05_道路通行能力分析(新)

交通工程(TrafficEngineering)授课人：王智超土木工程与力学学院2020/7/12交通工程第五章道路通行能力分析2020/7/12交通工程目录(contents)§5-1道路通行能力和服务水平§5-2道路路段通行能力§5-3交织区与匝道的通行能力§5-4平面交叉口的通行能力--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------2020/7/12交通工程§5-1道路通行能力和服务水平通行能力主要反映了道路服务的数量或负荷能力;服务水平主要反映了道路服务的质量或满意程度5-1-1道路通行能力(道路容量）1.基本概念在一定的时间段内和在通常的道路、交通、管制条件下，能合理的期望人和车辆通过道路某一断面或地点的最大交通体数量。2020/7/12交通工程2.通行能力和交通量两者都是单位时间内通过道路某断面的交通体数量。通行能力反映了道路的容量,是道路容纳性能的一种量度；交通量反映了道路实际负荷交通的数量大小，是交通体根据实际情况在道路上运行的具体体现。3.道路通行能力分析的主要目的确定某道路设施在通常条件下能容纳的最大交通量确定在保持与规定运行特性相适应的条件下，某道路设施所能容纳的最大交通量2020/7/12交通工程4.道路通行能力分析的作用①确定新建道路的等级、性质、主要技术指标和线形几何要素②确定现有道路系统或某一路段所存在的问题，针对问题提出改进方案和措施，为道路改建和改善提供依据③作为交通枢纽的规划、设计及交通设施配置的依据④为制定交通组织、交通疏导、交通引导、交通量均衡、交通总量控制和综合治理等交通系统管理方案提供依据⑤为制定交通管理、交通控制方案，以及交通渠化、信号配时优化方案设计及选择等提供依据2020/7/12交通工程5.影响因素①道路条件:车道宽度、车道数、侧向净空、附加车道、几何线形、视距、坡度和设计车速②交通条件:车流中的车辆组成、车道分布、方向分布③管制条件:交通法规、控制方式、管理措施④环境条件:街道化程度、商业化程度、横向干扰、非交通占道⑤气候条件:风、雨、雪、雾等恶劣天气⑥规定运行条件:计算通行能力的限制条件2020/7/12交通工程通行能力的分类根据道路设施和交通体的不同机动车道通行能力、非机动车道通行能力、人行道通行能力根据车辆运行状态的特征不同路段通行能力、交叉口通行能力、匝道和匝道连接点通行能力、交织路段通行能力根据通行能力的性质和使用要求的不同基本通行能力、实际通行能力、实用通行能力（设计通行能力）①基本通行能力：其含义是“理想条件”下，公路设施在四级服务水平时所能通行的最大小时交通量，即理论上所能通行的最大小时交通量。→通常以高速公路上观测到的最大交通量为基准(理想、理论通行能力)②实际通行能力：其含义是根据该设施具体的公路几何构造、交通条件以及交通管理水平，对基本通行能力按实际公路条件、交通条件等进行相应修正后的小时交通量。→是现实条件道路上的最大交通量（可能通行能力）③设计通行能力：其含义是设计某一公路设施时，根据对交通运行质量的要求，即在一定服务水平要求下，公路设施所能通行的最大小时交通量。因此，设计通行能力与选取的服务水平级别有关。→是道路规划、设计的依据（实用通行能力）2020/7/12交通工程基本通行能力可能通行能力设计通行能力三者间的关系各种修正系数指定服务水平下的V/C比2020/7/12交通工程①高速公路（控制进入）的基本路段；②不控制进入的多车道公路路段；③不控制进入的双车道公路路段；④混合交通双车道公路路段；⑤匝道，包括匝道－主线连接部分；⑥交织区；⑦无信号控制的平面交叉；⑧信号控制的平面交叉；⑨市区及近郊干线道路。需分别进行通行能力和服务水平分析的公路组成部分2020/7/12交通工程5-1-2道路服务水平1.基本概念道路使用者根据交通状态，从速度、舒适、方便、经济和安全等方面得到的服务程度，即在某种交通条件下所提供运行服务的服务质量。2.服务流率与评价指标服务流率:在通常的道路条件、交通条件和管制条件下，在给定时间周期内保持规定的服务水平，合理地期望人或车辆通过一条车道或道路的一点或均匀断面，所能达到的最大小时流量。评价指标:①行车速度和运行时间;②车辆行驶时的自由程度;③交通受阻或干扰的程度,以及行车延误和每公里停车次数等;④行车安全性;⑤行车的舒适性和乘客满意的程度;⑥经济性。2020/7/12交通工程各类公路设施评价服务水平的主要参数公路设施类型评价服务水平的主要参数高速公路和一级公路的路段互通式立体交叉的匝道及其交织区密度（pcu/(km·ln)）和V/C密度和交通量（pcu/(h·ln)）80km/h、60km/h的二级公路路段延误率（%）和平均速度（km/h）40km/h的三级公路路段(含40km/h的山区二级公路路段)延误率（%）平面交叉（无信号控制）延误（s）收费站延误（s）和车辆排队数（辆）pcu——当量小汽车（passengercarunit）ln——车道数2020/7/12交通工程3.服务水平分级美国分为六级：A级自由流；B级低密稳定流；C级中密稳定流；D级高密稳定流；E级接近饱和状态；F级过饱和状态。服务水平双车道公路（平原地形）市区干线道路信号交叉口时间延误率(%)平均行驶速度(km/h)平均行驶速度(km/h)每辆车停车延误(s)A≤30≥93≥56≤5.0B≤45≥88≥455.1~15.0C≤60≥83≥3515.1~25.0D≤75≥80≥2725.1~40.0E75≥72≥2140.1~60.0F100722160.0美国道路设施服务水平标准2020/7/12交通工程LOSALOSBLOSCLOSDLOSELOSF美国道路设施服务水平标准2020/7/12交通工程流量速度自由流稳定流强制流0ABC不稳定流DEF2020/7/12交通工程我国分为四级：一级、二级、三级、四级。LOSILOSIIILOSIILOSIV2020/7/12交通工程§5-2道路路段通行能力5-2-1基本通行能力基本通行能力：道路与交通处于理想条件下，每一条车道（或道路）在单位时间内能够通过的最大交通量。理想道路条件：车道宽度不小于3.75米，侧向余宽不小于1.75米，纵坡平缓并有足够的行车视距、良好的平面线形和路面状况。理想交通条件：车流组成为单一的标准型汽车，在一条车道上，比相同的速度连续行驶，车辆之间均保持与车速相适应的最小安全车头间隔，且流向分配均衡，无任何方向干扰。2020/7/12交通工程t0t0l0l0l反l制l安l车计算的最大交通量为:00360036001000(/h)/3.6tVNVhll最大辆行驶车辆之间的最小安全间距为：20/h)3.6254VVllllltll反制安车安车（辆l安一般取用2m,t可取1s,附着系数φ与轮胎花纹、路面粗糙度、平整度、表面湿度、行车速度等因素有关(如表5-9)。车辆长度对于小汽车采用6m,对于解放牌汽车采用12m:210001000(/h)1142123.62543.6254VNVVVtV解辆2020/7/12交通工程2020/7/12交通工程2020/7/12交通工程2020/7/12交通工程5-2-2实际通行能力实际通行能力是在实际的道路和交通条件下,单位时间内通过道路上某一点的最大可能交通量。123pBmCCNffff式中：CP—可能通行能力CB—基本通行能力fi—各项修正系数(道路和交通条件的修正系数)道路条件:1)车道数修正系数fN；2)车道宽度修正系数fw；3)侧向净空受限修正系数fcw；4)车道硬路肩宽度修正fsw；5)交通组成修正系数fHV；6)方向分布修正系数fd；7)路侧干扰修正系数ff；8)平面交叉修正系数fj；9)驾驶员条件对通行能力的修正系数fp。交通条件:使不同类型的车辆换算为同一车型。HVii11(1)fPE2020/7/12交通工程pBNwHVPCCNffff1）高速公路：fN：六车道及其以上取0.98一0.99；fp：通常在0.95一1.00之间。2020/7/12交通工程pBNwHVPjfCCNffffff2）一级公路路段：fN：取0.95一0.97；fp：通常在0.95一1.00之间。2020/7/12交通工程pBwHVdfCCNffff3）二级公路、三级公路：2020/7/12交通工程5-2-3设计（或规划）通行能力设计通行能力是由不同服务水平规定条件下的通行能力，也就是要求道路所承担的服务交通量，通常作为道路规划和设计的依据：DPVCCC服务交通量通行能力在公路设计中，原则上：①高速公路和一级公路采用二级服务水平进行设计；②二级公路、三级公路和平面交叉采用三级服务水平设计；③四级公路为支线公路和地方公路，主要提供短途的可达性运输服务，因此，四级公路服务水平不作规定，可视其用途、作用、目的等需求而确定。2020/7/12交通工程例5-1某微丘地区四个道高速公路设计车速100km/h,路基宽26m，其中两侧路肩与路绿带均为0.75m,硬路肩均为3m中央分隔带2m，纵坡为1％，设计小时交通量为小汽车2400辆，大中型汽车480辆，特大型汽车70辆.试求该路有无超过其通行能力,如无其服务水平如何?解：先进行交通员换算,按表5-19,经内插计算分别为TT2.149,2.490EE大特24004802.149702.493594,3600pcu/hQ当量取3600/260%1080pcu/hQ右再求算实际条件下通行能力，由表5-1得知2200pcu/hBC查修正系数:wsw1,1ffTT4802.149/360028.6%,702.49/36004.6%PP大特HVTT10.7241(1)fPE2020/7/12交通工程wswHV2200110.7241593pcu/hCCfffPB计算实际通行能力:近似取为:1600pcu/h1080pcu/hCQP右再计算负荷度:/1080/16000.67QC查表，得知二级V／C＝0.68,故其服务水平为二级。2020/7/12交通工程例5-2一四车道高速公路，设计速度为100km/h，单向高峰小时交通量=1800veh/h，大型车占40%，车道宽3.50m，侧向净空为1.75m，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：（l）查表5-12～20，得诸修正系数0.97wf5.2HVE625.0)15.2(40.01/1HVf0.1Pf（2）计算V／C//1800/200020.970.6251.00.74PBwHVpVCQCNfff（3）该公路服务水平属三级2020/7/12交通工程4）求算达到可能通行能力前可增加的交通量行车道的可能通行能力:(/)200021.000.970.6251.02425/PBwHVpVVCCNfffvehh达到可能通行能力前可增加的交通量△V：24251800625/Vvehh2020/7/12交通工程§5-3交织区与匝道的通行能力5-3-1交织区基本概念1.定义：交织路段是指两股或两股以上交通流运行总方向基本相同的车流，先实现合流而后分流的整个运行过程所需的路段。交织路段图示(50m≤交织区长度≤600m)2020/7/12交通工程2.交织区分类：简单交织区和多重交织区两类。简单交织区：由单一汇合点连着单一分离点形成；多重交织区：由1个汇合点连着2个分离点，或2个汇合点连着1个