《交通港站與樞紐》教案第三章交通流線及疏解（3小時）教學目的：通過本次課程，1、學生應(yīng)了解交通流線的概念和分類；2、了解交通流線的平行與交叉及其判定條件；3、理解時間疏解、平面疏解、立體疏解三種交叉疏解類型。本次課程的重、難點及關(guān)鍵：1.交通流線的概念和分類；2、交通流線的平行與交叉及其判定條件；3、時間疏解、平面疏解、立體疏解的概念及應(yīng)用實例。本次課堂設(shè)計：圍繞主要教學內(nèi)容，運用多媒體課件增加表現(xiàn)力，通過大量圖表和案例說明相關(guān)問題。教學過程及內(nèi)容：交通流線種類【要點1】交通是行人、車船、貨物和信息在空間上的移動、傳遞和輸送的總稱。【要點2】交通流就是行人、車船、貨物的流動。交通流與物理學上氣體和液體的流動有類似的特點，如交通流也有速度、密度和交通量等概念?！疽c3】行人、車船、貨物在研究范圍內(nèi)流動的軌跡稱之為交通流線。交通流線按照流動對象的不同可分為三類：行人(旅客)交通流線。【要點1】行人交通是以人的體力為基礎(chǔ)的最基本的交通方式?！疽c2】它是各類交通方式發(fā)生的始端和末端的必然形式?！疽c3】行人交通具有速度慢，一般不成隊列，運動速度和方式一般不受限制，對安全間距要求不太嚴格等特點。由于在道路上，行人與車輛發(fā)生的交通事故較多，為保證行人交通安全，在交通工程中，常采用的交通安全設(shè)施有：【要點1】人行道：是專供行人行走的道路，一般位于行車道兩側(cè)。【要點2】人行橫道：專供行人橫跨路口和路段所設(shè)置的人行道。根據(jù)橫跨方式不同，有人行橫道線、人行天橋、人行地道、隧道等形式。【要點3】行人交通信號：在主要的交通路口設(shè)置專用的交通信號控制器，以確保行人橫向過街安全的設(shè)施。【要點4】安全島：在較寬的人行橫道上(一般大于15m)設(shè)置的供行人橫穿道路時臨時停留的交通設(shè)施?！疽c5】分隔設(shè)施：在路面上安設(shè)的分隔雙向交通及機動車與非機動車、車輛與行人等的簡易構(gòu)造物。【要點6】步行街：不準機動車進入，而專供行人步行的街道。步行街一般具有商業(yè)性質(zhì)。在交通港站內(nèi)部也存在著由于人的走行和流動所形成的行人交通流線，一般稱之為旅客交通流線。根據(jù)旅客旅行目的、辦理手續(xù)、客流性質(zhì)不同可以分為:【要點1】進站旅客流線、出站旅客流線【要點2】長途旅客流線、短途旅客流線、市郊旅客流線【要點3】國內(nèi)旅客流線、國際旅客流線【要點4】上行旅客流線、下行旅客流線等。為了保證旅客順利進出站，避免車站各項作業(yè)的相互干擾，可以采用平面分散、立體布局等多種方法合理布置各種旅客流線。相應(yīng)地也設(shè)有旅客平過道、天橋、地道、站內(nèi)引導(dǎo)、立體多層站房及通道等設(shè)施和人員。車船交通流線。車船交通流線按運載工具對交通道路設(shè)施的不同要求可分為以下幾種：【要點】(1)道路（公路、城市道路）交通流線。道路交通流線又可分為慢行車輛交通流線和快行車輛交通流線。前者主要指自行車、畜力車和人力車等非機動車輛；后者主要指輕騎、摩托車和汽車等機動車輛。從路面來看，有專為行人用的人行道和專為車輛用的車行道。車行道中有的具有可使機動車輛和非機動車輛分離的物理隔離設(shè)施；有的以劃線的辦法將它們分離，而大部分道路則是機動車與非機動車混行。這種混合交通是我國城市交通流的一大特點?！疽c】(2)有軌運輸交通流線。有軌運輸交通流線又可分為鐵路、地鐵、輕軌、磁浮等線路上運行的列車流線。一般各種流線間互不過軌，流線間客流交換通過旅客走行完成?！疽c】(3)水路運輸交通流線。水路運輸交通流線包括各種船舶在航道、港口航行形成的流線?！疽c】(4)航空運輸交通流線。航空運輸交通流線包括各種飛機、飛行器在航路、機場航行形成的流線。【要點】(5)專用道路交通流線。一些道路是專供某種車輛使用的，這樣就形成了專用的交通運輸流線。如行包交通流線、郵政交通流線等。貨物交通流線。指各種貨物在貨流中心、貨運站等相同或不同運輸方式之間轉(zhuǎn)運、換裝所形成的貨物交通流線。如港口站由鐵路卸車的貨物到船舶裝船的貨物流線、到站貨物經(jīng)傳送帶輸送到堆碼場的貨物流線等。交通流線疏解一、交通流線的平行與交叉兩種交通流線按照流動方向的不同可分為以下兩類：【要點1】同向交通流線。兩條流線的運行方向一致?！疽c2】對向交通流線。兩條流線的運行方向相反。交通流線按照相互之間的影響和交叉干擾情況，可以分為以下四種形式?！疽c1】平行流線交通流線之間沒有交叉，不占用共同的線路設(shè)備，可以同時平行作業(yè)。平行流線的實例是很多的：如道路交通流線中，兩支沿平行渠化道路運行的機動車車流流線；鐵路交通流線中，沿上下行運行的列車流線，車站內(nèi)沿平行進路同時辦理的兩項作業(yè)流線。旅客交通流線中，沿天橋進站的旅客流線與沿地道出站的旅客流線。航空交通流線中，沿不同航路飛行的飛機流線相互之間也是平行流線?！疽c2】會合流線從兩個或兩個以上不同方向的交通流匯合成一個方向的交通流線。同一時間內(nèi)，互相妨礙，不能同時運行?！寂e例說明1〗圖3—3（b）為會合流線，設(shè)在兩個方向行駛的車流因去向變化需要合為一個方向的交通運行狀態(tài)，例如匝道車流進入主線?！寂e例說明2〗圖3—1為鐵路會合線路所布置示意圖。由支線方向到達的列車需要在線路所前一度停車，待主線方向列車通過區(qū)間騰空后，方可進入前方線路區(qū)間。為了保證直線列車安全停車，防止與主線通過列車發(fā)生沖突，一般在支線方向設(shè)置安全線?！疽c3】分歧流線交通流由一個方向分成兩個不同的方向。在同一時間內(nèi)，一個交通實體只能選擇一個方向?！寂e例說明1〗圖3—3（a）為分歧流線，設(shè)在一個方向行駛的車流因去向變化需要分開成兩個方向的交通運行狀態(tài)，例如主線車流分開流入匝道?！寂e例說明2〗圖3—2為鐵路分歧線路所布置示意圖。圖3—2(a)為由客運站發(fā)出的旅客列車經(jīng)過分歧線路所后,可分別開往A、B兩方向。圖3—2(b)為由銜接線路A方向到達的客貨列車經(jīng)過分歧線路所后，旅客列車開往客運站方向，貨物列車開往編組站方向。【要點4】交叉流線包括橫斷與交織，交通流線從兩個不同的方向進入交叉點然后按兩個不同的方向離開交叉點，這時一個方向的交通流線與另一個方向的交通流線形成交叉。〖舉例說明〗圖3—3（c）為交織流線，設(shè)在兩個方向行駛的車流因去向變化需要先合后分的交通運行狀態(tài)，例如環(huán)道車流進、出主線。圖3—3（d）為交叉流線，設(shè)在兩個不同方向行駛的車流，互相交叉運行。有時也設(shè)置橋涵使之變?yōu)榱⒔唬煌枯^小時，也可允許平面交叉，例如平交型出入口。后三種形式中流線間是相互敵對的，不能同時平行作業(yè)。實際上，交叉流線是會合流線與分歧流線形式的組合。流線的會合、分歧、交叉在交通方式之間是大量存在的，如公鐵交叉、公水交叉、鐵水交叉、鐵路輕軌交叉等。流線的會合、分歧、交叉在各種交通流線內(nèi)部也是大量存在的。航空飛行中，沿不同航路到達的飛機向同一跑道的降落屬于航空流線的匯合，由同一跑道起飛向不同航路飛行屬于航空流線的分歧。圖3—3為公路道路交通流線交叉的四種基本形式，然而流線布置時卻有多種多樣的組合。如出入口的分流、合流按需要可以連續(xù)出現(xiàn)，也可把分流、合流相互組合。圖3—4顯示了公路道路交通流線布置的四種基本組合形式。圖3—4公路道路交通流線布置的四種基本組合形式圖3—4(a)為連續(xù)分流組合，這種組合在城市道路立交中常被采用。圖3—4(b)為連續(xù)合流形式，這種組合國內(nèi)尚不多見，國外常被采用。圖3—4(c)為合分流形式，這是一種先合流后分流的組合，其中央有交織段，環(huán)形匝道即是。這種組合在城市道路立交中常被采用。圖3—4(d)為分合流形式，這是一種先分流后合流的組合。無論高速公路或城市道路的立交中，這種組合采用較為廣泛。除上述四種基本組合之處，還可布置分流、合流從主線右側(cè)出入或者從主線左側(cè)出入。綜合起來，可組合成圖3—5所示的16種形式。這些不同形式的流線組合，能適應(yīng)立交形式的多種要求，也反映了匝道布置的靈活性和對地形地物及交通需要良好的適應(yīng)性。圖3—5公路道路交通流線布置組合形式二、流線交叉的疏解流線交叉點是樞紐路網(wǎng)中道路與道路，道路與鐵路或道路與其它交通設(shè)施產(chǎn)生交叉的地點。【要點1】平面交叉點可分為優(yōu)先式交叉點、信號化交叉點、環(huán)島交叉點。平交路口是道路網(wǎng)中道路通行能力和交通安全的“隘路”，我國城市中交通阻滯主要發(fā)生在平交路口，交通流的中斷也主要發(fā)生在平交路口。在國外也是一樣。如在日本的大城市中，機動車在市中心的旅行時間的1/3花在平交路口。同時，平交路口也是交通事故的主要發(fā)生源。平交路口既是“意志決定”點，也是一個可能產(chǎn)生沖突的地點。車輛運行至平交路口有可能與同一交通流、橫斷交通流和對向交通流中的車輛以及在人行橫道上的行人發(fā)生沖突?！寂e例說明〗一般來說，平交路口的基本沖突可以分為交叉、合流與分流三種形式。圖3—6是交叉路口雙向交通流的基本沖突形式。各向車流互相交叉相交織，形成許多沖突點和交織段。據(jù)計算，4條道路交叉口，存在16個沖突點；6條道路交叉口，沖突點增加到120個之多。顯然，有如此多的沖突點，加上許多分流、合流相交織，車輛行駛非常復(fù)雜，交通安全難以保證，雖然可用信號控制，但其車速將進一步降低，通行能力大大減小。圖3—6交叉路口雙向交通流的基本沖突形式【要點2】立體交叉點交通流線時空描述：交通流具有三維空間及時間屬性，表現(xiàn)為某一交通對象在一特定時間域內(nèi)對某些交通空間（設(shè)備、路段）的占用。如將交通對象看作為一個動點F，其在空間上的移動、傳遞和輸送可以用四維時空描述F（x，y，z，t）。事實上，各交通對象對運輸通道的占用需要一定的空間和時段，可以根據(jù)運輸通道、交通對象的不同將運輸通道一定的空間范圍劃分成一個交通路由點p（如鐵路站場中的一組道岔、道路交叉路口一段單車道路）。一個交通路由點同一時間內(nèi)只能供一個交通對象占用。交通流F可以描述為某時段內(nèi)(t1、t2)交通對象對由各路由點組成的交通流線的占用：F（x，y，z，t）=F（L，t）(3—1)或F（x，y，z，t）=F［（p1、p2、p3、p4、p5、…），(t1、t2)］(3—2)其中交通流線L為：L=（p1、p2、p3、p4、p5、…）(3—3)設(shè)有兩支交通流Fi與Fj，其交通流為：Fi（x，y，z，t）=F［（pi1、pi2、pi3、pi4、pi5、…），(ti1、ti2)］Fj（x，y，z，t）=F［（pj1、pj2、pj3、pj4、pj5、…），(tj1、tj2)］Fi的交通流線Li為：Li=（pi1、pi2、pi3、pi4、pi5、…）Fj的交通流線Lj為：Lj=（pj1、pj2、pj3、pj4、pj5、…）判斷Fi與Fj不相交叉，能夠平行作業(yè)的條件是：Li∩Lj=（pi1,pi2,pi3,pi4,pi5…）∩（pj1,pj2,pj3,pj4,pj5…）=Φ(3—4)判斷Fi與Fj相互交叉，作業(yè)時間沖突的條件是：（pi1、pi2、pi3、pi4、pi5…）∩（pj1、pj2、pj3、pj4、pj5…）≠Φ(3—5)且(ti1,ti2)∩(tj1,tj2)≠Φ(3—6)判斷Fi與Fj相互交叉，但作業(yè)時間不沖突的條件是：（pi1、pi2、pi3、pi4、pi5…）∩（pj1、pj2、pj3、pj4、pj5…）≠Φ(3—7)且(ti1、ti2)∩(tj1、tj2)=Φ(3—8)在交通流線規(guī)劃設(shè)計中，為了改進流線交叉的性質(zhì)，減輕流線交叉的負荷及消除流線交叉所采取的種種措施，通稱為交通流線交叉的疏解。根據(jù)上述分析,兩條流線不相交叉，能夠平行作業(yè)的條件是流線占用的路由點互不相同，表現(xiàn)為同一平面上的平行徑路或不同平面上的徑路。兩條流線相互交叉，但作業(yè)時間不沖突的條件是流線徑路上有共同的路由點，但作業(yè)時間集合不重疊，可以通過時間控制，避免流線沖突。因此流線沖突可以通過對時間、空間的某一方面調(diào)整來疏解，疏解基本上可以分為時間疏解、平面交叉疏解和立體交叉疏解。時間疏解【要點】時間疏解是對交通對象占用道路的時間加以綜合控制和計劃，避免對同一路由點的使用發(fā)生時間沖突，有計劃地通過時段分配使各沖突流線順利通過共同路由點的各項措施?！寂e例說明〗時間疏解的案例如鐵路列車運行圖的采用，城市道路交通中的綠光帶技術(shù)和理論。航空運輸中同一航路飛機飛行前后時間間隔的控制等。平面交叉疏解相對于無控制隨機走行，平面交叉的疏解主要有以下三種疏解方式：【要點】(1)平面交通信號機控制方式。即用交通信號機將相互交叉的交通流加以控制。通過信號控制，提高了車輛在交叉口的通行速度，避免了無序狀態(tài)下的相互干擾和堵塞,提高了安全性，隨控制方式不同，交通容量都得到一定提高?！疽c】(2)平面交叉點分散布置方式。即將原來集中在一個交叉點相互交叉的交通流線通過流線的平面變形，使集中的交叉分散布置在幾個交叉點或交織區(qū)內(nèi)，分散交叉點位置，避免了交叉的重疊和產(chǎn)生堵塞的幾率。例如，在城市兩平面相交道口修建環(huán)島，這樣就將重疊在一起的流線交叉，分散在4個進出口上，并通過環(huán)線上車流的交織疏解了兩敵對流線的交叉?！寂e例說明〗如圖3—7所示，是在鐵路線路分歧、會合、交叉點修建的閘站，一般設(shè)在樞紐前方的線路所。通過增設(shè)必要的配線，用來調(diào)整列車運行，將不同方向的進路交叉，分散布置在車站的兩端，它也屬于平面疏解范圍。圖3—7(a)為單線與雙線鐵路交叉地點的閘站布置圖，在兩正線之間設(shè)置待避線3，便于單線CD的列車在待避線上作短時間停車，依次通過Ⅰ、Ⅱ兩條正線。圖3—7(b)是按運轉(zhuǎn)種類分歧地點所設(shè)的閘站布置圖。圖3—7(c)是按線路方向會合的閘站布置圖。為保證列車停車后能迅速起動，待避線應(yīng)設(shè)在平直道上。為保證行車安全，待避線兩端均應(yīng)設(shè)安全線。圖3—7鐵路閘站布置示意圖【要點】(3)平面交叉點增設(shè)通道方式。即增加交叉點通道，避免各方向車流相互干擾，使交叉點能力與相鄰路段相適應(yīng)。例如，在城市兩平面相交道口增加機動車道，以便在某一方向放行時，可以有多條平行機動車流線同時平行通過，以充分利用通行時間，使道口通行能力與相鄰路段相適應(yīng)。圖3—8樞紐迂回線示意圖1—編組站；2—客運站；3—貨運站；4—客、貨運站；5一中間站；6一港灣站?！寂e例說明〗在鐵路路網(wǎng)中，樞紐是各方向干流匯聚的中樞，樞紐內(nèi)線路也是樞紐內(nèi)客貨運輸?shù)谋亟?jīng)通路，為了使樞紐內(nèi)線路能力與路網(wǎng)干線能力相適應(yīng)，有時在樞紐內(nèi)除修建連接各方向的干線外，還需增修三線、四線、樞紐迂回線或樞紐環(huán)線，如圖3—8所示。立體交叉疏解在交叉口范圍內(nèi)，流線互相交叉或交織運行之后各自離去。然而這一短暫運行過程中形成的復(fù)雜交通狀態(tài)，使流線速度大大降低，通行能力減小，交通安全嚴重惡化，往往造成交通堵塞，形成交通瓶頸。為了避免上述不利狀況，保持各種流順利而迅速通過交叉口，必須修建立體交叉，使各向車流在不同平面上通過。各行其道，互不干擾，從而顯著提高行車速度，增大通行能力，同時保證交通安全，改善交通環(huán)境，提高社會效益。立體交叉按交通功能不同可以分為以下幾種形式：【要點1】分離式立體交叉。僅設(shè)跨線構(gòu)造物（跨線橋或地道）一座，使相交流線在空間上分離，上、下道路無匝道連接，不具備各轉(zhuǎn)彎方向的互通功能。這種類型的立交結(jié)構(gòu)簡單，一般用于不同種類交通流線疏解，如道路與鐵路交叉處、高速公路與其他各級道路交叉處，鐵路與輕軌交叉處等。【要點2】互通式立體交叉。不僅設(shè)跨線構(gòu)造物使相交流線在空間上分離，而且上、下道路之間有匝道連通，具備各轉(zhuǎn)彎方向的互通功能。這種類型的立交結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般用于同一種類交通流線疏解，如各種道路交叉處。立體交叉按疏解的交通對象不同可以分為以下幾種形式：【要點1】行人(旅客)流線與其他流線的立體疏解。主要采用天橋、地道、多層站房等立體疏解形式?！疽c2】船舶流線與其他流線的立體疏解。主要采用橫跨江河的橋梁為立體疏解形式。必要時，也可采用地下隧道疏解?！疽c3】鐵路交通流線與城市道路交通流線的立體疏解?！寂e例說明〗如圖3—9所示兩交叉線路互相立體交叉，但不需要設(shè)置匝道，采用分離式立交。圖3—9公路與鐵路立體交叉疏解圖【要點4】城市道路交通流線的立體疏解。一般采用互通式立交疏解?！寂e例說明〗圖3—10為一四路交叉完全互通式立交，其基本組成部分如下：圖3—10四路交叉完全互通式立交主線——即兩條相互交叉的公路或道路，是組成立交的主體。一般，其中有一條為高速公路或城市快速道路或主干路，另一條為被交叉的低等級公路或道路(一般稱之為交叉線)；有時兩條相互交叉的線也可能是同等級的高等級公路或道路。立交橋(地道)——是使兩交叉線的車流實現(xiàn)立體交叉的結(jié)構(gòu)物。立交有上跨和下穿之分。上跨式設(shè)跨線橋(立交橋)，下穿式設(shè)地道，有的利用地形做成隧道。匝道——為連通兩相交主線上各方向轉(zhuǎn)彎車流通行而設(shè)置的車道。通過匝道能使各方向車流四通八達，而且一般無平面交叉。除特殊形式之外，一般左轉(zhuǎn)匝道的車流通過內(nèi)環(huán)，右轉(zhuǎn)匝道的車流通過外環(huán)，直通車流通過主線或交叉線。變速車道——供車輛出入主線或交叉線之前減速或加速的路段。當被交叉公路或道路等級較低，其計算車速與匝道計算車速接近時，也可不設(shè)變速車道。過渡段——使變速車道與主線順適銜接漸變過渡的路段。出入口——車輛離開主線上的減速車道進入匝道處為出口；車輛離開匝道進入主線上的加速車道處為入口。集散道路——指在交通繁忙的高速公路或快速道路立交內(nèi)，為使車流進出緊貼主線的交織路段及出入口處不致干擾主線交通，在高速公路或快速道路兩側(cè)設(shè)置的與主線并行而又隔離開供車輛出入的專用道路。它不僅能使主線免受干擾，而且大大增加了交通安全度。線形布置時把出入口設(shè)置在集散路段上，也使在主線駕車高速行駛的司機消除了緊張心理障礙?！疽c5】鐵路交通流線的立體疏解。鐵路樞紐線路采用立體疏解，可把各鐵路方向和樞紐內(nèi)各種專業(yè)站連成一個整體，基本上保證列車運行各有其獨立的進路，因而通過能力大，安全性高。但是立體疏解占地多，工程費高，進站線路的平、縱斷面技術(shù)條件差，有時由于跨線橋位置靠近車站，可能限制車站的進一步發(fā)展。當有兩條及以上雙線鐵路相互交叉，需要采取立體疏解布置消除平面交叉時，其立體疏解布置有以下三種方案可供選擇：①按線路別疏解布置。兩雙線鐵路引入樞紐的正線相互位置與區(qū)間正線相互位置相同，樞紐一端修建一座跨線橋，可疏解列車進路交叉點4個，如圖3—11(a)所示。但兩端咽喉各存在著兩條線路間的轉(zhuǎn)線車流(兩線間的無調(diào)中轉(zhuǎn)列車)交叉。如右端咽喉D方向接車與C往B方向的發(fā)車進路交叉。C往B方向的發(fā)車與A往D方向的發(fā)車進路交叉，左端咽喉也存在著類似的進路交叉。圖3—11(a)按線路別樞紐線路立體琉解布置圖②按方向別疏解布置。兩雙線鐵路引入樞紐正線的相互位置，按上行與下行方向分區(qū)布置，樞紐兩端各修建跨線橋一座，每座橋疏解兩個列車進路交叉點，如圖3—11(b)所示。但兩端咽喉仍存在著轉(zhuǎn)線車流交叉。如右端咽喉A往D方向發(fā)車與C往B方向發(fā)車進路交叉，左端咽喉情況類同。當修建ad和cb聯(lián)絡(luò)線后，這種交叉可以消除。圖3—11(b)按方向別樞紐線路立體琉解布置圖③按列車種類別疏解布置。在樞紐內(nèi)，當旅客列車和貨物列車的進、出站線路需要分開設(shè)置時，應(yīng)采用按列車種類別疏解的線路布置方案。根據(jù)樞紐內(nèi)客運站和編組站的相互配列位置，此方案又分為以下兩種。a客貨并列式列車種類別疏解布置，圖3—12(a)。這種疏解布置方案適用于并列式樞紐。其特點是：客運站與編組站并列布置，在外包式方向別疏解布置的基礎(chǔ)上，再修建4座跨線橋，使客、貨列車的進出站線路完全分開，使所有進路交點全部立體疏解。圖3—12(a)按列車別客貨并列式樞紐線路立體疏解布置圖b客貨順列式列車種類別疏解布置，圖3—12(b)。這種疏解布置方案適用于順列式樞紐，其特點是：客運站與編組站順列布置，旅客列車正線為外包式，貨物列車經(jīng)由樞紐需要通過客運站，在外包式方向別疏解布置的基礎(chǔ)上，再修建4座跨線橋，以疏解客、貨列車的進出站進路。圖3—12(b)按列車別客貨順列式樞紐線路立體疏解布置圖【要點6】航空交通流線的立體疏解為了保障民航運輸，提高空間的利用率，維護飛行秩序，保證飛行安全，在大城市之間飛機飛行頻繁地區(qū)劃設(shè)航路。航路是一種具有一定寬度(一般是航路中心線兩側(cè)各10km)和一定高度的固定空域。為適應(yīng)飛機性能的要求，考慮到航程的長短，通常劃設(shè)中、低