青岛红岛经济区出口快速路设计文献综述
2020-05-02 17:59:19
1.1目的和意义
随着中国经济飞速发展，生活水平快速提高，中国已进入机动化时代。机动车数量的快速增长，给城市的道路交通系统设计带来了新的课题。为适应大流量交通，各大城市都开始建设城市快速路。上海相继建成内环、中环和外环，北京修建了二、三、四、五环，杭州也在大力推进“四纵五横”城市快速路网系统，因此快速路的规划设计对一个城市而言具有特别重要的意义。青岛市做为国家15个副省级城市和5个计划单列市之一，是国家沿海重要中心城市、国际性港口城市，是国家计划大力发展的城市。每年都有许多重大活动在青岛举行，例如知名的青岛啤酒节、青岛马拉松。预计2018年全年将举办较大规模的会展活动300余个，呈现出新办项目多、国际化项目多等特点。其中有80项被列为重点活动，包括展览42个，会议29个，节庆9个。此外作为著名的滨海旅游城市和历史文化名城，青岛每年有大量的游客涌入，给城市交通带来了巨大压力。因此，青岛想要更好的发展，必然要拥有良好的道路系统和路网建设去支撑这些大型的社会活动，快速路的建设至关重要。此次毕业设计的题目是“青岛红岛经济区出口快速路设计”，红岛作为青岛北岸城区的核心区，规划以“科技、生态、人文新城”为目标，聚焦国际化城市要素，建设成为推动青岛国际化城市发展的“湾区创新城”，力求将片区打造成为参与国际经济要素资源配置的创新中心、区域性的综合交通枢纽，青岛市公共服务设施聚集区、北岸城区的商务中心。此次设计通过对城市路网情况的规划和分析，结合地形地质特点，设计出与城市环境和交通状况相适应的城市快速路，从而进一步完善青岛市道路网建设，形成合理的路网布局和交通流分布，有效的缓解该区域的交通压力，满足城市内部交通和发展需求。青岛红岛经济区出口快速路的建设将有力推进城市空间结构的合理调整，提高整个城市的交通安全和运输效率，完善市内交通与市际交通的有序衔接，扩大了城市的辐射吸引能力，提升城市区位优势，加强红岛经济区和周边区域之间的联系，使得各个区域之间优势互补、共同发展，从而引导和促进城市快速发展。
毕业设计对学生意义重大，毕业设计的目的是对大学学习的专业理论知识的综合性考察，使学生进一步巩固加深所学理论、基本技能和专业知识，使之系统化综合化。毕业设计要求学生在老师的指导下独立完成，着重培养学生独立思考、独立工作并运用自己所学知识解决工程实际问题的能力。在对课题的研究分析中，可以锻炼学生查阅文献资料、学习使用相关规范、操作道路设计软件的能力，在巩固大学知识的同时，扩宽学生的视野和知识面并掌握新的知识。通过结合工程实际，让学生对整个道路设计有进一步更深入的了解，熟悉掌握道路平、纵、横的设计方法，将所学知识用到实处，为以后从事道路工程方面的研究和建设打下坚实的基础。通过毕业设计的训练使学生树立起严谨、负责、实事求是、刻苦钻研、勇于探索和创新的学习工作作风。总之，通过毕业设计对我们的学习和工作有着深刻的意义。
1.2国内外研究现状
20世纪初，城市化运动在许多欧美国家兴起，作为这场运动的产物之一，城市快速路开始出现。截止20世纪60年代，在一些发达国家，如；美国、俄罗斯、日本等，城市快速路系统已经发展的较为完善。在城市快速路建设初期，对于其相关研究较少，而对于高速公路的研巧较为完善，因此国外早期对城市快速路的研巧主要借鉴高速公路的经验和研究成果，通过类比来对城市快速路进行一系列的研究和分析。
中国的城市快速路缘起于20世纪80年代中期的天津市，在时任市长李瑞环的领导和推动下，天津市“三环十四射”的道路网系统规划得到了批准和强力实施。其路网理念在全国许多城市开花结果，之后全国几乎所有的大型城市都规划了环形放射式的交通性主干系统。这些大型城市环射式的道路便是各大城市连续城市快速路的雏形。
建设部1995年颁布施行的《城市道路交通规划设计规范》中规定，“城市道路应分为快速路、主干路、次干路和支路四类。”其中，快速路是城市道路的最高层次。建设部1998年8月13日发布的 《中华人民共和国国家标准城市规划基 本术语标准》中对快速路（expressway）进行了界定：快速路是指“城市道路中设有中央分隔带，具有四条以上机动车道，全部或部分采用立体交叉与控制出入，供汽车以较高速度行驶的道路,又称汽车专用道。”
快速路的建设涉及城市土地利用和综合交通规划，在整个城市空间体系中处于核心的地位。快速路作为未来城市快速交通发展取向的主体和城市路网主骨架，在一定程度上诱导和制约着城市空间结构的合理调整。
1.2.1国内研究现状
我国道路方面的研究相较于国外起步较晚，但在不断的飞速发展中。二十世纪九十年代中期，我国掀起了公路建设的大浪潮，公路建设里程实现了前所未有的大突破，在道路建设过程中设计理念也逐步形成。在很长一段时期内，指导道路设计的方针理念是“以车为本”。设计者更多的是关注车辆能够快速安全通过，因而导致道路路线单调乏味，忽略行人的影响。然而在道路建设迅速发展的同时，由于建设周期不足以及资金匮乏等多方面因素，致使道路暴露出了一些设计问题。为了贯彻落实科学发展观，早在 2003 年交通部就提出道路设计中灵活性的设计理念，并在全国范围内开展了 30 个示范性项目，并提出“六坚持、六树立”的道路设计新理念。通过在道路设计中的不断探索，2005 年教育部结合中国公路建设的实际情况完成了《新理念公路设计指南》，以“安全、舒适、环保、和谐”的理念指导公路设计。随着对道路设计理念研究的不断深入，设计者逐渐意识到安全、环保和可持续发展的问题，因此一些新的设计理念不断涌现出。肖文君在杭州的沿江大道工程中运用了宽容性和灵活性的道路设计理念。为保护环境同时满足人们日益增长的物质文化需求，逐渐将环保理念和人性化设计融入城市道路设计建设中。在道路设计过程中，设计者始终贯彻科学发展观，灵活运用设计标准，开展了很多勘测设计典范工程，取得了很好的效果，提高了城市道路的整体设计水平，也满足了日渐增长的物质文化等需求。
道路选线是道路规划建设的关键，是根据设计道路在公路网中的作用和承担的任务，综合考虑社会、经济和环境等多方面的因素，对路线的方案、规模、走向进行科学的比较选择。道路选线过程中需要充分利用现有的科学技术手段，对路线进行多方案论证、比选，从而确定最佳的设计方案。随着道路建设对世界环境造成的严重影响，各国在道路设计及建设阶段更加注重与生态环境的协调性，在道路方案的比选过程中，将环境保护放在了首位。路线方案的比选过程中要树立全寿命周期成本的概念，从建设、运营、养护、管理等各个阶段进行经济比较。随着科技的发展，越来越多的高新技术在道路路线技术方面得到了运用。基于计算机对多源实时数据进行采集，为路线的选择和设计提供依据，此外一些新的道路勘测设计软件的开发，大大减轻了设计者的工作量，这些软件也在使用中不断完善和改进。我国的 GPS、航测遥感和 CAD 集成开发处于国际领先水平，将先进的勘测手段应用于道路选线中收到了很好地效果，带动了我国道路勘测设计方式的变革，为勘测设计的质量控制、优化设计和工程建设中的环境评价提供了更直观的依据。
除此之外，道路研究者还提出一系列的模型和评价系统，对交通进行分析和评价。邴其春等人为了提高快速路交通运行状态的判别精度，利用地点交通参数与交通状态之间的映射关系，提出了基于投影寻踪动态聚类模型的快速路交通状态判别方法．该方法综合投影寻踪技术和动态聚类方法构造投影指标函数，采用混合蛙跳算法优化投影指标函数的投影方向获得最佳投影方向，并利用仿真数据标定了交通状态判别阈值．结合仿真数据和实测数据进行了实验验证和对比分析．实验结果表明，投影寻踪动态聚类模型能够有效提高快速路交通状态判别精度，平均判别率为97.01％，平均误判率为0.86％，平均判别精度分别比BP神经网 络模型和模糊C均值聚类模型方法提高了8.9％和4.5％。涂圣文等人为克服现有快速路规划方案选择方法主观性强、未考虑快速路建设成本代价的缺点，提出了基于价值工程的快速路 规划方案选择方法。该方法采用改进的路网效率测度指标来度量快速规划方案的量化功效，采用建设费用作为快速路规划方案的成本指标，通过归一化处理后，计算求得各规划方案的价值系数，进而得出推荐方案。贾洪飞等人采用模糊C均值聚类方法将快速路交通状态划分为畅通、轻度拥挤和拥挤状态。将快速路二阶宏观交通流模型与粒子滤波算法相结合,实现对快速路交通状态参数的估计,并将交通状态参数估计结果划分到对应状态中,得到交通状态估计结果。在交通状态估计的基础上,考虑3种交通状态下的交通运行特性,结合可变限速控制和入口匝道控制建立快速路联合控制模型。
出入口变速车道是城市快速路的重要组成部分，国内对于城市快速路入口的研充一般集中在理论方面，缺少实测数据对各类模型的标定和验证，也没有精确的量化计算，因此离实际应用还有一定的距离。东南大学王华以服务水平及车辆速度为关键，通过数理统计、间隙接受理论等方法，对于面道和交织区的交通特性开展研究，从而得不同行车区域与相应影响因素的关系，为后续城市快速路设计提供理论分析依据。北京交通大学黄阿琼基于实测数据，通过仿真技术分析，针对出口匝道及入口匝道控制上提出了优化方案。东南大学李铁柱、李文权等通过对高速公路一系列交通特征，如：加减速车道的合流（分流）区车辆的速度、汇入间隙、合流点分布等的研究，从而为高速公路出入口处控制方案制定、变速车道长度设置提供分析基础。李硕等通过研究匝道入口处的车辆平均延误、加速车道车辆停车概率及期望延误时间，从而计算加速车道合理长度。智永锋等通过对合流区车辆通行特性及通行能力及加速车道车辆汇入概率的研究，计算加速车道合理长度。刘兰、孙剑等通过VISSIM建模对现有城市快速路入口匯道控制方法中出现的停车汇入问题进行深入研究，对入口面道进行速度控制的仿真评价，从而提出更加高效的入口应道速度控制方法。
