交通工程学第5讲课件

1、第5讲 道路通行能力交通与物流工程系 交通工程教研室纪英 8/8/20221第1页，共68页。1、概述通行能力又称为交通容量，通行能力是随着道路路线、等级、线型、交通管理和交通状况的不同而变化的参数。如果某交叉口管理不善通行能力就可能大，路段的通行能力再高也发挥不了作用（见图）。钉子户钉子户8/8/20222第2页，共68页。2、道路通行能力与服务水平 通行能力反应道路服务数量与能力的指标。 服务水平反应道路服务质量与满意度的指标。通行能力基本概念 ： 道路通行能力是指道路上某一点某一车道或某一断面处，单位时间内可能通过的最大交通实体（车辆或行人）数，亦称道路通行能量，用辆/h或用辆/昼夜或辆

2、/秒表示，车辆多指小汽车，当有其它车辆混入时，均采用等效通行能力的当量标准车辆（小汽车）为单位（pcu）。8/8/20223第3页，共68页。2、道路通行能力与服务水平道路通行能力分类：基本通行能力： 是指在理想的道路、交通、控制及环境条件下，道路的一组成部分的一车行道或一车行道对上述诸条件有代表性的均匀路段上或一端面上，不论服务水平如何，1h所能通过的车辆的最大车辆数。8/8/20224第4页，共68页。2、道路通行能力与服务水平实际通行能力： 是指在实际的道路、交通、控制及环境条件下，道路的一组成部分的一车行道或一车行道对上述诸条件有代表性的均匀路段上或一端面上，不论服务水平如何，1h所能

3、通过的车辆的最大车辆数。8/8/20225第5页，共68页。2、道路通行能力与服务水平设计通行能力： 是指在预测的道路、交通、控制及环境条件下，一设计中的道路的一组成部分的一车行道或一车行道对上述诸条件有代表性的均匀路段上或一端面上，在所选用的设计服务水平下，1h所能通过的车辆的最大车辆数。8/8/20226第6页，共68页。2、道路通行能力与服务水平影响通行能力的因素 ：道路条件：是指街道或公路的几何条件，包括交通设施的种类、性质及其形成的环境，每个方向车道数、车道和路肩宽度、侧向净空以及平面纵面线形等。交通条件：是指使用车道路的交通流特性设计速度、客车、货车、大车、小车、长途短途等交通组成

4、和分布，车道中交通流量，流向及方向分布等。8/8/20227第7页，共68页。管制条件：是指道路管制设施装备的类型、管理体制的层次，交通信号的位置、种类、配时等影响通行能力的关键性管制条件，其它还有停车让路标志、车道使用限制，转弯禁限等措施。其它条件：有气候、温度、地形、风力、心理等因素。但其中直接影响通行能力数值的主要因素有：车行道宽度及侧向净空，车行道数量、交通组成、驾驶员特性、道路纵坡、横向干扰与视距等。2、道路通行能力与服务水平8/8/20228第8页，共68页。2、道路通行能力与服务水平道路通行能力的作用：通过道路通行能力和设计交通量的具体分析，可以正确地确定新建道路的等级、性质、主

5、要技术指标和线形几何要素;通过对现有道路通行能力的观测、分析、评定，并与现有交通量对比，可以确定现有道路系统或某一路段所存在的问题，针对问题提出改进的方案或措施，作为老路或旧街改建的主要依据;道路通行能力可以作为铁路、公路、水运、空运等各种方式的方案比选与采用的依据; 8/8/20229第9页，共68页。2、道路通行能力与服务水平道路通行能力的分类较长路段畅通无阻的连续行驶车流的通行能力，一般称为路段通行能力，它是所有道路交通系统都必须考虑的;在有横向干扰条件下，时通时断、不连续车流的通行能力，如具有平面信号交叉口的城市道路的通行能力;在合流、分流或交叉运行状态下的通行能力，如各类匝道收费口及

6、其附近连接段的通行能力;交织运行状态下的通行能力，如立体交叉的各类匝道、常规环道上车流的通行能力。8/8/202210第10页，共68页。2、道路通行能力与服务水平服务水平概念： 服务水平是指道路使用者从道路状况、交通与管制条件、道路环境等方面可能得到的服务程度或服务质量。如可以提供的行车速度、舒适、方便、驾驶员的视野，以及经济安全等方面所能得到的实际效果与服务程度。 8/8/202211第11页，共68页。2、道路通行能力与服务水平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（通畅性）;交通受阻或受干扰的程度，以及行车延误和每公里停车次数等;行车的安全性（事故率和经济损失等）

7、; 行车的舒适性和乘客满意的程度;最大密度，每车道每公里范围内车辆的最大密度;经济性（行驶费用）。8/8/202212第12页，共68页。道路服务水平分级 我国分为四个等级：一、二、三、四级美国定为6个等级：A、B、C、D、E、F 2、道路通行能力与服务水平8/8/202213第13页，共68页。3、路段通行能力 （1）基本通行能力： 或称理想通行能力是指道路与交通处于理想情况下，每一条车道（或每一条道路）在单位时间内能够通过的最大交通量。 理想条件：理想的道路条件：主要是车道宽度应不小于3.65m（我国公路则定为3.75m），路旁的侧向余宽不小于1.75m，纵坡平缓，并有开阔的视野、良好的平

8、面线形和路面状况。理想的交通条件：主要是车辆组成为单一的标准型汽车，在一条车道上以相同的速度连续不断地行驶，各车辆之间保持与车速相适应的最小车头间隔，且无任何方向上的干扰。8/8/202214第14页，共68页。3、路段通行能力 （2）实际通行能力： 实际通行能力指的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。计算实际通行能力是以基本通行能力为基础，考虑到实际的地形、道路和交通状况，确定其修正系数，再以此修正系数乘以前述的基本通行能力，即得实际道路、交通在一定环境条件下的通行能力。8/8/202215第15页，共68页。3、路段通行能力（3）影响通行能力的修正系数

9、道路条件修正车道宽度修正系数fw侧向净空受限修正系数fcw 纵坡度修正系数fHV视距不足修正系数S1 沿途条件修正系数S2 8/8/202216第16页，共68页。3、路段通行能力 交通条件修正 交通条件的修正主要是指车辆的组成，特别是混合交通情况下，车辆类型众多，大小不一，占用道路面积不同，性能不同，速度不同，相互干扰大，严重影响了道路的通行能力，因而需将不同类型的车辆换算成同一车型，即涉及到车辆换算系数。8/8/202217第17页，共68页。3、路段通行能力规划（设计）通行能力： 设计通行能力或称规划通行能力，是指道路根据使用要求的不同，按不同服务水平条件下所具有的通行能力，也就是要求道

10、路所承担的服务交通量，通常作为道路规划和设计的依据。计算： 只要确定道路的实际通行能力（ Co），再乘以预先给定服务水平的服务交通量与通行能力之比（v/c），就得到规划（设计）通行能力，即： C规划(设计) =Co v/c8/8/202218第18页，共68页。4、高速公路交织区通行能力 概述 由于交织区车流运行方向不完全相同，车流相互交织，操作复杂，所以交织区车辆运行速度一般较低，车头时距也较正常路段上稍大，通行能力降低而成为制约道路系统通行能力的瓶颈。交织运行特征 所谓交织，系行驶方向大致相同而不完全一致的两股或多股车流，沿着一定长度的路段，不借助与交通控制与指挥设备，自主进行合流而后又实

11、现分流的运行方式。8/8/202219第19页，共68页。4、高速公路交织区通行能力 交织区长度 根据国外研究，认为从入口段三角端部宽0.6m处至出口三角端宽度3.6处之间的一段距离。 经国内外研究认为交织区长度不应小于50m也不应大于600m，太短则操作困难，速度降低太大，太长则费用太高，且进出口之间的交织运行与操作过分分散，紧迫性不明显，车流不具备交织特点。（见图） 8/8/202220第20页，共68页。交织区类型（ 类交织区示意图 ）交织区长度50600m3.6m6m4、高速公路交织区通行能力 8/8/202221第21页，共68页。交织区类型（ 类交织区示意图 ）交织区长度50600

12、m3.6m6m4、高速公路交织区通行能力 8/8/202222第22页，共68页。交织运行特性 交织区的车流运行关键在于车辆运行的交织操作，它影响到行驶车速，车头时距以及行车安全等问题，交织长度与交织断面车道数关系是交织运行效率的两个主要参数，另一方面随着交织流量增加，操作困难，速度大降，时距大增，会导致交织区运行效率下降。4、高速公路交织区通行能力 8/8/202223第23页，共68页。交织流量比（VB）与交织比（r）概念，见图 ： 交织区流量之和为：Q总=Q01+Q02+Qw1+Qw2 交织流量比：VB =(Qw1+Qw2)/Q总 设：Qw1Qw2，则： 交织比 ：r= Qw1/Qw2Q

13、w1Q01Qw2Q014、高速公路交织区通行能力 8/8/202224第24页，共68页。通行能力计算 交织区的通行能力和运行速度，同交织区的长度、车道数、交织流量比，总交通量及交织区车道构造等因素有关，其计算公式为： 式中：Cw交织区通行能力（pcu/h）； C0 单条车道基本通行能力（pcu/h）； rs 交织区类型修正系数，其中： 类交织区rs =0.95，类交织区rs =0.95。4、高速公路交织区通行能力 8/8/202225第25页，共68页。 rN 交织区内车道数修正系数；对于2、3、4和5条车道交织区， rN分布取1.8、2.6、3.4和4； rL 交织区长度修正系数由下式计算

14、： 式中L为交织长度。 rVR 交织流量比修正系数，见P98表5-234、高速公路交织区通行能力 8/8/202226第26页，共68页。服务水平 评价交织区运行质量的因素有密度、流速和服务流率，但重要为行车密度和服务流率，按四级标准划分列于下表中：服务水平等级密度（辆/车道公里）服务交通量/通行能力（V/C） 一级80.35二级180.75三级260.90四级421.004、高速公路交织区通行能力 8/8/202227第27页，共68页。概述 匝道是联系不同高程上两交叉线路、供两线路车辆实现转换方向的连接道路，长度较短，一般有一个入口和一个出口，线形变化较大且常有纵坡和小半径的转弯，通行能力

15、较正常路段稍低。 4、高速公路交织区通行能力 8/8/202228第28页，共68页。正线正线正线正线匝道匝道匝道匝道匝道8/8/202229第29页，共68页。匝道匝道匝道匝道正线正线正线8/8/202230第30页，共68页。5、高速公路匝道通行能力 匝道的形式、类型与基本参数 匝道基本形式：右转匝道与左转匝道；匝道特殊形式：定向匝道和对角线匝道，单向单匝道和单向双匝道，亦有采用双向双匝道的形式。基本参数：匝道车辆的运行特征：有出入口车辆的运行及在匝道上的运行，包括分流运行、合流运行与交织运行，亦有加速运行与减速运行，上坡、下坡，小曲线甚至反向曲线的运行，匝道上车辆行驶状况比较复杂。匝道通

16、行能力计算的主要参数有：自由流速度FV、按匝道转弯半径计算的行车速度FV0、大车混入率修正值CH 。8/8/202231第31页，共68页。自由流速度 实际条件下，自由流速度FV的可按下式计算： FV0按匝道转弯半径计算的行车速度（km/h）； FFVW行车宽度修正系数（ km/h ）； FFVV视距修正系数（ km/h ）； FFVSL纵坡修正系数（ km/h ）； FFVS分隔带修正系数（ km/h ）； FFVUD驶入道路修正系数（ km/h ）。 5、高速公路匝道通行能力 8/8/202232第32页，共68页。按匝道转弯半径计算的行车速度FV0 利用线性设计的基本公式： R 匝道最小

17、曲率半径（m）； i 匝道最大超高横坡度（% ）； 最大侧向力系数，一般采用0.12。5、高速公路匝道通行能力 8/8/202233第33页，共68页。大车混入率修正值CH 大车混入率修正值算式： P2、P3大中型车及特大型车所占比重（）； E2、E3大中型车与特大型车的换算系数，见P101 ，换算方法为： Q标准小汽车交通量；Q1小汽车交通量； Q2大中型车交通量； Q1特大型车交通量5、高速公路匝道通行能力 8/8/202234第34页，共68页。匝道通行能力计算 匝道通行能力定义为在一定道路交通状态、环境和良好气候条件下，单位时间内，匝道的一条行车道上能够通过的最大车辆数以pcu/h计，

18、一般影响通行能力的因素很多，但就匝道而言，其长度较短绝大部分均为单向单车道，其影响的主要因素为车道宽度和车辆组成，至于半径、纵坡的影响已在速度方面考虑。5、高速公路匝道通行能力 8/8/202235第35页，共68页。匝道通行能力计算： 式中： C匝道一条车道实际通行能力（辆/h）； C0基本通行能力（辆/h）； CW匝道断面总宽度修正系数； CH大车混入率修正系数。 各参数的具体值可查阅有关表格。 5、高速公路匝道通行能力 8/8/202236第36页，共68页。匝道服务水平 服务水平评价的因素很多，一般均选用对本设施影响最大的几项因素作为服务水平等级划分的指标，对匝道通行能力的服务水平国内

19、均选用饱和度与车流密度作为基本依据，并划分为以下四个等级的服务等级：服务水平等级饱和度DS(Q/C)通行能力C0（辆/h）一0.20对于特定匝道可查“不同速度、坡度下匝道的基本通行能力C0值”并乘以饱和度即得二0.200.50三0.500.80四0.801.05、高速公路匝道通行能力 8/8/202237第37页，共68页。6 高速公路与匝道连接处通行能力 概述 由于高速公路与匝道连接处产生的分流与合流运行，车辆进出匝道与高速公路需要相互间协调配合，必然要影响运行车速和交通安全。而连接处为匝道的重要组成部分，它的通行能力决定了匝道和高速公路进出口的通行能力，是一个关键部位。一般称匝道与高速公路

20、连接处的通行能力，是高速公路分、合流点处导引与疏通交通流的能力，它关系到高速公路外侧车道与进出口的正常运行。8/8/202238第38页，共68页。分、合流点车流运行特征 在分流点处，车辆分离运行，会影响到高速公路上的车流正常运行。车辆分流过程中，首先是转移车道的过程，在车辆分流区范围内，离开原车道的车辆必须逐步从内侧车道向外侧车道移动。据大量的观测分析，随距离分流点的接近而转换车道的比重大大增加，由于分离运行对最右侧车道正常交通流产生很大的影响，故分流点的交通运行必须考虑上游单向的总交通量，与最右侧车道交通流之间的关系及相互影响。6 高速公路与匝道连接处通行能力 8/8/202239第39页

21、，共68页。分、合流点车流运行特征 合流车辆绝大部分汇合于主线右侧车道，故右侧车道受影响最大，经过右侧车道逐步移换到速度较快的中间或内侧车道，在合流区范围内，留在最右侧车道的车辆逐步减少。6 高速公路与匝道连接处通行能力 8/8/202240第40页，共68页。分合流点通行能力的相关因素分析： 根据国内外理论分析与实际观测主要相关因素为：匝道交通量Qr，驶入匝道上游主路单向交通量 ，主路单向最大交通量Qf ，与相邻上、下游 匝道的距离Du、Dd，相邻上游、下游匝道的交通量Qu、Qd，及匝道的形式。 一般分析计算连接处通行能力时，要分析三个关键交通量：汇合交通量Qm、分离交通量Qd、主线交通量Q

22、f等因素。 根据匝道形式，共有11种计算图式。6 高速公路与匝道连接处通行能力 8/8/202241第41页，共68页。通行能力计算图式四车道高速公路单车道驶入图式 6 高速公路与匝道连接处通行能力 8/8/202242第42页，共68页。通行能力计算图式 计算式：四车道高速公路单车道驶入匝道，有或无加减速车道。仅用于上游610m内无相邻驶入匝道。使用范围： =3603100veh/h =50 1300veh/h 6 高速公路与匝道连接处通行能力 8/8/202243第43页，共68页。四车道高速公路单车道驶出图式 6 高速公路与匝道连接处通行能力 8/8/202244第44页，共68页。四车

23、道高速公路单车道驶出图式 计算式：四车道高速公路单车道驶出匝道，有或无加减速车道。仅用于上游980m内无相邻驶入匝道。使用范围： =3603800veh/h =50 1400veh/h 6 高速公路与匝道连接处通行能力 8/8/202245第45页，共68页。四车道高速公路上游有相邻单车道驶入匝道的驶入单车道图式 6 高速公路与匝道连接处通行能力 8/8/202246第46页，共68页。四车道高速公路上游有相邻单车道驶入匝道的驶入单车道图式 计算式：当Du120m或Vu900veh/h，计算结果不精确使用范围： 7203300veh/h， 901400veh/h 90 900veh/h ， 1

24、20610 m6 高速公路与匝道连接处通行能力 8/8/202247第47页，共68页。四车道高速公路上游有相邻单车道驶入匝道的驶出单车道图式 6 高速公路与匝道连接处通行能力 8/8/202248第48页，共68页。四车道高速公路上游有相邻单车道驶入匝道的驶入单车道图式 四车道高速公路单车道驶出匝道其上游980m内有相邻驶入匝道，该驶出匝道有或无减速车道。使用范围： 653800veh/h， 501450veh/h 50810veh/h ， 210980m6 高速公路与匝道连接处通行能力 8/8/202249第49页，共68页。六车道高速公路单车道驶入图式 6 高速公路与匝道连接处通行能力

25、8/8/202250第50页，共68页。六车道高速公路单车道驶入图式计算式：上游有相邻驶入匝道六车道高速公路上单车道驶入匝道，有或无加速车道。使用范围： 16204900veh/h ， 901350 veh/h 90 1260veh/h， 150300 m 6 高速公路与匝道连接处通行能力 8/8/202251第51页，共68页。六车道高速公路单车道驶出图式 6 高速公路与匝道连接处通行能力 8/8/202252第52页，共68页。六车道高速公路单车道驶出图式计算式：六车道高速公路单车道驶出匝道，上游有或无驶入匝道，该驶出匝道有或无减速车道。如果上游1700m内无相邻驶入匝道使用65.5Vu/

26、Du2。使用范围： 10005600veh/h ， 201620 veh/h 45 1100veh/h， 2801700 m 6 高速公路与匝道连接处通行能力 8/8/202253第53页，共68页。六车道高速公路双车道驶出匝道图式 6 高速公路与匝道连接处通行能力 8/8/202254第54页，共68页。六车道高速公路双车道驶出匝道图式计算式：六车道高速公路至少具有210m长减速车道的双车道驶入匝道。使用范围： 19005400veh/h ， 10002700 veh/h 汇合交通量Vm和分离交通量Vd的计算式： VmV1+Vr VdV1 6 高速公路与匝道连接处通行能力 8/8/20225

27、5第55页，共68页。六车道高速公路双车道驶入匝道图式 6 高速公路与匝道连接处通行能力 8/8/202256第56页，共68页。六车道高速公路双车道驶入匝道图式计算式：六车道高速公路至少具有240m长减速车道的双车道驶入匝道。使用范围： 5402700veh/h ， 10002700 veh/h 6 高速公路与匝道连接处通行能力 8/8/202257第57页，共68页。车道分布、车辆换算与服务水平分析车道分布与车辆换算 大型车在最右侧车道上交通量占单向车行道上总交通量的百分率与主线单向交通量的关系是计算最右侧车道小客车当量交通量的重要关系之一。公关组得出的关系如图所示。 大中型与特大型车换算

28、为小型车，大中型车的折算系数为1.5，特大型车为3.0。由于特大型车比重较小，有时均以大中型车进行换算，换算系数仍为1.5。6 高速公路与匝道连接处通行能力 8/8/202258第58页，共68页。大型车在最右侧车道上分布与主线单向交通总量的关系如图：6 高速公路与匝道连接处通行能力 8/8/202259第59页，共68页。服务水平分析 分合流点服务水平主要根据Qm、Qd与Qf三个检验点交通量的大小来确定分、合流点的服务水平。 三个检测点服务水平划分标准见表5-34。6 高速公路与匝道连接处通行能力 8/8/202260第60页，共68页。7 信号交叉口通行能力主要介绍城市道路设计规范推荐的方

29、法：在交叉口的信号灯控制采用如下规则时，采用该方法进行通行能力的计算：绿灯亮时，允许各流向的车辆驶入交叉口。红灯亮时，只允许右转车辆沿右转专用车道驶入，但不得影响横向道路上直行车辆的正常行驶。黄灯亮时，已越过停车线的车辆继续通过交叉口，没越过停车线的车辆应在停车线后面等候绿灯。8/8/202261第61页，共68页。此方法是指已知交叉口处的车道使用规定、信号相位、周期及配时等情况下，以交叉口进口道处的停车线作为基准面，凡是通过了停车线断面的车辆就被认为已通过了交叉口，据此计算每小时通过停车线断面不同行驶方向车道上的最大车辆数，以此作为该进口道的通行能力。各车道设计通行能力之和即为进口道设计通行能力，各进口道设计通行能力之和即为交叉口的设计通行能力。 7 信号交叉口通行能力8/8/202262第62页，共68页。下面以十字形交叉口为例，介绍此计算方法。停车线断面一条直行车道的设计