交通工程學(xué)第九章道路通行能力

1、第九章 道路通行能力,其他通行能力,高速公路基本路段通行能力,概述,主要內(nèi)容,高速公路交織區(qū)段通行能力,雙車道一般公路路段通行能力,9.1 概述,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？ 交通需求超過通行能力的 5 10 的程度 交通擁擠發(fā)生 嚴重交通擁堵,為什么會發(fā)生交通阻塞？,9.1 概述,交通阻塞發(fā)生示意圖,容量増加,阻塞消除,阻塞發(fā)生,阻塞消除,9.1 概述,通行能力是道路系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)、管理的指南針 通過交通需求與通行能力比較，可以評價道路交通服務(wù)水平 交通需求與通行能

2、力之間的關(guān)系，是交通環(huán)境評價的依據(jù),9.1 概述,美國最早進行通行能力的研究工作，其成果集中地反映在Highway Capacity Manual（簡稱HCM）中，最新版本為HCM 2000 許多發(fā)達國家如瑞典、加拿大、澳大利亞、德國等也都對本國的交通情況進行了研究, 編制了相應(yīng)的道路通行能力手冊 目前國際上有許多道路通行能力模擬軟件，如美國的HCS (Highway Capacity Software)，瑞典公路局的CAPCAL 上世紀八十年代后期，東南大學(xué)、同濟大學(xué)、北京工業(yè)大學(xué)等高校以及交通部所屬部分科研所對適合我國國情的道路通行能力進行了研究工作,9.1 概述,什么是通行能力（traf

3、fic capacity）？ 在一定的道路條件、交通條件、控制條件、環(huán)境條件下、道路斷面在一定的時間內(nèi)能夠通過的最大車輛數(shù) 車輛換算 交通量1換算系數(shù)2交通量2換算系數(shù)2 換算成小汽車數(shù)（pcu：passenger car unit） 計量通行能力的時間單位 時間單位愈大交通不均勻性也愈大，無法準確反映交通量與服務(wù)水平的關(guān)系。通常用1h為單位，美國用15min。,9.1.1 通行能力概述,通行能力是指所分析的道路、設(shè)施沒有任何變化,還假定其具有良好的氣候條件和路面條件下的通過能力,如條件有任何變化都會引起通行能力的變化。 總之,道路通行能力不是一個一成不變的定值,是隨其運行質(zhì)量變化而變動的疏解

4、交通能力的極限。 通行能力分析的主要目的是求得在不同運行質(zhì)量下1h所能通行的最大交通量，即可求得在指定的交通運行質(zhì)量條件下所能承擔(dān)交通的能力。,9.1.1 通行能力概述,通行能力和交通量的關(guān)系什么？,兩者都是單位時間內(nèi)通過道路某斷面的交通體數(shù)量。 通行能力反映了道路的容量，是道路容納性能的一種量度。 交通量反映了道路實際負荷交通的數(shù)量大小，是交通體根據(jù)實際情況在道路上運行的具體體現(xiàn)。,道路通行能力分析的主要目的？,確定某道路設(shè)施在通常條件下能容納的最大交通量。 確定在保持與規(guī)定運行特性相適應(yīng)的條件下，某道路設(shè)施所能容納的最大交通量。,5.1.1 通行能力概述,計算通行能力的條件,道路條件 是指

5、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,9.1.1 通行能力概述,道路通行能力分類,基本通行能力basic capacity 道路組成部分在理想的道路、交通、控制和環(huán)境條件下，該組成部分一條車道或一橫斷面上，不論服務(wù)水平如何，1h所能通過標(biāo)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),9.1.1 通行能力

6、概述,道路通行能力分類,可能通行能力possible capacity 已知道路的一組成部分在實際或預(yù)測的的道路、交通、控制及環(huán)境條件下，一條車道或一橫斷面上，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）,9.1.1 通行能力概述,道路通行能力分類,設(shè)計通行能力design capacity 一設(shè)計中的道路的一組成部分在預(yù)測的道路、交通、控制及環(huán)境條件下，一條車道或一橫斷面上，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)（實用通行能力）,9.1.1 通行能力概述,基本通行能力,可能通行能力,設(shè)計

7、通行能力,各種修正系數(shù),指定服務(wù)水平下的V/C比,道路通行能力分類,三者關(guān)系,9.1.1 通行能力概述,公路服務(wù)水平（Level of Service）,是交通流中車輛運行的以及駕駛員和乘客所感受的質(zhì)量量度； 即公路在某種交通條件下所提供運行服務(wù)的質(zhì)量水平。,9.1.2 公路服務(wù)水平概述,服務(wù)水平標(biāo)準,(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 (中國)四級服務(wù)水平 一級二級三級四級 A B C D E F,A 級,F 級,E 級,D 級,C 級,B 級,9.1.2 公路服務(wù)水平概述,流量,速,度,自由流,穩(wěn) 定 流,強制流,0,A,B,C,

8、不穩(wěn)定流,D,E,F,服務(wù)交通量,不同服務(wù)水平下要求通過的交通量。服務(wù)水平高，服務(wù)交通量小，反之亦然。 每一服務(wù)水平有其服務(wù)質(zhì)量的范圍，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。,9.1.2 公路服務(wù)水平概述,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。,行車速度和運行時間; 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

9、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),9.1.2 公路服務(wù)水平概述,服務(wù)水平的劃分指標(biāo),然而,由于實際確定服務(wù)等級時，難以全面考慮和綜合上述諸因素，往往僅以其中的某幾項指標(biāo)作為代表。如行車速度及服務(wù)交通量與通行能力之比，作為路段評定服務(wù)等級的主要影響因素。 同時，由于這幾項指標(biāo)比較易于觀測，而且車速和服務(wù)交通量也同其它因素有關(guān)，所以取此二者作為評價服務(wù)水平的主要指標(biāo)是有一定根據(jù)的。,服務(wù)水平的劃分指標(biāo),9.1.2 公路服務(wù)水平概述,9.1.3 通行能力和服務(wù)水平,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

10、少或能力的大?。环?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。,9.1.3 通行能力和服務(wù)水平,通行能力和服務(wù)水平作用,用于道路設(shè)計 確定車道數(shù)、服務(wù)水平評估、發(fā)現(xiàn)瓶頸路段 用于道路規(guī)劃 根據(jù)交通量預(yù)測、投資效益評估、環(huán)境效益評估， 確定路網(wǎng)改進辦法與實施步驟 用于道路交通管理 根據(jù)交通量增長情況，制定各階段的交通管理措施,9.2 高速公路基本路段通行能力,9.2.1 概述,高速公路,定義 高速公路是具有中央分隔帶，上下行每個方向至少有兩車道，全部立體交叉，完全控制出入的公路 組成 高速公路基本路段 交織區(qū)

11、匝道,9.2.1 概述,高速公路基本路段,定義 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 理想條件 3.75m 車道寬度 4.50m 側(cè)向凈寬 1.75m 車流中全部為小客車 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,9.2.1 概述,高速公路基本路段,9.2.2 高速公路基本路段服務(wù)水平,關(guān)鍵性參數(shù) 最大交通密度（pcu/(kmln)）,將服務(wù)水平分為四級。,9.2.3 高速公路基本路段通行能力,基本通行能力 CB,理想條件下一車道所能通行的最大交通量（ pcu/(hln) ） 高速公路基本路段 設(shè)計車速V=120km/h，CB=2000 pcu/(hln)； 設(shè)

12、計車速V=100km/h，CB=2000 pcu/(hln)； 設(shè)計車速V=80km/h， CB=1900 pcu/(hln)； 設(shè)計車速V=60km/h， CB=1800 pcu/(hln)；,9.2.3 高速公路基本路段通行能力,最大服務(wù)交通量 MSVi,最大服務(wù)交通量 = 基本通行能力服務(wù)水平,MSVi 第i級服務(wù)水平的最大服務(wù)交通量（pcu/(hln) ）； CB 基本通行能力； (V/C)i 第i級服務(wù)水平最大服務(wù)交通量與基本通行能力比值。,9.2.3 高速公路基本路段通行能力,單向車行道的可能通行能力 CP,單向車行道的可能通行能力 = 基本通行能力單向車道數(shù)運行質(zhì)量,CP 單向車

13、行道的可能通行能力(pcu/h) ； N 單向車行道的車道數(shù)； fW 車道寬度和側(cè)向凈空對通行能力的修正系數(shù)； fHV 大型車對通行能力的修正系數(shù)； fP 駕駛員條件對通行能力的修正系數(shù)。,9.2.3 高速公路基本路段通行能力,單向車行道的設(shè)計通行能力 CD,單向車行道的設(shè)計通行能力 = 最大服務(wù)交通量單向車道數(shù)運行質(zhì)量,CD 單向車行道的設(shè)計通行能力(pcu/h) ； N 單向車行道的車道數(shù)； fW 車道寬度和側(cè)向凈空對通行能力的修正系數(shù)； fHW 大型車對通行能力的修正系數(shù)； fP 駕駛員條件對通行能力的修正系數(shù)。,車道寬度與側(cè)向凈空修正系數(shù) fW,9.2.3 高速公路基本路段通行能力,主

14、要因素及修正方法,大型車修正系數(shù) fHV,9.2.3 高速公路基本路段通行能力,主要因素及修正方法,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 1.000.90,9.2.3 高速公路基本路段通行能力,例題,一雙向四車道高速公路，設(shè)計速度為100km/h，單向高峰小時交通量VP=1800pcu/h，大型車占40%，車道寬 3.50m，側(cè)向凈空為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，問其達到可能通行能力之前還可增加多少交通量。,9.2.3 高速公路基本路段通行能力,例題,解:（1）求服務(wù)水平 為求服務(wù)

15、水平，應(yīng)首先計算V/C，然后查表5-1確定其服務(wù)水平。,9.2.3 高速公路基本路段通行能力,例題,基本通行能力CB 因為道路為高速公路，且設(shè)計車速為100km/h，所以CB =2000 pcu/(hln),單向車行道車道數(shù)N 因為是雙向四車道高速公路，所以N =2,車道寬度與側(cè)向凈空修正系數(shù) fW 因為雙向四車道高速公路，車道寬3.50m，緊挨行車道兩邊都有障礙物，所以查表5-2得 fW =0.97,9.2.3 高速公路基本路段通行能力,例題,大型車修正系數(shù) fHV 因為道路為高速公路，且為重丘地區(qū)，所以查表5-3得到大型車換算成小客車的車輛換算系數(shù)EHV =2.5。 已知大型車占40%，所

16、以PHV =0.4。 根據(jù)公式5-5得：,9.2.3 高速公路基本路段通行能力,例題,駕駛員條件的修正系數(shù) fp 假設(shè)駕駛員技術(shù)熟練、遵守交通法規(guī)，行駛經(jīng)驗豐富且身體健康，取 fp=1。,9.2.3 高速公路基本路段通行能力,例題,查表5-1，可知該道路服務(wù)水平為三級服務(wù)水平。,（2）求達到可能通行能力之前可增加的交通量,9.2.3 高速公路基本路段通行能力,課堂練習(xí),一雙向四車道高速公路，設(shè)計速度為100km/h，單向高峰小時交通量VP=2500pcu/h，大型車占30%，車道寬 3.75m，側(cè)向凈空為1.60m，緊挨行車道一邊有障礙物，重丘地形。分析其服務(wù)水平，問其達到可能通行能力之前還可

17、增加多少交通量。,9.3 高速公路交織區(qū)通行能力,9.3.1 概述,交織運行的定義及分類,交織運行定義 兩個或更多交通流沿公路相當(dāng)長路段運行的總方向相同且在沒有交通控制設(shè)施的情況下，相交而過的運行稱為交織運行。 交織區(qū)分類 簡單交織區(qū) 多重交織區(qū),9.3.1 概述,交織區(qū)長度,從匯合三角區(qū)上一點，即從車道1右邊緣至入口（匯合）車道左邊緣的距離為0.6m的那一點，至分離三角區(qū)車道1右邊緣至出口（分離）車道走邊緣距離3.7m的點的距離,3.7m,9.3.1 概述,簡單交織區(qū)構(gòu)造型式,交織區(qū)的構(gòu)造型式由交織車輛在通過交織區(qū)段時所必須進行的最少車道變換數(shù)來區(qū)分。 構(gòu)造型式 A型交織構(gòu)造：兩股交織車流都

18、至少變道1次 B型交織構(gòu)造：1股無須變道，1股至少變道1次 C型交織構(gòu)造：存在1股車流至少變道2次,9.3.1 概述,簡單交織區(qū)構(gòu)造型式,A型交織構(gòu)造,9.3.1 概述,簡單交織區(qū)構(gòu)造型式,B型交織構(gòu)造,9.3.1 概述,簡單交織區(qū)構(gòu)造型式,C型交織構(gòu)造,9.3.1 概述,交織寬度和交織運行形式,交織寬度 由交織區(qū)段的車道數(shù)來度量。 交織運行形式 約束 非約束,9.3.1 概述,交織寬度和交織運行形式,9.3.2 交織運行形式的確定,交織車輛運行速度(Sw)和非交織車輛運行速度(Snw)的計算,計算公式,9.3.2 交織運行形式的確定,交織車輛運行速度(Sw)和非交織車輛運行速度(Snw)的計

19、算,9.3.2 交織運行形式的確定,交織車輛運行速度(Sw)和非交織車輛運行速度(Snw)的計算,運行形式的確定 非約束運行： 約束運行：,9.3.3 交織區(qū)段運行參數(shù),9.3.4 交織區(qū)段服務(wù)水平,交織區(qū)衡量服務(wù)水平及劃分水平級別的關(guān)鍵性參數(shù)是交織車輛的平均行駛速度和非交織車輛的行駛速度。,9.4 雙車道一般公路路段通行能力,9.4.1 雙車道一般公路路段車流運行特征,車流運行特征,車流超車受限 車流受對向交通限制 對車行道雙向通行能力和服務(wù)說平進行總分析,9.4.1 雙車道一般公路路段車流運行特征,理想條件,(1)設(shè)計速度大于或等于80kmh。 (2)車道寬度大于或等于4.00m， 但不大

20、于4.50m。 (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)交通流中全部為中型載重汽車。 (6)兩個方向交通量之比為5050。 (7)對過境交通沒有橫向干擾且交通秩序良好。 (8)處于平原微丘地形。,9.4.2 服務(wù)水平,9.4.3 雙車道一般公路路段通行能力,式中：Msvi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向合理的期望能通行的最大交通量，CB=2000mvuh； (V/C)i第i級最大服務(wù)交通量與基本通行能力之比。,車行道最大服務(wù)交通量,9.4.3 雙車道一般公路路段通行能力,式中：CP行車道可能通行能力，是實際或預(yù)測交通和道路等條件下采用i級服務(wù)水平的車行道雙向最大服務(wù)交通量(vehh)； fs設(shè)計速度小于80km/h時對通行能力的修正系數(shù)； fd交通量方向分布對通行能力的修正系數(shù)； fw車道寬度及(或)側(cè)向凈寬小于理想條件時對通行能力的修正系數(shù)； fT交通流中有非中型載重汽車時，交通組成對通行