道路通行能力.ppt

1、,1. 通行能力的定義 交通量是指在單位時間內(nèi)通過道路某一個斷面的交通實體數(shù) ,交通量是一個隨機數(shù);通行能力是一個確定的數(shù)值，通行能力在道路設(shè)計時就已經(jīng)確定好了。 通行能力是指在給定的服務(wù)水平條件下，單位時間內(nèi)通過道路某一斷面的最大交通實體數(shù)。我國對通行能力的定義是指道路設(shè)施疏導(dǎo)交通流的能力。 在談到某條道路的通行能力時，首先應(yīng)該明確是在什么樣的服務(wù)水平條件下的。,第一節(jié) 通行能力概論,舉例：上海某二級公路，通行能力為50007000輛/天，但某天在道路上實際測到的交通量為17000輛，怎么出現(xiàn)了交通量大于通行能力的情況呢？ 分析：通行能力為50007000輛/天是按照B級服務(wù)水平來設(shè)計的，此

2、時車輛的速度可以達到80km/h，司機駕車時的自由性很大，但當交通量達到17000輛/天時，此時道路的服務(wù)水平已嚴重下降，可能已經(jīng)降到E級服務(wù)水平了，此時的速度也可能已下降至2030km/h了，駕駛員駕車的自由度很低。,第一節(jié) 通行能力概論,為什么要研究通行能力？,交通需求與交通供給 交通擁堵問題 交通事故問題 環(huán)境污染問題 能源消耗問題,第一節(jié) 通行能力概論,通行能力 交通需求無交通擁擠 通行能力 交通需求交通擁擠發(fā)生 都市中早晚交通擁擠 交通需求究竟在多大程度上超過了通行能力？ 10？、20？30倍以上？,第一節(jié) 通行能力概論,在學(xué)習(xí)道路的通行能力時，必須明確以下兩點： 交通量可能大于道路

3、的通行能力（這是由于有一個服務(wù)水平的存在），當?shù)缆返姆?wù)水平高時，相應(yīng)的通行能力就小。 通行能力的大小是以標準車型來計算的。對于混合交通中的非標準車要作標準車的轉(zhuǎn)化。對于城市道路、高速公路和一級公路是使用小客車（pcu）作為標準車型的；而對于二級公路、三級公路和四級公路則使用中型載重汽車（mvu）作標準車。,第一節(jié) 通行能力概論,第一節(jié) 通行能力概論,2. 通行能力的分類 1950年出版的美國道路通行能力手冊（即HCM）中根據(jù)通行能力的性質(zhì)和使用要求，將通行能力分為下面三類： 基本通行能力 可能通行能力 設(shè)計通行能力,基本通行能力basic capacity 公路的某組成部分在理想的道路、交通

4、、控制和環(huán)境條件下，一條車道的一橫斷面上，不論服務(wù)水平如何，1h所能通過標準車輛的最大輛數(shù)(pcu) 通常以高速公路上觀測到的最大交通量為基準(理想、理論通行能力) 可能通行能力possible capacity 公路的某組成部分在實際的道路、交通、控制及環(huán)境條件下，一條車道的一橫斷面上，不論服務(wù)水平如何，1h所能通過的車輛的最大輛數(shù)(pcu) 是現(xiàn)實條件道路上的最大交通量（實際通行能力） 設(shè)計通行能力design capacity 公路的某組成部分在預(yù)測的道路、交通、控制及環(huán)境條件下，一條車道的一橫斷面上，在指定的設(shè)計服務(wù)水平下，1h所能通過的車輛的最大輛數(shù)(pcu) 是道路規(guī)劃、設(shè)計的依據(jù)

5、（實用通行能力）,第一節(jié) 通行能力概論,運行條件 道路條件： 是指公路的幾何特征（車道數(shù)、車道、路肩、中央帶等的寬度，側(cè)向凈寬，設(shè)計速度及平、縱線形和視距等） 交通條件： 是指交通特征（交通流中的交通組成、交通量、不同車道中的交通量分布、上下行方向的交通量分布） 控制條件 ： 是指交通控制設(shè)施的形式及特定設(shè)計和交通規(guī)則 環(huán)境條件 ： 指橫向干擾程度以及交通秩序等。,第一節(jié) 通行能力概論,基本通行能力中的理想條件,道路條件 車道幅寬十分大（3.5m以上） 到路旁障礙物的距離足夠大(側(cè)向凈空在1.75m以上) 線性條件良好 交通條件 交通流僅由小客車構(gòu)成，無車型混合、機非混合 沒有任何速度限制 控

6、制條件 是指交通控制設(shè)施的形式及特定設(shè)計和交通規(guī)劃 環(huán)境條件 指無橫向干擾等,理想條件：對條件進一步提高也不能提高基本通行能力的條件。,基本通行能力,可能通行能力,設(shè)計通行能力,三者間的關(guān)系,各種修正系數(shù),指定服務(wù)水平下的V/C比,第一節(jié) 通行能力概論,C可能理想通行能力的基礎(chǔ)上作各項系數(shù)的修正，即C可能= C理想r1r2rn C設(shè)計理想通行能力的基礎(chǔ)上作各項系數(shù)的修正，同時還要考慮到服務(wù)水平的影響（即V/C比）。也就是說：C設(shè)計=C可能（最大服務(wù)交通量/基本通行能力） 通過上面的分析，我們得到這三種通行能力之間的關(guān)系式為： C理想C可能C實用,需分別進行通行能力和服務(wù)水平分析的道路組成部分

7、(1) 高速公路（控制進入）的基本路段； (2) 不控制進入的多車道公路路段； (3) 不控制進入的雙車道公路路段； (4) 混合交通雙車道公路路段； (5) 匝道，包括匝道主線連接部分； (6) 交織區(qū)； (7)無信號控制的平面交叉； (8) 信號控制的平面交叉； （9）市區(qū)及近郊干線道路。,第一節(jié) 通行能力概論,道路通行能力的作用 根據(jù)道路通行能力和設(shè)計交通量的具體分析，可以正確地確定新建道路的等級、性質(zhì)、主要技術(shù)指標和線形幾何要素。 通過對現(xiàn)有道路通行能力的分析、評估，并與現(xiàn)有交通量進行對比，可以確定現(xiàn)有道路系統(tǒng)或某一路段所存在的主要問題及提出處理的措施。 可作為改善道路線形的依據(jù) 道路

8、通行能力可作為交通樞紐或其它設(shè)施的規(guī)劃、設(shè)計的依據(jù) 通行能力還可以作為城市道路網(wǎng)、公路網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計的依據(jù) 可以作為交通管理、交通運行組織以及交通控制手段等方案選定時的依據(jù),第一節(jié) 通行能力概論,第二節(jié) 服務(wù)水平概述,1. 服務(wù)水平的概念 服務(wù)水平(Level of Service)美國HCM中規(guī)定為：描述交通流內(nèi)的運行條件以及影響駕駛員和乘客感受的一種質(zhì)量標準。即道路在某種交通條件下所提供的運行服務(wù)的質(zhì)量水平。 服務(wù)水平是從道路使用者（包括駕駛員和乘客）所感受到的服務(wù)質(zhì)量的角度來進行描述的。如從駕駛員的角度，主要體現(xiàn)在行駛的舒適性、燃油的經(jīng)濟性、磨耗的減少、行程時間的縮短上來講。如從乘客的角度來

9、講，主要體現(xiàn)在乘車的舒適性、行程時間的長短上來反應(yīng)服務(wù)水平的。,2.服務(wù)水平的劃分指標 行車速度：當速度大時，服務(wù)水平就高；當速度小時，服務(wù)水平就低。 車輛行駛時的自由程度(通暢性); 交通受阻或受干擾的程度,以及行車延誤和每 公里停車次數(shù)等; 行車的安全性(事故率和經(jīng)濟損失等); 行車的舒適性和乘客滿意的程度; 最大密度,每車道每公里范圍內(nèi)車輛的最大密度; 經(jīng)濟性(行駛費用),第二節(jié) 服務(wù)水平概述,第二節(jié) 服務(wù)水平概述,思考：為什么不用 交通量或密度作為服務(wù)水平的評價指標呢？,第二節(jié) 服務(wù)水平概述,(美國)六級服務(wù)水平A B C D E F 速度高、密度小 速度低、密度大舒適度高 舒適度低

10、(中國)四級服務(wù)水平一級二級三級四級 A B C D E F 最大服務(wù)交通量MSVi 每一服務(wù)水平有其服務(wù)質(zhì)量的范圍，在其服務(wù)水平范圍內(nèi)服務(wù)水平最差時對應(yīng)的交通量稱為最大服務(wù)交通量。 V/C比： 指最大服務(wù)交通量與基本通行能力之比。V/C越大，即說明交通量越接近通行能力，即道路的服務(wù)水平就越低；V/C越小，說明最大服務(wù)交通量與基本通行能力之間的差距就越大，即道路的服務(wù)水平就越高。,美 國 服 務(wù) 水 平,服務(wù)水平A：交通量很小，交通為自由流，使用者不受交通流中其他車輛的影響，有非常高的自由度來選擇所期望的速度，為駕駛員和乘客提供的舒適和便利程度極高。 服務(wù)水平B：交通量較前增加，交通處在穩(wěn)定流

11、范圍內(nèi)的較好部分，駕駛自由度比服務(wù)水平B有所下降，其他車輛開始對少數(shù)駕駛員的駕駛行為產(chǎn)生影響，因此所提供的舒適和便利程度比服務(wù)水平A低一些。 服務(wù)水平C：交通量大于服務(wù)水平B，交通處在穩(wěn)定流范圍的中間部分，車輛間的相互作用變的大起來，選擇速度受到其他車輛的制約，舒適和便利程度有明顯下降。 服務(wù)水平D：交通量再增大，交通處于穩(wěn)定交通流的較差部分，速度和駕駛自由度都受到嚴格約束，舒適和便利程度低下，在接近這一服務(wù)水平的下限時，交通量有少量增加就會在運行方面出現(xiàn)問題。 服務(wù)水平E：此服務(wù)水平下的交通流常處于不穩(wěn)定流范圍，接近或達到該服務(wù)水平最大交通量時，交通量稍有增加，交通流內(nèi)部有小的擾動就將產(chǎn)生較

12、大的運行障礙，甚至發(fā)生交通中斷，此時所有車速均降到一個較低的但相對均勻的值，駕駛自由度極低。此服務(wù)水平下限的最大交通量即為基本通行能力或可能通行能力。 服務(wù)水平F：交通處于強制流狀態(tài)，車輛經(jīng)常排成隊，跟著前面的車倆停停走走，極不穩(wěn)定。在此服務(wù)水平下，交通量和速度同時由大變小，直到零為止，而交通密度達到最大。,流量,速,度,自由流,穩(wěn) 定 流,強制流,0,A,B,C,不穩(wěn)定流,D,E,F,3.公路設(shè)計時采用的服務(wù)水平等級 高速公路基本路段、匝道主線連接處以及交織區(qū)均采用二級服務(wù)水平。在不得已的情況下，匝道主線連接處以及交織區(qū)可降低要求采用三級服務(wù)水平。 不控制出入的汽車多車道公路在平原微丘區(qū)采用

13、二級服務(wù)水平，在山領(lǐng)重丘區(qū)采用三級服務(wù)水平； 不控制出入的汽車雙車道公路上使用三級服務(wù)水平； 混合交通雙車道公路使用三級服務(wù)水平。,第二節(jié) 服務(wù)水平概述,選定服務(wù)水平的幾條原則： 道路交叉口差一級 條件差的比條件好的降一級 主線比匝道高一級 高速公路的服務(wù)水平應(yīng)不低于二級,第二節(jié) 服務(wù)水平概述,總結(jié): 道路的通行能力和服務(wù)水平從不同的角度反映了道路的性質(zhì)與功能,通行能力主要反映道路服務(wù)數(shù)量的多少或能力的大小,服務(wù)水平主要反映了道路服務(wù)質(zhì)量或服務(wù)的滿意程度。 嚴格地說,沒有無通行能力的服務(wù)水平,也沒有無服務(wù)質(zhì)量的通行能力,兩者是不能分開的。,第二節(jié) 服務(wù)水平概述,基本通行能力計算 理想通行能力是

14、通過對各種類型的道路進行觀測，取得很多實測的資料，并繪制速度流量關(guān)系曲線和密度流量關(guān)系曲線，并進行圖上的標定估計，其曲線的峰值即為理想通行能力。 在缺乏大量實測資料的情況下，可以通過計算出最小的車頭間距來得到理想通行能力。,第三節(jié) 路段通行能力,第三節(jié) 路段通行能力,一般取安全車頭間距為L安2m，大車長度L大車8m，小車長度L小車5m，反應(yīng)時間t取作1s，查大量實測數(shù)據(jù)的經(jīng)驗值 通過計算發(fā)現(xiàn)通行能力一般變化于5001200之間，但按實際觀測到的最小車頭時距計算則可達2000輛/h以上，這主要是由于路面干燥使附著系數(shù)增大，并且道路的平縱線形和視距好，駕駛員估計不會出現(xiàn)意外停車，從而減少了車頭應(yīng)保

15、持的最小間隔。我國在作通行能力分析時作出了如下的規(guī)定： 高速公路基本路段： 120km/h，CB=2000pcu/h/ln 100km/h，CB=2000pcu/h/ln 80km/h，CB=1900pcu/h/ln 60km/h，CB=1800pcu/h/ln 雙車道一般公路路段通行能力分析時，基本通行能力為 CB=2000mvu/h,第三節(jié) 路段通行能力,2. 可能通行能力計算 計 算實際通行能力Co是以基本通行能力為基礎(chǔ)，考慮到實際的地形、道路和交通狀況，確定其修正系數(shù)，再以此修正系數(shù)乘以前述的基本通行能力，即得實際道路、交通在一定環(huán)境條件下的通行能力。 影響通行能力的修正系數(shù) 交通條件

16、修正系數(shù) 需將不同類型的車輛換算成 同一車型，即涉及到車輛換算系數(shù)。 見課本表7-15.,第三節(jié) 路段通行能力,第三節(jié) 路段通行能力,3. 設(shè)計通行能力計算 只要確定道路的實際通行能力（ Co），再乘以預(yù)先給定服務(wù)水平的服務(wù)交通量與通行能力之比（v/c），就得到規(guī)劃（設(shè)計）通行能力，即： CD =Co v/c,第三節(jié) 路段通行能力,高速公路基本路段 是指主線上不受匝道附近車輛匯合、分離以及交織運行影響的路段部分 基本路段的理想條件 (1) 3.75m 車道寬度 4.50m (2) 側(cè)向凈寬 1.75m (3) 車流中全部為小客車 (4) 駕駛員均為經(jīng)常行駛高速公路且技術(shù)熟練遵守交通法規(guī)者 基本

17、路段的服務(wù)水平分級表 計算思路 由于兩個方向上的交通互不依賴，且兩個方向在其前進方向上的線形不同，因此，兩個方向車行道的通行能力和服務(wù)水平分別進行計算。,高速公路基本路段通行能力,高速公路基本路段通行能力,高速公路基本路段的基本通行能力 2000 2000 1900 1800 設(shè)計速度(km/hr) 120 100 80 60 最大服務(wù)交通量 (pcu / hrlane) MSVi= CB ( V / C )i 最大服務(wù)交通量 = 基本通行能力服務(wù)水平 單向的可能通行能力 CO = CB N fW fHW fP 單向車道的設(shè)計通行能力 CD = CB ( V / C )i N fW fHW f

18、P Mservice i最大服務(wù)交通量 N單向車道數(shù)fW車道寬度和側(cè)向凈空影響修正系數(shù)fHW大型車混行影響修正系數(shù)fP駕駛員條件影響修正系數(shù),運行質(zhì)量,影響高速公路基本路段通行能力的主要因素及修正方法車道寬度與側(cè)向凈空修正系數(shù)fW,大型車的修正系數(shù)fHV,PHV大型車交通量占總交通量的百分比； EHV大型車換算成小客車的車輛換算系數(shù)。,駕駛員條件的修正系數(shù)fP,fP 1.000.90,【例】 一四車道高速公路，設(shè)計速度為100km/h，單向高峰小時交通量VP1800veh/h，大型車占40%，車道寬3.50m，側(cè)向凈空1.75m，緊挨行車道兩邊均有障礙物，重丘地形。分析其服務(wù)水平，問其達到可能

19、通行能力之前還可增加多少交通量。 解 為求服務(wù)水平要計算V/C： (1) 查表得諸修正系數(shù) fW0.97，EHV2.5， fHV=1/1+0.40(2.5-1)=0.625, fP=1.0 (2) 計算V/C (3) 該公路服務(wù)水平屬三級 (4) 求算達到可能通行能力前可增加的交通量 行車道的可能通行能力 達到可能通行能力前可增加的交通量V2425-1800625veh/h,路段車流運行特性汽車超車時，必須進入對向車道行駛?cè)舾删嚯x后，再回到本向車道，才完成了超車過程。雙車道公路中任何一方向的車輛在行駛過程中，不僅受到同向車輛的制約，還受到反向車流的影響。因此，對通行能力和服務(wù)水平的計算要采用雙

20、向同時分析的思路。,雙車道公路路段通行能力,雙車道公路路段通行能力,服務(wù)水平：雙車道一般公路路段服務(wù)水平按平均行程速度和不準超車區(qū)所占的比率來進行劃分。,理想條件（影響因素） 1）設(shè)計速度大于或等于80km/h 2）車道寬度大于或等于4m，但不大于4.5m 3）側(cè)向凈寬大于或等于1.75m 4）在公路上無“不準超車區(qū)” 5）交通流中全為標準車中型載重汽車 6）兩個方向的交通量之比為1:1 7）地形為平原微丘區(qū) 8）行車時無橫向干擾，且行車的持續(xù)良好。,車行道最大服務(wù)交通量 Msv i 在理想條件下第i級服務(wù)水平的車行道雙向最大服務(wù)交通量(mvuh)； CB基本通行能力，理想條件下車行道每小時雙

21、向合理的期望能通行的最大交通量，CB=2000mvuh； (VC)i第i級服務(wù)交通量與基本通行能力之比 車行道的設(shè)計通行能力,設(shè)計速度80km/h對的修正系數(shù)交通量方向分布對的修正系數(shù)車道寬度與側(cè)向凈寬對的修正系數(shù)交通組成對的修正系數(shù)橫向干擾與交通秩序?qū)Φ男拚禂?shù),雙車道公路路段通行能力,雙車道公路路段通行能力,雙車道公路路段通行能力,第四節(jié) 交叉口通行能力,分類： 無控制交叉口 信號控制交叉口,1. 概述 兩條或兩條以上的道路在同一平面相交稱為平面交叉。兩條不同方向的車流通過平交路口時產(chǎn)生車流的轉(zhuǎn)向、交匯與交叉，在平交路口可能通過的最大交通量就是交叉口的通行能力。,第四節(jié) 交叉口通行能力,2

22、. 無控制交叉口通行能力計算 不設(shè)信號管制的交叉口大致可分為兩類，一是暫時停車方式，一是環(huán)行方式。而暫時停車方式的交叉口又可分為四路停車和兩路停車兩種。 四路停車用于同等重要的道路相交的路口，不分優(yōu)先與非優(yōu)先（即主干道與次干道），所有車輛至交叉口均需停車而后通過。 兩路停車通常用于主干道（優(yōu)先方向）與次干道相交（非優(yōu)先方向），主干道可優(yōu)先通過，次干道上車輛一律停車等待，等待優(yōu)先通行方向交通流的間隙通過或轉(zhuǎn)彎。,第四節(jié) 交叉口通行能力,十字形無信號控制交叉口通行能力計算方法： 直接計算優(yōu)先方向交通流中的可插間隙（車頭時間間隔），即非優(yōu)先方向交通可以橫穿或插入的間隙數(shù)，作為非優(yōu)先方向可以通過的最大

23、交通量。 計算原理：將主干道（優(yōu)先方向）上的車流視為連續(xù)行駛的交通流，并假定車輛到達的概率分布符合泊松分布，則車輛之間出現(xiàn)的時間間隔分布為負指數(shù)分布，但不是所有間隔均可供次干道車輛通過或插入，只有當此間隙大于臨界間隙（即50的駕駛員可以接受）時才有可能。,第四節(jié) 交叉口通行能力,十字形交叉口通行能力計算方法：當主要方向上車流允許次要方向車輛穿插的最小車頭時距為，次要方向的飽和車流的平均車頭時距為時，推導(dǎo)出下列計算公式： 式中： Q非非優(yōu)先通行次干道上可以通過的交通量（輛/h）； Q優(yōu)主干道優(yōu)先通行的雙向交通量（輛/h）； =Q優(yōu)/3600（輛/s）； 臨界間隙時間（s）（68s或57s）； 次

24、干道上車輛間的最小車頭時距（3s或5s）。,第四節(jié) 交叉口通行能力,無信號交叉口的通行能力，等于主要道路上的交通量加上次要道路上車輛穿越空檔能通過的車輛數(shù)。若主要道路上的車流已經(jīng)飽和，則次要道路上的車輛一輛也通不過 無信號交叉口的通行能力最大等于主要道路路段的通行能力。在無信號交叉口，主要道路上的交通量不大，車輛呈隨機到達，有一定空檔供次要道路的車輛穿越，相交車流無過大阻滯，否則，需加設(shè)信號燈，分配行駛權(quán),第四節(jié) 交叉口通行能力,例：一無信號控制交叉口，主要道路雙向流量為1200輛/h，車輛到達符合泊松分布，車流允許次要道路穿越或左右轉(zhuǎn)彎并線的車頭時距為6s，如次要道路采用讓路控制，平均車頭時

25、距為3s，求次干道上可以通過的交通量。 解：Q優(yōu)= 1200輛/h，=1200/3600=0.333輛/s， = 6s ，= 3s,第四節(jié) 交叉口通行能力,3. 信號交叉口通行能力計算 基本概念 信號相位：各進口道不同方向所顯示的不同色燈組合稱為一個相位信號。 周期長度：各個行車方向完成一組色燈變換所需的總時間，等于紅燈時間+綠燈時間+黃燈時間 綠信比：一個相位內(nèi)某一方向有效通行時間與周期長度之比。 十字形交叉口車道功能劃分 十字形交叉口設(shè)計通行能力等于各進口道設(shè)計通行能力之和； 進口道設(shè)計通行能力等于各車道設(shè)計通行能力之和；,第四節(jié) 交叉口通行能力,信號燈交叉口通行能力計算模式 一條專用直行

26、車道的通行能力 一條右轉(zhuǎn)專用車道的通行能力 一條左轉(zhuǎn)專用車道的通行能力 不設(shè)專用左轉(zhuǎn)信號時一條左轉(zhuǎn)車道的通行能力 直、左混合行駛時一條車道的通行能力(N直左) 直、右混行一條車道的通行能力(N直右),第四節(jié) 交叉口通行能力,(1)一條專用直行車道的通行能力 式中：,第四節(jié) 交叉口通行能力,（2）直右車道設(shè)計通行能力 （3）直左車道設(shè)計通行能力 （4）直左右車道設(shè)計通行能力,第四節(jié) 交叉口通行能力,（5）交叉口進口道的設(shè)計通行能力,第四節(jié) 交叉口通行能力,第四節(jié) 交叉口通行能力,第四節(jié) 交叉口通行能力,通行能力的折減 在一個信號周期內(nèi)，對面到達的左轉(zhuǎn)車超過34pcu時，左轉(zhuǎn)車通過交叉口將影響本面直行車。因此，應(yīng)折減本面各直行車道(包括直行、直左、直右、直左右車道)的設(shè)計通行能力。當Cle C1e 時，進口道折減后的設(shè)計通行能力為 Ce進口道的設(shè)計通行能力(pcu/h)； ns本面各種直行車道數(shù)； Cle進口道左轉(zhuǎn)車的設(shè)計通過量(pcu/h)， C1e 不折減本面各種直行車道設(shè)計通行能力的對面左轉(zhuǎn)車數(shù)(pcu/h)；當交叉口小時為3n，大時為4n，n為每小時信號周期數(shù)。,設(shè)專用左轉(zhuǎn)專用右轉(zhuǎn)車道時 只設(shè)專用左轉(zhuǎn)車道時 只設(shè)專用右轉(zhuǎn)車道時,進口道的設(shè)計通行能力,第四