深度探讨城市道路等级级配合理性研究方法

深度探讨城市道路等级级配合理性研究方法 深度探讨城市道路等级级配合理性研究方 法 CHNOLOGYINFORMATlON 工程技术 深度探讨城市道路等级级配合理性研究方法 宿奎瑞 (1.辽宁省城乡建设规划院广州510500; 欧国林'唐云 2.中交第四航务工程勘察设计院有限公司广州51O230) 摘要:本文基于笔者多年从事城市公路路网路线设计的相关工作经验,以城市道路等簸级配合理性为研究对象.研究探讨了城市道路衄 配合理性的研究方法,论文首先分析了城市道路级配的影响因素,进而探讨了城市道路等级叛配的确定方法,最后给出了城市道路级配合 理性的研究方法,全文是笔者长期工作实践基础上的理论升华,相信对从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义. 关键词:城市道路等级簸配合理性影响因素 中图分类号:U491文献标识码:A文章编号:1672—379l(zoi0)04(c)一0034—02 合理的城市道路网应由快速路,主干 路,次干路和支路以合理的级配比例和衔 接方式构成,各类道路应各司其责,有机结 合,实现道路功能等级结构的协调统一. 1城市道路级配影响因素分析 从国内主要城市道路网络级配的对比 分析来看,特定的路网级配是自然历史条 件,城市区位条件,经济发展模式,城市空 间布局,城市交通模式等诸多因素共同作 用的结果.这些影响因素,按其作用于道路 网络级配的方式可分为直接影响因素(如 道路网络形态)和间接影响因素(如经济发 展模式);按其作用于城市道路网络的位置 可分为外部影响因素(如城市区位条件)和 内部影响因素(如城市用地分布).各种因素 在影响道路级配的同时,也受到道路级配 改变所带来的反作用.交通系统是一个开 放式的复杂巨大的系统,各子系统共生共 容,在相互作用中不断进化. (1)外部间接影响因素.外部间接影响 因素主要包括:城市交通区位,经济发展模 式,社会历史条件等.城市交通区位决定了 城市对外交通的模式,街接条件以及所应 面对的过境交通压力.城市经济发展模式, 一 方面影响城市对外交通的客,货运结构 和货品组成,另一方面决定了城市经济发 展水平.与此同时,社会历史所形成的城市 空间布局,重要人文古迹分布也对城市道 路网级配具有直接或间接的影响. (2)外部直接影响因素.外部直接影响 因素主要包括:城市对外交通模式,街接方 式以及城市空间布局.城市对外交通是城 市形成与发展的重要条件,城市内部交通 只有与对外交通编制成为一张有机结合的 交通网络,才能充分发挥城市的基本功能. 因此,城市对外交通街接枢纽和交通模式 在很大程度上影响城市对外出口快速路, 主干路的选位和数量.城市干路网结构布 局主要取决于城市的空间布局与结构层 次,城市空间布局对道路网络形态及其效 益有着不可忽视的影响,同时决定了城市 交通的平均出行距离. (3)内部间接影响因素.内部间接影响 因素主要包括:自然地理条件,经济发展水 平和重要建筑物分布.自然地理条件是城 市用地分布(资源型城市尤为明显),路网形 态和交通模式选择的基础和约束条件.交 通是经济的载体,经济是交通发展的动力 之源,经济通过提供给人们不同的交通方 式选择自由度,很大程度上决定了城市交 通模式近年来我国各城市竞先将道路建设 作为改变城市面貌与改善城市投资环境的 突破口,造成城市历史文脉的不同程度破 坏,这是没有认识到重要建筑物包括名胜 古迹及其他优秀历史文化对道路网络建设 的影响的表现. (4)内部直接影响因素.内部直接影响 因素主要包括:城市用地分布,城市交通模 式和道路网络形态.?城市用地分布.城市 中的用地布局直影响交通出行分布,道路 网络必须通过合理级配保证网络容量布局 与交通出行期望线相吻合,并满足不同出 行距离对行驶速度的要求.?城市交通模 式.城市交通模式是在用地布局,人口密 度,经济水平等特定条件下形成的交通方 式结构,即各种交通方式承担出行量的比 例分配,它直接反映了交通的机动化水平. 各种交通方式所选择的出行距离不同,要 求的速度不同.在权衡经济,便捷,舒适,安 全的情况下,出行者所要求选择的道路等 级也各不相同,一般来说,机动化水平的提 高,出行距离的增加,势必要求提高道路网 络中干路网的比例. 2城市道路等级级配的确定 2.1基于各影响因素的网络级配定性调整 《城市道路交通规划设计规范》(GB 50220-95)(以下简称规范)推荐的道路等级 级配,是在理想的交通条件下,考虑机动车 交通得出的结果.在实际的城市道路网络 规划过程中,其等级级配还受到如上所述 的自然地理条件,对外交通,城市布局,交 通模式等诸多因素的影响,必须根据买际 情况作适当的调整. (1)考虑网络整体性的调整.一个等级级 配良好,运营高效的城市道路网,首先必须 满足几何网络通畅,功能街接良好的要求, 才能使得车流在各级道路上顺利地"汇集" 和"疏散",完成各种出行目的.这就要求不 同等级道路之间具有合理的街接,发挥道路 的最佳效益,调整路网级配,使得各级道路 问形成合理的街接密度和街接层次. (2)考虑道路服务功能的调整.国外实 践经验表明,理清道路功能至关重要,它可 以提高道路网的运转效率.不同类别道路 的主要服务对象不同,并且各类交通在这 些道路上的优先级亦不同,可根据城市交 通模式及道路服务优先级进行调整. 2.2基于机动车流量合理分担率确定的网 络级配方法 除定性的确定道路等级级配的分析 外,我们也可以定量的计算城市道路等级 级配的比例.这里介绍一种基于机动车流 量合理分担率确定的网络级配方法. (1)各等级道路单位长度单车道容量. 34科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION 城市道路单位长度单车道容量是指单位时 间内对应于一定的饱和度,某一级城市道 路单车道单位长度上所能通过的最大车公 里数.公式为: vi=cp—pz 式中v,为道路单位长度单车道容量, 单位是pcu/h; c为类别道路一条车道的理论通行 能力,单位是pcu/h; , 为f类别道路的交叉口折减系数; 为f类别道路的平均饱和度; 为类别道路的车道综合折减系; f为f道路类别,分别为快速路,主干 路,次干路和支路. 取各级道路在较理想的服务水平下的 平均饱和度用于计算.美国按道路可能提 供的行驶条件将道路服务水平分为六级, 即:A,B,C,D,E,F. A级服务水平车辆行驶在自由流状态, 无其他车辆影响,自由选择行驶速度;为驾 驶员,乘客提供心理,生理上舒适方便的行 驶条件.B级服务水平车辆行驶在稳定流范 围内,开始出现其他车辆影响,行驶速度选 择相对小受影响:驾驶自由度略有下降其 它车辆的存在影响个别操作,舒适,方便较 A级差些.' C级服务水平车辆行驶在稳定流范围 内,运行中显着地受到交通流内其它车辆 的影响,其它车辆的存在影响速度的选择. 部分驾驶员需提高警惕.驾驶员乘客开始 出现心理,生理压力;舒适,方便,安全性显 着地下降. D级服务水平道路交通条件处于高密 度稳定交通流.行车速度和驾驶自由度受 到严格限制;缺少舒适,方便,安全性;交通 流接近饱和,交通量稍有增长,会引起运行 状态波动. E级服务水平交通量等于或接近道路 通行能力;行车速度很低;驾驶自由度极少 舒适方便程度极差;交通流稍有增大或微 小波动都会Bl起交通中断. F级服务水平交通流处于强制流或间 断阻塞流,交通量超过道路可能通行能力; 交通流处于停停走走,极不稳定的间断拥 堵状态. 快速路为"快速交通服务",服务水平 应为A级或B级;主干路"以交通功能为主", 服务水平应为C级;次干路为地区交通,集 散交通功能,服务水平应为C级;支路主要 起集散交通的作用,通行能力为主,服务水 平应为C级.根据以上分析和实际经验,取 快速路的乎均饱和度为0.5,主干路,次干 (下转36页) 1.4双导轮综合式液力变矩器 这种液力变矩器由第一级导轮,第二级 导轮,涡轮和单向离合器组成.两个导轮都 通过自由轮机构和外延套联接在一起.在涡 轮轴负载较大时,涡轮的转速会降低.从涡 轮流出的工作液体冲击两个导轮叶片的凹 面,单向离合器锁住两个导轮,使其不能回 转,液力变矩器相当于一个三元件液力变矩 器,其效率曲线是抛物线,如图4中n曲线的 ii区域.当涡轮轴的负载较小时,涡轮轴 的转速会升高.从涡轮流出的工作液体冲击 第一导轮叶片的凸面.此时,第一级导轮的 单向离合器放松,与第一级涡轮同向旋转. 第一级导轮不参与变矩,而第二级导轮仍起 变矩作用,其效率曲线如图4中n曲线的i一 i区域.随着涡轮转速继续升高到一定值时, 从涡轮流出的工作液体不仅仍然冲击第一 级导轮叶片的凸面,也冲击第二级导轮叶片 的凸面,第二级导轮的单向离合器也放松 图4双导轮综合式液力变矩器特别性曲线 了,与涡轮同向旋转.此时,两个导轮都空 转,液力变矩器进入耦合工况,其效率曲线 如:图4中n曲线的i2一i3区域. 2液力变矩器的故障 2.1液力变矩器常见的故障 液力变矩器常见的故障有工作机起步 困难,换挡反应慢;油温过高;液力变矩器 漏油. 2.2故障分析 工作机起步困难,换档反应慢,说明液 力变矩器输出功率不足.其原因可能是;(1) 液力变矩器的进口压力低.我们要用油压 表测量补偿泵的出口压力,若此泵的出口 压力低,可能是补偿泵的齿轮磨损,内泄过 大,无法为液力变矩器提供足量的工作液 体.(2)出口压力低.出口压力是由出口压力 阀来控制的,如出口压力低于规定值,说明 出I:1压力阀损坏,要立即更换出口压力阀. 否则,液力变矩器在工作液体不足的情况 下工作,不仅输出功率低,温度过高,还会 损坏液力变矩器内部元件.(3)油路系统存 在气泡.工作液体中存在气泡,会使工作液 体的重度降低.由公式(2),(3)可知,泵轮的 扭矩下降,涡轮的扭矩也降低,致使涡轮的 输出功率不足.要检查管路的密封性和检 查油箱中工作液体是否变质(4)检查油箱 中工作液体的温度是否过低,油温过低,则 工作液体的粘度增加,也会使液力变矩器 工程4t.术 的输出功率下降.因为在其它条件一定时, 工作液体的粘度增加,则其运动速度和动 能下降.(5)如果以上因素都排除了,则是液 力变矩器内部出了问题.我们可以拆下变 速箱,把液力变矩器固定在发动机的飞轮 上,手摇输出轴,听一听涡轮旋转时液力变 矩器内有无异常的声音.用百分表或千分 表分别测量泵轮壳外的端面跳动和拨叉套 的径向跳动.一旦确定是液力变矩器的问 题立即更换. 油温过高,同样会使液力变矩器的传 动效率下降.因为,工作液体的温度过高, 其重度下降,从而使它的动能下降.其原因 可能是:(1)液力变矩器长期处在低转速比 区域工作,液力变矩器的效率低,或处于失 速状态时间过久.(2)加油量过少,或系统中 产生气泡,应调整系统中的背压.(3)油的粘 度不合格,需更换新油.(4)系统冷却不协 调,应检查冷却系统. 液力变矩器漏油分内漏和外漏.外漏 一 目了然.如液力变矩器是钣金焊接结构, 则是焊接质量不好或是液力变矩器受了重 物挤压.若是铸造结构,则是密封性不好, 内漏则是密封件老化或损坏所致. 参考文献 【1]何正忠.装载机【M].冶金工业出版社, 1999,1. (上接34页) 路和支路的平均饱和度为0.6. (2)网络级配计算.根据路网容量供需 平衡原则,各级道路的容量应和各级道路 的承载量成正比.则道路网络等级结构比 例(各级道路长度比例)应为: ?:,4:旦:盟::且 v1,71v2n2v3r/3v4F/4r/4 式中,,,厶,/4分别为快速路,主干 路,次干路,支路的长度,单位是km;v. ,2,,分别为快速路,主干路,次干 路,支路单位长度的单车道容量,单位是 pcu/h;Q,Q,,Q,Q分别为快速路,主干 路,次干路,支路分担的承载量,单位是 pcu?km/h;n为各级道路平均车道数;为 各级道路机动化系数(即道路上承载的机 动化出行的比例,根据实地调查,进行修正 所得),取77l=0.95,r/2=0.85,=0.75, r]40.65. 《规范》推荐级配是在考虑城市中大部 分出行都包括出行,过渡,分配,集聚,进 入,终止六个典型阶段的基础上,按理想的 设施功能和需求来确定的,具有普遍意义. 基于各影响因素的网络级配是根据城市实 际状况,对《规范》推荐级配的具体完善和 必要补充;基于机动车流量合理分担率的 网络级配方法是以供需平衡为原则,用各 级道路承载的车流量来确定网络级配,是 一 种经济可行的方法. 对于合理道路等级结构的确定,国内外 先进城市的做法很有参考价值.美国城市道 路网的建议级配结构为主干道,次干道,集散 道路,地区道路的长度分别占道路总长度的5%, 10%,10%,20%,5%,10%,60%,80%. 3城市道路级配合理性研究方法 由于对道路等级配置方法的研究成果 较少,因此级配合理性的评价也相对比较 少.目前有两种评价方法,集散系数法和夹 角余弦法,前者忽略了由于越级道路相交 导致的中短距离出行直接利用或由次干 路,支路汇集后利用主干路,快速路的情 况;后者将现状级配下和实际需求对应下 的各级道路周转量比重看作空间向量,通 过计算两向量在空间中的相对位置,主要 是夹角,来判断现状级配的合理性,计算简 单,由于向量中各元素之和为l,计算结果 并非与合理程度呈单调递增(或递减)的状 态,因此方法本身存在漏洞. 因此,这里给出另外的评价方法,即通 过现实级配与"基于机动车流量法"计算出 的级配进行对比,采用相对值,来显示各级 道路的缺乏或富余程度,从而反映道路级 配总体的合理性: : ~=11x,I枷.% 胛 其中:为现状各级道路长度比重 36科技资讯SCIENCE~&TECHNOLOGYINFORMATION . 为合理级配下的各级道路长度比 重; H为合理性评判系数.若有一个等级 道路比重缺少或富余超过40%,则被判为 极不合理,平均以30%为界区分;以20%为 合理与不合理的分界点;以l0%为很合理和 较为合理的分界点.具体评判标准如下: 当H?lO%时,为很合理; 当l0%<H?2O%时,为较合理; 当2O%<H?3O%时,为不合理; 当H>30%时,为极不合理. 4结语 本文分析了城市道路级配的影响因 素,进而探讨了城市道路等级级配的确定 方法,给出了城市道路级配合理性的研究 方法.相信对相关同行能有所裨益. 参考文献 [1]陆化普,等.城市交通管理评价体系[M】 人民交通出版社,2003. 【2]城市道路交通规划设计规范.GB50220—95