第5章__道路通行能力(交通工程学基础)

第五章道路通行能力§5-1概述道路通行能力(HighwayCapacity)：在不同运行质量情况下1h所能通行的最大交通量服务水平（LevelOfService,LOS)：交通流中车辆运行的以及驾驶员和乘客所感受的质量量度通行能力种类道路、交通、控制和环境条件服务水平测量范围单位基本通行能力理想的不论服务水平如何车道或车道的均匀段或横断面标准车辆可能通行能力实际或预测的不论服务水平如何车道或车道上对上述条件有代表性的均匀段或横断面车辆（在混合交通公路上为标准汽车）设计通行能力预测的所选用的设计服务水平由于时间单位愈大，交通不均匀性亦愈大，就愈不能很好反应交通量与运行质量之间的关系通常是以小时为单位来计算通行能力和设计交通量我国现阶段仍用小时交通量而不用交通流率计算通行能力的时间单位、交通量和交通流率理想条件道路条件：是指道路的几何特征（车道数、车道、路肩、中央带等的宽度，侧向净宽，设计速度及平、纵线形和视距等）交通条件：是指交通特征（交通流中的交通组成、交通量、不同车道中的交通量分布、上下行方向的交通量分布）控制条件：是指交通控制设施的形式及特定设计和交通规划环境条件：指横向干扰程度以及交通秩序等车辆换算系数和换算交通量车辆换算系数(PassengerCarEquivalent,PCE)：在通行能力方面某类车辆一辆等于标准车辆(PassengerCarUnit,PCU)的辆数换算交通量：也称为当量交通量，是将总交通量中各类车辆交通量换算成标准车型交通量之和式中：Ve－当量交通量；V－未经换算的总交通量；Pi－第i类车交通量占总交通量的百分比；Ei－第i类车的车辆换算系数iieEPVV高速公路基本路段(BasicSegment)不控制进入的汽车多车道公路路段不控制进入的汽车双车道公路路段混合交通双车道公路路段匝道(Ramp)，包括匝道－主线连接部分(RampJunctions)交织区(Weaving)平面交叉(Intersection)市区及近郊干线道路通行能力分析的对象服务水平的划分标准行车速度和运行时间车辆行驶时的自由程度（畅通性）行车延误、停车次数或排队长度、行车安全性（事故率和经济损失）行车舒适性和乘客的满意程度经济性（行驶费用）负荷系数服务水平的分级美国的六级服务水平：ABＣＤＥＦ服务水平的分级A级：交通量很小，交通为自由流，使用者不受或基本不受交通流中其他车辆的影响，自由度非常高、舒适便利程度极高B级：交通量较前增加，交通在稳定流范围内的较好部分。在交通流中，开始易受其他车辆的影响，驾驶自由度、舒适和便利程度比服务水平A稍有下降C级：交通量大于服务水平B，交通处在稳定流范围的中间部分，但车辆间的相互影响变大，舒适和便利程度有明显下降D级：交通量又增大，交通处在稳定流范围的较差部分。速度和驾驶自由度受到严格约束，舒适和便利程度低下E级：交通常处于不稳定流范围，所有车速降到一个低的但相对均匀的值，驾驶自由度极低，舒适和便利程度也非常低F级：交通处于强制状态，车辆经常排成队，跟着前面的车辆停停走走，极不稳定。在此服务水平中，交通量与速度同时由大变小，直到零为止，而交通密度则随交通量的减少而增大流量速度自由流稳定流强制流0ABC不稳定流DEF我国公路服务水平现分为四级：一级相当于美国的A、B两级二、三级分别相当于美国的C级及D级四级相当于美国的E、F两级每一服务水平有其服务质量的范围。因此，除F级外，各级服务水平都有相应于该级服务水平最差时的服务交通量，该服务交通量在该级服务水平种是最大的，故称为最大服务交通量最大服务交通量道路通行能力和服务水平的作用用于道路设计P28的例题用于道路规划用于道路交通管理国内外道路通行能力研究的概况美国的HighwayCapacityManual（HCM）瑞典、加拿大、澳大利亚、德国等发达国家的道路通行能力手册道路通行能力模拟软件，如美国的HighwayCapacitySoftware(HCS)，瑞典公路局的CAPCAL1980年代后期，东南大学、同济大学等高校以及部分科研所针对中国交通状况的研究§5－2高速公路基本路段通行能力高速公路的定义及组成高速公路：有中央分隔带，上下行每个方向至少有两车道，全部立体交叉，完全控制出入的公路其组成为：高速公路基本路段(BasicSegments)交织区(Weaving)匝道(Ramp)，包括匝道－主线连接处及匝道－横交公路连接处高速公路基本路段：指主线上不受匝道附近车辆汇合、分离以及交织运行影响的路段部分高速公路基本路段的理想条件3.75m≤车道宽度≤4.50m；侧向净宽≥1.75m；车流中全部为小客车；驾驶员均为经常行驶高速公路且技术熟练遵守交通法规者高速公路基本路段服务水平高速公路基本路段通行能力1.最大服务交通量式中：－第i级服务水平的最大服务交通量(pcu/(h·ln))；CB－基本通行能力，即理想条件下一车道所能通行的最大交通量(pcu/(h·ln))；(V/C)i－第i级服务水平最大服务交通量与基本通行能力的比值。isvBi(/)MCVCisvM式中：CD－单向车行道设计通行能力，即在具体条件下，采用i级服务水平时所能通行的最大交通量(veh/h)；N－单向车行道的车道数；fW－车道宽度和侧向净宽对通行能力的修正系数；fHV－大型车对通行能力的修正系数；fP－驾驶员条件对通行能力的修正系数。PHVWSVDfffNMCi(/)DBiWHVPCCVCNfff2.单向车行道的设计通行能力影响高速公路基本路段通行能力的主要因素及修正方法1.车道宽度及侧向宽度的修正系数fW2.大型车的修正系数fHV式中：PHV－大型车交通量占总交通量的百分比；EHV－大型车换算成小客车的车辆换算系数。3.驾驶员条件的修正系数fP在1.00~0.90范围内取fP值)1(11HVHVHVEPf高速公路基本路段通行能力分析计算例已知：一已有四车道高速公路，设计速度为100km/h，单向高峰小时交通量VP＝1800veh/h，大型车占40%，车道宽3.50m，紧挨行车道两边均有障碍物，重丘地形。分析其服务水平，问其达到可能通行能力之前还可增加多少交通量。实地观测的平均速度为56km/h。解为求服务水平要计算V/C：(1)查表（5-2、5-4）得诸修正系数fW＝0.79，EHV＝2.5，fHV=1/[1+0.40×(2.5-1)]=0.625,fP=1.0(2)计算V/C//1800/[200020.790.6251.0]0.91PPVCVC200020.790.6251.01975/PBWHVPCCNfffvehh(3)该公路服务水平属四级上半段(4)求算达到可能通行能力前可增加的交通量达到可能通行能力前可增加的交通量V：V＝1975-1800＝175veh/h(5)求理想条件下之速度及密度1800veh/h的V/C在(2)中已求出为0.91。查图5-1、2得平均行程速度为63km/h，平均交通密度为30pcu/(km·ln),观测到的速度56km/h小于理想条件下的速度63km/h，这由于有大型车及非平原的重丘地形所致。有一六车道高速公路，设计车速为120Km/h，单向高峰小时交通量Vp=2600veh/h，大型车占35%，车道宽3.75m，车道边障碍物距离为0.3m，重丘地形，分析其服务水平，达到可能通行能力之前还可增加多少交通量？实测其平均速度为60Km/h。§5－7道路平面交叉口的通行能力无信号交叉口通行能力在无信号灯控制的交叉口上，主要道路上的车辆，优先通行，通过路口不用停车；沿次要道路行驶的车辆，让主要道路上的车辆先行，寻找机会穿越主要道路上车流的空档，通过路口主要道路上能够通过的车辆多少，按路段计算。次要道路上能够通过多少车辆，受下列因素影响：主要道路上车流的车头间隔分布次要道路上车辆穿越主要道路车流所需时间次要道路上车辆跟驰的车头时距大小主要道路上车流的流向分布这种路口的通行能力，等于主要道路上的交通量加上次要道路上车辆穿越空档能通过的车辆数无信号交叉口通行能力计算公式假设：主要道路上的车辆优先通过路口主要车道上的双向车流视为一股车流交通量不大，车辆之间的间隙分布符合负指数分布当间隙大于临界间隙t0时，次要道路上车辆方可穿越按可穿越间隙理论，推算出次要道路上的车辆每小时能穿越主要道路车流的数量为式中Q主——主要道路上的交通量(pcu/h)；Q次——次要道路可能通过的车辆数(pcu/h)；q——Q主/3600(pcu/s)；t0——临界间隙时间，对停车待机通过者t0=7~9s，对减速待机通过者，t0=6~8s；t——次要道路上车辆跟驰行驶的车头时距，t=3~5s。qtqteeQQ10主次信号交叉口通行能力1．十字形交叉口的设计通行能力十字形交叉口设计通行能力等于各进口道设计通行能力之和；进口道设计通行能力等于各车道设计通行能力之和(1)一条直行道的设计通行能力计算公式式中：Cs——一条直行车道的设计通行能力(pcu/h)；T—信号灯周期(s)；tg——信号每周期内的绿灯时间(s)；t0—绿灯亮后，第一辆车启动、通过停车线的时间(s)，如无本地实例数据，可采用3.s；ti——直行或右行车辆通过停车线的平均时间(s/pcu)；φ——折减系数，可用0.9。0s3600(1)gittCTt(2)直右车道通行能力计算公式Csr=Cs式中：Csr—一条直右车道的设计通行能力(puc/h)。(3)直左车道设计通行能力计算公式式中：Cs1——一条直左车道的设计通行能力(pcu／h)；—直左车道中左转车所占比例。(4)直左右车道设计通行能力计算公式Cs1r=Cs1式中：Cs1r—一条直左右车道的设计通行能力(pcu／h)。(5)交叉口进口道的设计通行能力等于进口各车道设计通行能力之和'11(1/2)ssCC'1当设有左转专用或右转专用车道时，交叉口进口道的设计通行能力可根据本进口车辆的左、右转比例计算(1)进口设有专用左转与专用右转车道时，进口道设计通行能力按下式计算：式中：Ce1r－设有专用左转与专用右转车道时，本面进口道的设计通行能力(pcu/h)；－本面直行车道设计通行能力之和(pcu/h)－分别为左、右转车占本面进口道车辆的比例专用左转车道的设计通行能力为专用右转车道的设计通行能力为11/(1)ersrCCsCl,r111reCCrrerCC1(2)进口设有专用左转车道而未设专用右转车道时，进口道的设计通行能力按下式计算：式中：Ce1－设有专用左转车道时，本面进口道设计通行能力(pcu/h)；－本面直行车道设计通行能力之和(pcu/h)Csr－本面直右车道的设计通行能力(pcu/h)专用左转车道的设计通行能力为)1/()(11srseCCCsC111eCC(3)进口道设有专用右转车道而未设专用左转车道时，进口道的设计通行能力按下式计算：式中：Cer－设有专用右转车道时，本面进口道设计通行能力(pcu/h)－本面直行车道设计通行能力之和(pcu/h)Csl－本面直左车道的设计通行能力(pcu/h)专用右转车道的设计通行能力为er1()/(1)ssrCCCssCrerrCC(4)通行能力折减在一个信号周期内，对面到达的左转车超过3~4pcu时，左转车通过交叉口将影响本面直行车。因此，应折减本面各直行车道(包括直行、直左、直右、直左右车道)的设计通行能力。当时，本面进口道折减后的设计通行能力为式中：－折减后本面进口道的通行能力(pcu/h)；Ce－本面进口道的设计通行能力(pcu/h)；ns－本面各种直行车道数；C1e－本面进口道左转车的设计通过量(pcu/h)，－不折减本面各种直行车道设计通行能力的对面左转车数(pcu/h)，当交叉口小时为3n，大时为4n，n为每小时信号周期数。'11eeCC