高速公路可逆车道系统及设计方法与流程

1.本发明涉及公路工程技术领域，具体涉及一种高速公路可逆车道系统及施工方法。


背景技术：

2.随着大型都市圈、城市群时代的到来，大型中心城市和周边地区的社会经济发展呈现出明显的差异。对于封闭式的大城市放射性高速公路和一级公路，在周末和节假日期间不同方向的交通量迥异，造成一个方向严重拥堵，另一个方向车流稀少，导致了大城市周边现有公路设施的使用效率极其显著的不均衡问题。单向交通量严重不均衡的问题，严重影响了居民的正常出行，给人民群众生活带来了不便，制约了经济社会发展。拥堵现象还产生尾气排放、交通噪声、出行成本加重等一系列社会问题，造成了环境恶化，不符合绿色低碳的理念。
3.目前在高速公路改扩建中，普遍采用的是简单的增加车道数的方法，比如将原有的双向四车道高速公路改为双向六车道、八车道甚至十车道。这种改扩建方式虽然部分解决了原有道路通行能力不足的问题，但仍然存在两个较大的弊端，一是仍未能有效缓解单向车流现象特别突出的节假日拥堵问题，二是一定程度上造成了土地资源的浪费，增加了建造成本。


技术实现要素：

4.为解决以上问题，本发明提供一种高速公路可逆车道系统及设计方法，在单向车流明显的道路路段改扩建时，设计专门的可逆车道，有效节约用地的基础上大幅度提升道路通行能力。
5.本发明采用的技术方案是：一种高速公路可逆车道系统，其特征在于：包括第一常规车道、与第一常规车道行车相反方向的第二常规车道，及设置在第一常规车道和第二常规车道之间的可逆车道；所述可逆车道根据道路通行情况，设置成与第一常规车道行车方向相同，或设置成第二常规车道行车方向相同。
6.作为优选，所述第一常规车道设置有第一常规车道出入口，所述可逆车道设置有与第一常规车道出入口对应的第一可逆车道出入口；所述第二常规车道设置有第二常规车道出入口，所述可逆车道设置有与第二常规车道出入口对应的第二可逆车道出入口；所述第一常规车道出入口和第一可逆车道出入口处布置有第一交通信号控制装置，所述第二常规车道出入口和第二可逆车道出入口处布置有第二交通信号控制装置；所述可逆车道上布置有第三交通信号控制装置，所述第三交通信号控制装置处于第一交通信号控制装置和第二交通信号控制装置之间。
7.作为优选，所述第一常规车道出入口和第一可逆车道出入口合并设计，所述第二常规车道出入口和第二可逆车道出入口合并设计。
8.作为优选，所述第一常规车道和可逆车道之间设有第一车道转换装置，所述第一
常规车道上与第一车道转换装置对应处设有第一常规车道出入口；所述第二常规车道和可逆车道之间设有第二车道转换装置，所述第二常规车道上与第二车道转换装置对应处设有第二常规车道出入口；所述可逆车道上与第一常规车道出入口对应侧设有第四交通信号控制装置，与第二常规车道出入口对应侧设有第五交通信号控制装置。
9.作为优选，适用于大型城市群、城市圈的放射状高速公路或封闭式一级公路。
10.作为优选，所述可逆车道为2～4车道。
11.作为优选，所述可逆车道能够为hov车道或hot车道。
12.作为优选，所述可逆车道设置为地面形式或高架形式。
13.一种上述的高速公路可逆车道系统的设计方法，其特征在于：包括以下步骤：
14.a、对拟开展改扩建的道路路段开展交通量调查，重点调查周末和节假日的单向交通流特征，对于在全年多个重点时间段具备明显单向交通流现象的路段进行可逆车道设计；
15.b、根据交通量初拟常规车道和可逆车道的车道数，据此进行道路通行能力分析；
16.c、与常规简单增加车道的改扩建方式进行道路通行能力及建设成本的对比分析；
17.d、开展可逆车道、常规车道及出入口的平纵断面设计，并进行特殊的横断面设计，其中可逆车道可设计成地面形式或高架形式，共同形成三向多车道的高速公路横断面；
18.e、进行车道转换装置或独立的可逆出入口设计，车道转换装置应计算安全评估并计算安全长度，可逆出入口通过立交匝道的方式跨越一侧的常规车道；
19.f、进行交通信号控制装置设计，根据单向车流的情况进行车道方向控制设计，按自然日来控制可逆车道方向，进行车道方向切换时中间应设计足够的过渡时间，通过交通信号控制装置确保可逆车道路段已无车辆行驶时才可改变方向；
20.g、进行可逆车道系统施工。
21.本发明取得的有益效果是：本发明的高速公路可逆车道系统与常规的上下行车道构成的高速公路全幅车道相比，其横断面形式不同于双向多车道形式，而是形成一种三向多车道形式。与常规的简单扩充车道数的改扩建方式相比，采用可逆车道来改扩建高速高路，具有以下明显的优点：
22.(1)节约用地，大幅降低建设成本，比如设置了可逆车道的三向九车道放射性高速公路的实际综合通行能力高于双向十车道，但却相比后者节约了不少土地和建设成本；
23.(2)大幅提高了道路通行能力，比如设置了可逆车道的三向九车道放射性高速在单向车流明显的节假日期间的道路通行能力接近于双向十二车道的高速公路；
24.(3)环境车流拥堵，有效降低了环境污染，减少了碳排放；
25.(4)适应性强，可根据单向车流现象的严重程度灵活设置可逆车道的车道数；
26.(5)在非节假日的平日非高峰期，可逆车道可灵活设置成一些特殊车型的专用车道，例如hov或hot等高承载车辆专用车道，采用特别的计费方式来动态调控车流。
附图说明
27.图1为本发明的结构示意图；
28.图2为图1的立向图；
29.图3为本发明的一种实施例；
30.图4为本发明的另一种实施例；
31.附图标记：1、可逆车道；11、第一可逆车道出入口；12、第二可逆车道出入口；21、第一常规车道；22、第二常规车道；31、第一常规车道出入口；32、；第二常规车道出入口；41、第一车道转换装置；42、第二车道转换装置；61、第一交通信号控制装置；62、第二交通信号控制装置；63、第三交通信号控制装置；64、第四交通信号控制装置；65、第五交通信号控制装置。
具体实施方式
32.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
33.如图1-2所示，本发明的一种高速公路可逆车道系统，包括第一常规车道21、与第一常规车道21行车相反方向的第二常规车道22，及设置在第一常规车道21和第二常规车道22之间的可逆车道1；可逆车道1根据道路通行情况，设置成与第一常规车道21行车方向相同，或设置成第二常规车道22行车方向相同。
34.在一实施例中，第一常规车道21设置有第一常规车道出入口31，可逆车道1设置有与第一常规车道出入口31对应的第一可逆车道出入口11；第二常规车道22设置有第二常规车道出入口32，可逆车道1设置有与第二常规车道出入口22对应的第二可逆车道出入口12；第一常规车道出入口31和第一可逆车道出入口11处布置有第一交通信号控制装置61，第二常规车道出入口32和第二可逆车道出入口12处布置有第二交通信号控制装置62；可逆车道1上布置有第三交通信号控制装置63，第三交通信号控制装置63处于第一交通信号控制装置61和第二交通信号控制装置62之间。
35.本实施例中，第一常规车道出入口31和第二常规车道出入口32可单独设计；第一常规车道出入口31也可以和第一可逆车道出入口11合并设计，第二常规车道出入口32也可以和第二可逆车道出入口12合并设计。可在常规车道出入口(第一常规车道出入口31和第二常规车道出入口32)附近设置独立的可逆出入口(第一可逆车道出入口11和第二可逆车道出入口21)，设置了可逆出入口的可逆车道1不再需要设置车道转换装置。
36.本实施例中，第一常规车道21和可逆车道1之间设有第一车道转换装置41，第一常规车道21上与第一车道转换装置41对应处设有第一常规车道出入口31；第二常规车道22和可逆车道1之间设有第二车道转换装置42，第二常规车道22上与第二车道转换装置42对应处设有第二常规车道出入口32；可逆车道1上与第一常规车道出入口31对应侧设有第四交通信号控制装置64，与第二常规车道出入口32对应侧设有第五交通信号控制装置65。在相应的临近常规车道出入口设计车道转换装置(第一车道转换装置41和第二车道转换装置42)，可逆车道1的车辆通过车道转换装置在可逆车道1和常规车道之间转换，从而实现和常规车道共用车道出入口，车道转换装置通过硬隔离结合交通信号指示灯(第四交通信号控制装置64和第五交通信号控制装置65)的综合方式来控制转换方向，车道转换装置应具备足够的安全转换长度。
37.本发明的可逆车道1为独立封闭的车道系统，可根据车流量情况调整行车方向，通过电子指示标牌指示行车方向等信息。
38.为了确保道路通行安全，提高道路通行能力及对各种交通量条件的适应性，可逆车道1的车道数不宜过少或过多，可根据实际通行需求设置为2～4个车道，本发明的高速公路可逆车道系统主要使用范围为：
39.(1)大型城市群、城市圈的放射状高速公路或封闭式一级公路的改扩建设计。
40.(2)其他具有明显单向车流现象的高速公路改扩建设计。
41.本发明的高速公路可逆车道系统在设计时应开展交通量调查，通过科学的交通通行能力计算确定具体车道数，并设置为特别的高速公路横断面形式。车道的平面设计、纵断面设计应依据《公路工程技术标准》等行业标准。
42.高速公路可逆车道在设计时遵循以下原则：根据全年重要时间节点的单向车流量科学计算通行能力后确定可逆车道数；道路用地应符合用地规划，应比简单的增加车道数改扩建方式更能节约用地；应保证与可逆车道通行方向反向的常规车道，可保证常态情况下的车辆通行能力。
43.本发明的高速公路可逆车道系统的设计方法，包括以下步骤：
44.a、对拟开展改扩建的高速公路路段开展交通量调查，重点调查周末和节假日的单向交通流特征，对于在全年多个重点时间段具备明显单向交通流现象的路段可考虑进行可逆车道设计；
45.b、根据交通量初拟常规车道和可逆车道的车道数，据此进行道路通行能力分析；
46.c、与常规简单增加车道的改扩建方式进行道路通行能力及建设成本的对比分析；
47.d、根据《公路工程技术标准》开展可逆车道、常规车道及出入口的平纵断面设计，并进行特殊的横断面设计，其中可逆车道可设计成地面形式或高架形式，共同形成三向多车道的高速公路横断面；
48.e、进行车道转换系统或独立的可逆出入口设计，车道转换系统应计算安全评估并计算安全长度，可逆出入口可通过立交匝道的方式跨越一侧的常规车道；
49.f、进行交通控制系统设计，根据单向车流的情况进行车道方向控制设计，一般情况下应按自然日来控制可逆车道方向，进行车道方向切换时中间应设计足够的过渡时间，通过交通控制系统确保可逆车道路段已无车辆行驶时才可改变方向；
50.g、按常规高速公路施工方法进行可逆车道控制体系的施工。
51.实施例1：
52.如图3所示，现有一某大型城市群中心城市w至周边中型城市m的在运行高速公路路段，现状为双向四车道，长约70km，根据调查，近几年当前平时交通量尚能满足通行需求，但逢每周末的五六七交通量已渐趋饱和，且产生了明显的单向车流现象，而每逢节假日则出现了非常严重的单向拥堵现象。全年来看，单向车流现象主要体现于：(1)每周五下午和周六的出城单向车流、周日的进城单向车流，伴随轻微的拥堵现象，全年时占比约20％；(2)元旦、清明、端午、五一、中秋、国庆节等节假日前半段的单向出城车流和后半段的单向进城车流，伴随着非常严重的拥堵现象，全年时占比约8％；(3)春节前约10天的持续单向出城车流和春节后约16天的单向进城车流，伴随轻微至严重的拥堵现象，全年时占比约8％。
53.由于日益增长的交通量，拟对该高速公路路段进行改扩建，按常规改扩建方式，拟采用将现状双向四车道高速公路扩建为双向八车道或双向十车道高速公路。如采用本发明所述的可逆车道控制体系，可采用三向八车道(3+2+3)或三向九车道(3+3+3)的横断面形
式，其全年综合通行能力对比，三向八车道(3+2+3)的可逆车道比现有的改扩建的双向八车道相比提高20％左右，用地未明显增加；三向九车道(3+3+3)的可逆车道比现有的改扩建的双向十车道相比提高45％左右，用地有所减少。
54.道路可逆车道控制系统，包括可逆车道1、第一常规车道21、第二常规车道22、第一常规车道出入口31、第二常规车道出入口32、第一可逆车道出入口11、第二可逆车道出入口12和交通信号控制装置(61、62、63)。
55.可逆车道1为三车道，宽3
×
3.5m，仅供小型车辆通行，设置电子标牌指示行车方向等信息，常规车道(第一常规车道21、第二常规车道22)分别为三车道，宽3
×
3.75m，外侧设置硬路肩，可逆车道1和常规车道通过中央分隔带隔开，共同组成三向三车道系统。
56.常规车道出入口(第一常规车道出入口31和第二常规车道出入口32)按常规方式设置，可逆出入口(第一可逆车道出入口11和第二可逆车道出入口12)通过立交匝道的形式上跨常规车道后引出至终点收费站。
57.在第一可逆车道出入口11终点收费站设置第一交通信号控制装置61，在第二可逆车道出入口12终点收费站设置第一交通信号控制装置62，可逆车道1设置为平时的周日至周四为进城方向小车通行，周五、周六为出城方向小车通行；小长假的前一天至假期中期为出城方向小车通行，小长假的假期中期至假期后一天为进城方向小车通行；春节前十天为出城方向小车通行，春节后16天未进城方向小车通行。平时的周一至周四也可以视情况将可逆车道1设置为hov(共乘车道或多乘员车道)或hot车道(high occupancy toll lanes多乘员暨收费车道或高承载率收费车道)。
58.实施例2：
59.如图4所示，现有一某大型城市群中心城市w至周边中型城市m的在运行高速公路路段，现状为双向四车道，长约70km，根据调查，近几年当前平时交通量尚能满足通行需求，但逢每周末的五六七交通量已渐趋饱和，且产生了明显的单向车流现象，而每逢节假日则出现了非常严重的单向拥堵现象。全年来看，单向车流现象主要体现于：(1)每周五下午和周六的出城单向车流、周日的进城单向车流，伴随轻微的拥堵现象，全年时占比约20％；(2)元旦、清明、端午、五一、中秋、国庆节等节假日前半段的单向出城车流和后半段的单向进城车流，伴随着非常严重的拥堵现象，全年时占比约8％；(3)春节前约10天的持续单向出城车流和春节后约16天的单向进城车流，伴随轻微至严重的拥堵现象，全年时占比约8％。
60.由于日益增长的交通量，拟对该高速公路路段进行改扩建，按常规改扩建方式，拟采用将现状双向四车道高速公路扩建为双向八车道或双向十车道高速公路。如采用本发明所述的可逆车道控制体系，可采用三向八车道(3+2+3)或三向九车道(3+3+3)的横断面形式，其全年综合通行能力对比，三向八车道(3+2+3)的可逆车道比现有的改扩建的双向八车道相比提高20％左右，用地未明显增加；三向九车道(3+3+3)的可逆车道比现有的改扩建的双向十车道相比提高45％左右，用地有所减少。
61.道路可逆车道控制系统，包括可逆车道1、常规车道(第一常规车道21和第二常规车道22)、常规车道出入口(第一常规车道出入口31和第一常规车道出入口32)和交通信号控制装置后(64、65)。
62.可逆车道1为三车道，宽3
×
3.5m，仅供小型车辆通行，常规车道(第一常规车道21和第二常规车道22)分别为三车道，宽3
×
3.75m，外侧设置硬路肩，可逆车道1和常规车道通
过中央分隔带隔开，共同组成三向三车道系统。
63.常规车道出入口(第一常规车道出入口31和第一常规车道出入口32)按常规方式设置，在临近常规车道出入口处设置2km长的车道转换装置(4、42)，车道转换装置通过可移动的硬隔离实施开关控制，以用来调节可逆车道1的行车方向。
64.可逆车道1设置为平时的周日至周四为进城方向小车通行，周五、周六为出城方向小车通行；小长假的前一天至假期中期为出城方向小车通行，小长假的假期中期至假期后一天为进城方向小车通行；春节前十天为出城方向小车通行，春节后16天未进城方向小车通行。平时的周一至周四也可以视情况设置为hov或hot车道。
65.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要结构特征。本发明不受上述实例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
66.在此，需要说明的是，上述技术方案的描述是示例性的，本说明书可以以不同形式来体现，并且不应被解释为限于本文阐述的技术方案。相反，提供这些说明将使得本发明公开将是彻底和完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本说明书所公开的范围。此外，本发明的技术方案仅由权利要求的范围限定。
67.用于描述本说明书和权利要求的各方面公开的形状、尺寸、比率、角度和数字仅仅是示例，因此，本说明书和权利要求的不限于所示出的细节。在以下描述中，当相关的已知功能或配置的详细描述被确定为不必要地模糊本说明书和权利要求的重点时，将省略详细描述。
68.在使用本说明书中描述的“包括”、“具有”和“包含”的情况下，除非使用否则还可以具有另一部分或其他部分，所用的术语通常可以是单数但也可以表示复数形式。
69.最后，应当指出，以上实施例仅是本发明较有代表性的例子。显然，本发明不限于上述实施例，还可以有许多变形。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应认为属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种高速公路可逆车道系统，其特征在于：包括第一常规车道(21)、与第一常规车道(21)行车相反方向的第二常规车道(22)，及设置在第一常规车道(21)和第二常规车道(22)之间的可逆车道(1)；所述可逆车道(1)根据道路通行情况，设置成与第一常规车道(21)行车方向相同，或设置成第二常规车道(22)行车方向相同。2.根据权利要求1所述的高速公路可逆车道系统，其特征在于：所述第一常规车道(21)设置有第一常规车道出入口(31)，所述可逆车道(1)设置有与第一常规车道出入口(31)对应的第一可逆车道出入口(11)；所述第二常规车道(22)设置有第二常规车道出入口(32)，所述可逆车道(1)设置有与第二常规车道出入口(32)对应的第二可逆车道出入口(12)；所述第一常规车道出入口(31)和第一可逆车道出入口(11)处布置有第一交通信号控制装置(61)，所述第二常规车道出入口(32)和第二可逆车道出入口(12)处布置有第二交通信号控制装置(62)；所述可逆车道(1)上布置有第三交通信号控制装置(63)，所述第三交通信号控制装置(63)处于第一交通信号控制装置(61)和第二交通信号控制装置(62)之间。3.根据权利要求2所述的高速公路可逆车道系统，其特征在于：所述第一常规车道出入口(31)和第一可逆车道出入口(11)合并设计，所述第二常规车道出入口(32)和第二可逆车道出入口(12)合并设计。4.根据权利要求1所述的高速公路可逆车道系统，其特征在于：所述第一常规车道(21)和可逆车道(1)之间设有第一车道转换装置(41)，所述第一常规车道(21)上与第一车道转换装置(41)对应处设有第一常规车道出入口(31)；所述第二常规车道(22)和可逆车道(1)之间设有第二车道转换装置(42)，所述第二常规车道(22)上与第二车道转换装置(42)对应处设有第二常规车道出入口(32)；所述可逆车道(1)上与第一常规车道出入口(31)对应侧设有第四交通信号控制装置(64)，与第二常规车道出入口(32)对应侧设有第五交通信号控制装置(65)。5.根据权利要求1所述的高速公路可逆车道系统，其特征在于：适用于大型城市群、城市圈的放射状高速公路或封闭式一级公路。6.根据权利要求1所述的高速公路可逆车道系统，其特征在于：所述可逆车道(1)为2～4车道。7.根据权利要求1所述的高速公路可逆车道系统，其特征在于：所述可逆车道(1)能够为hov车道或hot车道。8.根据权利要求1所述的高速公路可逆车道系统，其特征在于：所述可逆车道(1)设置为地面形式或高架形式。9.一种如权利要求1～8任一项所述的高速公路可逆车道系统的设计方法，其特征在于：包括以下步骤：a、对拟开展改扩建的道路路段开展交通量调查，重点调查周末和节假日的单向交通流特征，对于在全年多个重点时间段具备明显单向交通流现象的路段进行可逆车道设计；b、根据交通量初拟常规车道和可逆车道的车道数，据此进行道路通行能力分析；c、与常规简单增加车道的改扩建方式进行道路通行能力及建设成本的对比分析；d、开展可逆车道、常规车道及出入口的平纵断面设计，并进行特殊的横断面设计，其中可逆车道可设计成地面形式或高架形式，共同形成三向多车道的高速公路横断面；e、进行车道转换装置或独立的可逆出入口设计，车道转换装置应计算安全评估并计算
安全长度，可逆出入口通过立交匝道的方式跨越一侧的常规车道；f、进行交通信号控制装置设计，根据单向车流的情况进行车道方向控制设计，按自然日来控制可逆车道方向，进行车道方向切换时中间应设计足够的过渡时间，通过交通信号控制装置确保可逆车道路段已无车辆行驶时才可改变方向；g、进行可逆车道系统施工。

技术总结
本发明涉及一种高速公路可逆车道系统及设计方法，该可逆车道系统，包括第一常规车道、第二常规车道和可逆车道；可逆车道根据道路通行情况，设置成与第一常规车道行车方向相同，或设置成第二常规车道行车方向相同。本发明的高速公路可逆车道系统与常规的上下行车道构成的高速公路全幅车道相比，其横断面形式不同于双向多车道形式，而是形成一种三向多车道形式。与常规的简单扩充车道数的改扩建方式相比，其通行能力强，整体性好，设计施工简便，用地节省，造价优势明显，适应性强，特别适合于单向车流现象明显的城市群放射状高速公路的改扩建设计。扩建设计。扩建设计。


技术研发人员：张春华 刘颖 夏飞 余顺新 卢傲 吴姿 李红兰
受保护的技术使用者：中交第二公路勘察设计研究院有限公司
技术研发日：2023.05.08
技术公布日：2023/8/4