基于交通污染評價(jià)的道路立體交叉分解方法＊

王曉寧 孟祥海 盛洪飛

(哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院 哈爾濱 150090)

0 引 言

道路立體交叉是高速公路網(wǎng)和城市快速路網(wǎng)的重要節(jié)點(diǎn),由于交通流密集、車輛行駛狀態(tài)復(fù)雜,其交通污染問題顯得尤為突出[1-4].如何定量評價(jià)其交通污染狀況,是當(dāng)前交叉口環(huán)境污染研究中的一個(gè)難點(diǎn)問題.道路立體交叉形式多樣,分類方法有多種,不同形式的立體交叉,其主線、匝道的幾何線形是不同的[5-8].因此,很難直接研究交通污染與不同形式立體交叉之間的定量關(guān)系.為此,需要提出一種能夠?qū)?fù)雜的立交形式進(jìn)行分解的方法.以此方法為基礎(chǔ),在研究道路立體交叉的交通污染時(shí),就可以先單獨(dú)研究各組成單元的污染情況,然后再組合成各種形式的立交,從總體上進(jìn)行研究.

不同的直線單元、圓曲線單元、緩和曲線單元組成了左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)匝道,不同的左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)匝道又組成了各種形式的道路立體交叉[9-10].為此,要對常見的道路立體交叉形式及其匝道、線形單元組成情況進(jìn)行研究,從中提取出典型的線形單元和匝道類型,這樣就可以將道路立體交叉進(jìn)行分解了.

1 左轉(zhuǎn)匝道的分解

1.1 定向式匝道

見圖1,為研究方便,定向式匝道用符號Z1表示.Z1通常由圓曲線單元、緩和曲線單元組合而成.在具體的道路立體交叉設(shè)計(jì)中,不同曲率半徑的Z1構(gòu)成了不同形式的立體交叉,為方便區(qū)別,用符號 Z11,Z12…來表示(以下表示方法同此).

圖1 左出左入式左轉(zhuǎn)匝道

1.2 半定向式匝道

半定向式匝道見圖2和圖3所示.左出右入式匝道用符號Z2表示.右出左入式匝道是指左轉(zhuǎn)車輛從正線行車道右側(cè)右轉(zhuǎn)彎駛出,在匝道上左轉(zhuǎn)彎,到另一正線后直接由行車道左側(cè)駛?cè)?用符號Z3表示.Z2,Z3通常由圓曲線單元、緩和曲線單元組合而成.不同曲率半徑的Z2,Z3形成了各種各樣的半定向式匝道.

圖2 左出右入式左轉(zhuǎn)匝道

圖3 右出左入式左轉(zhuǎn)匝道

1.3 非定向式匝道

非定向式匝道是指右出右入式匝道(包括環(huán)圈式匝道),它是左轉(zhuǎn)車輛由正線行車道右側(cè)駛出和駛?cè)?在匝道上左轉(zhuǎn)改變方向,右出右入式匝道分別用Z4和Z5表示,見圖4和圖5所示.

圖4 右出右入式左轉(zhuǎn)匝道

圖5 環(huán)圈式左轉(zhuǎn)匝道

2 右轉(zhuǎn)匝道的分解

右轉(zhuǎn)匝道是供車輛從一條主線轉(zhuǎn)約90°到達(dá)另一主線的匝道.根據(jù)道路立體交叉的形式和用地限制,右轉(zhuǎn)匝道通常有斜線式、單(或復(fù))曲線式、反向曲線式、平行線式四種類型.為研究方便,將斜線式右轉(zhuǎn)匝道用Y1表示,它是由直線單元和圓曲線單元構(gòu)成的,見圖6.將單(或復(fù))曲線式右轉(zhuǎn)匝道用Y2表示,它是由圓曲線單元構(gòu)成的,見圖7.將反向曲線式右轉(zhuǎn)匝道用Y3表示,它是由圓曲線單元和緩和曲線單元構(gòu)成的,見圖8.將平行線式右轉(zhuǎn)匝道用Y4表示,它是由直線單元和緩和曲線單元構(gòu)成的,見圖9.對于同一種類型的右轉(zhuǎn)匝道,根據(jù)地形、線形設(shè)計(jì)的具體條件,又可細(xì)分為更多類型,則用符號Y11,Y12,…;Y21,表示.

圖6 斜線式右轉(zhuǎn)匝道

圖7 單(或復(fù))曲線式右轉(zhuǎn)匝道

圖8 反向曲線式右轉(zhuǎn)匝道

圖9 平行線式右轉(zhuǎn)匝道

3 三路立交的分解

3.1 葉式立體交叉

葉式立體交叉是用兩個(gè)環(huán)圈式匝道來實(shí)現(xiàn)車輛左轉(zhuǎn)彎的全互通式立體交叉,它是由環(huán)圈式左轉(zhuǎn)匝道Z51和單(復(fù))曲線式右轉(zhuǎn)匝道Y2構(gòu)成的.根據(jù)2和3中左、右轉(zhuǎn)匝道的線形單元組成情況,葉式立體交叉的線形單元組成見圖10.

圖10 葉式立體交叉

3.2 喇叭形立體交叉

喇叭形立體交叉是三路立體交叉的代表形式,可以分為A式和B式,經(jīng)環(huán)圈式左轉(zhuǎn)匝道駛?cè)胫骶€時(shí)為A式,駛出時(shí)為B式.A式喇叭形立體交叉是由環(huán)圈式左轉(zhuǎn)匝道Z51、右出左入式左轉(zhuǎn)匝道Z33和單(復(fù))曲線式右轉(zhuǎn)匝道Y2構(gòu)成的,見圖11 a).B式喇叭形立體交叉是由環(huán)圈式左轉(zhuǎn)匝道Z51、右出右入式左轉(zhuǎn)匝道Z45和單(復(fù))曲線式右轉(zhuǎn)匝道Y2構(gòu)成的,見圖11 b).

圖11 喇叭形立體交叉

3.3 定向形立體交叉

圖12 a)是由三處兩層式跨越構(gòu)造物形成的定向形立體交叉,它是由左出左入式左轉(zhuǎn)匝道Z11和單(復(fù))曲線式右轉(zhuǎn)匝道Y2構(gòu)成的.圖12 b)是由一處三層式跨越構(gòu)造物形成的定向形立體交叉,它是由左出左入式左轉(zhuǎn)匝道Z12和單(復(fù))曲線式右轉(zhuǎn)匝道Y2構(gòu)成的.

圖12 定向形立體交叉

3.4 半定向形立體交叉

見圖13,半定向形立體交叉a)是由左出右入式左轉(zhuǎn)匝道Z22、右出左入式左轉(zhuǎn)匝道Z32和單(復(fù))曲線式右轉(zhuǎn)匝道 Y2構(gòu)成的;半定向形立體交叉b)是由左出右入式左轉(zhuǎn)匝道Z21、右出左入式左轉(zhuǎn)匝道Z32和單(復(fù))曲線式右轉(zhuǎn)匝道Y2構(gòu)成的.

圖13 半定向形立體交叉

4 四路立交的分解

4.1 普通苜蓿葉形立體交叉

見圖14,普通苜蓿葉形立體交叉a)是由環(huán)圈式左轉(zhuǎn)匝道Z51和單(復(fù))曲線式右轉(zhuǎn)匝道Y2構(gòu)成的;b)是由環(huán)圈式左轉(zhuǎn)匝道Z55和平行線式右轉(zhuǎn)匝道Y4構(gòu)成的.

圖14 普通苜蓿葉形立體交叉

4.2 X形立體交叉

見圖15所示,X形立體交叉a)是由右出右入式左轉(zhuǎn)匝道Z42和單(復(fù))曲線式右轉(zhuǎn)匝道Y2構(gòu)成的;b)是由左出左入式左轉(zhuǎn)匝道Z11和單(復(fù))曲線式右轉(zhuǎn)匝道Y2構(gòu)成的.

圖15 X形立體交叉

4.3 定向形立體交叉

見圖16,定向形立體交叉是由左出左入式左轉(zhuǎn)匝道Z11和單(復(fù))曲線式右轉(zhuǎn)匝道Y2構(gòu)成的.

圖16 定向形立體交叉

4.4 菱形立體交叉

菱形立體交叉是由單(復(fù))曲線式右轉(zhuǎn)匝道Y2、左出右入式左轉(zhuǎn)匝道Z2組成的,其線形單元組成見圖17.

4.5 渦輪形立體交叉

見圖18,渦輪形立體交叉a)是由右出右入式左轉(zhuǎn)匝道Z45和單(復(fù))曲線式右轉(zhuǎn)匝道Y2組成的立體交叉;b)是由右出右入式左轉(zhuǎn)匝道Z43和單(復(fù))曲線式右轉(zhuǎn)匝道Y2組成的立體交叉.

圖17 常用的菱形立體交叉

圖18 渦輪形立體交叉

5 實(shí)例分析

以位于黑龍江省依寶公路與鶴大公路交叉處的鶴大立體交叉為例進(jìn)行實(shí)例分析.根據(jù)前面分析,該立交左轉(zhuǎn)匝道由2個(gè)右出右入式左轉(zhuǎn)匝道和2個(gè)環(huán)圈式左轉(zhuǎn)匝道組成,右轉(zhuǎn)匝道由復(fù)曲線式右轉(zhuǎn)匝道組成,左右轉(zhuǎn)匝道具體的分解情況見表1和圖19.

圖19 鶴大立體交叉方案一分解示意圖

6 結(jié)束語

本文從交通污染定量研究的需要出發(fā),對典型的道路立體交叉左轉(zhuǎn)匝道、右匝道及其圓曲線單元、緩和曲線單元組成情況進(jìn)行了研究,在此基礎(chǔ)上提出了基于交通污染評價(jià)的常見三路、四路立體交叉分解方法,為進(jìn)行道路立體交叉交通空氣污染、交通噪聲污染分析和評價(jià)奠定了基礎(chǔ)[11].本文的基于交通污染評價(jià)的道路立體交叉左、右轉(zhuǎn)匝道及線形單元分解方法主要是針對常見的三路、四路立體交叉進(jìn)行的,對于形式特殊、復(fù)雜的道路立體交叉,該方法還需要進(jìn)一步研究.

表1 鶴大立交方案一左、右轉(zhuǎn)匝道分解情況

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