单车道双方向立交桥和应用该设备的路口疏堵系统技术领域
本发明涉及城市交通系统，是一种单车道并且能够双方向导通的微型立交桥，另外还
包括应用这种立交桥的的路口疏堵系统。
背景技术
立交桥是现代城市交通系统中的一个重要组成部分，但立交桥的缺点是占地大，投资
高，正是因为这个特点，立交桥只用在特别繁忙或交通压力较大的路口。
立交同时也是城市道路网络系统的重要组成部分，也是影响网络通达性的关键因素。
在立交规划设计中，左转匝道形式的选择决定了立交的形式，应根据匝道预测交通量大小
和服务水平高低，依次选用定向匝道、半定向匝道和环形匝道，同时匝道的平纵线形指标应
与交通量相适应，交通量大、大车混入率高的匝道应具有较高的平纵线形指标。
不同立交匝道组合方式会形成不同数量的分合流以及交织区，对立交整体通行能力影
响也不同，
定向匝道(directionalramp)又称直连式匝道；车辆按转弯方向直接驶出和驶入
的匝道；右转弯时为右出右进，左转弯时为左出左进。对于三岔枢纽互通式立体交叉，当
各方向交通量相当且较大时，左转弯匝道可采用左出左进的直连式。
左转匝道的类型一般有环形匝道、定向式匝道以及迂回式匝道等3种。定向匝道构成
的定向立交适用于高速度、大交通量，特别是左转弯交通量较大的情况。它能使路口的通
行能力加大，占地较少。
定向匝道的不足之处是各向匝道相互跨越，使立交层次增多，增加桥梁面积，使桥梁结
构具有“弯、坡、斜”的特点，增加施工难度，提高工程造价。通常一座“十”字形路口的
全定向型立交的造价比苜蓿叶型立交造价高40％左右。
对于性价比较优的苜蓿叶型立交来说；位于不同高程上的立体空间四岔道路，右转弯
均用外侧直连匝道连接，左转弯均用环形内匝道连接呈苜蓿叶式的交叉。用内侧环形匝道
引导车辆右转270°达到左转，用外侧直连匝道进行右转；基于以上特点，只需要修一座
立交桥，所有转向车辆均有专用匝道，没有平面交叉与冲突点，与环形立交比较，通行能力
较大，车速较高，且行车安全，但占地面积较大，左转车辆绕行距离长，车辆从左转匝道进入
主干道，或由主干道驶入匝道，仍会产生交织。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种单车道双方向立交桥和应用该设备的路口
疏堵系统；其中的单车道双方向立交桥是一种轻量化、小型化的多功能立交桥，其主要用
于高效的分流平面交叉路口左转弯及部分直行车流；也可在已经建有非互通式立交桥的路
段分流左转弯车辆，达到部分或全部消交叉路口左转弯的目的，缓解交通拥堵。
本发明单车道双方向立交桥和应用该设备的路口疏堵系统，包括立交桥、信号灯、车
道隔障等，其特征在于：所述单车道双方向立交桥由桥柄1、20-1、20-2，顶盘2、23和
支柱3组成；其桥柄是上、下桥双方向通行的单车通道；所述路口疏堵系统还包括桥上车
流方向变换及控制系统，车流衔接控制系统等。
本发明单车道双方向立交桥和应用该设备的路口疏堵系统，其特征在于：所述单车道
双方向立交桥是上、下桥车流交替通行的单车道立交桥，其桥柄分为窄桥柄式和宽桥柄式；
所述立交桥按其顶盘不同分为龙爪顶盘2式和匝道顶盘23式；其单车道双方向桥柄1-1、
1-2、1-3、1-4、20-1、20-2分别安装在道路车辆疏散区4-1、4-2、4-3、4-4的内侧车
道处；所述桥上车流方向变换及控制系统分为引流门式系统和信号灯式系统两种类型；所
述车流衔接控制系统分为紧密衔接控制系统和宽松衔接控制系统两种类型。
本发明单车道双方向立交桥和应用该设备的路口疏堵系统，其特征在于：所述龙爪顶
盘式单车道双方向立交桥，其桥上车流方向变换及控制系统是引流门式系统，包括顶盘上
安装的顶盘引流门5、7、7-1、7-2、7-3、7-4和桥柄下端的管控门；所述顶盘周围连接
四个桥柄，四个桥柄偏置阵列于顶盘的中心圆周围；各个桥柄的对称中线相切于同一个圆
上，桥柄下端的管控门分为上桥左转弯车管控门10-1、10-2、10-3、10-4和下桥车管控
门11-1、11-2、11-3、11-4，个别还设有上桥直行车管控门12；桥柄下端正对的是上桥
左转弯车等候区，该区域占用车辆疏散区内侧车道设置，由道路正中隔障8和辅助隔障9
围成。
本发明单车道双方向立交桥和应用该设备的路口疏堵系统，其特征在于：所述顶盘引
流门是旋转式顶盘引流门5，其旋转轴位于顶盘2中心圆上；顶盘四周的的四个弧形桥栏
6-1、6-2、6-3、6-4分别与引流门门扇末端的轨迹圆相切。
本发明单车道双方向立交桥和应用该设备的路口疏堵系统，其特征在于：所述顶盘引
流门是插合式顶盘引流门，顶盘上有四个插合式顶盘引流门门座，四扇插合式顶盘引流门
7-1、7-2、7-3、7-4分别安装在各自的门座内；每扇引流门的对称中线和滑移轨迹线相
重合，并且都通过顶盘圆圆心。
本发明单车道双方向立交桥和应用该设备的路口疏堵系统，其特征在于，所述宽桥柄
式单车道双方向立交桥，其桥柄是能容大型车通行的宽桥柄；其桥高为标准桥高的一半；
其顶盘引流门是插合式顶盘引流门，顶盘上有四个插合式顶盘引流门门座，四扇插合式顶
盘引流门7分别安装在各自的门座内；四个桥柄中的各个桥柄下端还安装有大车管控门
13-1、13-2和下桥车管控门14-1、14-2。
本发明单车道双方向立交桥和应用该设备的路口疏堵系统，其特征在于：所述单车道
双方向立交桥是下挖式半标准高度四柄立交桥；其桥柄是埋设在地下的车辆通道，其顶盘
也位于地面以下，其桥上车流方向变换及控制系统包括顶盘上安装的顶盘引流门。
本发明单车道双方向立交桥和应用该设备的路口疏堵系统，其特征在于：所述匝道顶
盘式单车道双方向立交桥，包括标准高度的环形匝道23，两个双方向导通的桥柄20-1、
20-2；此外还有四个单方向导通的桥柄，分别是两个下行桥柄18-1、18-2和两个上行桥
柄19-1、19-2，所述顶盘上共有四个半片状旋转式顶盘引流门，分别是安装在双方向桥
柄上端的旋转式引流门21-1、21-3，安装在两个上行桥柄上端的旋转式引流门21-2、21-4。
本发明单车道双方向立交桥和应用该设备的路口疏堵系统，其特征在于：所述车流衔
接控制系统分为紧密衔接控制系统和宽松衔接控制系统；所述紧密衔接控制系统支持桥上
停车，桥上左转弯车流的头车26-1停在桥上指定位置，头车26-2伺机紧密地衔接在桥下
直行尾车27-2之后；所述宽松衔接系统不支持桥上停车，其左转弯头车26-3上桥时刻滞
后，左转弯头车26-3和桥下直行尾车27-3间有安全间隔。
本发明单车道双方向立交桥和应用该设备的路口疏堵系统，其特征在于：所述车流衔
接装置包括桥上左转弯头车指挥信号灯、桥下直行尾车识别捕捉装置、下桥车管控门
28-1、28-2、28-3及其自动启闭装置；所述桥下直行尾车识别装置是应用红外线发射装
置的尾车移动信息捕捉分析装备。
单车道双方向立交桥所采用的技术手段是利用颠覆传统的“交流通过”模式，并以此
来达到小型桥大通过能力的目的，能有效缓路口通过压力。
另外，单车道双方向立交桥还利用新颖的左转弯车流与直行车流相互衔接的技术手
段，巧妙的避免交通流的交织，做到高效配置交通资源，促进道路畅通和有力提速。
单车道双方向立交桥和应用该设备的路口疏堵系统还有如下积极意义：
第一，对车辆的指挥信号明确，安全可靠性能高。
第二，桥体外形紧凑，占地少，对环境影响小。
第三，运输方便，安装简单，可实施性强。
第四，造价低廉，选材简便，经济性好。
附图说明
图1是单车道双方向立交桥结构图
图2是四柄单车道双方向立交桥的安装图
图3是应用旋转式引流门的单车道双方向立交桥
图4是应用伸缩式引流门的单车道双方向立交桥
图5-图6是应用旋转式引流门的单车道双方向立交桥实用例
图7-图8是应用伸缩式引流门的单车道双方向立交桥实用例
图9是半标准高度宽桥柄单车道双方向立交桥实用例
图10-图11是应用匝道顶盘的单车道双方向立交桥实用例
图12-图13是车流紧密衔接的过程原理图
图14是车流宽松衔接的原理图
具体实施方式
以下结合说明书附图，通过7个具体的实施例，详细说明单车道双方向立交桥和应用
该设备的路口疏堵系统；附图中均以N、S、W、E分别代表交叉路口北、南、西、东四个
方向。
实施例1：单车道双方向立交桥的基本桥型。
图1-图4通过一种四柄单车道双方向立交桥介绍基本桥型特点：
图1是桥体基本结构图：四个桥柄1均匀布置在龙爪顶盘2四周，桥柄顶端连接在顶
盘上，顶盘正下方是支柱3。每个桥柄的宽度只容一辆车通过，上桥车辆和下桥车辆在同
一桥柄上轮流交替通过。
图2是一座四柄单车道双方向立交桥安装在平面交叉十字路口的情形：四个桥柄分别
安装在十字路口北、西、南、东四个“车辆疏散区”4-1、4-2、4-3和4-4处。
对于单方向通行的道路来说，以十字路口为界，可以简单的分为“车辆排队区”和“车
辆疏散区”两个部分；当红灯亮时，左转弯车辆都会停在“车辆排队区”的内侧车道，直
行车会停在中间及外侧车道，而右转弯车辆只能占据外侧车道；因此，“车辆排队区”几
乎没有空闲地段；而对于路口对面的“车辆疏散区”来说，因为车辆总是通过不停顿的状
态，不存在“集聚”，因此有条件容放立交桥桥柄。
图2中的四个桥柄1-1、1-2、1-3和1-4分别占用北N、西W、南S和东E各处的“车
辆疏散区”4-1、4-2、4-3和4-4内侧车道。
图3是应用旋转式顶盘引流门的单车道双方向立交桥，从图中可以看到：四个桥柄偏
置阵列于顶盘的中心圆周围；四个桥柄的对称中线相切于同一个圆上。旋转式顶盘引流门
5的旋转轴位于顶盘中心圆上。顶盘四周的的四个弧形桥栏6-1、6-2、6-3和6-4分别与
引流门5的门扇末端轨迹圆相切。
图4是应用插合式顶盘引流门的单车道双方向立交桥，从图中可以看到：四个桥柄偏
置阵列于顶盘中心圆周围，四个桥柄的对称中线相切于同一个圆上。顶盘上有四个插合式
顶盘引流门门座，四扇插合式顶盘引流门7-1、7-2、7-3和7-4分别安装在各自的门座内；
每扇引流门的对称中线和滑移轨迹线相重合，并且都通过顶盘圆圆心。
图3和图4所提供的两种顶盘引流门，对于单车道双方向立交桥来说是一种非必要配
置；如果通过完善的信号灯或其它管控指挥设备能达到相同的导引车流的目的，便可以如
图1所示的基本桥型一样，不需要在顶盘上安装引流门。
单车道双方向立交桥的基本桥型特点是：标准桥高和窄桥柄，其桥高采用一般立交桥
标准桥高度4500mm；其桥柄为窄型桥柄，仅容轿车通过，宽度在2500mm左右。
除上述标准外，还可根据特殊需要，采用半标准高度和宽桥柄这样的非主流配置；半
标准桥高取2250mm；宽桥柄适于通行大型车辆，其宽度可以达到3500mm。
另外还有一种下挖式的单车道双方向立交桥，一般采用半标准桥高2250mm作为桥深，
采用2500mm为桥宽，这种桥仅容轿车通行。
实施例2：应用旋转式顶盘引流门的单车道双方向立交桥实施例
图5是应用旋转式顶盘引流门的单车道双方向立交桥，这是一种左转弯专用桥。其桥
体安装在平面交叉十字路口；除了顶盘上的旋转式顶盘引流门5外，每个桥柄的下端还安
装有上桥左转弯车管控门和下桥车管控门。
桥柄下端正对的是“上桥左转弯车等候区”，这个区域是占用“车辆疏散区”内侧车
道而设置的；如图中北侧N方向一端，由道路正中隔障8和辅助隔障9围成的区域即是，
其出口处安装有上桥左转弯车管控门10-1。
图5所示的是西向北左转弯![]()
和东向南左转弯![]()
同时在桥上通行的情形；在路
口北侧N处桥柄下端，上桥左转弯车管控门10-1关闭，下桥车管控门11-1开启。在路口
东侧E处桥柄下端，上桥左转弯车管控门10-2开启，下桥车管控门11-2关闭。
图6是图5所示通行状态的另一状态：和图5相比较，旋转式顶盘引流门5转动了90
度；而四个桥柄下端每处的上桥左转弯车管控门及下桥车管控门，原来开启的全部关闭，
原来关闭的全部开启。此时西向北左转弯![]()
和东向南左转弯![]()
停止，正在进行的是
北向东左转弯![]()
和南向西左转弯![]()
实施例3：应用插合式顶盘引流门的单车道双方向立交桥实施例
上例单车道双方向立交桥的旋转门5，其旋转门轴装在顶盘正中，因此不能通过直行
车辆。而十字路口的情况比较多变，有时某个方向直行压力过大时，需要通过立交桥来分
流一部分直行车辆，所以本例给出一种直行左转两用桥，两者的区别在于顶盘上换装了插
合式顶盘引流门。
图7是应用插合式顶盘引流门的单车道双方向立交桥，其顶盘上安装有四扇插合式顶
盘引流门，每个桥柄的下端安装有上桥左转弯车管控门和下桥车管控门。图中所示的是西
向北左转弯![]()
和东向南左转弯![]()
同时在桥上通行的情形；此时的插合门7-1和7-3
从门座中伸出，并对合形成一个隔障体。
在道路西侧W处桥柄下端，上桥左转弯车管控门10-3开启，下桥车管控门11-3关闭；
在路口南侧S处桥柄下端，上桥车左转弯车管控门10-4关闭，下桥车管控门11-4开启。
为了配合直行车上桥，桥柄下端的右侧还设有上桥直行车管控门12。
图8所示是图7所示通行状态的另一状态：此时西向北左转弯![]()
和东向南左转弯![]()
![]()
停止，正在进行的是北向东左转弯![]()
和南向西左转弯![]()
和图7所示情形相比
较：原来伸出的插合门7-1和7-3退回门座中，而缩在门座中的插合门7-2和7-4从门座
中伸出来，两门对合形成隔障体。四个桥柄下端各处的上桥左转弯车管控门及下桥车管控
门，原来开启的全部关闭，原来关闭的全部开启。
实施例4：半标准高度宽桥柄单车道双方向立交桥实施例
以上实施例都采用主流桥型；即桥高4500mm，桥宽2500mm左右，桥面仅供轿车通行，
因此大型车辆的左转弯还是需要在桥下进行。
图9提供了一种半标准高度宽桥柄的桥型；桥高取2250mm，桥宽取3500mm；因桥高
较低，大型车直行和左转弯一律只能从桥上通过，轿车的左转弯也在桥上完成，桥下只有
直行轿车通行。
图9是西向东直行W→E和西向北左转弯![]()
大型车通过的情形；此时西侧桥柄W
处的大车管控门13-1开启，同时挡住上桥左转弯轿车15-1的去路；东侧桥柄E处的下桥
车管控门14-2开启，旁边的大车管控门13-2关闭。插合门组的一扇7伸出一部分，表示
桥柄S一侧的直行车和左转弯车被禁行。
以上模式下同时通行西向北左转弯![]()
大车16-1和西向东直行W→E大车16-2，而
南向北直行S→N大车或南向西左转弯![]()
大车17则停在桥上等候。
准备从桥上通过的西向北左转弯![]()
轿车15-1和东向南左转弯![]()
轿车15-2停在
桥下的等候区等待。
实施例5：应用匝道顶盘的单车道双方向立交桥的实施例
上述几个实施例都是单车道双方向立交桥应用在城市平面交叉路口的情形；除此之
外，大城市中有不少路口架设了非互通式立交桥，左转弯车和部分直行车仍需在桥下通过，
这样也会引起拥堵；为了解决问题，本实施例提供了一种结合非互通式立交桥使用的单车
道双方向立交桥，也就是应用匝道顶盘的单车道双方向立交桥。
图10是这种立交桥的全貌展示图：图中立交桥22是既有的非互通式立交桥，主要服
务于东西方向主干道的车流快速通过；匝道23是应用匝道顶盘的单车道双方向立交桥的
匝道顶盘，其桥高与非互通式立交桥22相等，两者配合使用。
图中，在路口北侧N处桥柄20-1及路口南端S处桥柄20-2，与前几个实施例相同，
都是双方向导通的桥柄，桥柄下端相应部位处设有上桥左转弯车管控门及下桥车管控门。
东西方向主干道辅路上，分别有四个单方向导通的桥柄，分别是下行桥柄18-1和
18-2，上行桥柄19-1和19-2。
顶盘上共有四个半片状旋转式顶盘引流门，分别是安装在双方向桥柄20-1和20-2
上端的旋转式引流门21-1和21-3，此外还有安装在两个上行桥柄19-1和19-2顶端的旋
转式引流门21-2和21-4。
图10所示的是西向北左转弯![]()
和东向南左转弯![]()
同时在桥上通行的情形；此
时旋转式引流门21-2和21-1为西向北左转弯![]()
车辆提供通过许可；而旋转式引流门
21-4和21-3则为东向南左转弯![]()
车辆提供通过许可。
图11所示是图10所示通行状态的另一状态：此时西向北左转弯![]()
和东向南左转
弯![]()
停止，正在进行的是北向东左转弯![]()
和南向西左转弯![]()
这种情况下，旋
转式引流门21-1和21-4为北向东左转弯![]()
车辆提供通过许可；而旋转式引流门21-3
和21-2则为南向西左转弯![]()
车辆提供通过许可。
实施例6：紧密衔接的车流衔接控制系统
结合图2，在平面交叉的十字路口，当遇到红灯亮起时，直行车辆都会停在“车辆排
队区”等候，此时十字路口对侧的“车辆疏散区”，也就是安放桥柄的区域，会因车辆驶
离而形成空白区；本例所提“车流衔接”就是主张将桥上开下来的左转弯车辆适时引导到
此空白区来，使道路资源得到合理的配置和高效使用。
图12是一个应用单车道双方向立交桥的十字路口鸟瞰图；图中，桥下东向西E→W
直行和西向东W→E直行车辆通行，而南向北S→N直行和北向南N→S直行车辆停车等待。
本例应用的是一种标准配置的单车道双方向立交桥，因其桥宽和强度所限，桥上仅
能通行轿车，因此左转弯的大型车24等需要在桥下的“车辆排队区”内侧专设的左转弯
等候区排队。
此外，为提高东西两方向直行车通过效率，北向西右转弯![]()
车辆25-1和南向东
右转弯![]()
车辆25-2也被红灯限停；因此，路口南端S和北端N的“车辆排队区”各侧
三个车道的车辆是全面被限停的状态。
所谓的“车流衔接”是指上一轮直行车流与从桥上下来的左转弯车流相互衔接。在
图12中，上一轮直行车流的尾车是27-1，桥上驶下的左转弯车流的头车是26-1，控制这
两辆车顺利安全衔接是车流衔接控制系统的主要功能。
为实现桥下直行尾车27-1和桥上左转弯头车26-1稳妥衔接，本例采用紧密衔接模
式：即令左转弯车辆26-1等先期在桥上停车等候，头车26-1被禁行在指定位置；待桥下
直行尾车27-1通过下桥车管控门28-1后，该门马上开启并立即放行桥上等候的左转弯车
队。
图13就是上述两列车流即将实现紧密衔接一刻的情形；此时桥下直行尾车27-2刚
好通过下桥车管控门28-2，此门随即打开，桥上等待的左转弯车26-2等即刻起步，紧跟
在桥下直行尾车27-2之后。
达到上述效果还需要直行尾车判断捕捉装置来辅助，直行尾车判断装置可以应用红
外线发射装置的信息捕捉分析装置等现有技术。
实施例7：宽松衔接的车流衔接控制系统
上一个实施例所提供的方案适用于在交通压力较大的情形下使用，比如早晚高峰期，
这种模式具有通过效率高的优点，但需要左转弯车辆在桥上驻车等待；这样很容易因人为
的车距控制不当而发生追尾剐蹭事故。
为克服以上缺陷，图14提供了一种宽松衔接的控制方案；即延迟左转弯头车26-3
上桥的时刻；这需要对左转弯头车进行精确的指挥和控制。
经过上述调整后，当桥下直行尾车27-3经过下桥车管控门28-3、门扇打开之际，左
转弯头车26-3还未到达桥柄下端；这样就不存在左转弯车辆在桥上等待的可能，可以更
好的控制车距以保障安全。
宽松衔接模式使左转弯头车26-3和桥下直行尾车27-3间有较大的安全间隔，这种间
隔不宜过大，否则会造成不必要的道路资源浪费；在车辆控制上，以下桥车管控门28-3
打开时，左转弯头车26-3刚好开到桥顶为宜。
立交桥尤其是互通式立交桥对于缓解交通拥堵作用很大，但是大部分立交桥尤其是互
通式立交桥都建在特大城市，市中心或老城区的很多路口也不具备建设大中型立交桥的条
件；而在中小城市甚至大城市，平面交叉路口仍然大量存在，因此轻量化、小型化的单车
道双方向立交桥会有很大的应用前景。