道路通行能力章

会计学1道路通行能力章25.1．引言

匝道（Ramp）是指专门连接两个道路设施的道路段落。用匝道连接的设施包括高速公路（Freeways）、多车道公路（MultilaneHighways）、双车道公路（Two-laneHighways）、郊区道路（SuburbanStreets）和城市道路（UrbanStreets）。第1页/共94页匝道会包含的主要的三部分几何要素：

匝道与高速公路连接点(Ramp-freewayjunction,)； 匝道路段(Ramproadway)；匝道与城市道路连接点(Ramp-streetjunction)。第2页/共94页25.1.1方法的适用范围

本章集中论述了匝道与高速公路连接点的运行和匝道路段自身的特点。这些分析方法也近似适用于分析多车道公路和双车道公路等其他类型设施的完全无控制的匝道终点。本章方法用来鉴别近似拥堵(congestion)（服务水平F）条件下的匝道与高速公路连接点的运行，以及分析匝道与高速公路连接点、匝道路段从服务水平A到E的运行。第二十二章《高速公路设施》提供了饱和条件下交通流(oversaturatedflow)的运行分析方法以及某些特殊情况下的应用，如单向5车道(five-lane(one-direction))高速公路路段上的匝道、双车道匝道、主要合流区(majormergeareas)和主要分流区(majordivergeareas)。

第3页/共94页对影响匝道连接点运行的一般概念和原则的其他论述见第13章《高速公路概念》。本版匝道－高速公路连接点分析方法主要来源于全美公路合作研究计划项目3-37(NationalCooperativeHighwayResearchProgramProject3-37)的成果。而一些特殊的应用则来源于对上世纪七十年代研究方法的改编。AASHTO标准中包括有匝道几何设计(geometricdesign)与几何设计标准(geometricdesigncriteria)的其他材料。第4页/共94页25.1.2方法的限制条件

（在未经分析者做出适当修正的前提下），本章方法尚未考虑，也不能应用于以下情况：特殊车道，如作为高载客率车辆专用车道(high-occupancyvehicle(HOV)lanes)的匝道进口车道(rampentrancelanes)；匝道调节(Rampmetering)；饱和条件下(Oversaturatedconditions)；限速标志和警察执法的区域(Postedspeedlimit,andextentofpoliceenforcement)；存在智能交通系统的特点。第5页/共94页25.2．方法

图表25-1图解了匝道与匝道连接点分析方法的输入条件和基本计算流程。方法的主要输出成果服务水平等级(LOS)和通行能力值(Capacity)。如图表25-2中所示，模拟合流区与分流区的基本方法集中在一段长1500ft的影响区、包含加速车道或减速车道以及高速公路第1、第2车道的范围。虽然高速公路其他车道也可能受到合流与分流运行的影响，并且匝道附近拥堵的影响可能会延伸到超出1500ft影响区之外的区域，这里定义的影响范围是对各级服务水平等级都经历过大部分运行影响的。因此，如图表25-2所定义的匝道影响区内的车辆运行分析是该计算方法的中心内容。第6页/共94页图表25-1匝道和匝道连接点分析方法第7页/共94页第8页/共94页图表25-2匝道连接点的主要变量第9页/共94页本方法有三个主要步骤：

首先，确定进入紧邻合流影响区上游或分流影响区减速车道开始处的第1、第2车道的流量（v12

）。然后，确定通行能力值，并同已有的或者预测的需求流量进行比较，以判断拥堵出现的可能性。用于评价的通行能力值有：驶入高速公路主要分流区的最大总流量(vF

)；从高速公路合流区或分流区驶出的最大总流量（vFO）；驶入匝道影响区的最大总流量。（对合流区为vR12

，对分流区为v12

）；匝道最大流量（vR

）。第10页/共94页合流或分流区通行能力总是受它的进口或出口道路通行能力的控制。也就是说，受匝道上游、下游高速公路路段通行能力或受匝道本身通行能力的控制。对于分流区，大多数问题的发生是因为出口匝道通行能力不足。研究表明合流和分流行动造成的紊流可能会使车道分布与使用的局部扰动的改变，但不会影响合流或分流区的道路的通行能力。最后，确定匝道影响区域内的车流密度（density）（DR）以及根据该参数得到的服务水平。对于一些情况，还要计算紊流区内的平均车流速度（theaveragespeed）（SR）。第11页/共94页图表25-2示出了匝道紊流区和关键变量以及它们之间的关系。影响合流和分流运行的一个关键几何变量是加速车道长度（thelengthoftheaccelerationlane）（LA）或减速车道长度（thelengthofthedecelerationlane（LD）。该长度的度量是从匝道车道左侧和高速公路右侧合并点开始到连接匝道和高速公路的楔形路段（tapersegment）的端点。该收敛点可以用在地面涂油漆或用栅栏或两者结合来标示，无论楔形段还是平行匝道的量测方法是一样的。第12页/共94页模型各方面以及服务水平划分标准都用基本条件下高峰15分钟的最大小时流率表示。所以，在应用这些方法之前，所有有关的高速公路和匝道流量都必须用公式（25-1）转换为基本条件下的高峰15分钟当量小客车小时流率。

（25—1）第13页/共94页其中：

vi=基本条件下i方向高峰小时中高峰15分钟的流率；

Vi=i方向小时流量；

PHF=高峰小时系数；

fHV=重车修正系数；

fP=驾驶总体特征修正系数。修正系数和分析高速公路基本路段使用中的系数相同，可以从第23章查到。第14页/共94页25.2.1匝道道路路段

由于大部分运行问题都发生在匝道终点（无论匝道—高速公路连接终端还是匝道—街道连接终端），所以关于匝道道路本身的运行特征描述的现有信息很少。AASHTO设计标准中有一些基本设计标准，但却没有针对特定的运行特征。在19世纪七十年，采用这些资料给出一套更广泛的设计标准，但还是没有针对具体的运行特征。所以，这里给出的信息仅仅是从一般意义上进行指导。第15页/共94页匝道道路和高速公路主线的

不同之处在于：它们长度和宽度是有限的（经常为1车道）；自由流车速一般比所连接道路上的自由流速度低，尤其是高速公路；在不能超车的单车道匝道上，重车或其他运行缓慢的车的影响比在一般多车道公路上要严重；在匝道——街道连接点，匝道上可能会形成排队，尤其是当匝道——街道连接点是信号控制时。第16页/共94页图表25-3列出了匝道道路通行能力的近似值。这些通行能力值来源于研究1和前面提到的19世纪70年代进行的工作2。表25-3匝道道路的通行能力近似值第17页/共94页注意图表25-3中给出的是匝道道路自身的通行能力，而不是匝道—高速连接终端的通行能力。例如，没有证据表明双车道进口匝道—高速连接终端能比单车道匝道连接终端容纳更多的车辆。双车道进口匝道不大可能容纳多达2250—2400（pc/h）的车辆通过它自己的合流区。双车道的构型能够带来较少的扰动和较高的服务水平，但是不能提高合流区的通行能力。合流区的通行能力受下游高速公路基本路段通行能力控制。对于更大的进口匝道流量，必须使用双车道进口匝道，由一条附加车道和一个主要合流区组成的构型第18页/共94页与单车道出口匝道（Single-laneoff-ramps）相比，双车道出口匝道（Two-laneoff-ramps）能容纳更大的通过分流区的流量。一个主要分流区构型可以更有效的平衡在各分支路每条车道上的分流车辆。当一个出口匝道的终点处于一个信号或非信号交叉口（signalizedorunsignalizedintersection）时，匝道系统的通行能力可能受交叉口进口匝道的通行能力的控制。信号交叉口的分析采用第16章的方法，非信号交叉口的分析方法在第17章。第19页/共94页所有稳定运行条件下的合流区（和分流区）的服务水平用车流密度来判断，分别用A级到E级表示。当从合流区驶出的总流率超过下游高速公路路段通行能力时会出现F级服务水平，对这种情况没有给出任何车流密度。见第22章用来分析F级服务水平的方法。合流和分流区服务水平标准列于图表25-4。表中给出的A到E级服务水平的车流密度值是假设稳定运行、合流影响区内没有出现交通中断的。25.2.2服务水平

第20页/共94页图表25-4合流和分流区的服务水平标准第21页/共94页

以下部分讲述应用模型分析合流区的三个主要步骤。该模型应用于单车道、右侧入口匝道合流区。附加的部分讨论该方法对其他几何构造时的应用。

25.2.3合流影响范围第22页/共94页25.2.3.1．预测进入车道1和2的流量V12

对合流影响区上游车道1和2上存留的流量有影响的主要因素包括：进入合流区的高速公路总流量（vF）；匝道总流量（vR）；加速车道总长（LA）；合流点处匝道的自由流车速（SFR）。第23页/共94页4车道、8车道和10车道高速公路的匝道分析可以作为独立的合流区和分流区进行。预测v12的方法道理对4车道的情形十分简单，而对于8车道和10车道高速公路，缺乏足够的数据确定临近匝道的效果。而对于6车道高速公路，具有足够的数据来考虑相邻匝道对一个目标匝道处车道分布的效果。当附近匝道向第1车道汇入或从第1车道分流出车辆时，车道分布可能会严重改变。确定该影响的重要参数包括上游的总流率vu或下游匝道的总流率vD（或者两者都有），单位是小客车/小时，目标匝道到临近的上游匝道的距离Lup或到下游匝道的距离Ldown（或者两者都有），单位是英尺。因此对于6车道高速公路上的匝道，需要附加分析步骤，确定临近匝道是否靠近到足以影响目标匝道处的车道分布。第24页/共94页

在所有这些变量中，对第1和2车道流率最有主导性影响的是上游高速公路驶来的总流率。模型在不曲解其他关系的前提下描述了这种现象。长加速车道使匝道车辆汇入高速公路车流中时的扰动降低，所以导致影响区内的车流密度变小和第1、第2车道有较大的流率。当匝道具有较高的自由流速度时，车辆将趋于以较高速度汇入高速公路，高速公路上游进入的车辆则趋于进一步向左移以避免可能发生的高速扰动。图表25-5列出了预测邻接匝道影响区上游v12的公式。这些公式适用于6车道和8车道高速公路（每个方向分别有3和4条车道）。对于4车道高速公路（每个方向2条车道），只存在车道1和2，从定义上v12=vF。第25页/共94页图表25-5预测进口匝道v12的模型图表25-5中使用的变量定义如下：v12=合流区上游1、2车道上的流率；vF=合流区上游高速公路交通需求；第26页/共94页vR=进口匝道需求流率；vD=相邻下游匝道交通需求；PFM=合流区上游1、2车道上流率占上游总流率的比例；LA=加速车道长度；SFR=匝道自由流速度；Lup=到相邻上游匝道的距离；Ldown=到相邻下游匝道的距离。第27页/共94页一般模型指定v12是进入合流区的上游主线流率vF的一个比例。对于四车道高速公路，几乎没有什么关系，因为所有上游的车流都在1、2车道上。对于八车道公路，不需要考虑上下游相邻匝道的情况，只用一个等式来确定这个比例。对六车道高速公路来讲，由于能够预测的相邻匝道类型的影响使得分析变得复杂。图表25-6列出了可能出现在六车道高速公路上的匝道的不同序列和每种情况下相应采用的表25-5中合适的公式。第28页/共94页

图表25-5中公式2适用于有一个相邻上游出口匝道，而公式3适用于有一个相邻下游出口匝道。相邻进口匝道不影响目标匝道的行为，所以分析过程采用公式1。图表25-6选择六车道上PFM的等式第29页/共94页当有一个相邻上游或下游（或二者都有）出口匝道存在，按确定的匝道之间的平衡距离（equilibriumseparationdistance）（LEQ），决定使用等式2或3和1。如果匝道间距大于或等于LEQ，常用公式1。如果匝道间距小于LEQ，需考虑用公式2或3中合适的。LEQ是计算PFM时用来选择合适的公式1和2或3的距离。因此，当有上游出口匝道存在时，需考虑用公式2。如果令公式2等于公式1，用公式25-2表示LEQ。第30页/共94页

（25—2）

式中：LEQ=当表25-5中公式1等于公式2时的平衡距离。如果Lup>LEQ，使用等式1，如果Lup<LEQ

，使用公式2。类似的，当必须在公式1和公式3中选择一个时，用式25-3计算LEQ：

（25-3）式中：LEQ=当表25-5中公式1等于公式3时的平衡距离。第31页/共94页在这种情况下，如果到下游出口的距离大于或等于LEQ，使用公式1，否则，使用等式3。一种特殊情况是下游和上游都有一个相邻出口匝道时。在这种情况下，有两种求解PFM的方法，这取决于分析考虑上游还是下游，因为不能同时考虑上游和下游。在这种情况下，分析结果取用PFM的最大值。第32页/共94页25.2.3.2．确定通行能力

合流区通行能力主要由下游高速公路路段通行能力决定。所以，上游高速公路和进口匝道到达的总流量不能超过驶离下游高速公路路段基本通行能力。没有证据显示合流的扰动会使下游高速公路路段的通行能力低于高速公路基本路段通行能力。研究还表明能进入合流影响区的总流量有一个实际的上限。对于进口匝道，进入合流影响区的总流量，包括v12和vR。所以，进入匝道影响区的总流率可以用公式25-4表示。（25-4）第33页/共94页图表25-7列出了下游高速公路总流率的通行能力流率和进入匝道影响区的总流率的最大期望值。对于一个给定的分析可能出现两个情况。首先，驶出的总流率可能超过下游高速公路路段的通行能力。将会出现堵塞（F级服务水平），并且从合流点开始将会向上游形成排队。当超过下游高速公路路段的通行能力时，不管进入匝道影响区的流率是否超过其通行能力，都处在F级服务水平。第34页/共94页图表25-7合流区通行能力值第35页/共94页当进入匝道影响区的总流率超过了其最大期望的水平但高速公路总流率没有超过下游高速公路路段的通行能力时，就出现了第二种情况。在这种情况下，局部将有大密度，但是高速公路上不会有排队。进入车辆的实际车道分布情况很可能是占据外侧车道的车辆比用模型计算出的结果多。总之，运行将保持稳定，不会出现F级服务水平。当下游总流率超过高速公路基本路段通行能力时，就会出现F级服务水平。在该情况下，不需要进行深入的计算就可确定为F级服务水平。对于所有其他情况，包括vR12超过了它本身承受极限的情况，都通过计算匝道影响区内的车流密度确定服务水平。第36页/共94页25.2.3.3．确定服务水平

图表25-4是根据合流影响区内车流密度值划分为服务水平的标准。研究（2、4）表明，在达到通行能力范围时，车流密度有重叠，使得某些处于中断运行状态的车流密度比处于稳定运行状态的车流密度还低。这种情况是因为排队车辆波动运行以及影响区长度短造成的。结果，仅仅根据比较需求流量和通行能力来确定服务水平F。

用公式25-5计算合流影响区内的车流密度，需注意的是，该公式仅适用于非饱和条件。第37页/共94页

（25-5）

式中：DR=合流影响区车流密度；vR=入口匝道高峰15分钟流率；v12=进入匝道影响区的流率；LA=加速车道长度。第38页/共94页25.2.3.4.特殊情况

有许多入口构形不是单车道，不是右侧入口匝道的情况。处理这种构形时需对基本合流分析方法加以改动，并采用对特定几何情况分析的结果。（1）双车道入口匝道图表25-8表示出一个典型的高速公路双车道入口匝道。其特征是具有两条加速车道，并分别使车流向左侧汇入。对双车道入口匝道，需要将基本合流分析方法做两次改动。紧邻入口匝道上游第1和第2车道上存留的流量比相似条件下的单车道入口匝道时高一些，并且合流区车流密度比类似条件下的单车道入口匝道时低。这种较低的车流密度主要是因为有两条加速车道，而且这两条加速车道延伸的距离一般较长。于是，和传统设计的单车道匝道相比，承担相同流量时，双车道入口匝道可以使较大的流量的运行更顺畅，并且服务水平也较好第39页/共94页图表25-8典型的双车道入口匝道

第40页/共94页在计算双车道入口匝道的V12时，使用图表25-5中的标准：而对于双车道入口匝道，使用PFM下述值替代图表25-5中的值：4车道高速公路，PFM=1.000；6车道高速公路，PFM=0.555；8车道高速公路，PFM=0.209。第41页/共94页在计算匝道影响区的车流密度时，应用公式25-5，只是要用由公式25-6计算的有效加速车道长度LAeff代替加速车道长度LA。

（25—6）

式中：和的定义见图表25-8。双车道入口匝道对于控制v和vR12不影响给出的最大流率数值。下游高速公路路段的通行能力依然控制着合流区总流出的通行能力，并且没有因为使用双车道入口匝道而增大进入影响区内第1、第2车道的最大车辆数。图表25-7中的数值可以如数采用。第42页/共94页（2）附加车道

有时会在入口匝道合流点处附加一条车道。当单车道入口匝道附加一条车道时，匝道几何条件控制匝道的通行能力而不是匝道与高速公路的连接点的控制。当双车道入口匝道附加上一条车道时，就应将连接点归类为主要合流区。

单车道附加车道（或缩减车道）的情况可以直接进行分析。简单地将下游路段看作带附加车道的高速公路基本路段。而当在附加点后2500ft范围内的分流点处设附加车道时，就会形成交织构造，该路段的分析就要采用第二十四章《高速公路交织区》中的分析方法。第43页/共94页（3）主要合流区

主要合流区是指具有多车道的两条道路汇合形成一个高速公路路段。汇合道路可能开始于高速公路立交出口或来自城市道路或乡村道路。主要合流区和单车道入口匝道及双车道入口匝道的区别在于，合流道路一般都达到或接近高速公路设计标准，并且合流区中没有明显的匝道或加速车道。

这种主要合流区有许多种几何形式，但可以划分为两种类型，如图25-9与25-10所示。在图表25-9中，合流区出口道路的车道数比总合流车道数少一条。这种几何类型是通过将左侧入口右边车道和右边入口左侧车道合并为一条车道构成的。在图表25-10中所示的构造类型中，合流区出口道路的车道数和总合流车道数相等。第44页/共94页图表25-9影响区为减少车道的主要合流区图表25-10影响区没有减少车道的主要合流区第45页/共94页目前还没有分析主要合流区的有效模型，所以分析工作局限于检查入口道路和出口路段的通行能力。而入口道路和出口路段通行能力用图表25-7中的数值计算。每条入口道路的通行能力和其上已转换为小客车/小时的高峰需求流率进行比较，而出口路段的通行能力与两条入口道路上已转换为小客车/小时的高峰需求流率之和进行比较。主要合流区一般因下游高速公路路段通行能力不足而发生问题。第46页/共94页（4）双向10车道高速公路的入口匝道双向10车道高速公路虽然不很普遍，但是北美有一些单向5车道高速公路路段，为此需要一个分析这种高速公路路段单车道右侧入口匝道的方法。从进入高速公路的车流可以计算和推算第5车道上的流率。高速公路上其余的车流就类似于4车道高速公路上的车流，于是就可以使用标准分析方法。对与入口匝道，高速公路第5车道上的车流按图表25-11估算。第47页/共94页图表25-11高速公路第5条车道上的流率一旦确定了预先考虑的第5条车道的来车流率，就可以假设双向8车道高速公路，用公式25-7计算有效来车流率，然后采用一般方法分析。第48页/共94页（25-7）

式中：vF4eff=单向4车道高速公路路段有效来车流率（辆小客车/小时）；vF=单向5车道高速公路路段总来车流率（辆小客车/小时）；v5=用图表25-11计算的高速公路第5车道的流率（辆小客车/小时）。第49页/共94页（5）左侧入口匝道虽然一般情况下不建议使用左侧入口匝道，但一些高速公路上确实存在左侧入口匝道，并且在集散道路上也频繁出现。左侧入口匝道影响区的范围大小和右侧入口匝道情况下相等，但这时却集中在左侧两条车道和加速车道上。对于右侧入口匝道，计算的关键是估算v12。对于左侧入口匝道，则针对左侧两条车道。对于4车道高速公路，这个流率显而易见仍然是v12

；对于6车道高速公路，进入流率为v23

；而对8车道高速公路，则为v34

。虽然对左侧入口匝道分析没有直接的方法，但可以通过对右侧入口匝道分析方法进行合理的改动来得到合理结果（2）。第50页/共94页建议分析者首先使用右侧入口匝道方法计算v12，然后将分别乘以1.00、1.12和1.20得到4车道、6车道和8车道高速公路左侧入口匝道时v12、v23、v34。接下来，用v23、v34

合理替换v12来计算车流密度、车速或两者都计算。所有的通行能力值保持不变。第51页/共94页（6）匝道控制对入口匝道的作用

除了匝道调节对vR的限制外，本章分析匝道控制的效果对分析方法不做任何改变时。研究（4）表明，合流区运行中断可能是因为匝道来车排队特征的概率事件。匝道调节使进入匝道的车辆之间具有均一的空隙，并可能因此降低了高速公路主线交通中断的可能性。25.2.4分流影响区分流影响区的分析方法与合流影响区的分析方法基本相同。标准方法来源于一项对单车道右侧出口匝道应用的研究（2）。同样包括三个步骤：确定高速公路第1、第2车道的来车流率v12，确定路段通行能力vF和v12以及确定匝道影响区内的车流密度DR。改动这些方法则可用于分析其他几何构造类型的分流区。第52页/共94页25.2.4.1.预测进入第1、第2车道的流率V12预测进入分流区第1、第2车道流率的模型列于图表25-12。与分析合流区中的方法类似，并受相同的变量影响。合流区与分流区分析方法有两个主要区别。首先，预测的第1、第2车道流率v12是针对连接减速车道上游某点的，而不管该点位于匝道影响区开始处的上游或下游。其次，在分流区，v12包含了vR。于是，公式中v12将看作出口匝道流率和高速公路部分直行流率之和。第53页/共94页图表25-12预测出口匝道v12的公式第54页/共94页图表25-12中使用的变量定义如下：v12=分流点上游高速公路第1、第2车道流率；vF=分流点上游高速公路需求流率；vR=出口匝道需求流率；vU=上游相邻匝道的需求流率；vD=下游相邻匝道的需求流率；PFD=分流点上游仍行驶于第1、第2车道的高速公路直行交通量的比例Lup=到相邻上游匝道的距离；Ldown=到相邻下游匝道的距离。第55页/共94页公式指出v12是出口匝道流率（vR）和部分高速公路直行流率VF

之和，对于4车道高速公路而言，这是一个不足道的关系，因为所有来车流率都处于第1和第2车道上。对于8车道高速公路，不管上、下游相邻匝道条件，使用一个数值。对6车道高速公路来说，由于受相邻匝道车辆进出的影响分析就比较复杂了。图表25-13给出了可能出现在6车道高速公路上的不同匝道组合和对应的表25-12中适用于各种情况的公式。图表25-13中的等式6适用于有一个相邻上游进口匝道的情况，公式7适用于有一个相邻下游出口匝道的情况。相邻上游出口匝道和相邻下游进口匝道对目标匝道的交通行为没有影响，因此采用等式5进行分析。第56页/共94页当有一个相邻上游进口匝道或相邻下游出口匝道或二者同时存在时，是否使用公式6、7或5取决于匝道间的等价距离（equilibriumseparationdistance）（LEQ）。如果匝道间距离大于或等于LEQ

，适用公式5；如果匝道间距离小于LEQ

，则适合使用公式6或7。第57页/共94页表25-13六车道高速公路上计算选用的公式第58页/共94页LEQ是使用公式5和6或7取得相同PFD值对应的距离。这样，当有一个相邻上游进口匝道时，必须考虑公式6。如果令公式6等于公式5，则可以得到下面公式25-8

（25—8）式中：LEQ—图表25-12中公式5等于公式6时的等效距离。这里所有的变量都事先定义过。如果适用公式5，如果适用公式6。第59页/共94页当存在相邻下游出口匝道时，进行类似的分析，用公式25-9进行分析。

（25—9）式中：LEQ—图表25-12中令公式5等于公式7时对应的等效距离。在这种情况下，如果到下游出口匝道的距离大于或等于LEQ

，使用公式5。否则，则使用公式7。第60页/共94页一种特殊情况是上游相邻进口匝道和下游相邻出口匝道同时存在。在这种情况下，PFD的计算有两种方法，取决于分析者考虑上游匝道还是下游匝道，因为两者不能同时考虑。在这种情况下，用最大的PFD值进行分析

第61页/共94页25.2.4.2确定通行能力在分流区应该检查的三个限制值分别是：能够从分流区驶出的总流率、驶离高速公路分岔路或匝道或两者的通行能力、在减速车道前能够进入1、2车道的最大流率。在分流区，能够驶出的最大流率通常受进入分流区的高速公路车道通行能力的限制。在所有合适的分流区设计中，离开分流区的车道数或者等于驶入的车道数或者比驶入车道多一条。这个流率(vF)前面已经定义过。图表25-14给出了这个流率的通行能力值。第62页/共94页表25-14分流区通行能力值注：出口匝道路段的通行能力见图表25-3。第63页/共94页第二个限制是最重要的，因为它是分流区堵塞的首要原因。分流区的交通堵塞经常和出口的一条支路，（大部分是匝道）的通行能力有关。必须检查出口每条支路的通行能力和期望流率的关系。对下游高速公路出口支路（在主要分流区可能有两条出口支路），根据合适的车道数，可以从图表25-14中，查取通行能力。对出口匝道，通行能力值在表25-3中给出。在减速车道上游进入1、2车道的交通流就是1、2车道的流率（v12），按照图表25-12中的公式进行计算，这个流量包括出口匝道流量。图表25-14中给出了v12的最大期望值。第64页/共94页如果有下列情况出现，分流区将出现运行中断（F级服务水平）：

1到达交通需求超过上游高速公路路段通行能力，

2下游高速公路路段交通需求超过其通行能力，

3出口匝道交通需求超过匝道通行能力。当驶入分流影响区的总流量超过其最大期望水平，但是总需求流率不超过下游通行能力时，局部将出现大密度，但是仍然保持稳定的交通流。在这种情况下，在外侧车道，可能会出现比计算结果更多的车辆。像前面表示的那样，通过计算匝道影响区的密度来确定服务水平。第65页/共94页25.4.2.3确定服务水平

根据分流影响区的密度，确定的分流区的服务水平标准。数量标准与合流区的相同，如图表25-4中所示。

用公式25-10来计算分流影响区内的车流密度。

（25-10）

式中：DR—

分流影响区内的密度；v12—

进入匝道影响区的流率；LD—

减速车道长度。第66页/共94页就像合流区的情况，预测密度的公式（公式25-10）只能应用于非饱和交通流状况。当（交通需求）超过通行能力时不计算密度。因此当需求流率超过进入高速公路路段、或驶离高速公路路段或匝道路段的通行能力时，自动得到F级服务水平。对于其他情况，包括进入匝道影响区的最大流率，采用公式25-10计算密度，并对照图表25-4的划分标准确定服务水平。25.4.2.4特殊情况像合流区的情况，分流也有很多形式和几何条件不符合单车道、右侧驶出的出口匝道。这些作为特殊情况来处理，在基本分析流程上作了适当的修改或附加条件，以使其能够更精确的符合这些情况。第67页/共94页（1）双车道出口匝道（Two-LaneOff-Ramps）比较常见的两种出口设计类型是双车道、右侧出口匝道。如图表25-15所示。首先引入两个连续的减速车道。第二步用一条单车道减速车道。左侧的匝道车道在高速公路的三角段不带减速车道从1车道分开。双车道出口匝道的存在影响了接近分流区的车辆的车道分布并由此影响了v12的计算。第68页/共94页图表25-15典型的双车道出口匝道第69页/共94页计算分流区v12的公式仍和图表25-12中的公式有相同形式：

然而，和图表25-12中使用的标准公式不同，双车道出口匝道的的取值如下：

四车道高速公路，PFD=1.000

六车道高速公路，PFD=0.450

八车道高速公路，PFD=0.260用公式25-10来计算分流影响区的密度，然而，当双车道出口匝道的几何尺寸如图表25-15中上面那幅图所示时，减速车道的长度用等效长度LDeff（公式25-11）来代替。（25—11）第70页/共94页

当几何尺寸如图表25-15中下面那幅图所示时，减速车道长度不用修正。

双车道出口匝道的通行能力和单车道出口匝道的通行能力相同，也就是说，通过分流区的总流率的通行能力没有变化，但是由于双车道出口匝道能适应更多的交通量，所以车流的分布更分散。第71页/共94页（2）车道消失（LaneDrops）当一个单车道出口匝道造成了一条车道的消失，匝道的通行能力受自身的几何条件制约。并且被当作匝道路段进行分析。当双车道出口匝道造成一条车道的消失，应该视为主要分流区。当一条车道在距离增加一条车道的合流点2500ft或更短距离消失时，就构成了一个交织区，采用24章中的方法进行分析。各种情况下进入和离开的高速公路路段都作为由不同车道数的基本路段来分析。第72页/共94页（3）主要分流区（MajorDivergeAreas）主要分流区的两种常见形式如图表25-16和25-17。在图25-16中，进入分流区的车道数和离开分流区的车道数相同。在图表25-17种，离开分流区的车道数比进入分流区的车道数多一条车道。第73页/共94页图表25-16影响区没有车道缩减的主要分流区第74页/共94页图表25-17影响区有车道缩减的主要分流区第75页/共94页主要分流区的首要分析包括进入路段和离开路段的通行能力，这些路段都是按照主线标准设置的。每条支路上的驶入需求和驶出需求都必须和相当的进口和出口支路上的通行能力进行对比。三角区上游1500ft内所有车道上的密度可以用公式25-12来计算。

（25-12）式中：D—分流区上游1500ft内所有车道上的平均密度；

vF—接近分流区的高速公路流率；

N—接近分流区的高速公路路段上车道数。将计算密度和图表25-4中的服务水平标准进行比较，从而确定分流区的服务水平。第76页/共94页（4）十车道高速公路上的出口匝道（单向五车道）（Off-RampsonTen-LaneFreeways(FiveLanesinOneDirection)）一些郊区公路的路段单向有五条车道的路段。分析这些路段上的出口匝道采用分析进口匝道类似的方法。第五车道上的交通流v5用图表25-18中的标准计算。其余四车道的流量等于：第77页/共94页表25-18单车道右侧出口匝道上5车道的流量第78页/共94页这和第5车道路段进口匝道的情况相同（见公式25-7），然后把vF4eff作为vF，按八车道高速公路上的匝道用标准程序进行分析。

这个特殊流程只适用于第5车道路段上单车道、右侧出口匝道的分析。（4）左侧出口匝道（Left-HandOff-Ramps）在一些高速公路路段上设有左侧出口匝道。在这种情况下，匝道影响区包括高速公路最左边的两条车道，不是1、2车道。除非在四车道高速公路上，因为四车道高速公路上1、2车道就是道路最左侧的两条车道也是最右侧的两条车道。第79页/共94页分析这种情况，用图表25-12中的标准程序计算v12。进入分流影响区的最左侧两条车道的流量，用v12对应于四车道、六车道、八车道，分别乘以1.00，1.05，1.10计算。

用v23、v34代替v12

，保持原来密度、速度的计算，所有车道的通行能力保持不变。（6）重叠匝道影响区（OVERLAPPINGRAMPINFLUENCEAREAS）当分析一条高速公路上的一系列匝道时，可能存在1500ft影响区相互重叠的情况。在这种情况下，重叠区域的交通运行状况取决于有密度最大的匝道。第80页/共94页25.2.5确定匝道影响区的速度

为了表征高速公路和多车道公路的服务水平，需要预测设施较长路段的平均速度。因此，为计算1500ft匝道影响区长度范围内匝道影响区内和影响区外面车道上（3车道和4车道，如果存在的话）的平均速度提供的模型很有用。根据这种计算，可以得到匝道影响区1500ft范围内高速公路所有车道上所有车辆的空间平均速度。注意，野外观测也反映了匝道影响区外的车流平均速度也受到分流和合流运行的影响。因此，在每条车道流率相同的情况下，假定那些外侧车道上的车辆速度和基本路段上各条车道上的速度相同是不合适的。一般来说，在匝道附近的外侧车道上的速度和相似流量水平的基本路段上的速度相比较有所降低，除非这些车道上的流率特别小。第81页/共94页图表25-19提供了计算这些速度的公式，注意只有在稳定流的情况下才能计算速度。饱和运行情况下的高速公路通行能力分析依赖于确定性的排队方法，已在22章中做过介绍。外侧车道平均速度的公式反映了合流区平均每车道流率在2988vel/h/ln以下和分流区平均每车道流率在2350vel/h/ln以下的情况。在合流车道情况下，这个流率大于高速公路车道可以接受的平均通行能力。然而，注意到高速公路每车道通行能力总是表述为所有车道通过车辆的平均值，各条车道总是承担相对多或少的比例。在合流或分流区，直行的车辆趋向于向左侧偏移，以避免扰动，导致影响区外侧车道比影响区内的车道承担更多的流量。因此，在现场观测到，平稳流状况下会有如此高的流率。第82页/共94页图表25-19高速公路匝道连接点附近的平均速度第83页/共94页图表25-19中的变量分别定义如下：SR—

匝道影响区内的区间平均速度；对于合流区，包括VR12在内的所有车辆；对于分流区，包括v12内的所有车辆;SO—

在匝道影响区1500ft长度范围内的外侧车道（车道3和4）上车辆的区间平均速度；SFF—

接近合流区或分流区的高速公路上的自由流速度；SFR—

匝道自由流速度；LA—

加速车道长度；vR—

匝道流率；VR12—

在合流区的匝道流率（VR）和进入匝道影响区1、2车道的车流（v12）之和；vOA—

匝道影响区起点处外侧车道（车道3和4）上平均每车道上的流率；MS—

合流区确定速度的中间变量；DS—

分流区确定速度的中间变量。第84页/共94页外侧车道上每车道的平均流率根据公式25-13计算。

(25-13)式中：vOA—

外部车道每车道平均交通需求流率No—

一个方向外侧车道的数量（不包括加（减）速车道，和1、2车道）；vF—

进入高速公路的总流率；v12—

进入匝道影响区的需求流率。第85页/共94页一旦确定了SR和SO，就可以用加权平均方法计算合流区1500ft长度内所有车辆的区间平均速度（公式25-14），用公式25-15计算分流区的区间平均速度。