不设信号机控制的交叉口一般可分为两大类:一是暂时停车方式,二是环形方式。本节主要讨论暂时停车方式的无信号交叉口。
暂时停车方式的交叉口又可分为两路停车和四路停车两种。两路停车通常用于主干道与次干道相交,主要道路上的车辆优先通行,通过路口不用停车;次要道路上行驶的车辆一律停车等待,让主要道路上的车辆先行,利用优先通行方向交通流的间隙通过交叉口或合流。四路停车用于同等重要的道路相交的路口,不分优先与非优先,所有车辆到达交叉口均需停车,确认安全后方可通过。
现以十字交叉口为例,根据可插间隙理论,计算非优先方向车辆可以横穿或插入的间隙数,作为非优先方向可以通过的最大交通量。而交叉口的通行能力,等于主要道路上的交通量加上次要道路上的车辆穿越空档所能通过的车辆数。若主要道路上的车流已经饱和,则次要道路上的车辆一辆也通不过。由此可见,无信号交叉口的通行能力最大等于主要道路路段的通行能力。事实上,在无信号交叉口,主要道路上的交通量并不大,车辆呈随机到达状态,有一定空档供次要道路的车辆穿越,相交车流无过大阻滞,否则,需设置信号灯,在时间上分配行驶权。
1. 交通流向分析
在无信号交叉口,道路上车流的每一流向都面临与之发生冲突的交通流,主要道路上车流存在的可穿越间隙,有多股车流争相利用,如图6-25所示。
图6-25 交通流向分析图
(a)次要道路车流右转;(b)主要道路车流左转;(c)次要道路车流直行;(d)次要道路车流左转
1)图中东西方向为主要道路,南北方向为次要道路。 2)虚线车流为所指车流。
2. 通行能力计算方法
主要道路上能够通过的车辆数,按路段进行计算。次要道路上能够通过的车辆数,受下列因素影响:主要道路上车流的车头间隔分布、次要道路上车辆穿越主要道路车流所需时间、次要道路上车辆跟驰行驶车头时距的大小、主要道路上车流的流向分布。穿越间隙的大小与次要道路上的车流通过交叉口的状态有关。若在进口处停车等待,则所需间隙时间为7~9 s;若驶近路口减速待机,则所需间隙时间为6~8 s。此外,穿越间隙还与穿越车流的流向有关。
间隙分析法的计算原理是将主要道路(优先方向)上的车辆视为连续行驶的交通流,假定车辆到达的概率分布符合泊松分布,则车辆之间的间隙分布符合负指数分布。但不是所有间隔都可以供次要道路车辆通过或插入,只有当间隙大于临界间隙t0时,次要道路上的车辆方可穿越。当出现可插间隙时,次要道路上的车辆可以相继通过的跟车行驶的车头时距为t,按可插车间隙理论,推算次要道路上的车辆每小时能穿越主要道路车流的车辆数为
式中:Q主——主要道路上的双向交通量(pcu/h);
Q次——次要道路可通过的车辆数(pcu/h);(www.daowen.com)
q——Q主/3 600(pcu/s);
t0——临界间隙时间,与次要道路的交通管理方式有关。若采用停车标志,t0=6~8 s;若采用让路标志,t0=5~7 s;
t——次要道路上车辆连续穿越主要道路的跟驰车头时距,t=3~5s。
根据式(6-19)计算的次要道路的通行能力如表6-29所示。
表6-29 次要道路通行能力
注:次要道路通行能力很少超过主要道路交通量的1/2。
式(6-19)计算基于主要道路交通流中所有可插车间隙全被利用的情况,这需要次要道路上始终有车辆等待进入交叉口。如果满足这一条件,则会有一些车辆等待时间过长,同时等待车列长度也应有限制,而这些因素很难定量给出。因此,无信号灯控制交叉口的通行能力也很难准确得出。一般情况下,当无信号交叉口处发生交通阻塞和混乱后,就应采取某些形式的交通控制,而其中最常用的是信号控制。
美国各州道路运输工作者协会认为,对于无信号交叉口,在不影响主要道路车辆通行的情况下,次要道路可通过的交通量应不超过表6-30中的数值。如果超出表6-30中数值,则应该考虑加设信号灯控制装置,改无信号交叉口为信号交叉口。
表6-30 无信号交叉口的通行能力
【例 6-4】 无信号控制的交叉口,主要道路的双向交通量为1 200 pcu/h,车辆到达符合泊松分布。次要道路上的车辆可穿越的临界车头时距t0=6s。车辆跟驰行驶的车头时距t=3s。求次要道路上的车辆可穿越主要道路车流的数量。
【解】已知主要道路的双向交通量Q主为1 200 pcu/h,车辆到达符合泊松分布,次要道路上的车辆可穿越的临界车头时距t0=6s。车辆跟驰行驶的车头时距t=3s。由式(6-19)可以计算次要道路上的车辆可穿越主要道路的车流量为
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