第三章_多车道公路路段通行能力分析

第3章多车道公路路段通行能力分析一、实际运行状况通行能力分析二、规划和设计阶段通行能力分析三、计算示例第一节实际运行状况通行能力分析一、分析步骤1.根据已知的路段基本数据、几何特征参数、交通流量和交通组成及横向干扰等数据，分析其公路特性及其交通特性；2.利用观测数据确定路面宽度、街道化程度、地形条件、横向干扰等多车道公路通行能力的影响因素对速度的影响，确定实际条件下的自由流速度；3.分析行车道宽度、横向干扰、交通组成对实际通行能力的影响，确定各影响因素的修正系数；4.计算实际条件下的通行能力；5.分析实际交通运行状况，包括实际运行速度和运行时间，服务水平等，评价交通运行状况。二、基础数据调查与分析1.标准道路条件根据我国现行部颁的《公路工程技术标准》，一级公路的标准道路条件见表3-1.（P33）2.多车道公路交通特性分析（1）交通组成特性交通量大，车辆性能好，车速高。同20世纪80年代相比，我国公路交通组成比例发生了较大变化。目前我国大部分国、省道上的车流量以小客车为主。（2）速度特性地点速度与区间速度决定车辆运行速度的主要因素是道路线形、车辆性能、通车路段的里程及车道数，而其交通组成及交通流量值居于次要位置。自由流速度从实测的速度统计结果来看，在多车道公路上，小客车85%位速度在90km/h附近波动，15%位速度在65km/h左右摆动，50%位车速在85km/h附近摆动。（3）车头时距特性车头时距是指连续两辆车通过一条车道或道路上同一点的时间差。右侧车道车头时距分布相比内侧和中间车道，分布要离散的多（图3-1），这表明靠近路肩车道的流量最低。除了性能较差或满载的重型车，一般驾驶员都愿意使用中间和内侧车道。（4）高峰小时系数高峰小时内的高峰流率在道路服务水平分析中有着重要意义。一般认为：选用高峰15min流率进行高峰小时系数计算是合适的。高峰15min流率和该小时的全部小时交通量的关系用高峰小时系数（PHF）表示。PHF=高峰小时交通量/(4×高峰15min流率)美国HCM提出，高峰小时系数值一般在0.80～0.98之间。较低值表示在高峰小时中流量较大的可变性，较高值表示流量变动不大。高峰小时系数超过0.95时，表示在高峰小时期间，流量受到了通行能力的约束。3.横向干扰对车辆运行速度的影响（1）路侧干扰的权重分析可将行人、自行车、非机动车作为横向干扰来考虑，按其影响程度的不同可将路侧横向干扰影响因素分为：①支路进出主路的车辆数（EEV）；②路侧停靠的机动车数量（PSV）；③路侧与横穿公路的行人数（PED）；④路侧非机动车数量（人力车、畜力车与自行车）（SMV）；为简化通行能力分析过程中自变量的个数，可用一个横向干扰变量代替以上四个横向干扰事件，即：（2）街道化程度对运行速度的影响当路侧街道化程度从无到完全街道化时，车道上的小客车速度均下降。（3）出入口数量对运行车速的影响一级公路所遇到的横向干扰主要是平面交叉口的影响。从图3-3可以看出，在约2km路段内，随着出入口数量从0变化至7，其运行速度从86km/h降至48km/h，下降了约40%。通过以上分析，确定横向干扰对通行能力的修正系数见P37表3-2。4.道路横断面形式对速度的影响分析多车道一级公路的横断面形式有：有中央分隔带和无中央分隔带；或者按照车道数量分为四车道和六车道；横断面形式对速度的影响较横向干扰对车速的影响小。车道对速度的影响也不甚明显。5.大型车及两轮摩托车对速度的影响分析⑴大型车对速度的影响分析在多车道公路上，小客车主要分布在内侧车道和中间车道。大型车混入率越大对速度的干扰也就越大。小客车速度随大型车混入率的增加而降低。P38表3-4⑵两轮摩托车对速度的影响分析一般情况下，两轮摩托车均在外侧车道行驶，对外侧车道车流速度影响较大。6.驾驶员总体特征不是所有的驾驶人员都以相同效率使用多车道公路。驾驶员总体特征研究涉及面广。一般认为，在一级公路行驶的驾驶员均具备一般熟练程度和正常驾驶行为。故其对通行能力的影响可以忽略。三、实际条件下通行能力的计算一级公路的通行能力受横向干扰的影响较大其中，交叉口的影响最大，路侧行人与自行车等非机动车影响较小。不同车道的通行能力也不同。内侧车道较高，中间车道次之，外侧车道最小。大型车主要行驶在中间车道或外侧车道，两轮摩托车主要行驶在外侧车道。由于摩托车驾驶员行驶行为的不规范和不可预见性，故其对外侧车道和中间车道的通行能力也有一定的影响。此外，大型车的影响也不容忽视。多车道公路基本路段通行能力推荐值一般为2000veh/h多车道公路实际条件下的通行能力C：C=C0×fW×fHV×fe×fp式中：C-------实际条件下的通行能力（pcu/h）;C0------基本通行能力，通常为2000（pcu/h）;fW------行车道宽度和侧向净空影响系数，（一般当路面宽度为3.75m，取1；为3.5m时，取0.96）；fHV---重型车修正系数。（同前）fp-----驾驶员总体特征影响修正系数（通常取1）；fe-----横向干扰影响修正系数，见表3-6；式中的所有修正系数用一个总的修正系数统一起来，用符号fC表示，称之为通行能力综合影响系数。即：（3-8）表3-6、3-7（P39）列出了不控制出入的多车道公路影响修正系数及各车道通行能力推荐值。表3-6注：横向干扰因素包括：路段是否穿过村镇，非机动车数量，路侧停车及纵横向行人数量，交通管理和运行秩序情况，进出主路交通量（交叉口数量）及两轮摩托车数量。peHVWcfffff四、路段交通运行状况分析（1）衡量服务水平的因素归纳起来主要有以下几个方面：①司机选择行驶速度的自由度，驾驶员的疲劳程度和心理紧张程度；②交通流密度与车辆平均运行速度；③汽车运行费用等经济因素；④交通事故率。（2）从车辆特征出发，宜选用车流密度、平均运行速度、交通流状态和最大服务流率作为衡量一级公路服务水平的主要指标。（3）一级公路各级服务水平下的运行状况描述如下：一级服务水平：驾驶员能自由和较自由地选择期望的车速，行驶车辆受别的车辆或行人的干扰很小。交通流处于自由流及稳定流状态中的较好范围。超车容易，车流稳定，很少有刹车和成队列行驶的状态。二级服务水平：行驶车辆受别的车辆或行人的干扰较大，驾驶员选择车速的自由度受到一定的限制。交通流状态处于稳定流的中间范围。有拥挤感，超车比较困难，驾驶员认为不太满意。三级服务水平：驾驶员选择车辆运行速度的自由度受到很大的限制。行驶车辆受别的车辆或行人的干扰很大。交通处在稳定交通流范围的较差部分，并已经接近不稳定流范围。流量稍有增加，就会出现交通拥挤。交通流中的车辆基本无法超车，多呈队列行驶。所受的限制已到了驾驶员所允许的最低限度。但可通行的交通量尚未达到最大值。四级服务水平：交通流处于不稳定流状态。每小时可通行的交通量达到最大值，驾驶员已无自由选择车速的余地。车速降低到一个低的但相对均匀的数值。交通流变成强制状态。能通过的交通量很不稳定，从很大一直降到零。时常发生交通阻塞。（4）理想条件下多车道不控制出入一级公路服务水平分级指标：（5）不同货车混入率下的多车道公路混合车流的服务水平分级指标第二节规划和设计阶段通行能力分析在规划和设计阶段，不控制出入多车道通行能力分析的目的是确定多车道公路上为了给预计的交通组成和交通量提供所期望的服务水平而需要的车道数及车道宽度。通过通行能力的分析，还可以用来评估改变一些设计因素对交通运行状况产生的影响，如是否修建中央分隔带，是否拓宽路肩等。通过通行能力的分析，还可以评估公路网疏导交通流的适应程度。一、分析步骤1.根据已知的年平均日交通量（AADT），确定设计小时交通量（DDHV）veh/h/车道；2.按照特定的公路技术等级和设计速度，根据实际条件确定行车道宽度、路肩宽度等必要的路段几何参数，计算所需车道数；3.根据预测的路段基本数据、几何特征参数、交通流量和交通组成及横向干扰分析公路特征及交通特征；4.就预测数据确定行车道宽度、地形条件、横向干扰、街道化程度对自由流速度的影响及修正系数；5.确定特定条件下的预测自由流速度；6.分析设计条件下的交通运行状况，服务水平；7.通过以上分析，评估设计因素对交通运行状况的影响，是否需要进行调整，如需调整，重复上述过程。二、分析方法1.一直年平均日交通量AADT，将其换算为，单向设计小时交通量DDHV。DDHV=AADT×K×D式中：K-----设计高峰小时交通流量占AADT的百分率，称设计小时交通量系数D-----交通量分布系数，即在交通流高峰方向车辆的百分率。K和D最好用当地或本身的相似公路上的值。如果没有，则用全国有关的统计值。K系数取决于环境开发的类别和密度，D系数取决于所考虑的公路路线类别。2.计算每一方向所需车道数式中：(V/C)i----与服务水平i相应的流量与通行能力之比的最大值。DDHV-----单向设计小时交通量。分析中要对可能的选择应做运行分析，以便确定形成的服务水平和大致的速度和密度，才可做出决定。peHVWiOffffCVCDDHVN//3.运用公式分析规划和设计阶段的道路条件是否满足实际需要的通行能力。4.适当改变一些道路条件如车道宽度，重新分析道路通行能力，寻求最优的设计方案。peHVWffffCC。例：对郊区一条未设中央分隔带的公路进行运行分析。P43例3-1解题思路：从问题可看出，是对多车道公路实际运行的服务水平等级进行分析。可计算出每车道服务流率SFL，再根据P41的表3-9混合车流服务水平分级指标表；第三节计算示例解：1）已知C0＝2000/0.91=2198pcu/h2）车道实际通行能力C=C0×fW×fHV×fe×fp=C0×fC＝2198*0.85＝1868pcu/h/ln式中：C0----基本通行能力，取2000（pcu/h）;fC------通行能力综合影响系数。P39表3-6影响因素有：15％重型车；桥梁扶垛频繁出现；干扰定性为三级：干扰较大，fC＝0.85答：查表3-8判断服务水平为四级，V/C较大，交通流接近饱和，交通状况较差。问题：实际通行能力分析似乎没有用？因为表3-9，表3-8都没有用到实际通行能力，只和SFL，和基本通行能力C0相关。这点似乎不合理。例3-2课后阅读（注意，分析存在问题，尽量用自己的思路解决）多车道的通行能力分析研究还有待进一步完善。课后作业P442、3