建立不同类型小区开放后的道路通行能力模型

1、建立不同类型小区开放后的道路通行能力模型一、 模型准备：1.无信号交叉路口通行能力模型 （2.1）进口道设计通行能力应按下式计算： Celr= Cs/(1-l-r) （2.1.1）式中Celr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)；Cs本面直行车道设计通行能力之和(pcu/h)；l左转车占本面进口道车辆的比例；r右转车占本面进口道车辆的比例。交叉路口右转通行能力计算：Cr= Celrr （2.1.2）式中Cr专用右转车道的设计通行能力(pcu/h)。交叉路口左转通行能力计算：Cl= Celrl （2.1.2）式中Cl专用右转车道的设计通行能力(pcu/h)。二、模

2、型建立：1.单位小时内某类型道路的最大通行能力CjCj= cjNfwfpfHVfe （2.2.1）其中，cj为该道路理想状态下每车道通行能力，j = 1,2,3分别代表三种不同等级的城市道路，因为城市中小区基本不会分布在快速路附近，故本文不考虑快速路。N为该道路的车道数；fw为车道宽度和侧向净空修正系数；fp为驾驶员特征修正系数；fHV为重型车修正系数；fe为横向干扰修正系数；（1）查阅资料得知，城市道路等级分快速路、主干路、次干路、支路四级，各级红线宽度控制：快速路不小于40米，主干道3040米，次干道2540米，支路1225米。(根据城市道路工程设计规范（CJJ37-2012），对于道路的

3、红线宽度并没有作强制性要求，仅对道路的路幅要求、横断面组成及各功能带最小宽度进行了要求)快速路 城市道路中设有中央分隔带，具有四条以上机动车道，全部或部分采用立体交叉与控制出入，供汽车以较高速度行驶的道路。又称汽车专用道。快速路的设计行车速度为60-80km/h。主干路 连接城市各分区的干路，以交通功能为主。主干路的设计行车速度为40-60km/h。次干路 承担主干路与各分区间的交通集散作用，兼有服务功能。次干路的设计行车速度为40km/h。支路 次干路与街坊路（小区路）的连接线，以服务功能为主。支路的设计行车速度为30km/h。项目级别设计车速(km/h)单向机动车道数（条)机动车道宽度(m

4、)道路总宽(m)分隔带设置一级（快速路）6080=43.754070(必须设)二级（主干路）4060=43.53060(应设)三级（次干路）3040=23.52040(可设)四级（支路）30=23.51630(不设)城市道路中一条车道的理论通行能力c0=1000vL,按照我国城市道路设计规范的建议值：V（设计车速，km/h）2030405060cj(Pcu/h)13801550164016901730分别取60,40,30（km/h）作为快速路、主干路、次干路和支路的设计车速，则对应的理论通行能力为1730, 1640,1550,(Pcu/h)。（2）假设城市主干路和次干路设有中央分隔带，且行

5、车道两边均有障碍物，车道宽度分别为3.75m和3.50m，车道数分别每边有4道和每边有3道，则查阅下表取侧向净宽平均得知，此处主干路的侧向净空修正系数取0.96，次干路的侧向净空修正系数取0.91.支路中央不设分隔带，车道只有一边有障碍物，则取其侧向净空修正系数为0.93。车道宽度和侧向净空修正系数fw侧向净宽/m车道一边有障碍物车道两边有障碍物车道宽度/m3.753.53.753.5有中央分隔带的2车道公路（每边2车道）=1.7510.9710.971.60.990.960.990.961.20.990.960.980.950.90.980.950.960.930.60.970.940.94

6、0.910.30.930.90.870.8500.90.870.810.79有中央分隔带的6或8车道公路（每边3或4车道）=1.7510.9610.961.60.990.950.990.951.20.990.950.980.940.90.980.940.97930.60.970.930.960.920.30.950.920.930.8900.940.910.910.87注1.一些高级形式的中央带护栏若已为广大司机所熟悉且基本上不影响行驶时，可不作为障物 2.两边侧向净宽不足或不等时，取两侧向净宽的平均值（3）驾驶人员在严格按照交通安全法律法规行车，无疲劳驾驶、酒驾等行为时，取驾驶人员特征修正系

7、数为1.0。（4）根据大型车修正系数公式：fHV= 11+PHV(EHV-1) （2.2.2）其中，PHV为大型车交通量占总交通量的百分比； EHV为大型车换算成小客车的车辆换算系数。查阅相关资料(见附件)，取大型车交通量比例为0.314，换算系数取大型载货车的系数2.0。计算得fHV = 0.7610（5）在开放小区的同时，车辆从小区路口汇入汇出量增加，从而影响到原道路上右侧车道的通行能力，本次规划中交叉口影响系数对主干道、次干道、支路的影响修正系数fe分别取：0.85、0.7、0.5。在开放小区后，路口汇入汇出车辆增多，对车道数较少的支路影响尤为严重，通过在网络和书籍查阅大量资料，我们规定

8、开放小区对同一条道路增加了两个路口后，主干路、次干路和支路的横向影响系数分别降为原来的90%、80%和65%；增加1个路口后，主干路、次干路和支路的横向影响系数分别降为原来的95%、85%和70%；3.服务水平变化对于城市道路来说，衡量交通服务水平的最主要指标为路段的饱和度(V/c即路段实际交通量/设计通行能力)，其次是车速(路段车速)或延误。由于车速延误与V/C有关，V/C增大，则车速降低，延误增加;V/C减小，则车速增加，延误降低，所以V/C是关键指标。为方便研究，可采用V/C作为城市道路的服务水平划分依据。国外一般采用如下表的服务水平划分标准:服务水平ABCDEFV/C0.40.40.6

9、0.60.750.750.90.91.01.0级别情形A畅行车流，基本无延误B稳定车流，有少量延误C稳定车流，有一定延误D接近不稳定车流，有较大延误，司机还能忍受E不稳定车流，交通拥堵，延误很大，司机无法忍受F强制车流，交通严重堵塞，车辆时开时停根据三种道路类型平均日高峰期和低谷期的每小时交通量dti，作出服务水平（dti/Ci）随交通量的变化曲线。通过网络和书籍报刊查阅资料得知，我们设主干路的每小时交通量在100,5000内变化；设次干路的每小时交通量在50,3000内变化；设支路的每小时交通量在10,1000范围内变化。由上表可知，服务水平V/C值越小，服务等级越高，根据模型求出各种类型小

10、区开放后的通行能力后，分别用matlab作出服务水平变化图。3.对小区进行分类为方便讨论和计算，首先默认： 小区内车道均为双向单行道，即每边各有1条车道； 小区内道路通畅，行人较少，设计车速与原道路相同，即每车道通行能力与原道路相同； 小区内不设红路灯和环岛；我们按照开放小区内道路类型对小区进行5种分类：类型一：只有一条双向单行道与城市道路联通的小区，在同一方向有两个路口，开放小区后增加一条平行于原道路的车道，通过路口汇入汇出跟原道路相连，如图一所示：图一此时，N1=N+1，N为对应道路类型的单边车道数，fw为对应道路类型的侧向净空修正系数，fp = 1.0，fHV=0.7610，fe为对应道

11、路类型的横向汇入汇出修正系数，将对应数据代入模型（2.2.1）得如下：C1j= cjN1fwfpfHVfe （2.2.3）求得类型一小区开放后的周围道路通行能力。则对应小区开放前后的通行能力变化率为Pj=Cj-C1j/Cj 。类型二：只有一条双向单行道与城市道路联通的小区，在相邻方向有两个路口，通过该车道联通了两条方向不同（垂直）的城市道路，通过横向道路路口汇入，从与其垂直的另一条道路路口汇出，开放小区后相当于给原道路增加一条右转车道，如图二所示：图二 普通城市道路的叉路口左转率和右转率一般都介于0.20.5之间，在考虑平叉路口包括左转右转和直行等多种行车选择的情况下，该路口的右转通行能力能通

12、过右转率算出；其中本面直行车道总通行能力可以由模型（2.2.1）算出，依照我国城市道路设计规范规定，3车道以上的道路类型（主干路和次干路）直行车道数NS = N-2，且直行道位于中间，故其侧向净宽修正系数fw=1.0，位于中间的车道横向干扰影响可参照车道折减系数表（如下），这里分别取0.95,0.85和0.75，原因不赘述。第一车道第二车道第三车道第四车道折减系数10.850.750.65其他系数依假设与前文相同。两车道道路类型（支路）的直行车道数为NS =2，；对应的本面直行车道设计通行能力总和Cs = cjNsfwfpfHV.为方便讨论和对比，这里不妨设左转率l为一个定值，暂取0.2.将右

13、转率看作一个变量，通过以下模型作出开放小区后道路通行能力与右转率的关系图，并取其中的右转率平均值0.3计算出对应的道路通行能力及其开放前后变化率对比；其中N2=N，开放了该类型的小区后，两条垂直的城市道路各增加了一个路口，故三种类型的道路横向修正系数fe分别取原来的95%、85%和70%。 Celr= Cs /(1-l-r)Cr= CelrrC2j= cjN2fwfpfHVfe+CrPj=Cj-C2j/Cj类型三：只有一条双向单行道与城市道路联通的小区，在相反方向有两个路口，该车道联通两条相互平行的城市道路，通过第一条道路向小区路口汇入，汇出到第二条平行道路，相当于增加了一条垂直方向的双向单行

14、道，如图三所示：此时，N3=N+1，N为对应道路类型的单边车道数，fw为对应道路类型的侧向净空修正系数，fp = 1.0，fHV=0.7610，开放了该类型的小区后，两条互相平行的城市道路各增加了一个路口，故对于另一条垂直道路来说，横向修正系数不变；对于两条互相平行的城市道路，其三种类型的道路横向修正系数fe分别取原来的95%、85%和70%，将对应数据代入模型（2.2.1）得如下：C3j= cjN3fwfpfHVfe （2.2.3）Pj=Cj-C3j/Cj类型四：有三个不同方向的小区道路路口与城市道路相连的小区，在相邻三个方向有路口，通过其中一个路口进入小区道路，从另外两个路口中的任意一个汇

15、出道城市道路，其中一条与汇入道路平行，另一条与汇入道路垂直，相当于增加了一个对三个相邻方向通行的交叉路口，如图四所示：因为开放小区后增加的交叉路口不设置红绿灯，需要考虑到交叉路口左转车辆对所有车道通行能力的影响修正系数fl，此处借鉴前人对无信号平交路口左转影响系数的研究成果，经调整后给出fl在双向单行道中的取值范围如下表所示：左转车道占来向车辆总数的比例5%10%15%20%修正系数fl0.9750.9250.880.84此时，N4=N+1，N为对应道路类型的单边车道数，fw为对应道路类型的侧向净空修正系数，fp = 1.0，fHV=0.7610，开放了该类型的小区后，小区周围的三条城市道路各

16、增加了一个路口，其三种类型的道路横向修正系数fe分别取原来的95%、85%和70%；考虑到这种类型的交叉路口中左转车道只有1条，故取左转车比例为5%的情况。此时fl=0.975;增加的右转专用车道有1条，模型同类型二小区，得到右转通行能力,把上述数据代入模型(2.2.1)后得到：C4j= cjN4fwfpfHVfefl+CrPj=Cj-C4j/Cj类型五：有四个不同方向的小区道路路口与城市道路相连的小区，在相邻四个方向有路口，通过其中一个路口进入小区道路，从另外三个路口中的任意一个汇出道城市道路，其中一条与汇入道路平行，另两条与汇入道路垂直，相当于增加了一个无信号十字交叉路口，垂直方向和平行方

17、向的双向单行道各一条，4条右转车道，4条左转车道，如图四所示：理同类型四，因为开放小区后增加的交叉路口不设置红绿灯，需要考虑到交叉路口左转车辆对所有车道通行能力的影响修正系数fl，考虑到这种类型的交叉路口中左转车道有4条，故取左转车比例为20%的情况。此时fl=0.84; 此时，N5=N+2，N为对应道路类型的单边车道数，fw为对应道路类型的侧向净空修正系数，fp = 1.0，fHV=0.7610，开放了该类型的小区后，小区周围的四条城市道路各增加了一个路口，其三种类型的道路横向修正系数fe分别取原来的95%、85%和70%；假设该小区周围交叉路口中左转率l=右转率r=0.2，根据模型Celr

18、= Cs /(1-l-r)Cl= CelrlCr= Celrr分别算出左转和右转通行能力，将数据代入模型(2.2.1)得：C5j= cjN5fwfpfHVfefl+Cr+ClPj=Cj-C5j/Cj3.模型求解结果类型一：对类型一的小区开放前后通行能力，用MATLAB求解得下表：通行能力 道路类型类型一小区主干路次干路支路原道路通行能力（pcu/h）4297.223851097开放小区后的通行能力(pcu/h)4834.325441069.6开放后通行能力增长率0.12500.0667-0.0250对类型一的小区开放前后服务水平，用MATLAB作变化图如下：类型二：对类型二的小区，用MATLAB求解得下表：通行能力 道路类型类型二小区主干路次干路支路原道路通行能力（pcu/h）4297.223851097开放小区后的通行能力(pcu/h)5523.12606.5767.9开放后通行能力增长率0.28530.0929-0.3000注：表格结果为左转率取0.2，右转率取0.3情况下的通行能力变化下图模拟出左转率