【优选】西安建筑科技大学交通工程学通行能力PPT文档

第五章道路通行能力分析2§5-1道路通行能力和服务水平一、道路通行能力概述道路通行能力(Capacity)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。用辆/h或用辆/d或辆/s表示的，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小客车为单位(pcu)—passengercarunit。1.基本概念3§5-1道路通行能力和服务水平一、道路通行能力概述道路条件，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，指使用道路的车辆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和分布，车道中交通流量，流向及方向分布等。2．影响因素4§5-1道路通行能力和服务水平一、道路通行能力概述管制条件，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。2．影响因素5§5-1道路通行能力和服务水平一、道路通行能力概述以上各影响因素中，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．影响因素6§5-1道路通行能力和服务水平一、道路通行能力概述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；3．道路通行能力的作用7§5-1道路通行能力和服务水平一、道路通行能力概述根据道路某一路段通行能力的估算，路况及交通状况分析，可以提出某一地段线形改善的方案；道路通行能力可作为交通枢纽的规划、设计改建及交通设施配置的依据，如交叉口类型选择和信号设施的设计装备等；道路通行能力可以作为城市街道网规划、公路网设计和方案比选的依据；道路通行能力可以作为交通管理、运营、行车组织及控制方式确定或方案选择的依据。3．道路通行能力的作用8§5-1道路通行能力和服务水平一、道路通行能力概述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；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。4．道路通行能力的类别9§5-1道路通行能力和服务水平二、道路服务水平概述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。不同的服务水平允许通过的交通量称之为服务流率或服务交通量。1．服务水平概念----定义10§5-1道路通行能力和服务水平二、道路服务水平概述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)；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)1．服务水平概念----划分依据11§5-1道路通行能力和服务水平二、道路服务水平概述城市一般路段：行车速度和交通量与通行能力之比。市区干道：平均行程速度。信号控制交叉口：每辆车的平均延误时间。无信号交叉口：平均停车延误。高速公路和一级公路：密度二、三、四级公路：车辆延误率（排队等候行驶的车辆/总流量）1．服务水平概念----划分依据（常用的）12§5-1道路通行能力和服务水平二、道路服务水平概述服务水平亦称服务等级，是用来衡量道路为驾驶员、乘客所提供的服务质量的等级，其质量可以从自由运行、高速、舒适、方便、安全满意的最高水平，到拥挤、受阻、停停开开、难以忍受的最低水平。分为三个等级，我国分为四个等级，前苏联亦分为四个等级，定为6个等级。2．道路服务水平分级13目录§5-1道路通行能力和服务水平1§5-2道路路段通行能力2§5-3交织区与匝道通行能力3§5-4高速公路与匝道连接处通行能力4§5-5平面交叉口通行能力5§5-6自行车道通行能力614§5-2道路路段通行能力一、理论通行能力理论通行能力——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。理想的道路条件：车道宽度≥，路旁的侧向余宽≥，纵坡平缓，并有开阔的视野、良好的平面线形和路面状况。交通的理想条件：车辆组成为单一的标准型汽车，在一条车道上相同的速度，连续不断地行驶，各车辆之间保持最小车头间隔，无任何方向的干扰。1．定义15§5-2道路路段通行能力一、理论通行能力2．推导t0l0l0t0l反l制l车vl安16§5-2道路路段通行能力二、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。1．定义2．计算计算可能通行能力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可能通行能力。17§5-2道路路段通行能力二、实际通行能力道路条件修正车道宽度修正系数fcw侧向净空受限修正系数fsw

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

3．影响通行能力的修正系数18§5-2道路路段通行能力二、实际通行能力交通条件修正系数

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。3．影响通行能力的修正系数19§5-2道路路段通行能力三、规划(或设计)通行能力概念：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/c20思考：通行能力与交通量的异同与内在联系？相同点：都是单位时间内通过道路某一断面(车道、地点)的交通实体数，表示方法相同。区别：交通量是道路上实际运行着的交通体的观测值，其数值具有动态性与随机性。通行能力则是根据道路几何特性、交通状况及规定运行特性所确定的最大流量，其数值具有相对的稳定性与规定性。21思考：通行能力与交通量的异同与内在联系？内在联系：在正常运行状态下，道路的交通量均小于通行能力；当交通量远小于通行能力时，车流为自由流状态，车速高，驾驶自由度大；随着交通量的增加，车流的运行状态会逐渐恶化；当交通量接近或达到通行能力时，车流为强制流状态，将会出现车流拥挤、阻塞现象。总之，道路通行能力反映了道路的容量，交通量则反映了道路的负荷量。交通量与通行能力的比值表征了道路的负荷程度或利用率。22目录§5-1道路通行能力和服务水平1§5-2道路路段通行能力2§5-3交织区与匝道通行能力3§5-4高速公路与匝道连接处通行能力4§5-5平面交叉口通行能力5§5-6自行车道通行能力623一、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。定义：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，不借助于交通控制与指挥设备，自主进行合流而后又实现分流的运行方式。24一、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处至出口三角端宽度处之间的一段距离。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。25一、交织区通行能力交织区类型（Ⅰ类交织区示意图）交织区长度50～600m0.6m3.6m26一、交织区通行能力交织区类型（Ⅱ类交织区示意图）交织区长度50～600m0.6m3.6m27一、交织区通行能力

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。28一、交织区通行能力交织流量比（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：VR=(Qw1+Qw2)/Q总交织比（r）：交织交通量中较小的交织交通量与较大的交织交通量之比。设：Qw1<Qw2，则：交织比：r=Qw1/Qw2Qw1Q02Qw2Q0129一、交织区通行能力

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：Ⅰ类交织区rs，Ⅱ类交织区rs。30一、交织区通行能力

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、、和4；

rL

—交织区长度修正系数由下式计算：式中L为交织长度。rVR—交织流量比修正系数，见P103表5-2631一、交织区通行能力

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V/C比，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≤70.35二级7~180.75三级18~250.90四级25~401.0032一、交织区通行能力

例题某交织区构造与高峰小时各方向流量如图，由于地形限制交织区长度为300m，进出口主路车道数为3条，车道宽度为，交织类型为一类，试求其通行能力，行程车速与可达到的服务水平等级？解：

C0—单条车道基本通行能力（pcu/h）；

rs—交织区类型修正系数，Ⅰ类rs。rN

—交织区内车道数修正系数；4条车道取rL

—rVR—交织流量比修正系数，33二、匝道通行能力

定义

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，通行能力较正常路段稍低。

34二、匝道通行能力正线1正线正线正线2匝道4匝道5匝道1匝道2匝道335二、匝道通行能力匝道匝道匝道匝道正线正线正线当交通量接近或达到通行能力时，车流为强制流状态，将会出现车流拥挤、阻塞现象。§5-1道路通行能力和服务水平匝道通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fHV§5-5信号交叉口的通行能力§5-2道路路段通行能力车道宽度修正系数fcw设置左转信号时一条左转专用车道的通行能力Q2—大中型车交通量；Q2—大中型车交通量；4．道路通行能力的类别一条右转专用车道的通行能力§5-1道路通行能力和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：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。交通条件，指使用道路的车辆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和分布，车道中交通流量，流向及方向分布等。当交通量远小于通行能力时，车流为自由流状态，车速高，驾驶自由度大；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；rN—交织区内车道数修正系数；36二、匝道通行能力

匝道车辆的运行特征及基本参数：

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fHV37二、匝道通行能力

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（有为1，无为）；

FFVUD—驶入道路修正系数（km/h）。38二、匝道通行能力

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—匝道最小曲率半径（m）；

i—匝道最大超高横坡度（%）；

μ—最大侧向力系数，一般采用。39二、匝道通行能力

大车混入率修正值fHV

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，查表5-32。混合交通量换算为当量交通量：

Q—标准小汽车交通量；Q1—小汽车交通量；

Q2—大中型车交通量；Q3—特大型车交通量40二、匝道通行能力

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；

fHV—大车混入率修正系数。各参数的具体值可查阅有关表格。41二、匝道通行能力

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”并乘以饱和度即得二0.20－0.50三0.50－0.80四0.80－1.042目录§5-1道路通行能力和服务水平1§5-2道路路段通行能力2§5-3交织区与匝道通行能力3§5-4高速公路与匝道连接处通行能力4§5-5平面交叉口通行能力5§5-6自行车道通行能力643§5-5信号交叉口的通行能力信号交叉口的运行特征：交叉口是两条或两条以上道路相交的区域，车辆由此通过，并转换方向，其运行路线必须相互交织或交叉，由色灯信号控制指挥车辆前进、停止或转向，这就不可避免地要减速、制动、停车或启动、加速、转向，同时还由于红灯周期性地定时出现，所以必然要导致停车等候和时间损失。在交叉口范围内各种车辆混合行驶，转弯时相互穿插，当自行车高峰时，机动车差不多处于非机动车的包围之中，要实现方向转换是困难的。44§5-5信号交叉口的通行能力信号灯交叉口通行能力计算模式

交叉口通行能力=各进口道通行能力之和进口道通行能力=各车道通行能力之和两种方法《城市道路设计规范》采用的方法北京市政设计院提出的停车线法45§5-5信号交叉口的通行能力停车线法一条专用直行车道的通行能力一条右转专用车道的通行能力一条左转专用车道的通行能力不设专用左转信号时一条左转车道的通行能力直、左混合行驶时一条车道的通行能力(N直左)直、右混行一条车道的通行能力(N直右)46一条专用直行车道的通行能力：式中：T周—信号灯周期时间（s）；

t绿—每一个周期内的绿灯时间（s），各方向的绿灯时间根据各自的流量大小确定；

t间—前后两辆车通过停车线的平均间隔时间，小汽车平均为，大型车平均为，特大型车（铰接车、半挂车）平均为7.5s；对于不不同混合比的车辆，t间可按P116（122）表5-41（5-44）确定。§5-5信号交叉口的通行能力47§5-5信号交叉口的通行能力

t损—个周期内的绿灯损失时间（s）这里只计算加速时间损失，不计算起步反应时间损失。其中：V—直行车辆通过交叉口的车速，一般交叉口采用15m/s；

a—平均加速度（m/s2）：小汽车：a～0.7（m/s2）；中型车：a～0.6（m/s2）；大型车：a～0.5（m/s2）。48一条右转专用车道的通行能力原则上可按直行方法计算，将直行的通过时间换成右转的通过时间，一般采用下式

C右＝3600/t右（辆/h）注：t右为前后两右转车辆连续驶过停车线断面的间隔时间，大小车各半时为，全为小车时为3～，一般一条右转弯车道流量为1000～1200辆/h，如果有行人过街、自行车影响应将行人过街、自行车通过的时间减去再用上式计算。

§5-5信号交叉口的通行能力49设置左转信号时一条左转专用车道的通行能力

式中：n—在一个周期内允许左转弯的车辆数；

t绿左—一个周期内专门用于通过左转车绿灯的时间（s）;

V左—左转车辆的行驶速度（m/s）；

a—左转车的平均加速度（m/s2）;

ht左—左转车通过停车线的车头时距（s）。§5-5信号交叉口机动车的通行能力50不设专用左转信号时一条左转车道的通行能力，根据我国交通安全的法律规定，不设专用左转信号时实现左转有以下三种情况：利用初绿时间通过左转车超前驶过与对向直行车冲突的地点，其条件为左转车至冲突点处应较对向直行车到冲突点处为近，使左转车有可能超前通过该点而不致碰撞，如每周期内利用此时间通过n1辆车，则每小时可通过左转车为3600n1/T周辆。§5-5信号交叉口的通行能力51利用对向直行车的可插车间间隙通过在对向直行车交通量不大的情况下，左转车利用其可插车间隙通过，其允许通过的车辆数视对向直行车可能提供的可插车间隙数。如每周期可通过n2辆、则n2按以下方法确定：根据实测左转车穿越直行车所需的可插车间隙为7～8s左右。直行车头时距约为～4s，故可插车的间隙约为直行车车头时距的2倍，则每个周期可能通过的左转车辆n2最多等于一条直行车道一个周期的直行通行能力C直减去每个周期实际到达的直行车并除以2，即：§5-5信号交叉口的通行能力52式中：

t绿—一个周期内的绿灯时间（s）；

V—直行车辆的车速（m/s）；

a—直行车辆的平均加速度（m/s2）数值如前;

ht直—直行车辆的车头时距（s）。§5-5信号交叉口的通行能力53利用黄灯时间通过左转车辆至冲突点前排队等候，待黄灯出现，左转车迅速启动，则每周期可能通过的左转车由下式决定。

式中：为由于加速而损失的黄灯时间；V、a同为左转车速与加速度，数值同前。则总共可通过的左转车流量为：§5-5信号交叉口的通行能力54直、左混合行驶时一条车道的通行能力对于同一条车道上有直、左混行时，因去向各异相互干扰，甚至引起停车，因此应乘以适当的折减系数K。同时，由于左转车通过时间往往大于直行车通过时间，一般约为直行车通过时间的