒左右的信号周期长度条件下，单向交通体系的路段、交叉口的饱和流量已超过原路网模式在长周期下的饱和流量，具有较高的运输效率(见图5)。可见本发明选用的建议单向干路体系路网间距比较合理。
在干路与其他道路相交时，应首先保障干路机动车的协同通过和每小时900pcu/h每车道的通行要求，然后在满足干路机动车协调通过的前提下，将其他绿灯灯时合理分配给机动车支路、公交专用路、自行车专用路以及相交的其他集散道路。
2、不同路网组成要素间的联系机动车支路与机动车干路之间容许左转，当支路流量较大时，可取消左转；公交专用路与机动车干路容许公交车辆进出干路体系、自行车专用路与机动车干路之间为垂直交通的相互交叉，容许应急车辆(救护车、消防车等)进出自行车专用路。当公交专用路与机动车干路外的其他道路相交时，公交专用路具有优先权，即相交路口的红绿灯考虑公交车辆优先通过。自行车专用路的优先级别低于公交专用路，高于机动车支路体系，低于机动车干路体系。
3、机动车支路体系的交通组织建议机动车支路体系按双向组织交通，是该路网体系中优先级最低的一级路网。主要解决近距离交通并起到交通集散的作用。适合安排临街商业开发，布置单位用地出入口。建议该路网体系与机动车干路体系按图2、3进行布置(距机动车干路的距离最好接近干路网间距的1/3或2/3)，也可演变为图8、图9的布置方式。
4、公交专用路的布置公交专用路应当布置在机动车干路尽量接近路段中间的位置，距机动车干路的距离最好接近干路网间距的1/2，见图3、4、9，公交专用路与干路网形成“田”或“日”字格；公交专用路按双向组织交通。
5、自行车专用路的布置建议自行车专用路按双向组织交通。适合安排临街商业开发，布置用地出入口。建议该路网体系与机动车干路体系按图2、3进行布置，距机动车干路的距离最好接近干路网间距的1/3或2/3。路网组织模式也可演变为图8、图9的布置方式。
6、路网布置的基本原理前面对单向交通体系在交通协同控制下的交通运行特性进行了分析，也对路网组织中的交通优先权进行了分析，这些均是新路网组织模式运行的基本原理与条件。难处理的是公交在新路网模式中的协调运行。众所周知，机动车体系的运输特性为连续通过，在每个路口尽量不停留；而公交运行则不同，公交需要在规定的站点停靠，以供乘客上下。在通常情况下，乘客上下时间加上站间运行时间大于信号周期的一半，小于1个信号周期。而单向交通的干路网体系的路段中间部位的在公交南北或东西两个方向上的相位差刚好为1个周期。根据这一特点本文绘制了在本发明路网规划条件下的公交专用路运行图，见图10。图中粗黑线之间的区域表示公交可利用的通行带，这个通行带具有有规律的走走停停的特点，因此非常适合公交运行。但应注意，公交站点应设在过单向机动车干路的位置上。
7、交通模拟结果分析路网的协调性、各交通方式的速度通行能力可以采用计算的方式得出，但现有的交通仿真技术使这一问题比较容易解决，这5张图片是德国VISSIM交通仿真软件的输出结果。
结合本发明的设计路网，发明人用德国VISSIM交通仿真软件对设想路网进行了仿真试验，试验结论与前文分析非常接近。公交的停站时间按20秒上下浮动2秒考虑。公交的期望行驶速度按40～45公里/小时考虑。当红绿灯设置为70秒时，机动车干道的通行能力可以已经达到每车道900pcu/h。支路流量按300pcu/h考虑，平均车速为21公里/小时。单向机动车专用道的模拟速度为39.1公里/小时，机动车干路上的公交线路的实验速度为14.87公里/小时；在公交发车频率低于1.7辆/分钟以下时，公交专用道上的公交模拟速度略高于20公里/小时；在自行车期望速度按12～15公里/小时考虑时，双向自行车专用道的平均速度为11～12公里/小时；自行车专用路与机动车干路相交时，灯时配置服从干路绿波通行要求；自行车专用路与机动车支路相交，自行车专用路优先，与公交专用路相交时，公交专用路优先。实验结果表明，新的路网模式优于原路网模式。
8、适用范围与主要技术参数1)交通量与红绿灯信号周期适合的信号周期为50到90秒，干路路段通行能力接近或小于900pcu/h每车道。
2)现状道路适于发明路网模式的基本改造条件要求有间距为300到600米左右的路网可作为机动车干路的路网间距，其容许的断面宽度宜为25米以上。干路间有合适的现状道路可用于布置自行车专用路与机动车支路，或者干路围合用地要进行大幅度的改造。该路网体系的形成需要一个系统实施过程。
3)在新建区的适用条件城市新区，尤其是新区中心，可利用该路网组织模式进行建设。用地布局示意图见图4。在其他区域可采用图8、9的路网布局演变模式。
4)改路网模式的实用性该路网模式适用于接近方格网的路网体系。
权利要求
1.一种单向平面路网分流体系，提供了一种优化交通结构的平面路网分流体系，构建了单向机动车干路体系、机动车支路体系(单向或双向)、双向自行车支路体系、公交专用路体系(单向或双向)，然后将这四种体系有机地组合在一起，或将单向机动车干路体系、机动车支路体系和自行车支路体系、公交专用路体系组合在一起，在上述组合的情况下，按照一定的优先通行规则和交叉口协调配时，可以实现低内耗的不同交通方式之间的协调运行，充分发挥路网的运输效率；其特征是1)城市干路采用单向交通，设置机动车支路体系；2)设置自行车专用路体系、公交专用路体系；3)单向干路体系、机动车支路体系、自行车专用路体系、公交专用路体系采用错位叠合的方式；机动车支路体系、自行车专用路体系与单向干路网的典型布置模式为九宫格；公交专用路与单向干路网的典型布置模式为“田”字格或“日”字格。
全文摘要
本发明属于城市路网规划设计与交通管理技术领域。以单向机动车干路体系为基础，构建了平面路网分流体系，具有如下特征城市干路采用单向交通，设置机动车支路体系；设置自行车专用路体系、公交专用路体系；单向干路体系、机动车支路体系、自行车专用路体系、公交专用路体系采用错位叠合的方式；机动车支路体系、自行车专用路体系与单向干路网的典型布置模式为九宫格；公交专用路与单向干路网的典型布置模式为“田”字格或“日”字格；路网采用平交路口；按照一定的优先通行规则和交叉口协调配时，可以实现低内耗的不同交通方式之间的协调运行。本发明的效果和益处是充分发挥路网的运输效率，有利于道路功能的合理划分，建设成本低。
文档编号E01F9/04GK1769592SQ20051004717
公开日2006年5月10日 申请日期2005年9月8日 优先权日2005年9月8日
发明者蔡军, 王 华 申请人:大连理工大学