交通港站与枢纽教案.docx

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交通港站与枢纽教案

《交通港站与枢纽》教案

第三章交通流线及疏解（3小时）

教学目的：

通过本次课程，1、学生应了解交通流线的概念和分类；2、了解交通流线的平行与交叉及其判定条件；3、理解时间疏解、平面疏解、立体疏解三种交叉疏解类型。

本次课程的重、难点及关键：

1.交通流线的概念和分类；2、交通流线的平行与交叉及其判定条件；3、时间疏解、平面疏解、立体疏解的概念及应用实例。

本次课堂设计：

围绕主要教学内容，运用多媒体课件增加表现力，通过大量图表和案例说明相关问题。

教学过程及内容：

第一节交通流线种类

【要点1】交通是行人、车船、货物和信息在空间上的移动、传递和输送的总称。

【要点2】交通流就是行人、车船、货物的流动。

交通流与物理学上气体和液体的流动有类似的特点，如交通流也有速度、密度和交通量等概念。

【要点3】行人、车船、货物在研究范围内流动的轨迹称之为交通流线。

交通流线按照流动对象的不同可分为三类：

1．行人（旅客）交通流线。

【要点1】行人交通是以人的体力为基础的最基本的交通方式。

【要点2】它是各类交通方式发生的始端和末端的必然形式。

【要点3】行人交通具有速度慢，一般不成队列，运动速度和方式一般不受限制，对安全间距要求不太严格等特点。

由于在道路上，行人与车辆发生的交通事故较多，为保证行人交通安全，在交通工程中，常采用的交通安全设施有：

【要点1】人行道：

是专供行人行走的道路，一般位于行车道两侧。

【要点2】人行横道：

专供行人横跨路口和路段所设置的人行道。

根据横跨方式不同，有人行横道线、人行天桥、人行地道、隧道等形式。

【要点3】行人交通信号：

在主要的交通路口设置专用的交通信号控制器，以确保行人横向过街安全的设施。

【要点4】安全岛：

在较宽的人行横道上（一般大于15m）设置的供行人横穿道路时临时停留的交通设施。

【要点5】分隔设施：

在路面上安设的分隔双向交通及机动车与非机动车、车辆与行人等的简易构造物。

【要点6】步行街：

不准机动车进入，而专供行人步行的街道。

步行街一般具有商业性质。

在交通港站内部也存在着由于人的走行和流动所形成的行人交通流线，一般称之为旅客交通流线。

根据旅客旅行目的、办理手续、客流性质不同可以分为:

【要点1】进站旅客流线、出站旅客流线

【要点2】长途旅客流线、短途旅客流线、市郊旅客流线

【要点3】国内旅客流线、国际旅客流线

【要点4】上行旅客流线、下行旅客流线等。

为了保证旅客顺利进出站，避免车站各项作业的相互干扰，可以采用平面分散、立体布局等多种方法合理布置各种旅客流线。

相应地也设有旅客平过道、天桥、地道、站内引导、立体多层站房及通道等设施和人员。

2．车船交通流线。

车船交通流线按运载工具对交通道路设施的不同要求可分为以下几种：

【要点】

（1）道路（公路、城市道路）交通流线。

道路交通流线又可分为慢行车辆交通流线和快行车辆交通流线。

前者主要指自行车、畜力车和人力车等非机动车辆；后者主要指轻骑、摩托车和汽车等机动车辆。

从路面来看，有专为行人用的人行道和专为车辆用的车行道。

车行道中有的具有可使机动车辆和非机动车辆分离的物理隔离设施；有的以划线的办法将它们分离，而大部分道路则是机动车与非机动车混行。

这种混合交通是我国城市交通流的一大特点。

【要点】

（2）有轨运输交通流线。

有轨运输交通流线又可分为铁路、地铁、轻轨、磁浮等线路上运行的列车流线。

一般各种流线间互不过轨，流线间客流交换通过旅客走行完成。

【要点】（3）水路运输交通流线。

水路运输交通流线包括各种船舶在航道、港口航行形成的流线。

【要点】（4）航空运输交通流线。

航空运输交通流线包括各种飞机、飞行器在航路、机场航行形成的流线。

【要点】（5）专用道路交通流线。

一些道路是专供某种车辆使用的，这样就形成了专用的交通运输流线。

如行包交通流线、邮政交通流线等。

3．货物交通流线。

指各种货物在货流中心、货运站等相同或不同运输方式之间转运、换装所形成的货物交通流线。

如港口站由铁路卸车的货物到船舶装船的货物流线、到站货物经传送带输送到堆码场的货物流线等。

第二节交通流线疏解

一、交通流线的平行与交叉

两种交通流线按照流动方向的不同可分为以下两类：

【要点1】同向交通流线。

两条流线的运行方向一致。

【要点2】对向交通流线。

两条流线的运行方向相反。

交通流线按照相互之间的影响和交叉干扰情况，可以分为以下四种形式。

【要点1】平行流线

交通流线之间没有交叉，不占用共同的线路设备，可以同时平行作业。

平行流线的实例是很多的：

如道路交通流线中，两支沿平行渠化道路运行的机动车车流流线；铁路交通流线中，沿上下行运行的列车流线，车站内沿平行进路同时办理的两项作业流线。

旅客交通流线中，沿天桥进站的旅客流线与沿地道出站的旅客流线。

航空交通流线中，沿不同航路飞行的飞机流线相互之间也是平行流线。

【要点2】会合流线

从两个或两个以上不同方向的交通流汇合成一个方向的交通流线。

同一时间内，互相妨碍，不能同时运行。

〖举例说明1〗图3—3（b）为会合流线，设在两个方向行驶的车流因去向变化需要合为一个方向的交通运行状态，例如匝道车流进入主线。

〖举例说明2〗图3—1为铁路会合线路所布置示意图。

由支线方向到达的列车需要在线路所前一度停车，待主线方向列车通过区间腾空后，方可进入前方线路区间。

为了保证直线列车安全停车，防止与主线通过列车发生冲突，一般在支线方向设置安全线。

【要点3】分歧流线

交通流由一个方向分成两个不同的方向。

在同一时间内，一个交通实体只能选择一个方向。

〖举例说明1〗图3—3（a）为分歧流线，设在一个方向行驶的车流因去向变化需要分开成两个方向的交通运行状态，例如主线车流分开流入匝道。

〖举例说明2〗图3—2为铁路分歧线路所布置示意图。

图3—2（a）为由客运站发出的旅客列车经过分歧线路所后,可分别开往A、B两方向。

图3—2（b）为由衔接线路A方向到达的客货列车经过分歧线路所后，旅客列车开往客运站方向，货物列车开往编组站方向。

【要点4】交叉流线

包括横断与交织，交通流线从两个不同的方向进入交叉点然后按两个不同的方向离开交叉点，这时一个方向的交通流线与另一个方向的交通流线形成交叉。

〖举例说明〗图3—3（c）为交织流线，设在两个方向行驶的车流因去向变化需要先合后分的交通运行状态，例如环道车流进、出主线。

图3—3（d）为交叉流线，设在两个不同方向行驶的车流，互相交叉运行。

有时也设置桥涵使之变为立交，但交通量较小时，也可允许平面交叉，例如平交型出入口。

后三种形式中流线间是相互敌对的，不能同时平行作业。

实际上，交叉流线是会合流线与分歧流线形式的组合。

流线的会合、分歧、交叉在交通方式之间是大量存在的，如公铁交叉、公水交叉、铁水交叉、铁路轻轨交叉等。

流线的会合、分歧、交叉在各种交通流线内部也是大量存在的。

航空飞行中，沿不同航路到达的飞机向同一跑道的降落属于航空流线的汇合，由同一跑道起飞向不同航路飞行属于航空流线的分歧。

图3—3为公路道路交通流线交叉的四种基本形式，然而流线布置时却有多种多样的组合。

如出入口的分流、合流按需要可以连续出现，也可把分流、合流相互组合。

图3—4显示了公路道路交通流线布置的四种基本组合形式。

图3—4公路道路交通流线布置的四种基本组合形式

图3—4（a）为连续分流组合，这种组合在城市道路立交中常被采用。

图3—4（b）为连续合流形式，这种组合国内尚不多见，国外常被采用。

图3—4（c）为合分流形式，这是一种先合流后分流的组合，其中央有交织段，环形匝道即是。

这种组合在城市道路立交中常被采用。

图3—4（d）为分合流形式，这是一种先分流后合流的组合。

无论高速公路或城市道路的立交中，这种组合采用较为广泛。

除上述四种基本组合之处，还可布置分流、合流从主线右侧出入或者从主线左侧出入。

综合起来，可组合成图3—5所示的16种形式。

这些不同形式的流线组合，能适应立交形式的多种要求，也反映了匝道布置的灵活性和对地形地物及交通需要良好的适应性。

图3—5公路道路交通流线布置组合形式

二、流线交叉的疏解

流线交叉点是枢纽路网中道路与道路，道路与铁路或道路与其它交通设施产生交叉的地点。

【要点1】平面交叉点可分为优先式交叉点、信号化交叉点、环岛交叉点。

平交路口是道路网中道路通行能力和交通安全的“隘路”，我国城市中交通阻滞主要发生在平交路口，交通流的中断也主要发生在平交路口。

在国外也是一样。

如在日本的大城市中，机动车在市中心的旅行时间的1/3花在平交路口。

同时，平交路口也是交通事故的主要发生源。

平交路口既是“意志决定”点，也是一个可能产生冲突的地点。

车辆运行至平交路口有可能与同一交通流、横断交通流和对向交通流中的车辆以及在人行横道上的行人发生冲突。

〖举例说明〗一般来说，平交路口的基本冲突可以分为交叉、合流与分流三种形式。

图3—6是交叉路口双向交通流的基本冲突形式。

各向车流互相交叉相交织，形成许多冲突点和交织段。

据计算，4条道路交叉口，存在16个冲突点；6条道路交叉口，冲突点增加到120个之多。

显然，有如此多的冲突点，加上许多分流、合流相交织，车辆行驶非常复杂，交通安全难以保证，虽然可用信号控制，但其车速将进一步降低，通行能力大大减小。

图3—6交叉路口双向交通流的基本冲突形式

【要点2】立体交叉点

交通流线时空描述：

交通流具有三维空间及时间属性，表现为某一交通对象在一特定时间域内对某些交通空间（设备、路段）的占用。

如将交通对象看作为一个动点F，其在空间上的移动、传递和输送可以用四维时空描述F（x，y，z，t）。

事实上，各交通对象对运输通道的占用需要一定的空间和时段，可以根据运输通道、交通对象的不同将运输通道一定的空间范围划分成一个交通路由点p（如铁路站场中的一组道岔、道路交叉路口一段单车道路）。

一个交通路由点同一时间内只能供一个交通对象占用。

交通流F可以描述为某时段内（t1、t2）交通对象对由各路由点组成的交通流线的占用：

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）

其中交通流线L为：

L=（p1、p2、p3、p4、p5、…）（3—3）

设有两支交通流Fi与Fj，其交通流为：

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的交通流线Li为：

Li=（pi1、pi2、pi3、pi4、pi5、…）

Fj的交通流线Lj为：

Lj=（pj1、pj2、pj3、pj4、pj5、…）

判断Fi与Fj不相交叉，能够平行作业的条件是：

Li∩Lj=（pi1,pi2,pi3,pi4,pi5…）∩（pj1,pj2,pj3,pj4,pj5…）=Φ（3—4）

判断Fi与Fj相互交叉，作业时间冲突的条件是：

（pi1、pi2、pi3、pi4、pi5…）∩（pj1、pj2、pj3、pj4、pj5…）≠Φ（3—5）

且（ti1,ti2）∩（tj1,tj2）≠Φ（3—6）

判断Fi与Fj相互交叉，但作业时间不冲突的条件是：

（pi1、pi2、pi3、pi4、pi5…）∩（pj1、pj2、pj3、pj4、pj5…）≠Φ（3—7）

且（ti1、ti2）∩（tj1、tj2）=Φ（3—8）

在交通流线规划设计中，为了改进流线交叉的性质，减轻流线交叉的负荷及消除流线交叉所采取的种种措施，通称为交通流线交叉的疏解。

根据上述分析,两条流线不相交叉，能够平行作业的条件是流线占用的路由点互不相同，表现为同一平面上的平行径路或不同平面上的径路。

两条流线相互交叉，但作业时间不冲突的条件是流线径路上有共同的路由点，但作业时间集合不重叠，可以通过时间控制，避免流线冲突。

因此流线冲突可以通过对时间、空间的某一方面调整来疏解，疏解基本上可以分为时间疏解、平面交叉疏解和立体交叉疏解。

1．时间疏解

【要点】时间疏解是对交通对象占用道路的时间加以综合控制和计划，避免对同一路由点的使用发生时间冲突，有计划地通过时段分配使各冲突流线顺利通过共同路由点的各项措施。

〖举例说明〗时间疏解的案例如铁路列车运行图的采用，城市道路交通中的绿光带技术和理论。

航空运输中同一航路飞机飞行前后时间间隔的控制等。

2．平面交叉疏解

相对于无控制随机走行，平面交叉的疏解主要有以下三种疏解方式：

【要点】

（1）平面交通信号机控制方式。

即用交通信号机将相互交叉的交通流加以控制。

通过信号控制，提高了车辆在交叉口的通行速度，避免了无序状态下的相互干扰和堵塞,提高了安全性，随控制方式不同，交通容量都得到一定提高。

【要点】

（2）平面交叉点分散布置方式。

即将原来集中在一个交叉点相互交叉的交通流线通过流线的平面变形，使集中的交叉分散布置在几个交叉点或交织区内，分散交叉点位置，避免了交叉的重叠和产生堵塞的几率。

例如，在城市两平面相交道口修建环岛，这样就将重叠在一起的流线交叉，分散在4个进出口上，并通过环线上车流的交织疏解了两敌对流线的交叉。

〖举例说明〗如图3—7所示，是在铁路线路分歧、会合、交叉点修建的闸站，一般设在枢纽前方的线路所。

通过增设必要的配线，用来调整列车运行，将不同方向的进路交叉，分散布置在车站的两端，它也属于平面疏解范围。

图3—7（a）为单线与双线铁路交叉地点的闸站布置图，在两正线之间设置待避线3，便于单线CD的列车在待避线上作短时间停车，依次通过Ⅰ、Ⅱ两条正线。

图3—7（b）是按运转种类分歧地点所设的闸站布置图。

图3—7（c）是按线路方向会合的闸站布置图。

为保证列车停车后能迅速起动，待避线应设在平直道上。

为保证行车安全，待避线两端均应设安全线。

图3—7铁路闸站布置示意图

【要点】（3）平面交叉点增设通道方式。

即增加交叉点通道，避免各方向车流相互干扰，使交叉点能力与相邻路段相适应。

例如，在城市两平面相交道口增加机动车道，以便在某一方向放行时，可以有多条平行机动车流线同时平行通过，以充分利用通行时间，使道口通行能力与相邻路段相适应。

图3—8枢纽迂回线示意图

1—编组站；2—客运站；3—货运站；4—客、货运站；5一中间站；6一港湾站。

〖举例说明〗在铁路路网中，枢纽是各方向干流汇聚的中枢，枢纽内线路也是枢纽内客货运输的必经通路，为了使枢纽内线路能力与路网干线能力相适应，有时在枢纽内除修建连接各方向的干线外，还需增修三线、四线、枢纽迂回线或枢纽环线，如图3—8所示。

3．立体交叉疏解

在交叉口范围内，流线互相交叉或交织运行之后各自离去。

然而这一短暂运行过程中形成的复杂交通状态，使流线速度大大降低，通行能力减小，交通安全严重恶化，往往造成交通堵塞，形成交通瓶颈。

为了避免上述不利状况，保持各种流顺利而迅速通过交叉口，必须修建立体交叉，使各向车流在不同平面上通过。

各行其道，互不干扰，从而显著提高行车速度，增大通行能力，同时保证交通安全，改善交通环境，提高社会效益。

立体交叉按交通功能不同可以分为以下几种形式：

【要点1】分离式立体交叉。

仅设跨线构造物（跨线桥或地道）一座，使相交流线在空间上分离，上、下道路无匝道连接，不具备各转弯方向的互通功能。

这种类型的立交结构简单，一般用于不同种类交通流线疏解，如道路与铁路交叉处、高速公路与其他各级道路交叉处，铁路与轻轨交叉处等。

【要点2】互通式立体交叉。

不仅设跨线构造物使相交流线在空间上分离，而且上、下道路之间有匝道连通，具备各转弯方向的互通功能。

这种类型的立交结构复杂，一般用于同一种类交通流线疏解，如各种道路交叉处。

立体交叉按疏解的交通对象不同可以分为以下几种形式：

【要点1】行人（旅客）流线与其他流线的立体疏解。

主要采用天桥、地道、多层站房等立体疏解形式。

【要点2】船舶流线与其他流线的立体疏解。

主要采用横跨江河的桥梁为立体疏解形式。

必要时，也可采用地下隧道疏解。

【要点3】铁路交通流线与城市道路交通流线的立体疏解。

〖举例说明〗如图3—9所示两交叉线路互相立体交叉，但不需要设置匝道，采用分离式立交。

图3—9公路与铁路立体交叉疏解图

【要点4】城市道路交通流线的立体疏解。

一般采用互通式立交疏解。

〖举例说明〗图3—10为一四路交叉完全互通式立交，其基本组成部分如下：

图3—10四路交叉完全互通式立交

主线——即两条相互交叉的公路或道路，是组成立交的主体。

一般，其中有一条为高速公路或城市快速道路或主干路，另一条为被交叉的低等级公路或道路（一般称之为交叉线）；有时两条相互交叉的线也可能是同等级的高等级公路或道路。

立交桥（地道）——是使两交叉线的车流实现立体交叉的结构物。

立交有上跨和下穿之分。

上跨式设跨线桥（立交桥），下穿式设地道，有的利用地形做成隧道。

匝道——为连通两相交主线上各方向转弯车流通行而设置的车道。

通过匝道能使各方向车流四通八达，而且一般无平面交叉。

除特殊形式之外，一般左转匝道的车流通过内环，右转匝道的车流通过外环，直通车流通过主线或交叉线。

变速车道——供车辆出入主线或交叉线之前减速或加速的路段。

当被交叉公路或道路等级较低，其计算车速与匝道计算车速接近时，也可不设变速车道。

过渡段——使变速车道与主线顺适衔接渐变过渡的路段。

出入口——车辆离开主线上的减速车道进入匝道处为出口；车辆离开匝道进入主线上的加速车道处为入口。

集散道路——指在交通繁忙的高速公路或快速道路立交内，为使车流进出紧贴主线的交织路段及出入口处不致干扰主线交通，在高速公路或快速道路两侧设置的与主线并行而又隔离开供车辆出入的专用道路。

它不仅能使主线免受干扰，而且大大增加了交通安全度。

线形布置时把出入口设置在集散路段上，也使在主线驾车高速行驶的司机消除了紧张心理障碍。

【要点5】铁路交通流线的立体疏解。

铁路枢纽线路采用立体疏解，可把各铁路方向和枢纽内各种专业站连成一个整体，基本上保证列车运行各有其独立的进路，因而通过能力大，安全性高。

但是立体疏解占地多，工程费高，进站线路的平、纵断面技术条件差，有时由于跨线桥位置靠近车站，可能限制车站的进一步发展。

当有两条及以上双线铁路相互交叉，需要采取立体疏解布置消除平面交叉时，其立体疏解布置有以下三种方案可供选择：

①按线路别疏解布置。

两双线铁路引入枢纽的正线相互位置与区间正线相互位置相同，枢纽一端修建一座跨线桥，可疏解列车进路交叉点4个，如图3—11（a）所示。

但两端咽喉各存在着两条线路间的转线车流（两线间的无调中转列车）交叉。

如右端咽喉D方向接车与C往B方向的发车进路交叉。

C往B方向的发车与A往D方向的发车进路交叉，左端咽喉也存在着类似的进路交叉。

图3—11（a）按线路别枢纽线路立体琉解布置图

②按方向别疏解布置。

两双线铁路引入枢纽正线的相互位置，按上行与下行方向分区布置，枢纽两端各修建跨线桥一座，每座桥疏解两个列车进路交叉点，如图3—11（b）所示。

但两端咽喉仍存在着转线车流交叉。

如右端咽喉A往D方向发车与C往B方向发车进路交叉，左端咽喉情况类同。

当修建ad和cb联络线后，这种交叉可以消除。

图3—11（b）按方向别枢纽线路立体琉解布置图

③按列车种类别疏解布置。

在枢纽内，当旅客列车和货物列车的进、出站线路需要分开设置时，应采用按列车种类别疏解的线路布置方案。

根据枢纽内客运站和编组站的相互配列位置，此方案又分为以下两种。

a客货并列式列车种类别疏解布置，图3—12（a）。

这种疏解布置方案适用于并列式枢纽。

其特点是：

客运站与编组站并列布置，在外包式方向别疏解布置的基础上，再修建4座跨线桥，使客、货列车的进出站线路完全分开，使所有进路交点全部立体疏解。

图3—12（a）按列车别客货并列式枢纽线路立体疏解布置图

b客货顺列式列车种类别疏解布置，图3—12（b）。

这种疏解布置方案适用于顺列式枢纽，其特点是：

客运站与编组站顺列布置，旅客列车正线为外包式，货物列车经由枢纽需要通过客运站，在外包式方向别疏解布置的基础上，再修建4座跨线桥，以疏解客、货列车的进出站进路。

图3—12（b）按列车别客货顺列式枢纽线路立体疏解布置图

【要点6】航空交通流线的立体疏解

为了保障民航运输，提高空间的利用率，维护飞行秩序，保证飞行安全，在大城市之间飞机飞行频繁地区划设航路。

航路是一种具有一定宽度（一般是航路中心线两侧各10km）和一定高度的固定空域。

为适应飞机性能的要求，考虑到航程的长短，通常划设中、低空航路和高空航路。

航路应有可靠的通信、导航、雷达的保障，沿航路应有可供昼夜间复杂气象条件下飞机起飞、降落的机场。

航路的宽度和高度范围在领航图中注明。

航路的飞行间隔标准是指在空中交通管制中，为防止飞行冲突，保证飞行安全和提高飞行空间和时间的利用率所制订的飞机与飞机之间所应保持的一种安全间隔，它是调度飞行活动的依据。

飞行间隔标准包括纵向、横向和垂直间隔三种，它是根据飞行性能、实际飞行经验和所使用的导航、雷达设备的精度来确定的。

对同一航线、同一高度作同向飞行的两架飞机，其纵向间隔不小于5min，在同一高度上，航线之间的横向间隔不小于15km；两机最小垂直间隔为300m。

当高度在6000m以上时，相向飞行两飞机之间应有600m的垂直间隔，而同向飞行两飞机之间应有1200m的垂直间隔，如图3—13所示。

图3—13飞机按飞行高度层疏解航路

图3—13飞机按飞行高度层疏解航路

飞行高度层是调度飞行活动，解决飞行冲突的一种方法。

它按规定把空间划成不同的高度层，将飞机配备在不同的高度层上飞行，使飞行之间保持有安全的高度差。

在航路飞行时，高度层的配备是以航路的航线角为依据的。

在航线角0°～179°范围内，高度由900～5700m，每隔600m为一个高度层；高度在6600m以上，每隔1200m为一个高度层。

航线角在180°～359°范围内，高度由600～6000m，每隔600m为一个高度层；高度在6000m以上，每隔1200m为一个高度层。

飞行的安全高度是保证飞机不与地面障碍物相接的最低的飞行高度。

航线飞行的安全高度，在平原地带应当高出航线两侧各25km以内最高标高400m以上；在山岳地带应当高出航线两侧各25km以内最高标高600m以上。

参看图3—13，如从甲机场往西飞是平原地带，则在最高标高400m以上的安全高度上飞行；如乙机场经山岳地区向甲机场飞行时，应在最高标高600m以上的安全高度上飞行。

复习思考题

1.结合实际车站（航空港）具体设备布局和作业组织，说明该站有哪些交通流线。

2.分析说明交通港站内部流线交叉与进出港站流线疏解的相互关联关系。

3.流线疏解有哪些基本形式，各有何优缺点?

4.分离式与互通式立交各有何特点，适用条件是什么?

5.试分析道路能力、交通量、流线疏解的相互关系。